Отопления своими руками самотечное отопление схема

Самотечная система отопления с естественной циркуляцией

Необходимо отметить, что система отопления с естественной циркуляцией используется в частных домах достаточно давно – с начала прошлого века. По сути, она появилась одновременно с водяным отоплением и не теряет популярности по сей день. Цель данной статьи – описать, за счет чего функционирует такая схема и рассказать интересующимся домовладельцам о существующих разновидностях подобных систем.

Принцип работы и особенности самотечных систем

Как явствует из названия, в нашем случае теплоноситель движется по трубопроводам самостоятельно, без какого-либо внешнего воздействия с помощью насоса. Подобный способ циркуляции применялся изначально во всех системах водяного отопления. В нынешнее время, когда появились циркуляционные насосы, владельцы частных домов интересуются самотечными схемами с одной целью: быть независимыми от внешних источников электроэнергии.

В основе самостоятельного движения теплоносителя лежит явление конвекции. Одна и та же среда (в данном случае – вода), имеющая разную температуру, различается и по удельному весу. Простыми словами, куб холодной воды весит больше, чем 1 м3 горячей из-за различной плотности. Внутри замкнутого пространства труб это приведет к тому, что остывающая среда станет постоянно выталкивать вверх более легкую горячую воду. Типовая схема такой системы показана на рисунке:

Вследствие разности плотностей и масс воды внутри самотечной системы отопления возникает небольшое избыточное давление, преодолевающее гравитацию и силу трения, в результате чего возникает естественная циркуляция теплоносителя. Отсюда и второе название – гравитационная.

Поскольку величина возникающего избыточного давления невелика, для естественной циркуляции воды в системе отопления нужно создать благоприятные условия. Этому способствуют следующие мероприятия:

• применение труб увеличенных диаметров, рассчитанных на медленное течение воды (0.1—0.3 м/с);
• соблюдение уклонов горизонтальных магистралей. Величина уклона – не менее 3 мм на 1 м трубопровода;
• значительная разница температур теплоносителя в подающей и обратной магистрали (не менее 25 °С);
• монтаж в самой верхней точке сети расширительного бака открытого типа, сообщающегося с атмосферой;
• установка котла таким образом, чтобы его патрубок обратки находился как можно ниже уровня отопительных приборов первого этажа.

Для справки. На практике при устройстве самотечных систем своими руками магистральные трубопроводы прокладываются из труб диаметром не менее 50 мм (2 дюйма), а подводки к радиаторам – 20 мм (3/4 дюйма).

Часто домовладельцы задаются вопросом – а можно ли сделать систему с естественной циркуляцией закрытой, поставив расширительный бак мембранного типа? Ответ очевиден: при расширении жидкость должна будет преодолеть сопротивление мембраны бака, а избыточное давление в сети и так невелико. Скорость движения теплоносителя снизится до минимума, а то и до нуля. Поэтому схемы, использующие гравитационный принцип работы, всегда делаются открытыми.

Важное преимущество, которое дает самотечная система отопления, — независимость от электроэнергии, что очень актуально в районах с ненадежным электроснабжением. Но за это приходится расплачиваться более дорогим монтажом и большими трубами, идущими через все помещения. Схема не может быть реализована в частных домах большой площади и этажности из-за низкой эффективности и экономической нецелесообразности. В таких коттеджах применяется система закрытого типа с насосом и средствами бесперебойного электропитания.

Схема однотрубной системы отопления

В подобных схемах раздача горячего теплоносителя радиаторам и отбор остывшего осуществляется по одной и той же трубе. Если разводка – горизонтальная, то магистраль представляет собой замкнутый контур, идущий от подающего патрубка котла к обратному. Батареи же присоединяются к нему обоими подводками. Примером может служить популярная однотрубная система отопления ленинградка, могущая работать с естественной циркуляцией теплоносителя. Ее схема для одноэтажного дома показана ниже:

Непременным условием нормальной подачи воды в радиаторы здесь является наличие петли разгонного коллектора. К его верхней точке подключается открытый расширительный бак. Нагретая вода из котла поднимается по коллектору, после чего по принципу сообщающихся сосудов затекает во все батареи. Если их количество не превышает 5, то отопление будет работать без проблем, это проверено на практике.

Дело в том, что каждый последующий отопительный прибор получает смесь горячего и остывшего теплоносителя из предыдущей батареи. Поэтому теплоотдача его снижается, если не нарастить количество секций. Когда число радиаторов превышает 5, то последние из них будут слишком холодными, сколько секций ни добавляй. При такой необходимости нужно монтировать двухтрубную гравитационную систему, о чем пойдет речь далее.

Для двухэтажного частного дома площадью до 200 м2 хорошо подойдет однотрубная система отопления с вертикальными стояками и естественной циркуляцией. Городить на каждый этаж горизонтальную ленинградку, подключенную к вертикальному коллектору, не имеет смысла, да и работать это будет плохо. Правильнее провести подающую магистраль по чердаку или под потолками второго этажа и опустить от нее стояки, как изображено на схеме:

Нагрузка на стояки небольшая – всего по 2 отопительных прибора, так что их температура будет почти одинаковой. Чтобы батареи не зависели друг от друга, между подачей и обраткой можно поставить перемычки – байпасы.

Совет. Для балансировки или отсечения в самотечных системах необходимо использовать арматуру с наименьшим сопротивлением – полнопроходные краны и специальные термостатические вентили.

Схема двухтрубной системы

Здесь тепло переносится к радиаторам по одной трубе, а остывшая вода возвращается по другой. Это позволяет обеспечить эффективную работу большего количества батарей, подключенных к одной горизонтальной ветви. В одноэтажном доме подающий коллектор размещают на чердаке или под потолком, обратный – над полом. Разгон тут не требуется, труба и так поднята на достаточную высоту, что и показано на изображении:

Как видно по схеме, оптимальное решение для хорошей естественной циркуляции – это двухтрубная система отопления, разделенная на 2 ветви с одинаковым количеством радиаторов на каждой. В противном случае из-за уклонов на большой длине монтаж трубопроводов будет затруднен. Что касается двухэтажного дома, то здесь опять же уместна вертикальная разводка, но с разделением на магистрали подачи и обратки. Как это правильно сделать, отражено на схеме:

При двухтрубной системе все батареи получают теплоноситель с одинаковой температурой, это важный плюс. Также становится проще осуществлять автоматическое регулирование, так как приборы не зависят друг от друга. Недостаток состоит в большем расходе материалов для вариантов горизонтальной разводки, например, в двухэтажном здании:

Для справки. Большинство домовладельцев для улучшения работы системы все же устанавливают на обратном коллекторе циркуляционный насос. Но ставят его на байпасе, чтобы в случае отключения электричества всегда можно было перейти на самотек, открыв соответствующий кран.

Заключение

Естественная циркуляция в системах водяного отопления хоть и дает независимость от электричества, но требует тщательного подхода в расчетах и монтаже. Особенно это касается однотрубных схем с горизонтальной разводкой, где нужно тщательно подбирать мощность батарей. Не всех устроят и большие трубы, проходящие через помещения. Даже если подачу упрятать на чердак, а обратку – в подпольный канал, то все равно на виду останутся подводки к радиаторам.

Источник

Описание самотечной системы отопления в частном доме

В случае отсутствия в помещении электроэнергии или газа устанавливается самотечная система отопления частного дома. Схема составляется после проведения всех расчетов. В зависимости от количества контуров она бывает разной степени сложности. По сравнению с принудительной циркуляцией воды самотек жидкости имеет множество недостатков, но иногда монтаж такой системы является единственно возможным вариантом.

Самотечное отопление частного дома представляет собой несложную конструкцию. В основу положены физические законы гидравлики. В качестве теплоносителя в большинстве случаев используется вода. Если в доме отсутствует газ, то устанавливается твердотопливный котел. Размещается он в самой нижней точке помещения.

В процессе нагрева начинается движение жидкости по стояку вверх. Перемещаясь дальше, она попадает в радиаторы. Схема отопления самотеком не предусматривает использования дополнительного оборудования, поэтому для обеспечения движения воды трубы прокладываются с уклоном. В процессе циркуляции теплоноситель остывает и возвращается в котел со значительно меньшей температурой. Одновременно с этим новые порции горячей воды постоянно поступают в систему.

Система отопления самотеком имеет много недостатков. К наиболее ощутимым из них относятся:

• низкий коэффициент эффективности;
• монтаж трудоемкий, требующий больших денежных затрат;
• проложенные трубы смотрятся неэстетично;
• высокая цена приобретаемых материалов.

Первые радиаторы нагреваются сильнее, учитывая последовательность движения воды. В дальнейшем идет остывание теплоносителя. Система нуждается в установке расширительного бачка. Он необходим для выхода воздуха, случайно попавшего в трубы.

Несмотря на большое количество недостатков, система востребована. Часто дачный домик располагается в загородной зоне и только так его можно отопить. Поскольку система простая, она меньше ломается, а движение теплоносителя проходит бесшумно.

Самотечная система отопления дома имеет несколько разновидностей, которые применяются в зависимости от характера помещения. Существует 4 разновидности самоциркуляции:

• закрытая;
• открытая;
• однотрубный контур;
• двухтрубный контур.

Закрытый или замкнутый водяной контур используется для отопления одноэтажных и двухэтажных домов. Принцип его работы заключается в следующем:

1. 1. В процессе работы идет вытеснение воды из контура в расширительный бачок.
2. 2. Бак состоит из 2 частей, которые разделены между собой мембраной. Одна часть заполнена воздухом или азотом, а во вторую попадает вытесненная жидкость.
3. 3. Нагретый теплоноситель давит на мембрану и сжимает газ, частично заполняя вторую часть бачка.
4. 4. Со временем температура воды падает, газ давит на мембрану и выдавливает воду. Она снова поступает в систему и заполняет ее до прежнего уровня.

К преимуществу такого вида самотека относится небольшая коррозия металла, поскольку в систему не попадает воздух. Однако есть и существенный недостаток — стоимость бачка с мембраной очень высокая.

У открытого варианта принцип работы такой же. Отличие заключается только в бачке, представляющем собой емкость открытого типа. Сверху располагается негерметичная крышка. Монтируется система в самой верхней точке (под потолком или на чердаке). От нее отходит труба, которая идет на слив в канализацию или на открытую местность. Этот вариант имеет ряд недостатков:

1. 1. Поскольку в систему постоянно попадает воздух, идет коррозия металлических частей.
2. 2. В контур попадает воздух. Приходится прокачивать всю систему, открывая вентиль подпитки. Иногда батареи монтируются под небольшим углом, а сверху ставится кран Маевского для выхода воздуха.
3. 3. Регулярно происходит испарение жидкости, которую требуется постоянно доливать.

К преимуществу открытой самоциркуляции относится возможность изготовления бачка своими руками.

Однотрубный контур применяется только для отопления небольших площадей одноэтажного дома. После выхода из котла вода последовательно заходит во все радиаторы. Чтобы шло равномерное распределение тепла, в местах подключения радиаторов устанавливаются байпасы. В противном случае последние в цепи радиаторы заполняются остывшей водой.

К преимуществу однотрубного контура относится простота монтажа. Нет необходимости располагать трубы под потолком.

В двухтрубном контуре подача и возвращение жидкости ведутся по отводам, которые подведены к каждому радиатору отдельно. Другие отводки выполняют функцию забора воды от каждого прибора. Затем она подается в трубу, ведущую в котел. Это дает следующие преимущества:

• тепло распределяется равномерно по всем радиаторам;
• температура в системе легче контролируется;
• используются трубы меньшего диаметра;
• не такие жесткие условия соблюдения уклона.

Двухтрубный контур более эффективный. Допускается его монтаж в двухэтажном доме.

Самостоятельная циркуляция воды имеет существенный недостаток — отсутствие давления в системе. Любое отклонение от стандартов (маленький уклон, нарушение радиуса изгиба трубы или излишнее количество поворотов) приводит к нарушению работы. При монтаже учитываются следующие моменты:

• необходимость обеспечения минимального уровня уклона;
• материал и диаметр применяемых труб.

Такие нормативы прописаны в документации. Согласно норме, на каждый метр расстояния необходимо соблюдать понижение на 10 мм.

Если не придерживаться этого правила, то циркуляция воды нарушится. Ближайшие радиаторы прогреются, а до остальных тепло не дойдет. В некоторых случая может произойти закипание жидкости из-за отсутствия движения воды.

При самостоятельном монтаже системы учитывается материал, из которого сделаны трубы. Он бывает следующим:

1. 1. Сталь. Материал стойкий к высокому давлению и недорогой. Монтаж отличается сложностью. Требуется применение сварочного аппарата.
2. 2. Металлопластик. Благодаря гладкой внутренней поверхности на ней не задерживается грязь. Небольшой вес облегчает монтаж. Однако срок службы составляет только 15 лет.
3. 3. Полипропилен. Самотечная система отопления из полипропилена характеризуется высокой прочностью и герметичностью. Монтаж ведется при помощи паяльника. Срок эксплуатации составляет 25 лет.
4. 4. Медь. Лучший материал для использования. Обладая хорошей теплоотдачей, выдерживает температуру до 500 °C. Эксплуатируется в течение 100 лет.

Перед началом монтажа просчитывается необходимый диаметр используемых труб. Сначала рассчитывается величина тепловой энергии, необходимая для обогрева помещения. Затем к полученному значению прибавляется 20%. С учетом этой величины подбираются диаметры труб. При этом учитываются некоторые особенности:

• завышение диаметра приводит к излишнему использованию энергии;
• трубы из стали не ставятся диаметром меньше 50 мм;
• после каждого разветвления сужение труб ведется на 1 размер.

Схема подачи жидкости оказывает существенное влияние на работу системы. Она бывает двух видов:

1. 1. С нижним разливом. Характеризуется низкой эффективностью. Трубы прокладываются на уровне пола.
2. 2. С верхним разливом. Подача горячей воды ведется из трубы, которая располагается под потолком. Часто используется в условиях частного сектора.

Как правило, в систему заливается вода, однако допускается применение антифриза. При этом следует учитывать, что он обладает меньшей теплоотдачей и более высокой плотностью. Поэтому энергии на его нагрев тратится больше, а отдача тепла такая же, как у воды.

Система самостоятельной циркуляции воды оправдывает себя только при отсутствии газа или электричества. В таком случае допускается ее установка в небольших домах. Расчеты показывают, что монтаж ее в целях экономии нецелесообразен из-за низкой эффективности.

Источник