11.02.2022

Самотечная или независимая система отопления для загородного дома

Самотечная система отопления

Нам необходимо сделать безнасосную систему отопления, и как ее еще называют “гравитационную”, которая будет работать в связке с нашим тепла аккумулятором. Из-за чего я решил поднять эту тему?

У нас сейчас корона вирус, многие заказчики, особенно те что в возрасте, реально опасаются что у нас наступят тяжелые времена и будут отключать электричество. На тот случай, хотят чтобы у них доме было тепло и отопление работало когда не будет света.

Это реальный опыт из моей жизни. Я поделюсь своим опытом, и если бы я на самом деле был на месте этих заказчиков – людей, которые в возрасте, я бы себе делал именно так.

Нужна ли вообще такая система отопления в современном доме

Сразу предвидя самый актуальный вопрос. Нужна ли вообще такая система отопления в нашем доме. В современном доме, я имею ввиду москву и московскую область, нет, такая система абсолютно неоправданна. Это для тех кому неохота читать до конца, но я все таки рекомендую рекомендую это сделать, потому что я буду показывать на реальных примерах как это все работает и в конце будет полезная информация

То есть вот система отопления – твердотопливный котел. Кстати, об этом я рассказывал в другом видео. Вот так вот она выглядит. Вот ссылка на видео. Это видео тоже очень познавательно. В нем я рассказываю как обвязать твердотопливный котел с нашим теплоаккумулятором. То есть, это фактически первая часть правильной самотечной системы отопления.

А сейчас о том, как обвязать наш теплоаккумулятор с радиаторами отопления. Твердотопливный котел мы из этой системы убираем и рассматриваем, непосредственно, теплоаккумулятор и радиаторы.

Работает система следующим образом. Основная задача, чтобы с теплоаккумулятора подогретый воздух естественным путем подымался наверх и уже из верхней точки теплоаккумулятора он поступает в радиатор.

Безнасосная система отопления

Мы всегда открыты для вас.
Задайте ваш вопрос, позвоните и получите
помощь от экспертов с многолетним опытом

Из теплоаккумулятора идет патрубок. Труба должна быть большого диаметра, и по этой трубе вода, нагретая до температуры 90-100 градусов, поднимается естественным путем и дальше уже распределяется по трубам к веткам, отходящим к радиаторам. На схеме выглядит это более наглядно. То есть горячая вода из теплоаккумулятора пошла наверх.

По поводу диаметра основных труб, которые выходят из нашего теплоаккумулятора. Трубы я рекомендую ставить минимум 75 миллиметров. Чем у нас шире диаметр трубы, тем интенсивнее будет направление потока воды, и тем эффективнее будет идти теплосъем.

После того, как из теплоаккумулятора забрали горячую воду, она у нас расходится уже по веткам к радиаторам. У нас может быть как однонаправленная система, то есть один контур (из этой системы, условно, он пойдет вот сюда, как указано), так может быть и несколько контуров отопления. Тут уже трубы, которые отходят от первоначальной трубы теплоаккумулятора, могут быть меньшего диаметра.

Система для одноэтажного дома

Сразу такая поправка – если мы делаем систему для одноэтажного дома, то нам достаточно в самой верхней точке сделать разветвления и уже оттуда пускать лучи радиаторного самотечного отопления в каждой комнате на каждый радиатор.

Система для двухэтажного дома

Если у нас двухэтажный дом, если нам необходимо на обоих этажах сделать самотечную систему с радиаторами, то трубу подачи, которая идёт от теплоаккумулятора (в данном случае на рисунке твердотопливный котел), нужно поднимать в самую верхнюю точку нашего дома. Обычно это или чердачное помещение или самая верхняя точка 2 этажа.

Требуется монтаж самотечного отопления?

Мы имеем достаточный опыт проектирования и монтажа. Но можем предложить более дешевые и удобные системы отопления.

Есть вопросы? Задавайте!

Я лично дам вам экспертный развернутый ответ в течении дня.

Как показано на рисунке, узлы вроде более-менее аккуратно сделаны. Разветвительные узлы где расходятся ветки на каждую комнату, но не факт что у вас это получится сделать быстро.

И, кстати, у большинства заказчиков, которые к нам обращаются, возникает вопрос – «как это все на месте реализовать?» Касаемо схематичных изображений вопросов вроде нету, как все работает понятно, но когда уже встает вопрос непосредственно монтажа возникают трудности.

Одно дело, когда приезжают сантехники-специалисты с опытом. Они могут это все спроектировать, визуально представить, сказать что где будет располагаться.

Другое дело когда человек пытается это сделать своими силами, или сантехники у него не имеют достаточного опыта, в каких-то дальних регионах, к примеру. Но задача стоит сделать такую систему. Тут уже возникают вопросы. Поэтому обязательно это все учитывайте.

Здесь я думаю все понятно. Из теплоаккумулятора выходит широкая труба большого диаметра и в самой верхней точке, от нее уже расходятся лучи на каждую комнату. Или, если это у нас в одной комнате, то от нее отходит труба, дальше от этой трубы мы разбираем теплоноситель на радиаторы.

Для дополнительного регулирования теплоносителя в каждом радиаторе мы устанавливаем краны регулирования протока.

То есть, если у нас первый радиатор будет греться слишком сильно а для дальнего радиатора будет доходить не достаточно тепла, то и на первом радиаторе, прикрывая немножко кран, (это уже получится сделать только опытным путем когда у нас система будет работать), можно скорректировать температур теплоносителя.

именно для однотрубной системы, потому что в двухтрубной системе у нас температура температура подачи в радиатор может регулироваться

То есть, основная магистраль условно у нас будет 75 мл или 50 мл, а к радиатору в два раза уже. Даже без кранов теплоноситель будет равномерно в каждый радиатор поступать и температура радиаторов на всей длине трассы будет примерно одинаковая.

В однотрубной системе отопления такого эффекта нам достигнуть не получится. Как раз, здесь на помощь приходят шаровые краны, то есть запорная арматура при помощи которой, мы регулируем интенсивность потока теплоносителя в наших радиаторах.

Под каким углом делать трубы в самотечной системе отопления.

Здесь очень много тонкостей. Очень частая ошибка, когда закладывают такую систему отопления не учитывая угол наклона труб. Или совершают еще более грубые ошибки. Например, когда трубы расположены не под равномерным углом, а идут с перепадом высоты.

Очень важно учитывать угол наклона трубы от нашей верхней точки до каждого радиатора на подаче. Сейчас мы говорим именно про подачу. Угол наклона, то есть разброс высот между начальной точкой расположение трубы и конечной, составлять должен примерно 5 миллиметров на метр погонный.

Не путать с канализацией, у которой этот угол, то есть эта разница высот составляет 2 сантиметра.

Важная поправка. Если диаметр труб у нас шире, то погрешность и разница в этом угле наклона трубы может быть ниже. Здесь, даже если у нас труба будет идти почти горизонтально, ничего страшного не произойдет, потому что сам диаметр трубы у нас достаточно широкий, и вода, за счет внутренних завихрений, найдет себе путь и будет спокойно, поступательно продвигаться к нашим радиаторам и дальше уже опускаться в обратную магистраль подачи в теплоаккумулятор.

Из какого материала правильнее делать самотечную систему отопления.

Ее лучше всего делать из металла. По крайней мере трубу, которая у нас является основной магистралью подачи в верхнюю точку нашей системы, однозначно нужно делать из металла.

Если мы используем теплоаккумулятор, в котором температура не будет выше 90 градусов (это точно, потому что у нас большой объем, даже если мы его отапливаем твердотопливным котлом), то мы гибко сможем регулировать температуру. Когда у нас на датчике теплоаккумулятора температура будет 90 градусов мы спокойно можем выключить котел и этого объема теплоаккумулятора хватит на долгое время, чтобы теплоноситель по нашей системе отопления циркулировал. Поэтому в теплоаккумуляторе можно делать полипропиленом для гвс который выдерживает температуру 100 градусов.

Но, если мы данную систему подключаем напрямую к твердотопливные котлу, как показано на картинке, то здесь нужны исключительно металлические трубы или высокотемпературный полипропилен. Полипропиленовые трубы, которые выдерживают температуру до 140 градусов, во-первых, вы не везде найдёте, и во-вторых, стоит он дороже чем металл.

Да, можно еще сделать медью. Но если вы сделаете котельную медью, то котельная, точнее ваша радиаторная самотечной системы отопления, будет не медная а золотая. Стоимость труб будет сопоставимо в целом со всей системы отопления.

Оно вам нужно? Если нужно можете делать. Выбор за вами.

Запорная арматура

Касаемо запорной арматуры – кранов, при помощи которых мы сможем регулировать температуру в радиаторах и во всей системе, в том числе иметь гибкий доступ к каждому радиатору и каждому узлу на тот случай, если нам что-то где-то нужно будет заменить или что-то потечет. Краны обязательно ставить на каждый узел, который возможно потом нам понадобится отключить.

Итак с кранами мы разобрались. В каждом узле должен быть свой кран. На радиаторах, чтобы их можно было тоже заменить, обязательно ставить на подаче и на обратке краны.

Очень важный момент. Это мало кто учитывает, но здесь, между подачей и обраткой, у нас должна быть соединительная труба. Для чего она делается?

При условии, что нас из котла или из теплоаккумулятора температура подачи идет слишком высокая, при помощи этого смесительного узла, приглушив чуть-чуть подачу, а этот кран открыть пошире, мы сможем охлажденную воду, то есть теплоноситель, подавать в подачу, и здесь эти два потока будут перемешиваться и общая температура теплоносителя, который дальше будет идти в радиаторы, будет уже ниже.

Таким образом, у нас часть обратки будет идти в котел, не давая ему закипеть, а из котла горячая вода будет смешиваться с более холодной обраткой,и температура радиаторов, таким образом, может гибко регулироваться. Но и само собой, регулируя шаровые краны, мы можем также управлять температурой в радиаторах. Обычно регулируется кран на обратке.

Еще такой момент. Касаемо однотрубной и двухтрубной технологии. Если у нас в доме достаточно много комнат, много изгибов и нам необходимо будет нашу однотрубную систему проводить вдоль стены, повторяя все изгибы стен дома, то это будет перерасход по материалам и по работе. Это будет достаточно трудозатратно.

Какие системы могут быть

Система открытого типа

Система открытого типа – которая контактирует с воздухом, с расширительным бачком. Он нужен в любом случае. Нужен какой-то объем на тот случай, когда температура воды во всей системе повышается и она расширяется. Избыток давления нужно куда-то сбрасывать.

Мы можем сделать систему открытой, на верхней точке поставить какую-то емкость. Уровень воды в этой емкости, в зависимости от ее температуры, будет изменяться. Существенный минус открытой системы это то, что вода контактирует с воздухом и вероятность коррозии во всей системе возрастает.

Закрытая система отопления с естественной тягой

Принцип такой же как у открытой системы. Вода нагреваясь имеет какое-то расширение. Избыток лишнего лишнего давления воды необходимо куда-то девать. В систему нужно поставить расширительный бачок.

У закрытой системы отопления есть существенное преимущество. В первую очередь это то, что вода не имеет доступ к воздуху и не оказывает разрушительное воздействие на наши стальные трубы.

Первое время, пока мы в нашу систему зальем воду, в ней будет какое-то количество кислорода. Взаимодействие металла с кислородом вызывает коррозию, но потом, через какое-то время, кислород весь выгорит и система будет полностью закрыта от внешнего воздуха и коррозия на этом остановится.

Здесь есть тонкость. Воду лучше не сливать из нашей радиаторной системы. В эту систему, пусть она даже самотечная, лучше поставить циркуляционный электрический насос. Потому что с насосом система будет прогреваться в разы быстрее. Радиаторы будут выходить на рабочую температуру не за три часа после того как вы откроете вашу систему отопления, а будут прогреваться за 10-15 минут.

У вас никогда не будет проблем с температурой в радиаторах потому что сила протока, создаваемая насосом, то есть нагнетание циркуляционного давления, будет в разы выше чем у естественной тяги и радиаторы будут прогреваться равномернее.

Самотечная или независимая система отопления для загородного дома

Независимая или самотечная система отопления становится выбором многих строителей небольших одноэтажных домов.

Где можно применять самотечную систему отопления?

За чертой больших городов довольно часто отключают электричество. Поэтому люди хотят иметь некую систему, которая будет автономной и независимой от электрической энергии.

Наилучшим и, наверное, единственным способом качественного применение самотека будет одноэтажный дом. Если у вас одноэтажный дом площадью 300 квадратных метров и одно плечо может составлять 20 м в длину, то самотек работать не будет или будет источником серьёзного беспокойства. Значит, самотёк, хорош для одноэтажного строения, который имеет не очень большую площадь.

Обязательное условие наличия чердачного помещения.

Для чего нам нужно чердачное помещение?

Дело в том, что движение теплоносителя обеспечивается только разницей температур. Холодная вода в котле нагревается и становится легче. Вода расширяется, поднимается по главному вертикальному стояку и движется дальше по горизонтальному стояку так называемым лежаком. При движении горячая вода остывает и начинает опускаться вниз. Для того чтобы это движение было нормированным, нужен котёл для самотечной системы отопления. Его можно узнать по входной и выходной трубе большого диаметра. При наличии чердака можно расположить расширительный бак и трубы большого диаметра на чердаке. При этом все трубопроводы, проложенные на чердаке необходимо изолировать.

Соединение радиаторов должно находиться выше средней линии котла. На практике это выглядит как котёл стоящей не на полу кухни, а немного ниже на 20-30 см ниже уровня пола. Те, кто живут, в домах старой постройки, знают, что у них котел стоит на кухне в приямке.

Для чего это делается?

Для того чтобы обратные трубы которые приходят к котлу в тех местах где они пересекают двери, могли прокладываться в конструкции пола. Если все эти условия были выполнены, самотек будет работать замечательно.

Недостатки самотечной системы отопления.

Минусом самотечной системы является цена. Самотечная система обойдется немного дороже, чем насосная, потому что трубы в ней используются большого диаметра. Если делать самотечную систему, скорее всего, будут выполняться сварочные работы, что весьма усложняет монтаж системы отопления. Если у вас дом двухэтажный или хуже того трёхэтажный отваживаться на самотек не рекомендуется. В этом случае, подберите себе подходящий насос на https://kty.com.ua/brand/pedrollo.

Если у вас дом с двумя этажами и с полноценным чердаком, то можно выполнить самотечную систему отопления. Но, вся беда в том, что основная масса домов, которые строится, это дома с неполноценным вторым этажом. Второй этаж, как правило, мансардный этаж.

Какие сложности при этом возникают?

Некуда девать расширительный бак. Его надо располагать в помещении. Сложно по ломаной крыше проложить прямолинейные участки трубопроводов с заданным уклоном. Это основное требование самотечной системы отопления. В итоге получается, что при прокладке труб, труба пересекает посередине дверь или окно второго этажа. В таких домах многие двери и окна не совпадают по вертикали с окном первого этажа. Всё это приводит к лишним поворотам и изгибам подающих труб.

Каждый загиб имеет свое гидравлическое сопротивление и соответственно увеличивает гидравлику системы. Гидравлика самотечной системы это сердце отопления. Это объясняется тем, что разница перепада температур нагретой и холодной воды не является сильным побудителем для движения теплоносителя по радиаторам. А также наши дизайнерские представления зачастую идут в разрез с теми радиаторами, которые мы не хотим, а вынуждены ставить на самотечную систему.

Стоит ли вообще бороться за самотёк?

Если на даче отключили электричество можно топить газовый или твердотопливный котел. При отсутствии электричества, благодаря самотечной системе, у вас дома тепло. Если есть генератор электричества, то всегда можно выделить 50 Вт на насос системы отопления. Если котел газовый, то есть время при отключении электричества для того чтобы пойти и дернуть за ручку генератора. Если котел твердотопливный, то ему обязательно нужен источник бесперебойного питания. Иначе твердотопливный котел закипит и выйдет из строя.

Схема самотечной системы отопления с естественной циркуляцией

В небольших одноэтажных частных домах нередко применяют самотечные отопительные системы. Это значит, что теплоноситель циркулирует за счет разницы температуры жидкости. Самотечная система отопления имеет свои плюсы и минусы. Существует четыре разных схемы устройства контуров с естественной циркуляцией. Для надежной и эффективной работы отопительной сети нужно правильно подобрать трубопроводы, определиться с видом теплоносителя и вариантом подключения подачи.

Принцип работы отопительных систем с естественной циркуляцией

Самотечная система отопления частного дома организована с учетом физических законов. Разность между плотностью и весом нагретой и охлажденной жидкости способствует естественному току теплоносителя в сети. Давление в контуре практически отсутствует и составляет всего 0,5-0,7 атмосфер.

Поскольку в процессе нагревания объем жидкости увеличивается, в контуре устанавливается расширительный бак. Главное его назначение в уравновешивании давления в системе. Излишек расширившейся жидкости поступает в эту емкость, а при снижении давления в сети вода из бака переходит обратно в трубопроводы. Расширительный бак устанавливается в самой верхней точке сети после разгонного вертикального стояка.

К самотечному контуру можно подключать теплые полы. При этом требуется установить насосное оборудование только на трубопровод в полу, а в разводке отопительных приборов теплоноситель будет циркулировать естественным образом.

Также гравитационную схему можно использовать в комплексе с бойлером косвенного нагрева. Это оборудование устанавливают в наивысшей точке разводки, но ниже расширительного бака. При этом не придется использовать насосное оборудование. Если такую схему применить не получается, то насос монтируется только на накопительную емкость. В этом случае обязательно устанавливают обратный клапан для защиты от рециркуляции теплового носителя.

Важно! В самотечных контурах обязательно делают уклон трубопровода с обраткой в сторону котла, чтобы обеспечить движение охлажденной жидкости.

Плюсы и минусы самотечной системы

Преимущества гравитационного тока:

Простота монтажа, эксплуатации и обслуживания сети.
Не нужно монтировать циркуляционное оборудование и систему безопасности.
Это полностью энергонезависимая схема, которая может работать при отключении подачи электроэнергии.

Читайте также:

Полезная самоделка из обрезков металла

Недостаток контуров с естественным током в том, что они не подходят для больших и многоэтажных домов, потому что из-за низкой скорости движения теплоносителя не смогут эффективно и равномерно обогревать постройку.

Разновидности гравитационных схем

Существует четыре схемы монтажа контуров с гравитационной циркуляцией. Выбор определенной разновидности делают с учетом особенностей постройки и требуемой производительности. Для выбора схемы выполняют гидравлический расчет, оценивают параметры котла и определяют диаметр трубопровода.

Закрытая

Принцип работы контуров закрытого типа следующий:

Нагретый и расширившийся теплоноситель вытесняет воду из отопительного контура.
Вытесненная вода попадает в расширительный бак закрытого типа. Это емкость с эластичной мембранной перегородкой, разделяющей газовую и водяную камеры.
Поступившая под давлением жидкость продавливает мембрану и сжимает газ в воздушной камере. При остывании теплоносителя давление снижается, и газ выдавливает жидкость из емкости в трубопроводы.

Главный недостаток такой схемы в зависимости работы сети от объема расширительного бака. В доме большой площади с протяженным контуром придется устанавливать вместительную емкость.

Открытая

Если используется отопление самотеком, схема открытого типа отличается от предыдущей разновидности только конструкцией расширительного бака. В этом случае расширительную емкость можно изготовить самостоятельно из подходящих материалов. Бачок небольшого размера устанавливают на чердаке или высоко под потолком.

Главный минус открытого контура в том, что через расширительную емкость в сети попадает кислород, который способствует коррозии трубопроводов и радиаторов. Еще один недостаток в завоздушивании системы, поэтому на каждый прибор монтируют кран Маевского.

Двухтрубная

Двухтрубная схема системы отопления частного дома с естественной циркуляцией делается с использованием подающего и отводящего трубопровода, то есть все радиаторы подключаются к разводке параллельно, что способствует равномерному прогреву каждой комнаты и всего дома.

Преимущества двухтрубной разводки:

Тепло равномерно распределяется по всему строению.
Не нужно устанавливать дополнительные секции для регулировки теплоотдачи приборов.
Отрегулировать работу сети с двухтрубной разводкой намного проще.
Можно использовать трубы меньшего диаметра, чем при использовании однотрубной разводки.
Эффективность и простота конструкции.

Главный недостаток в высокой материалоемкости системы. Перед монтажом нужно провести расчеты. От правильности их проведения и соблюдения технологии монтажа зависит эффективность отопительной сети.

Однотрубная

Однотрубная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией применяется редко, потому что не отличается эффективностью. В такой сети каждый отопительный прибор последовательно подключается к трубопроводу. Из-за этого в каждую последующую батарею поступает жидкость с меньшей температурой, чем в предыдущий. Для компенсации тепловых потерь приходится увеличивать количество секций в дальних радиаторах.

Преимущества однотрубной разводки:

Простота монтажа и использования. Не нужно проводить сложные расчеты для прокладки сети.
Экономия на материалах, потому что прокладывается только один трубопровод, к которому подключаются все приборы. Обратка поступает от последнего радиатора к котлу.

Главный недостаток однотрубной разводки в необходимости увеличения количества секций в дальних радиаторах, а также в неравномерном прогреве постройки. Удаленные от котла комнаты отапливаются хуже.

Какая схема лучше, принудительная или естественная?

Естественная система лучше в том случае, если нужно организовать отопление небольшого одноэтажного частного дома. В этом случае нет смысла тратиться на насосное оборудование, когда и естественного тока теплоносителя будет достаточно для обогрева всей постройки.

Контуры с принудительной циркуляцией лучше использовать в больших одноэтажных или многоэтажных домах. Благодаря быстрому движению теплового носителя в сети постройки значительных размеров будут хорошо и равномерно прогреваться. Контуры с естественной циркуляцией с этой задачей не справятся.

Правила монтажа контура без насоса

Теперь поговорим, как сделать циркуляцию воды без насоса. Любая разновидность гравитационной схемы имеет общий минус, который заключается в отсутствии давления в сети. Именно поэтому работоспособность системы снижается из-за повышенного количества поворотов трубопроводов, неправильного уклона и других погрешностей во время монтажа.

Для правильной организации контуров без насоса придерживайтесь следующих требований:

Соблюдайте минимально необходимый уклон обратного трубопровода в сторону нагревательного оборудования.
Для устройства разводки выбирайте трубы подходящего диаметра и типа.
Учитывайте используемый тип теплоносителя и особенности его подачи.

Важно! Чтобы обеспечить уклон обратного трубопровода в сторону котла, нагревательное оборудование устанавливают в подвале или цокольном этаже либо делают пониженный уровень пола в котельной на первом этаже.

Подбор трубопроводов и их уклона

Чтобы обустроить водяное отопление в частном доме без насоса, нужно правильно подобрать диаметр трубопровода и рассчитать его уклон.

Для организации самотечной сети можно использовать следующие виды труб:

Стальные трубопроводы стоят недорого, достаточно прочные, выдерживают высокое давление. Главный недостаток в низкой коррозионной стойкости, особенно в завоздушенных сетях.
Металлопластиковые конструкции благодаря гладкой внутренней поверхности не так быстро засоряются. Они мало весят, не подвержены коррозии и имеют небольшое линейное расширение.
Полипропиленовые трубопроводы обладают высокой герметичностью, прочностью. Они просто монтируются, служат долго и устойчивы к замерзанию. Для монтажа трубопровода понадобится специальное паяльное оборудование.
Медные трубы стоят очень дорого, поэтому применяются редко. Это самые долговечные и красивые трубопроводы с хорошей теплоотдачей.

Важно! Минимальный уклон обратной магистрали при естественном токе теплоносителя составляет 0,5% на погонный метр. При неправильном уклоне сети быстро завоздушиваются, дальние радиаторы плохо прогреваются.

Выбор диаметра трубопровода производится на основе теплотехнического расчета. При превышении сечения магистрали увеличиваются расходы на отопление, а теплоотдача снижается. Диаметр стального трубопровода не должен быть меньше 50 мм.

Выбор теплоносителя

Естественная циркуляция в системе отопления частного дома может быть организована с использованием жидкого теплоносителя – воды или антифриза. Чаще используют воду, потому что меньшая теплоотдача и большая плотность антифриза повышают расходы топлива и времени на обогрев дома.

Антифриз стоит выбрать в том случае, если дом в холодный сезон будут надолго покидать либо посещать его с определенной периодичностью, а постоянно сливать воду из системы не хочется. В пользу антифриза говорит его лучшая текучесть, облегчающая циркуляцию теплоносителя, а также устойчивость к замерзанию.

Выбор нижнего или верхнего подключения подачи

Отопление самотеком можно организовать с нижним и верхним подключением подачи теплоносителя к отопительным приборам.

Особенности каждой подачи следующие:

При нижней подаче теплоносителя трубопроводы прокладываются на уровне пола, поэтому не портят интерьер помещения. Однако однотрубные системы с нижней разводкой отличаются низкой тепловой эффективностью, поэтому такое подключение используют при высоком давлении в сети.
Верхняя подача теплоносителя более всего подходит для устройства в частном доме с естественной циркуляцией. Трубопроводы прокладываются под потолком. Поскольку жидкость в радиаторы подается сверху, через краны Маевского легко стравливается воздух. Однотрубная разводка с верхней подачей более эффективная, чем с нижним подключением.

Ошибки при подборе способа подачи могут привести к низкой эффективности системы. Решить проблему получится только установкой циркуляционного насоса для создания лучшего тока теплового носителя.

САМОТЕЧНАЯ СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ. ОСОБЕННОСТИ.

Система отопления с естественной циркуляцией хороша тем, что работает вне зависимости от наличия электричества, что в некоторых районах очень важно. Другое дело, что получить комфортные условия при такой схеме чрезвычайно сложно, а в некоторых случаях невозможно. Потому часто отопление делают самотечным (одно из названий) для использования такого режима в качестве аварийного, а все остальное время работает насос. Но в некоторых случаях, например, на неэлектрофицированных дачных участках, система отопления без насоса – единственный возможный вариант.

Система с естественной циркуляцией (ЕЦ) называется иногда гравитационной из-за того, что работает на принципе гравитации. Еще одно название – самотечная. Все эти термины обозначают один принцип построения – без использования насоса.

Принцип работы системы ЕЦ

Теплоноситель в самотечных системах движется из-за разности температур теплоносителя и, соответственно, разной их плотности: из котла выходит горячая вода, плотность и вес которой гораздо меньше, чем у холодной. Потому горячая вода вытесняется вверх. Отсюда и главная особенность таких систем – котел должен располагаться ниже радиаторов. Далее теплоноситель движется по трубе с небольшим уклоном. От основной магистрали отходят трубы меньшего диаметра, ведущие к радиаторам/регистрам.

Проще такая система реализуется в системах с верхней раздачей воды – это когда от котла труба поднимается под потолок и оттуда уже опускается к радиаторам. В системах с нижней раздачей гравитационная система может быть реализована только при наличии разгонного контура – создается искусственный перепад высот: от котла труба поднимается почти под полоток, там, в верхней точке устанавливается расширительный бачок. После него труба опускается до уровня выше радиаторов, но не под потолком, а на уровне окон. Оттуда уже идет разводка на радиаторы. При устройстве разгонного контура помешать вам может только низкий потолок – желательно, чтобы от вершины котла труба отходила выше, чем на 1,5метра (а еще бачок).

Однотрубная система с естественной циркуляцией. Горизонтальная разводка

Виды систем отопления с естественной циркуляцией

Отопление ЕЦ в духэтажных и более домах может быть реализовано как в однотрубных, так и в двухтрубных системах.

При этом принцип сохраняется – от котла поднимается вверх труба на максимальную высоту, и лишь затем идет раздача теплоносителя по элементам отопления. Разница лишь в том, что в двухтрубной системе остывшая вода собирается в другую магистраль, и она заводится на вход обратки котла. В однотрубной же на этот вход котла идет труба от выхода последнего радиатора.

Все представленные выше схемы однотрубных разводок – с вертикальными стояками. Они более затратные по количеству материалов, но удобны тем, что к каждому стояку можно присоединить отопительные приборы на каждом из этажей. В принципе, в двухэтажном доме с большой площадью выгоднее реализовать водяное отопление с естественной циркуляцией с горизонтальной разводкой. Примерно выглядеть это может так (смотрите схему ниже).

В данном проекте реализована схема отопления с естественной циркуляцией «ленинградка». Для более активной циркуляции на втором этаже устроен разгонный коллектор, после которого два контура расходится по второму этажу – горизонтальное последовательное подключение радиаторов. Еще один контур опускается на первый этаж, где также разделяется на две ветки. Также дополнительно на первый этаж опускаются стояки от последних в контуре радиаторов в каждой из веток второго этажа.

Радиаторы отопления ЕЦ

Для гравитационных систем главное – минимальное сопротивление водяному потоку. Потому, чем шире будет просвет радиатора, тем лучше через него будет течь теплоноситель. Практически идеальны с этой точки зрения чугунные радиаторы – у них самое маленькое гидравлическое сопротивление. Хороши в использовании алюминиевые и биметаллические, но нужно смотреть, чтобы их внутренний диаметр был не менее 3/4”. Можно использовать стальные трубчатые батареи, однозначно не рекомендуются стальные панельные или любые другие с маленьким сечением и высоким гидравлическим сопротивлением – через них или не будет протекать вода или будет очень слабо, что, например, при однотрубной системе может привести к отсутствию циркуляции вообще.

Есть в подключении радиаторов свои тонкости. Особенно большое значение способ монтажа играет в однотрубной системе: только при помощи разных типов подключения можно добиться лучшей работы отопительных элементов.

На рисунке, расположенном ниже показаны схемы подключения радиаторов. Первое – нерегулируемое последовательное подключение. При таком способе будут проявляться все недостатки «ленинградки»: разная теплоотдача радиаторов без возможности компенсирования (регулирования). Чуть лучше дело обстоит, если поставить обычную перемычку из трубы. При такой схеме возможность регулирования также отсутствует, но при завоздушивании радиатора система функционирует, так как теплоноситель проходит через байпас (перемычку). Установив дополнительно за перемычкой два шаровых крана мы получаем возможность при перекрытом потоке снять/отключить радиатор без останова системы.

Особенности подключения радиаторов в однотрубных системах

Два последних способа монтажа позволяют регулировать поток теплоносителя через радиатор и байпас — в них стоят устройства регулировки температуры радиатора. При таком включении схема уже может быть компенсирована (на каждом отопительном приборе выставляется теплоотдача).

Не менее важным является и тип подключения: боковой, диагональный или нижний. Оперируя этими подключениями можно облегчить/улучшить компенсацию системы.

Трубы для систем с естественной циркуляцией

При подборе диаметра труб играют роль не только размеры системы и количество радиаторов, но и материал, из которого они сделаны, вернее, гладкость стенок. Для гравитационных систем это очень важный параметр. Хуже всего дело обстоит у обычных металлических труб: внутренняя поверхность шероховатая, а после использования она становится еще более неровной из-за процессов коррозии и накопившихся отложений на стенках. Потому такие трубы берут самого большого диаметра.

Предпочтительнее с этой точки зрения металлопластиковые и армированные полипропиленовые. Но в металлопластиковых используются фитинги, значительно заужающие просвет, что для самотечных систем может стать критичным. Потому более предпочтительными выглядят армированные полипропиленовые. Но они имеют ограничения по температуре теплоносителя: рабочая температура 70 о С, пиковая – 95 о С. У изделий из особого пластика PPS рабочая температура 95 о С, пиковая – до 110 о С. Так что в зависимости от котла и системы в целом можно использовать эти трубы, с условием, что это качественные фирменные изделия, а не подделка.

Но если предполагается установка твердотопливного котла, то никакой полипропилен таких тепловых нагрузок не выдержит. В этом случае или все-таки использовать стальные, или оцинковку и нержавейку на резьбовых соединениях (сварку при монтаже нержавейки не использовать, так как швы очень быстро протекают). Подойдет и медь , но она также имеет свои особенности и с ней нужно обращаться осторожно: не со всеми теплоносителями она будет нормально себя вести, а уж с алюминиевыми радиаторами ее в одной системе лучше не использовать (они быстро разрушаются).

Особенность систем с естественной циркуляцией – их невозможно рассчитать из-за образования турбулентных потоков, которые расчетам не поддаются. Проектируют их основываясь на опыте и усредненных, опытным путем выведенных, нормах и правилах. В основном действуют правила:

поднять как можно выше точку разгона;
не заузить трубы подачи;
поставить достаточное количество секций радиаторов.

Потом применяют еще одно: от места первого разветвления и каждое последующее ведут трубой меньшего на шаг диаметра. Например, от котла идет 2-х дюймовая труба, далее от первого разветвления 1 ¾, потом 1 ½ и т.д. Обратку собирают от меньшего диаметра к большему.

Есть еще несколько особенностей монтажа гравитационных систем. Первая – трубы желательно делать под уклоном в 1-5% в зависимости от протяженности трубопровода. В принципе при достаточном перепаде температур и высоты, можно сделать и горизонтальную разводку, главное чтобы не было участков с отрицательным уклоном (наклоненных в обратную сторону), которые из-за образования в них воздушных пробок перекроют движение потока воды.

Самотечная система однотрубная с вертикальной разводкой на два крыла (контура)

Вторая особенность – в самой высокой точке системы нужно установить расширительный бак и/или воздухоотводчик. Расширительный бак может быть открытого типа (система тоже будет открытой) или мембранного (закрытая). При установке открытого отводить воздух нет необходимости он собирается в наивысшей точке – в бачке и выходит в атмосферу. При установке бака мембранного типа требуется также установка автоматического воздухоотводчика. При горизонтальной разводке не помешают краны «маевского» на каждом из радиаторов – с их помощью легче убрать все воздушные пробки в ветке.

Котел для гравитационных систем

Так как в основном такие схемы нужны для устройства независимого от электричества отопления, то и котлы должны работать без использования электричества. Это могут быть любые неавтоматизированные агрегаты, кроме пеллетных и электрических.

Чаще всего в системах с естественной циркуляцией работают твердотопливные котлы. Всем они хороши, но во многих моделях прогорает топливо быстро. А если за окном сильные морозы, а дом не утеплен в достаточной мере, то чтобы ночью удержать приемлемую температуру приходится вставать и подкидывать топливо. Особенно такая ситуация часто встречается там, где топят дровами. Выход – купить котел длительного горения (энергонезависимый, конечно).

Второй способ, который поможет увеличить время между топками, – повысить инерционность системы. Для этого устанавливают теплоаккумуляторы (ТА). Работают они хорошо именно с твердотопливными котлами, у которых нет возможности регулировать интенсивность горения: излишек тепла отводится на теплоаккумулятор, в котором энергия накапливается и расходуется по мере остывания теплоносителя в основной системе. Подключение такого устройства имеет свои особенности: его нужно располагать на подающем трубопроводе внизу. Причем для эффективного отбора тепла и нормальной работы — максимально близко к котлу. Впрочем, для гравитационных систем это решение далеко не самое лучшее. Они достаточно медленно выходят на нормальный режим циркуляции, но зато являются саморегулируемыми: чем холоднее в помещении, тем сильнее остывает теплоноситель, проходя по радиаторам. Чем больше разница в температурах, тем больше получается перепад плотности и быстрее движется теплоноситель. А установленный ТА делает отопление более инерционным, и времени, и топлива на разгон требуется намного больше. Правда, и отдается тепло дольше. В общем, решать вам.

Примерно те же проблемы у печного отопления с естественной циркуляцией. Тут роль аккумулятора тепла играет сам массив печи и также требуется много энергии (топлива) на разгон системы. Но в случае использования ТА обычно предусматривается возможность его исключения, а в случае с печью это нереально.

Теплоноситель для систем с естественной циркуляцией

Лучшим теплоносителем для таких систем является вода. Использование антифризов возможно, но при планировании нужно учесть этот момент и увеличить площадь радиаторов – или выбирать их большего размера, или увеличивать количество секций. Все дело в том, что эти составы имеют меньшую теплоотдачу, из-за чего хуже отнимают и передают тепло, что часто приводит к перегреву и котла и теплоносителя.

Повышение температуры незамерзающей жидкости выше рабочей — очень неприятное явление, так как начинается обильное образование осадков и отложений. За два месяца эксплуатации антифриза с постоянным перегревом теплообменник котла забивается наглухо, система почти зарастает. Так что если планируете использовать незамерзающую жидкость, позаботьтесь о том, чтобы она могла отдавать тепло и не перегревалась.

Нужно учесть, что в системах отопления можно использовать только специализированные составы. Общего назначения или автомобильные абсолютно непригодны, особенно для схем открытого типа, которые контактируют с атмосферой. Планируя использовать антифризы, при выборе материалов обращайте внимание на их совместимость с незамерзающими жидкостями. Далеко не все котлы и трубы «дружат» с ними. О возможности использования незамерзающих жидкостей сообщается обычно в паспортных данных, если такой записи нет, нужно уточнить у продавца, а лучше – у производителя.

Заключение

Система с естественной циркуляцией не самый лучший по эффективности метод отопления, но иногда – единственно возможный – в тех местностях, где нет электроснабжения. В тех же регионах, где электроэнергия есть, на случай перебоев, схему можно создавать как самотечную, но встраивать при этом насос для штатной работы. Правда и такое решение не самое лучшее: увеличивается объем системы, она становится более инерционной и требует больших затрат на нагрев теплоносителя. Если перебои – исключение из правил, можно обезопасить себя установив резервное электропитание (блок бесперебойного питания и/или генератор). Если же перебои случаются часто – тогда ваш выход – системы с естественной циркуляцией.

Расчет параметров системы отопления с естественной циркуляцией: как добиться бесперебойной работы?

Отопление

Что следует учесть при проектировании и монтаже?

Чтобы вода внутри батарей и труб не застаивалась, а свободно циркулировала, устанавливать трубы требуется с заметным уклоном. В проекте необходимо учесть, что их каждый погонный метр должен отклоняться от плоскости от 1 до 2 градусов. Такая конструкционная хитрость не будет очень заметна, но обеспечивает необходимый самотек теплоносителя.

Другая важная деталь – мощность котла. Его сильный нагрев заставит воду двигаться быстро, что увеличит температуру в радиаторах и трубах. Перед выбором и покупкой оборудования следует произвести расчеты и оценить будущую тепловую эффективность его работы.

Ухудшить производительность самотечной системы отопления в доме могут особенности расположения труб. Их частые изгибы, повороты под прямыми углами значительно снижают естественное давление воды, замедляют её ток, температура в доме значительно снижается.

Однотрубная и двухтрубная самотечные системы

Схема однотрубной системы.

Отопительная сеть самотечного типа может быть смонтирована в однотрубном или двухтрубном исполнении.

Однотрубное отопление предполагает последовательную схему монтажа труб и батарей. При его эксплуатации вода будет проходить по ним последовательно. Имеется два способа установки оборудования:

поток теплоносителя проходит сразу через батареи;
движение воды по системе осуществляется по основной трубе, к которой при помощи дополнительных ответвлений крепятся радиаторы.

Более равномерный прогрев воздуха достигается при втором способе.

Двухтрубная схема отопления с естественной циркуляцией предполагает обустройство отдельных магистралей для потока воды – основной и обратной подачи. Теплоноситель из котла (горячий) последовательно поступает в отопительные радиаторы, а после остывания возвращается уже холодным к котлу по обратным трубам.

Если монтировать самотечную систему отопления в двухэтажном доме в двухтрубном исполнении, для равномерного прогрева комнат, сохранения необходимой температуры в них потребуется установка дополнительного агрегата – циркуляционного насоса. Такое оборудование позволит увеличить давление воды внутри труб, сохранить оптимальную теплоотдачу отопительной системы.

Схемы таких систем отопления

Схема системы отопления независимо от способа циркуляции теплоносителя зависит от нескольких факторов:

способа соединения радиаторов с подающими стояками. Здесь выделяют однотрубную и двухтрубную системы;
места прокладки магистрали, подающей горячую воду. Выбирать нужно между нижней и верхней разводкой;
схемы прокладки магистрали: тупиковая система или попутное движение теплоносителя в магистралях;
расположения стояков, которое может быть либо горизонтальным, либо вертикальным.

Однотрубная система: как регулировать температуру?

Однотрубная система отопления имеет только один вариант исполнения разводки – верхнюю. В ней нет обратного стояка, поэтому охлаждённый в батареях теплоноситель возвращается в подающую магистраль. Движение жидкости обеспечивается разностью температур жидкости в нижних и верхних радиаторах.

Чтобы обеспечить одинаковый температурный режим в помещениях на разных этажах, поверхность нагревательных приборов на первом этаже должна быть несколько больше, чем на втором и последующих. В нижние радиаторы поступает смесь горячей и охлаждённой в верхних теплообменниках воды.

В однотрубной системе может быть два варианта движения теплоносителя. в первом одна часть идёт в радиатор, другая – дальше по стояку к нижним приборам.

При параллельной однотрубной разводке теплообменники на верхних этажах получают горячую воду, а самые нижние – уже остывшую. Поэтому площадь последних должна быть увеличена, чтобы уравнять обогрев всех помещений

Во втором случае весь объём воды проходит через каждый теплообменник, начиная с самых верхних. Главная особенность такой разводки состоит в том, что радиатора на первом и цокольном этажах получают только охлаждённую воду.

При проточном варианте однотрубной разводки нельзя отключить или ограничить поступление теплоносителя в отдельный радиатор. Перекрытие одного из них привело бы к остановке циркуляции во всей системе

И если в первом случае регулировать температуру в помещениях можно с помощью кранов, то во втором их нельзя применять, так как это приведёт к уменьшению подачи жидкости ко всем последующим теплообменникам. К тому же полное перекрытие крана означало бы остановку циркуляции воды в системе.

При монтаже однотрубной системы лучше остановиться на разводке, которая даёт возможность регулировки подачи воды к каждому радиатору. Это позволит регулировать температуру в отдельных помещениях и, естественно, делает отопительную систему более гибкой, а значит и более эффективной.

Так как однотрубная разводка может быть только верхней, её монтаж возможен только в постройках с чердачным помещением. Именно там должен размещаться подающий трубопровод. Главный недостаток заключается в том, что пуск отопления возможен только по всему зданию сразу. Преимущества у системы, конечно, тоже есть. Главные из них – простой монтаж и меньшая стоимость. С точки зрения эстетики, чем меньше труб, тем проще их спрятать.

Как должна быть устроена двухтрубная система?

Этот вариант схемы отопления предполагает наличие подающей и отводящей магистрали. В верхней части системы циркулирует горячий теплоноситель, в нижней – остывший.

Двухтрубная система отопления более гибкая в отношении регулирования температуры в отдельных помещениях. Однако она требует большего количества материалов, чем однотрубная

От котла отходит труба, соединённая с расширительным баком. От бака идёт труба горячей линии контура, которая потом соединяется с разводкой. В зависимости от размеров емкости и объёма воды в системе, от бака может отходить переливная труба. По ней излишки воды сливаются в канализацию.

Трубы, выходящие из нижней части теплообменников, объединяются в обратную магистраль. По ней остывший теплоноситель снова попадает в котёл. Обратка должна проходить через те же помещения, что и подающий трубопровод.

Горизонтальный или вертикальный стояк в разводке?

Система отопления с вертикальным стояком предполагает подводку к нему радиаторов с разных этажей. Её преимущество: ниже риск «завоздушивания» системы, недостаток – более высокая стоимость.

Когда теплообменники с одного этажа соединены с подающим трубой, — это система с горизонтальным стояком. Такой вариант обойдётся домовладельцам в меньшую сумму, но придётся решать проблему образования воздушных пробок. Как правило, достаточно установить воздухоотводчики.

Симптомы и диагноз

Если в трубах появился характерный гул, возможно:

на стенах труб скопилось большое количество отложений, что привело к сужению просвета;
имеет место утечка воды из системы;
в системе имеются устройства со слишком малым диаметром.

Чтобы установить причину шума точнее, следует осмотреть все элементы отопительной системы и найти место протечки

Если трубы выглядят неповрежденными, не видно пара или струек текущей воды, нужно уделить внимание соединительным элементам и запорной арматуре, возможно, утечка происходит именно здесь

Иногда место протечки установить сложно, поскольку оно скрыто слоем утеплителя. Для точной диагностики проблемы следует пригласить профессионального сантехника.

Если протечек нет, а трубы гудят, нужно найти источник звука. Скорее всего, именно в этом месте просвет трубы стал слишком маленьким из-за скопившихся минеральных отложений или попавшего в систему мусора. Устраняют проблему промывкой системы отопления. Об этом подробно рассказано в видеоролике:

Обычно хороший сантехник может определить элементы системы, которые не подходят по размеру, что становится причиной гудения труб. Возможно, такой элемент придется заменить или модифицировать. Разумеется, подобные работы следует выполнять как можно лучше, в полном соответствии с технологией, чтобы не появились новые причины для неприятного шума в трубах.

Щелкающие звуки и характерное звучание бурления воды может быть вызвано воздухом, попавшим в систему. Чтобы устранить проблему, достаточно спустить из радиаторов лишний воздух, например, с помощью крана Маевского. Щелчки также могут указывать на наличие в трубах посторонних предметов, мусора. В этом случае следует очистить систему.

Если в систему отопления попал воздух, это может вызвать щелчки и звуки бурления. Чтобы выпустить воздух из системы, следует воспользоваться краном Маевского

Периодический треск, стук и щелчки могут появиться, если:

в трубах имеются мелкие посторонние частички;
износились детали системы;
оборвался вентиляционный клапан;
нестабильная работа системы вызвала расширение металла.

Чтобы треск в трубах отопления прекратился, иногда достаточно слить часть воды с мусором. В остальных случаях понадобится помощь профессионального сантехника для ремонта или замены поврежденных элементов.

Иногда причиной шума в отопительной системе становится заросшая отложениями и частичками ржавчины труба отопления. Такую трубу следует промыть или заменить

К обрыву вентиляционного клапана нередко приводит его неправильный монтаж, например, когда клапан установлен в неверном направлении. Такая ошибка может привести к существенным повреждениям всей отопительной системы.

Причиной постукивания может быть и состояние кронштейнов, на которых крепятся трубы и радиаторы отопления. Расшатанный кронштейн движется под воздействием процессов расширения-сужения металла, что и вызывает стук. Чтобы прекратить это неприятное явление, достаточно укрепить старые кронштейны или заменить их новыми. Иногда между трубой и кронштейном устанавливают специальные прокладки.

Принцип работы самотечной отопительной системы

Принцип работы отопления выглядит просто: вода передвигается по трубопроводу, движимая гидростатическим напором, появившимся вследствие различной массы нагретой и остывшей воды. Еще такую конструкцию называют самотечная или гравитационная. Циркуляция – это перемещение остывшей в батареях и потяжелевшей жидкости под гнетом собственной массы вниз к нагревательному элементу, и вытеснение легкой нагревшейся воды в подающую трубу. Система функционирует, когда котел с естественной циркуляцией располагается ниже радиаторов.

В контурах открытого типа он напрямую сообщается с внешней средой, и лишний воздух уходит в атмосферу. Увеличившийся от нагрева объем воды ликвидирован, постоянное давление нормализовано.

Естественная циркуляция возможна и в закрытой системе отопления, если та оснащена расширительным баком с мембраной. Иногда конструкции открытого типа переоборудуют в закрытые. Закрытые контуры стабильнее в работе, теплоноситель в них не испаряется, но они так же независимы от электричества.
Что влияет на циркуляционный напор

Циркуляция воды в котле зависит от разницы в плотности горячей и холодной жидкости и от величины перепада высоты между бойлером и самым низко расположенным радиатором. Эти параметры просчитываются еще до начала монтажа отопительного контура. Естественная циркуляция возникает, т.к. температура обратки в системе отопления низкая. Теплоноситель успевает остыть, двигаясь через радиаторы, становится тяжелее и своей массой выталкивает из котла разогретую жидкость, заставляя ее продвигаться по трубам.

Схема циркуляции воды в котле

Высота уровня батарей над котлом усиливают напор, помогая воде легче преодолевать сопротивление труб. Чем выше расположены радиаторы по отношению к котлу, тем больше высота столба охлажденной обратки и с тем большим давлением она выталкивает нагретую воду вверх, когда достигает котла.

Плотность также регулирует напор: чем сильнее прогревается вода, тем меньше становится ее плотность в сравнении с обраткой. В результате она выталкивается с больше силой и напор увеличивается. По этой причине самотечные отопительные конструкции причисляют к саморегулирующимся, ведь если изменить температуру нагрева воды, поменяется и давление на теплоноситель, а значит, изменится его расход.

Выбор труб

Также, на выбор материала большое влияние оказывает котел, поскольку в случае с твердотопливным предпочтение следует отдать стальным, оцинкованным трубам или же изделиям из нержавейки, в связи с высокой температурой рабочей жидкости.

Однако, металлопластиковые и армированные трубы предполагают использование фитингов, что значительно сужает просвет, армированные полипропиленовые трубы будут идеальным вариантом, при рабочей температуре 70С, и пиковой – 95С.

Изделия из особого пластика PPS имеют рабочую температуру 95С, и пиковую – до 110С, что позволяет использовать в открытой системе.

Схема с естественной циркуляцией

Чтобы понять принцип действия гравитационной системы, изучите типовую схему, применяющуюся в двухэтажных частных домах. Здесь реализована комбинированная разводка: подача и возврат теплоносителя происходит по двум горизонтальным магистралям, объединенным однотрубными вертикальными стояками с радиаторами.

Как работает самотечное отопление двухэтажного дома:

Удельный вес нагреваемой котлом воды становится меньше. Более холодный и тяжелый теплоноситель начинает вытеснять горячую воду вверх и занимать ее место в теплообменнике.
Нагретый теплоноситель движется по вертикальному коллектору и распределяется по горизонтальным магистралям, проложенным с уклоном в сторону радиаторов. Скорость течения невелика – порядка 0.1—0.2 м/с.
Расходясь по стоякам, вода попадает в батареи, где успешно отдает теплоту и охлаждается. Под воздействием гравитации она возвращается в котел по обратному коллектору, собирающему теплоноситель из остальных стояков.
Прирост объема воды компенсируется расширительным баком, установленным в самой высокой точке. Обычно утепленная емкость располагается на чердаке здания.

Принципиальная схема самотечной разводки с циркуляционным насосом

В современном исполнении гравитационные системы оснащаются насосами, ускоряющими циркуляцию и прогрев помещений. Перекачивающий агрегат ставится на байпасе параллельно подающей магистрали и функционирует при наличии электроэнергии. Когда свет отключается, насос бездействует, а теплоноситель циркулирует за счет гравитации.

Сфера применения и недостатки самотека

Назначение гравитационной схемы – теплоснабжение жилищ без привязки к электричеству, что актуально в отдаленных регионах с частыми отключениями света. Сеть самотечных трубопроводов и батарей способна работать вместе с любым энергонезависимым котлом либо от печного (раньше говорили – парового) отопления.

Разберем отрицательные стороны использования самотека:

из-за малой скорости протока нужно повышать расход теплоносителя за счет применения труб большого диаметра, иначе радиаторы не прогреются;
чтобы «подстегнуть» естественную циркуляцию, горизонтальные участки прокладываются с уклоном 2—3 мм на 1 м магистрали;
здоровые трубы, идущие под потолком второго этажа и над полом первого, портят внешний вид комнат, что заметно на фото;
затруднено автоматическое регулирование температуры воздуха – на батареи нужно покупать только полнопроходные термостатические клапаны, не препятствующие конвективной циркуляции теплоносителя;
схема неспособна работать с теплыми полами и в 3-этажном доме;
увеличенный объем воды в отопительной сети подразумевает длительный прогрев и большие затраты топлива.

Чтобы выполнить требование №1 (смотри первый раздел) в условиях ненадежного электроснабжения, хозяину двухэтажного частного дома придется нести расходы на материалы – трубы повышенного диаметра и облицовку для изготовления декоративных коробов. Остальные минусы некритичны – медленный прогрев устраняется путем установки циркуляционного насоса, недостаток экономичности – монтажом специальных термоголовок на радиаторы и изоляцией труб.

Watch this video on YouTube

Советы по проектированию

Если разработку самотечной схемы отопления вы взяли в свои руки, обязательно учтите следующие рекомендации:

Минимальный диаметр вертикального участка, идущего от котла, — 50 мм (имеется в виду внутренний размер условного прохода трубы).
Горизонтальный раздающий и собирающий коллектор допускается уменьшить до 40 мм, перед последними батареями – до 32 мм.
Уклон 2—3 мм на 1 м. п. трубопровода делается в сторону радиаторов на подаче и котла – на обратке.
Входной патрубок теплогенератора должен располагаться ниже батарей первого этажа с учетом уклона обратной магистрали. Возможно, в котельной придется сделать небольшой приямок под установку источника тепла.
На подводках к отопительным приборам второго этажа лучше поставить прямой байпас малого диаметра (15 мм).
Верхний раздающий коллектор постарайтесь уложить на чердаке, чтобы не вести под потолками комнат.
Используйте расширительный бак открытого типа с патрубком перелива, выведенным на улицу, а не в канализацию. Так удобнее следить за переполнением емкости. С мембранным бачком система работать не будет.

Расчет и проектирование самотечного отопления в коттедже сложной планировки стоит доверить специалистам. И последнее: магистрали Ø50 мм и более придется исполнять стальными трубами, медью либо сшитым полиэтиленом. Максимальный размер металлопластика составляет 40 мм, а диаметр полипропилена выйдет просто угрожающим из-за толщины стенок.

Самотечная система отопления с естественной циркуляцией – расчеты, уклоны, виды

Для частных загородных домов и дач, часто устанавливается система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Данное решение имеет свои положительные и отрицательные стороны. Схему выполняют четырьмя различными способами.

Система с гравитационной циркуляцией чувствительна к ошибкам, допущенным во время монтажа отопления.

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией пользуется популярностью благодаря следующим преимуществам:

Простой монтаж и обслуживание.
Отсутствие необходимости в установке дополнительного оборудования.
Энергонезависимость – во время работы не требуются дополнительные расходы на электроэнергию. При отключении электричества, система обогрева продолжает работать.

Принцип работы водяного отопления, с использованием самотечной циркуляции, основан на физических законах. При нагревании уменьшается плотность и вес жидкости, а при остывании жидкостной среды, параметры возвращаются в первоначальное состояние.

При этом, давление в системе отопления практически отсутствует. В теплотехнических формулах принимается соотношение 1 атм., на каждые 10 м. напора водяного столба. Расчет системы отопления 2-х этажного дома покажет, что гидростатическое давление не превышает 1 атм., в одноэтажных зданиях 0,5-0,7 атм.

Так как при нагреве жидкость увеличивается в объеме, для естественной циркуляции, обязательно потребуется расширительный бак. Вода, проходящая через водяной контур котла, нагревается, что приводит к увеличению в объеме. Расширительный бачек должен находиться на подаче теплоносителя, в самом верху системы отопления. Задачей буферной емкости является компенсация увеличения объема жидкости.

Система отопления с самоциркуляцией может применяться в частных домах, делая возможным следующие подключения:

Подсоединение к теплым полам – требует установить циркуляционный насос, только на водяной контур, уложенный в пол. Остальная система продолжит работать с естественной циркуляцией. После отключения электричества, помещение продолжит отапливаться с помощью установленных радиаторов.
Работа с бойлером косвенного нагрева воды – подключение к системе с естественной циркуляцией возможно, без необходимости в подключении насосного оборудования. Для этого бойлер устанавливают в верхней точке системы, чуть ниже воздушного расширительного бака закрытого или открытого типа. Если это невозможно, тогда насос устанавливают непосредственно на накопительную емкость, дополнительно устанавливая обратный клапан, чтобы избежать рециркуляции теплоносителя.

В системах с гравитационной циркуляцией, движение теплоносителя осуществляется самотеком. Благодаря естественному расширению, нагретая жидкость поднимается вверх по разгонному участку, а после, под уклоном «стекает», через трубы, подключенные к радиаторам, обратно к котлу.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:

При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам.

Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.

Преимуществ у данного решения несколько:

Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

Равномерное распределение тепла.
Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
Проще выполнить регулировку системы.
Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.

Как правильно сделать водяное отопление с естественной циркуляцией

Все гравитационные системы объединяет общий недостаток – отсутствие давления в системе. Любые нарушения во время проведения монтажных работ, большое количество поворотов, несоблюдение уклонов, моментально отражаются на работоспособности водяного контура.

Чтобы сделать грамотно отопление без насоса, учитывается следующее:

Какой уклон труб нужен при самотечной циркуляции

Нормы проектирования внутридомовой системы отопления с гравитационной циркуляцией, подробно прописаны в строительных нормах. В требованиях учитывается, что движению жидкости внутри водяного контура будет мешать гидравлическое сопротивление, препятствия в виде углов и поворотов, и т.д.

Уклон отопительных труб регламентируется в СНиП. Согласно указанным в документе нормам, на каждый погонный метр требуется сделать наклон в 10 мм. Соблюдение данного условия гарантирует беспрепятственное движение жидкости в водяном контуре.

Нарушение наклона при прокладке труб, приводит к завоздушиванию системы, недостаточному прогреву отдаленных от котла радиаторов, и, как следствие, снижению теплоэффективности.

Нормы уклона труб при естественной циркуляции теплоносителя указаны в СП 60.13330 (ранее СНиП 41-01-2003) «Прокладка трубопроводов отопления».

Какие трубы применяют для монтажа

Выбор труб для изготовления отопительного контура имеет важное значение. Каждый материал имеет свои теплотехнические характеристики, гидравлическую сопротивляемость и т.д. При самостоятельном выполнении монтажных работ, дополнительно учитывают сложность монтажа.

Чаще всего используют следующие строительные материалы:

Стальные трубы – к достоинствам материала следует отнести: доступную стоимость, устойчивость к высокому давлению, теплопроводность и прочность. Недостатком стали является сложный монтаж, невозможный, без применения сварочного оборудования.
Металлопластиковые трубы – имеют гладкую внутреннюю поверхность, не дающую контуру засориться, небольшой вес и линейное расширение, отсутствие коррозии. Популярность металлопластиковых труб несколько ограничивает небольшой срок эксплуатации (15 лет) и высокая стоимость материала.
Полипропиленовые трубы – получили широкое применение благодаря простоте монтажа, высокой герметичности и прочности, длительному сроку эксплуатации и устойчивости к размерзанию. Трубы из полипропилена монтируются с помощью паяльника. Срок службы не менее 25 лет.
Медные трубы – не получили широкого распространения за счет большой стоимости. Медь имеет максимальную теплоотдачу. Выдерживает нагрев до + 500°С, срок эксплуатации свыше 100 лет. Особенной похвалы достоин внешний вид трубы. Под воздействием температуры, поверхность меди покрывается патиной, что только улучшает внешние характеристики материала.

Какого диаметра должны быть трубы при циркуляции без насоса

Правильный расчет диаметров труб на водяное отопление с естественной циркуляцией осуществляется в несколько этапов:

Подсчитывается потребность помещения в тепловой энергии. К полученному результату добавляют около 20%.
СНиП указывает соотношение тепловой мощности к внутреннему сечению трубы. Высчитываем по приведенным формулам сечение трубопровода. Чтобы не выполнять сложные вычисления, стоит воспользоваться он-лайн калькулятором.
Диаметр труб системы с естественной циркуляцией должен быть подобран согласно теплотехническим расчетам. Чрезмерно широкий трубопровод приводит к снижению теплоотдачи и увеличению расходов на отопление. На ширину сечения влияет тип используемого материала. Так, стальные трубы не должны быть уже 50 мм. в диаметре.

Существует еще одно правило, помогающее усилить циркуляцию. После каждого разветвления трубы, диаметр сужают на один размер. На практике это значит следующее. К котлу подключена двухдюймовая труба. После первого разветвления контур сужают до 1 ¾, дальше до 1 ½ и т.д. Обратку наоборот собирают с расширением.

Если расчеты диаметра были выполнены верно, и соблюдены уклоны трубопроводов при проектировании и выполнении монтажных работ системы отопления с самотечной циркуляцией, проблемы в работе встречаются крайне редко и в основном происходят по причине неправильной эксплуатации.

Какой розлив лучше сделать – нижний или верхний

Естественная циркуляция воды в системе отопления одноэтажного дома во многом зависит и от выбранной схемы подачи теплоносителя непосредственно к радиаторам. Принято классифицировать все типы подключения или розлива на две категории:

Ошибки в выборе типа розлива приводят к необходимости модифицировать водяной контур посредством установки циркуляционного оборудования.

Какой теплоноситель лучше для систем с самоциркуляцией

Оптимальный теплоноситель для системы отопления с естественным движением жидкости – это вода. Дело в том, что антифриз имеет большую плотность и меньшую теплоотдачу. Для нагрева гликолевых составов до необходимого состояния, требуется больше времени, сжигаемого топлива, при этом теплоотдача остается на уровне воды.

За использование незамерзающей жидкости, в качестве довода можно привести два довода:

Высокая текучесть материала, улучшающая циркуляцию.
Способность сохранять текучесть при достижении -10°С, -15°С.

Антифриз используют, если планируется в течение долгого времени не отапливать помещение, или делать это с периодичностью, а постоянно сливать жидкость из системы нет возможности.

Какое отопление лучше выбрать – естественное или принудительное?

Конструктивные особенности системы с естественной гравитационной циркуляцией, простота монтажа и возможность самостоятельного выполнения работ, сделали такую схему достаточно популярной у отечественного потребителя.

Но самоциркулирующая конструкция проигрывает по сравнению с контуром, подключенным к насосному оборудованию, в следующих аспектах:

Начало работы – система отопления с естественной циркуляцией начинает работать при температуре теплоносителя около 50°С. Это необходимо, чтобы вода расширилась в объеме. При подключении к насосу, жидкость двигается по водяному контуру сразу после включения.
Падение мощности отопительных приборов при естественной циркуляции теплоносителя по мере отдаленности от котла. Даже при грамотно собранной схеме, разница температуры составляет порядка 5°С.
Влияние воздуха – основной причиной отсутствия циркуляции является завоздушивание части водяного контура. Воздух в системе отопления может образовываться из-за несоблюдения уклонов, использования открытого расширительного бачка и других причин. Чтобы продавить систему, приходится включать котел на максимальную мощность, что приводит к существенным затратам.
Отопление двухэтажного дома при естественной циркуляции теплоносителя затруднено по причине существующих препятствий для движения жидкости.
Относительно регуляции нагрева, самоциркулирующие системы также уступают контурам, подключенным к насосам. Современное циркуляционное оборудование подключается к комнатным термостатам, что обеспечивает точность теплоотдачи и нагрев температуры в помещении с погрешностью до 1°С. Установка терморегуляторов допускается и в схемах с самоциркуляцией, но погрешность настроек составит 3-5°С.

Выбрать систему с естественной циркуляцией, оправдано, в случае отопления небольших одноэтажных зданий. Если требуется отапливать коттеджи и загородные дома площадью более 150-200 м², нужна установка циркуляционного оборудования.

Главным достоинством схем с самоциркуляцией является их энергонезависимость, но произведя несложные расчеты, можно прийти к выводу, что экономия на электроэнергии не оправдывает потери тепла в процессе самостоятельного движения теплоносителя. Схемы с принудительной циркуляцией имеют большую теплоотдачу и эффективность.