Отопление с принудительной и естественной циркуляцией теплоносителя
Схемы с двумя типами циркуляции
В те времена, когда циркуляционные насосы были большой редкостью или еще совсем не применялись в отопительных системах, использовалась естественная циркуляция горячей воды. Она происходила под действием законов физики. Такой подход к решению вопроса отопления считался оптимальным и никаких проблем не создавал. Но со временем научно-технический прогресс позволил совершенно по-другому подойти к решению этой задачи. Появились технологии, которые походили на системы центрального отопления. В них применялись насосы для создания давления внутри магистральных трубопроводов. Это было удобно и эффективно.
Небольшие циркуляционные насосы решили многие проблемы, касающиеся не только качества и эффективности отопления. Это оборудование создало условия, при которых можно было экономить топливо за счет равномерного распределения тепла внутри всей системы. И это оказалось серьезной причиной, по которой схема стала использоваться практически во всех частных домах.
Правда, созданные насосным оборудованием преимущества не всегда давали положительный эффект. И дело здесь не в качестве насосов или неправильной их установке. Дело в ситуации с подачей электроэнергии. К сожалению, отечественные поставщики электрического тока не могут гарантировать его беспрерывную подачу. Отключения и сниженное напряжение — дело обычное. А это большой минус для всей системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя.
Котельная в доме
Правда, выход все-таки нашелся. Для бесперебойной работы отопления необходимо установить в магистраль байпас и вмонтировать в него насос. Получается достаточно простая схема. В байпас устанавливается циркуляционный насос, который с двух сторон отсекается вентилями. Их перекрывают, если последний перестает качать теплоноситель. А на прямой магистрали под байпасом тоже устанавливается отсекающий вентиль, который закрывается во время работы насоса.
Некоторые заказчики, чтобы исключить прерывистость работы, связанную с выходом из строя насоса, устанавливают в магистраль сразу два агрегата. Один будет основным, а второй запасным. Конечно, это потребует дополнительных вложений, но такой подход повышает эффективность работы системы отопления.
У многих может возникнуть вопрос — будет ли влиять потребление электроэнергии, которая затрачивается на работу насоса, на семейный бюджет? Затраты, конечно, есть, но современные циркуляционные насосы потребляют незначительное количество электрического тока, поэтому их использование существенно не влияет на бюджет. То же самое можно сказать и о шумовом эффекте, который, конечно, присутствует. Современное насосное оборудование является малошумным и практически не вибрирует. И это огромный плюс.
Обратите внимание, что циркуляционные насосы любого типа устанавливаются только на обратной магистрали около отопительного котла. Это делается с единственной целью — не подвергать различные уплотнительные материалы (кольца, манжеты и прочее) действию высоких температур, от которых они быстро выходят из строя
Пример расчета отопительной системы
В большинстве случаев производится упрощенный расчет, исходя из таких параметров, как количество комнат, уровень утепления, разница температур потока и скорости движения теплоносителя в подводящем и отводящем трубопроводах.
Диаметр трубы для отопления с принудительной циркуляцией определяется в следующей последовательности:
определяется общее количество тепла, которое необходимо подать в помещение (тепловая мощность, кВт), также возможно ориентироваться на табличные данные;
учитывая скорость движения воды, определяют оптимальную D.
Расчет тепловой мощности
В качестве примера послужит стандартное помещение размерами 4,8х5,0х3,0м. Схема отопления с принудительной циркуляцией, нужно рассчитать диаметр труб отопления для разводки по квартире. Основная формула расчета выглядит так:
в формуле используются следующие обозначения:
- V — количество комнат. В примере он равен 3,84.03,0 = 45,6 м 3 ;
- это разница между температурой на улице и в помещении. В примере берется 53 °С;
К – специальный коэффициент, определяющий степень теплоизоляции здания. В целом значение варьируется от 0,6-0,9 (используется эффективная теплоизоляция, утепляются крыша и пол, устанавливаются как минимум стеклопакеты) до 3-4 (здания без теплоизоляции, например переоборудованные дома). В примере использован промежуточный вариант — квартира имеет стандартную теплоизоляцию (К = 1,0 — 1,9), принято К = 1,1.
Суммарная тепловая мощность должна быть равна 45,6531,1/860 = 3,09 кВт.
Можно использовать табличные данные.
Определение диаметра
Диаметр труб отопления определяется по формуле
Где используются обозначения:
- ?t – разница между температурой теплоносителя в подающем и отводящем трубопроводах. Учитывая, что вода подается с температурой ок. 90-95°С, а достаточно охладить до 65-70°С, разность температур можно принять равной 20°С;
- v — скорость движения воды. Нежелательно, чтобы она превышала значение 1,5 м/с, а минимально допустимый порог 0,25 м/с.Остановку рекомендуется проводить при промежуточном значении скорости 0,8 — 1,3 м/с.
Примечание! Неправильный выбор диаметра трубы для отопления может привести к падению скорости ниже минимального порога, что в свою очередь приведет к образованию воздушных пробок. В результате эффективность работы будет равна нулю.
Значение Din в примере будет v354(0,863,09/20)/1,3 = 36,18 мм. Если учесть размеры, например, трубопровода ПП, то видно, что Дина нет. В таких условиях легко подобрать ближайший диаметр пропиленовой трубы для отопления.
В данном примере можно выбрать PN25 с DN 33,2 мм, это приведет к некоторому увеличению скорости движения теплоносителя, но она все равно останется в допустимых пределах.
Особенности отопительных систем с естественной циркуляцией
Основное их отличие заключается в том, что в них не используется циркуляционный насос для нагнетания. Жидкость движется самотеком, в конце нагрева вытесняется вверх, после прохождения радиаторов охлаждается и возвращается в котел.
По сравнению с системами с принудительной циркуляцией диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией должен быть больше. Основой расчета в этом случае является то, что циркуляционное давление превышает потери на местное сопротивление и трение.
Чтобы не рассчитывать значение циркуляционного давления постоянно, были подготовлены специальные таблицы для разных температурных перепадов. Например, если длина трубопровода от котла до радиатора 4,0 м, а перепад температур 20°С (70°С на выходе и 90°С на подаче), циркуляционное давление составит 488 Па. Исходя из этого, подбирается расход теплоносителя по методу преобразования Г.
При выполнении расчетов своими руками также требуется проверочный расчет. Другими словами, расчеты ведутся в обратном порядке, цель испытания – определить, превышают ли потери на местное сопротивление и трение циркуляционное давление.
Особенности водяной отопительной системы
В рейтинге популярных моделей отопления первое место лидера занимает индивидуальная система обогрева горячей водой. Циркуляция теплоносителя происходит по замкнутому трубопроводу, проложенному от источника генерации к радиаторам отопления. Горячая вода поступает в радиаторы, которые за счет большой площади нагрева, и излучают тепловую энергию.
Модель отопительного котла выбирают с учетом используемого топлива.
Виды отопительных систем
Классификация индивидуальных отопительных линий с горячим водяным теплоносителем производится по следующим видам:
- Место прокладки подающего трубопровода: верхняя и нижняя разводка. Такие схемы рекомендованы для двух- и трехэтажных домов.
- Количество стояков. Различают однотрубную и двухтрубную схему монтажа отопления.
- Расположение стояков. Подключение стояков может выполняться по вертикальной или горизонтальной схеме.
- Схема прокладки отопительной сети. Разводка выполняется с путными или тупиковыми магистральными линиями.
Вид отопительной сети выбирается с учетом выбранной индивидуальной системы, отопительного котла и конструктивных особенностей жилого дома.
Основные элементы водяного отопления
Автономная система отопления частного дома или квартиры состоит из следующих основных элементов:
- Нагревательный котел. В этом устройстве происходит преобразование топлива в тепловую энергию, передаваемую теплоносителем по трубам.
- Трубы отопления. В настоящее время практически все системы монтируют из полипропиленовых или металлопластиковых труб, металлические стальные трубопроводы практически не применяют.
- Запорная арматура. Шаровые вентили устанавливают для перекрытия подачи воды, дроссели регулируют теплоотдачу нагревательных приборов, термостатические головки поддерживают заданную комфортную температуру в помещении, автоматические воздухоотводчики сбрасывают лишний воздух из системы отопления.
- Приборы безопасности. Расширитель, предохранительный клапан, манометр защищают отопительную систему от аварийных ситуаций.
- Радиаторы отопления. Чугунные, стальные, алюминиевые, биметаллические батареи являются неотъемлемой частью индивидуального отопления.
На заметку: Дополнительно устанавливаются автоматические приборы, поддерживающие заданную температуру в помещении – программаторы, которые самостоятельно регулируют режим включения отопительного котла.
Преимущества и недостатки системы водяного отопления
Основные достоинства водяной системы отопления:
- Возможность регулирования температуры обогрева. Дровяные печи быстро прогревают воздух в помещении, но, к сожалению, контролировать этот процесс невозможно.
- Высокая степень надежность и возможность работы в автоматическом режиме.
- Экономичность. Обогрев жилых домов электричеством из-за высокой стоимости энергоресурсов обходится владельцам жилья намного дороже.
- Комфортность пользования. В отличие от парового отопления с нерегулируемой температурой нагрева отопительных приборов, водяной контур обеспечивает более комфортный нагрев радиаторов.
Главные недостатки водяного отопления:
- Медленный нагрев отопительных приборов.
- Трудоемкость монтажа.
- Возможное замерзание воды в трубопроводах.
- Необходимость периодической чистки батарей отопления от твердых солевых наслоений.
Однотрубная схема обогрева
У однотрубной схемы отопления достаточно незамысловатая модель оборудования, которую можно рассмотреть подробнее на видео. От обогревающего котла необходимо проложить основную магистраль, которая будет разветвлена. После этого на ней располагается нужное количество радиаторов или батарей. Магистраль, протянутая по всему дому, возвращается обратно и подключается к котлу. Данный метод образует круговорот горячей воды внутри труб для равномерного обогрева частного дома.
Круговорот горячей воды можно настроить и так, чтобы его можно было включать принудительно, и так, чтобы он циркулировал произвольно. Наряду с этим схему обогрева можно спроектировать как под закрытый тип, так и под открытый, в зависимости от источника обогреваемой воды.
На данный момент однотрубная система отопления может быть установлена даже по меркам актуальной проектировки обогрева в частном доме. На усмотрение владельца в схему можно добавить такие элементы, как радиаторные контроллеры, терморегуляторы, балансирующие вентили и шаровые клапаны. При помощи этих устройств система отопления частного дома приобретет современную модель регулировки температуры, что положительно скажется на общем комфорте при ее управлении.
Шаровые клапаны на батареях отопления. Нажмите на фото для увеличения.
В первую очередь можно будет понизить температуру в малоиспользуемых комнатах, но необходимо всегда настраивать регулятор на минимальный показатель, чтобы комната не отсырела и сохранила должный вид. Кроме того, можно будет увеличить температуру в ванной или спальной комнатах по желанию. Модернизированная ленинградка также позволяет регулировать нагрев определенного радиатора, то есть независимо от других обогревательных устройств.
Наряду с этим хорошим решением будет включение схемы вентилей байпасного типа в однотрубную систему отопления. Преимущество такого оборудования понятно, поскольку починка каждого из радиаторов будет происходить независимо от всей отопительной системы. При этом даже необязательно выключать систему.
Принципы монтажа горизонтальной однотрубной системы
Несмотря на то что оборудовать частный дом горизонтальной системой отопления достаточно просто, у этой процедуры имеется свой нюанс, который необходимо учесть при проектировке: линию магистрали необходимо размещать именно под полом.
Устанавливая горизонтальную однотрубную систему, нужно заложить магистраль прямо в структуру полов или поверх них. Ознакомиться с этой схемой можно на видео. При выборе первого варианта надо подумать над изолированием тепла, которое будет исходить из труб, иначе в этом помещении будет избыточная теплоотдача.
Кран Маевского. Нажмите на фото для увеличения.
Если разместить ленинградку в структуру пола, то его поверхность, как правило, оборудуется под эту систему обогрева. В случае размещения однотрубной схемы отопления поверх пола переделку, соответственно, можно осуществлять прямо в период постройки.
Линия магистрали размещается под небольшим уклоном, чтобы жидкость внутри труб могла циркулировать согласно заданному течению. Но радиаторы обогрева при этом размещаются на единой высоте. Помимо этого на них необходимо установить краны Маевского, чтобы можно было выпускать воздух из труб перед запуском системы обогрева.
Горизонтальная система отопления. Нажмите на фото для увеличения.
Принципы монтажа вертикальной однотрубной системы
Ленинградская система отопления частного жилья на основе вертикальной схемы устанавливается в том случае, если есть потребность в принудительной циркуляции горячей воды. У этого типа установки имеется свое преимущество: батареи обогреваются быстрее, даже если магистральная линия сделана из узких труб. Но для работы этой схемы необходимо наличие циркулярного насоса.
В случае отсутствия такого насоса (не предусмотрен) циркуляция горячей воды осуществляется естественным путем, без сторонней помощи. Такая схема обусловлена специфическим монтажом, при котором теплоноситель циркулирует вследствие простейших законов физики: жидкость с измененной плотностью провоцирует перемещение масс под воздействием нагрева или охлаждения.
Схема работы вертикальной системы отопления. Нажмите на фото для увеличения.
Такая система обогрева нуждается в линии магистрали достаточно большого диаметра. Помимо этого ее установка производится под определенным углом. Предусматривая вертикальную систему отопления, нужно хорошо спроектировать ее установку, в противном случае появится риск не дотянуть линию магистрали до пункта назначения. Ее длина может составлять максимум 30 м.
Воздушное отопление
Его суть заключается в следующем. Проходя сквозь калорифер либо теплообменник, свежий воздух прогревается до необходимой температуры, после чего по специально смонтированным каналам поставляется в каждое помещение дома.
Преимущества воздушного отопления:
— КПД может достигать 90%;
— быстрый прогрев всех комнат, кухни, ванной и т.д.;
— невозможность образования прорывов трубопровода ввиду отсутствия теплоносителя.
Недостатки воздушного отопления:
— слабая теплоотдача;
— дороговизна обустройства;
— для источника тепла нужно оборудовать дополнительное помещение.
Такой вид обогрева подойдет для периодического использования (например, на даче). Если же с его помощью постоянно отапливать дом, это будет чревато большими затратами.
Горизонтальная разводка
Горизонтальная система в одну трубу прокладываться может по полу или под ним, в полу. В этом случае система называется однотрубной системой с нижней разводкой. Но ничто не мешает от котла поднять подачу и спрятать ее под подвесной или натяжной потолок. Тогда, соответственно, разводка называется верхней. При верхней разводке в двухэтажном доме от одной подачи можно установить радиаторы, как на верхнем этаже, так и на нижнем. Чтобы не очень «светить» подводку на нижнем этаже, ее можно спрятать в стены. Неплохо такой способ разводки реализовывается из полуподвального помещения, в которых обычно располагаются технические помещения. В них требования по эстетике гораздо ниже и трубы подводки к радиаторам можно не прятать. А на верхнем этаже из пола выходят небольшие отрезки трубы, которые можно подвести прямо к отопительным приборам.
Однотрубная система с нижней раздачей
При нижней разводке однотрубной системы и укладке в пол (под пол) обязательно сделать хорошую теплоизоляцию – для уменьшения непроизводительных потерь. При укладке поверху, над плинтусами, вид не слишком портится – труба всего одна, правда по сравнению с двухтрубными системами нужен больший диаметр. Сегодня есть специальные плинтуса-короба, которые позволят скрыть трубы без особых усилий и затрат.
Вариант однотрубной системы. Горизонтальная разводка
При помощи горизонтальной однотрубной разводки может быть организована и система отопления частного двухэтажного дома. В одном из вариантов она выглядит как на рисунке ниже.
Однотрубная схема отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией
Тут используется принудительная циркуляция – встроен циркуляционный насос. Для нормального функционирования обоих веток врезать стояк подачи на второй этаж желательно до первого радиатора. Так как вверху обычно скапливается теплый воздух, то при подаче теплоносителя одинаковой температуры, на втором этаже будет ощутимо теплее. Для выравнивания температур в каждой ветке перед первым радиатором нужно установить краны, открывая/закрывая которые можно будет регулировать температуру поэтажно. Установленные перед каждой батареей шаровые краны дадут возможность отключать их на время ремонта, а игольчатый кран в перемычке (байпасе) позволяет регулировать температуру на каждом радиаторе, а значит и в каждом помещении. При таком варианте подключения отопительных приборов однотрубная система проявляет свои преимущества в полном объеме.
При обычной врезке, когда контур проходит через каждый из радиаторов, возможности регулировки нет. Потому очень важным в однотрубной системе квартиры или частного дома является установка байпаса – обходного участка трубы.
Подробно о горизонтальных однотрубных системах и типах подключения радиаторов смотрите в видео.
Однотрубную горизонтальную систему можно использовать и с естественной циркуляцией (без насоса). Для этого требуется разгонный коллектор. Горячий теплоноситель поднимают на некоторую высоту. С выхода котла труба с диаметром чуть больше диаметра выходного патрубка поднимается вверх почти до уровня потолка (не менее 1,5 метров над уровнем системы). В верхней точке устанавливается расширительный бачок. Он подсоединяется отрезком трубы 15мм диаметра. Затем подача опускается до уровня входа в радиатор, и далее, по схеме обычного подключения.
Такая петля позволяет создать перепад давления и увеличить скорость движения теплоносителя. Чем выше скорость, тем эффективнее и тише будет работать система: при недостаточной скорости она ощутимо шумит. А скорость будет тем выше, чем выше удастся поднять разгонный коллектор.
При установке однотрубной системы в 2-х этажном доме надобность в разгонном коллекторе отпадает: в этом случае однотрубная система без насоса будет функционировать бесшумно, за счет «разгона», который придает ей кольцо на втором этаже. При монтаже системы с естественной циркуляцией в одно или двухэтажном доме необходимо соблюдение уклона: 1 см на 5 метров трубопровода, а расширительный бачек установить в верхней точке на втором этаже.
Минусы в двух двухтрубной горизонтальной системе отопления КАН
Если работает не от собственной котельной, а от подачи централизованной:
-Не выдерживает высокого давления ( при мне радиаторы подрывало до 0, 5 метра, хорошо,что дом только запускался и нигде не было ремонта), но только места подсоединения радиаторов. Правда сейчас уже идут фитинги с резьбой, фитинги без резьбы были рассчитаны на максимум 6 атмосфер, а централизованная подача была 10 атмосфер.
— На нижних этажах циркуляция теплоносителя идет медленнее чем на верхних, и ощутимо.
Если Вы у себя навешаете много радиаторов, то будете мерзнуть, так как отопление не будет работать. Есть еще много нюансов, но о них я расскажу в других статьях .
Я думаю в общих чертах вы теперь имеете представление, еще раз повторю, я рассказываю о системе кан.
Посмотрите видео двухтрубная горизонтальная система отопления.
23 Апреля 2014
Двухтрубная система отопления в частном доме
Схема применения двухуровневой системы отопления в частном доме. Нажмите для увеличения.
- Лучевой тип. Суть работы такого вида состоит в том, что к каждому отдельному отопительному радиатору идет своя подача и обработка.
- Последовательный тип. Механизм действия состоит из общей пары трубопроводов, благодаря которой, радиаторы есть во всех отопительных приборах.
Каждый из этих типов имеет свои преимущества. Если говорить о первом, то в случае такого подключения совершенно не требуется балансировать двухтрубную систему отопления.
Потребитель избавлен от хлопот, ему не нужно налаживать проходимость дросселей, которые расположены у котла радиаторов. Температура будет абсолютно одинаковой по всей длине лучей.
Основным недостатком такой системы отопления, среди любых возможных схем, является большой расход труб.
Проводку ко многим радиаторам протянуть по стене и сохранить приличный внешний вид практически невозможно. Ее нужно прятать под стяжку при строительстве. Лучевую систему практично использовать только для одноэтажного частного дома.
Последовательная двухтрубная система отопления имеет довольно практичный и выгодный вид обогрева помещений. Температура теплоносителя в отопительных системах, чисто теоретически, может быть одинаковой.
Для того чтобы осуществить правильную установку и настройку двухтрубной системы отопления, нужно помнить:
Вся процедура монтажа системы занимает приличное количество времени, поэтому быстро все сделать — не получится. Регулировку отопления двухтрубной системы нужно осуществить еще до наступления холодов. Расчет горизонтальной двухтрубной системы отопления должен производить специалист.
Горизонтальная двухтрубная система – ее практичность в многоэтажном здании
Схема функционирования двухуровневой системы отопления в многоэтажном доме. Нажмите для увеличения.
Сегодня именно подобная система отопления пользуется огромной популярностью среди жителей многоэтажек. Поскольку очень нерентабельно, имея огромную площадь помещения без перегородок, прокладывать стояки через перекрытия.
Поэтому сделать разводку по горизонтали — намного проще и логичнее. Двухтрубная горизонтальная схема отопления – очень простая.
Стояки из подвала проходят по всему подъезду, а на каждом отдельном этаже делаются специальные врезки, которые с помощью вентилей подают нагретый теплоноситель в квартиру, а далее отводят отработанную остывшую воду в обратный трубопровод.
Схема очень похожа на ту, что применяется в частном доме, основной материал – это две трубы, дроссели и батареи.
Преимуществом именно горизонтальной системы отопления является тот факт, что она проще в ремонте, чем вертикальная, в случае демонтажа — нет необходимости нарушать целостность перекрытия.
Чтобы горизонтальные системы отопления работали хорошо, нужно учитывать один очень важный момент. Для того чтобы отопительная система приносила только максимум тепла, она должна быть полностью заполненной.
Это означает, что любой радиатор, который находится выше обратного и подающего трубопроводов, должен быть оснащен краном Маевского для стравливания воздуха.
