Система отопления дома с естественной циркуляцией

Мы с вами живём в очень интересное время, которое вполне обоснованно уже начали называть веком высоких технологий. Технологический прогресс затронул практически все без исключения сферы нашей жизни: микроэлектроника, финансовые механизмы, бытовая техника, принципы работы в этих областях стремительно меняются и развиваются в последние десятилетия. Большинство из этих достижений стремятся сделать нашу жизнь проще и комфортнее, и активно продвигаются различными компаниями и маркетинговыми агентствами. Но в тоже время есть сферы не менее востребованные человеком, прогресс в которых освещается гораздо меньше, об одной из таких сфер мы сейчас и поговорим, а точнее расскажем в этой статье.

У большинства из вас скорее всего есть загородный дом, или вскоре вы мечтаете приобрести его, чтобы выбираться с семьёй на природу, шашлыки и возможно какую то сельско-хозяйственную работу, но это лишь одна, летняя сторона медали. В период зимних холодов нам всем приходиться задумываться на тему, как сохранить уют а главное тепло в нашем загородном гнёздышке. И тогда мы начинаем вникать в тему систем отопления, а именно в то какую систему выбрать и как правильно её организовать.

Самым распространённым до сих пор, и можно сказать классическим типом системы отопления, являются обыкновенные кирпичные печи, которыми пользовались ещё наши далёкие предки. Но дело в том, что чем дальше шёл прогресс , тем больше недостатков обнаруживалось у такого типа отопления, особенно по сравнению с современными отопительными системами, которые способны нагреть ваше жилище без прикладывания постоянного труда и в короткие сроки. Современному человеку, для того чтобы согреть свой дом, уже не придётся заниматься ежегодной заготовкой дров и угля, что уже является неоспоримым плюсом современных высокотехнологичных систем отопления.

Содержание

• 1 Общие принципы действия системы отопления с естественной циркуляцией
• 2 Преимущества отопительной системы, построенной по принципу естественной циркуляции
• 3 Как работает система отопления с принципом естественной циркуляции

Общие принципы действия системы отопления с естественной циркуляцией

Современная система отопления основанная на принципе естественной циркуляции , идеально подойдёт для отопления большинства жилых домов. К основным её достоинствам, можно отнести простоту, надёжность и экономичность. Данная схема организации отопления сейчас является самой востребованной у людей, которые стремятся идти в ногу со временем.

Cистема не требует приобретения дорогостоящего оборудования, и работает за счёт гидростатического напора, который в свою очередь будет стимулировать движение теплоносителя.

Ещё одним важным преимуществом использования подобного принципа отопительной системы, является её компактность. Все её элементы без труда можно расположить даже в самых малогабаритных домах и коттеджах. К тому же давление в данной системе будет иметь весьма низкий радиус действия, если быть точнее, то он не будет превышать 30 метров в горизонтальной плоскости. Специалисты данной сферы сходятся во мнении, что данный тип отопления является самым подходящим для малоэтажных строений.

Преимущества отопительной системы, построенной по принципу естественной циркуляции

Теперь же, мы можем более подробно разобрать все плюсы данной системы отопления. Для многих одним из важнейших доводов станет цена вопроса, которая в данном случае будет самой приемлемой по сравнению с альтернативными способами. Причём низкие материальные затраты на систему покажут себя не только в процессе установки отопления, но и на периоде всего жизненного цикла. Основным фактором снижающим затраты, является отсутствие необходимости в приобретении дополнительного дорогостоящего насоса, который обеспечивает движения теплового носителя в альтернативных современных отопительных системах. К тому же отсутствие насоса сведёт к минимуму шумы и вибрации от работы системы, а так же застрахует ваш кошелёк от выхода из строя дорогостоящих деталей насоса. По-скольку система достаточно проста, то рядовой пользователь за частую сам сможет устранять нечасто возникающие мелкие неисправности.

При грамотном подходе к организации данной системы отопления её срок службы вполне может составить около 40 лет.

Итак,  все плюсы данной системы:

• Экономность
• Минимум затрат на установку и обслуживание
• Максимально тихая работа всей системы
• Долговечность
• Тепловая устойчивость
• Признанная оптимальность системы для загородных домов и коттеджей

Как работает система отопления с принципом естественной циркуляции

Работа системы отопления с естественной циркуляцией основывается на движении теплоносителя от котла к обогревательным приборам и обратно.

Тепловой генератор в свою очередь позволяет значительно снизить плотность и массу жидкости. При этом плотность теплоносителя начинает увеличиваться, когда вода в трубах становится холоднее. Горячий теплоноситель заменяет остывшую воду, которая оставляет своё тепло в радиаторах отопления. Действие этого процесса можно объяснить принципом гравитации.

Вода, которая нагревается в котле, в дальнейшем начинает движение по центральному стояку, и оттуда расходиться по всем помещениям дома, или коттеджа заполняя собой отопительные радиаторы, затем вода в радиаторах остывает, радиаторы нагреваются, отдавая тем самым тепло помещению.

Когда теплоноситель остывает, его масса увеличивается, и он оседает на дне отопительного оборудования. Вновь нагретая вода, которая имеет уже меньшую плотность, начинает вытеснять холодную воду из радиаторов. Тяжёлая часть теплоносителя возвращается в котёл и вытесняет горячую воду для того чтобы она прошла по трубопроводу и распределилась по радиаторам.

Такая схема будет работать непрерывно, пока включен вырабатывающий энергию котёл.

Стандартная схема системы отопления с естественной циркуляцией.

Отопительный контур данной системы является замкнутым и включает в себя следующие элементы:

• Отопительный котёл
• Отопительные радиаторы
• Трубопровод
• Расширительный бачок

Стоит так же заметить, что горизонтальные трубопроводы рекомендуется наклонёнными в ту же сторону, в которую предполагается движение теплоносителя. Такая схема позволит холодной воде самостоятельно возвращаться в отопительный котёл. Так же, уклон улучшит вывод лишнего воздуха, если он будет возникать при нагреве теплоносителя.

Схема естественной циркуляции отопления называется так, потому что может самостоятельно предопределять давление для обеспечения движения теплоносителя. При такой схеме, по нижнему контуру отопительной системы всегда будет проходить холодная вода, а по верхнему горячая отопительная жидкость.

Системы отопления с принудительной и естественной циркуляцией

Содержание статьи

1. Чем они различаются?
2. Системы отопления с естественной циркуляцией
3. Системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя
4. Выбор способа циркуляции

Системы отопления классифицируются по многим признакам. Рассмотрим, как они различаются по принципу побуждения циркуляции, и в каком случае какой вариант выгоднее.

Для нормальной работы отопительной системы необходим постоянный поток воды (или другого теплоносителя) по трубопроводам. Схема построения трубопроводов ориентирована на один из двух способов создания данного движения:

1. с естественной циркуляцией;
2. с принудительной циркуляцией.

Чем они различаются?

Различие двух этих схем заключается в способе перемещения теплоносителя: если в первом случае он перемещается за счет естественной конвекции, то во втором варианте схема включает в себя насос для перекачки воды. Разберем подробно оба варианта.

Системы отопления с естественной циркуляцией

В системе с естественной циркуляцией используется принцип перемещения теплоносителя под влиянием конвекции. Чем больше температура, тем меньше плотность среды, и под влиянием сил, объясняемых законом Архимеда, нагретый теплоноситель перемещается в верхние точки схемы отопления, а остыв опускается вниз.

Подобная схема не требует дополнительных затрат энергии на создание циркуляции и может работать только за счет тепла вырабатываемого котлом, или другой теплогенерирующей установкой.

Подобные схемы требуют тщательного гидравлического расчета и несколько большего диаметра труб разводки. Также такие системы требовательны к соблюдению уклонов при монтаже.

Системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя

Для данной схемы обязательно используются насосы или другие устройства (инжекторы и т. п.), для принудительной перекачки воды (теплоносителя). Возможность самостоятельной циркуляции в данном случае почти не важна. Это несколько усложняет конструкцию, но позволяет добиться и определенных преимуществ.

К достоинствам можно отнести:

1. возможность упростить гидравлический расчет;
2. возможность использовать трубы и арматуру меньших диаметров, делая отопление менее материалоемким;
3. если здание имеет большую высоту, то единственный способ подать теплоноситель на верхние этажи – использование насосов. Например, в 10 этажном здании статическое давление воды в системе составляет порядка 3-4 атмосфер, а отопление с естественной циркуляцией чаще всего не может создать напор более 1,5 – 2 бар.
4. для данной схемы не важна протяженность труб, так как не может из-за срыва конвекции сложится такая ситуация, что теплоноситель прекратит движение;
5. при монтаже необязательно точно выдерживать уклоны – если конструкция здания требует, то можно расположить переходы со значительным перепадом по уровню;
6. можно значительно повышать давление в системе, повышая КПД и эффективность работы котлов.

Выбор способа циркуляции

Разберем случаи, когда имеет смысл проектировать схемы с естественным движением теплоносителя (воды):

1. если отопление монтируется для небольшого помещения;
2. если принудительная система циркуляции с электронасосами не может быть обустроена из-за отсутствия электроснабжения;
3. если возможны длительные перебои с подачей электроэнергии, которые при реализации схемы с принудительной циркуляцией могут вызвать остановку обращения воды и разморозку труб и радиаторов.

Если требуется создание высокого давления, повышение эффективности использования котельного оборудования, более интенсивная циркуляция теплоносителя (воды), то следует отказываться от естественной схемы движения потоков в пользу принудительной.

Часто как аргумент в пользу отказа от принудительной системы отопления приводят дополнительные затраты энергии на питание электронасосов. Но это неверно – по эффективности использования энергоресурсов, система отопления с принудительной циркуляцией значительно превосходит оппонента.

В заключении нужно заметить – даже при затруднении с электроснабжением можно не отказываться от преимуществ системы с использованием циркуляционного насоса.

Для этого стоит обратить внимание на современные энергонезависимые котлы, которые имеют встроенный электрогенератор и насос.

Подобное оборудование позволяет  реализовать все преимущества систем с принудительной циркуляцией без необходимости подключения внешнего питания. Но есть один минус – подобные установки чаще всего рассчитаны только на газ или жидкое топливо.

Обзор контуров естественной циркуляции в водо-водяных реакторах и других системах (технический отчет)

Обзор контуров естественной циркуляции в водо-водяных реакторах и других системах (технический отчет) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другое связанное исследование

Представлен обзор теоретических и экспериментальных работ по однофазным контурам естественной циркуляции (термосифонам).

Он включает в себя доступные методы моделирования (аналитические и численные) для описания стационарных потоков, переходных процессов и характеристик устойчивости различных контуров. Они варьируются от систем с простой геометрией через небольшие (лабораторные) циклы до полномасштабных систем – ядерных реакторных установок и солнечных водонагревателей. Сделана попытка сравнить некоторые аналитические модели и представить результаты с использованием обобщенных параметров. Приводятся имеющиеся данные и обсуждается сравнение с теоретическими результатами.

Авторов:

Звирин, Ю.

Дата публикации:

1981-01-01

Исследовательская организация:

Исследовательский институт электроэнергетики. (EPRI), Пало-Альто, Калифорния (США)

Идентификатор ОСТИ:

6943561

Номер(а) отчета:

ЭПРИ-НП-1676-СР

Тип ресурса:

Технический отчет

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Тема:

21 СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЯДЕРНЫЕ РЕАКТОРЫ И СОПУТСТВУЮЩИЕ УСТАНОВКИ; РЕАКТОРЫ ТИПА PWR; СИСТЕМЫ RHR; ТЕПЛОПЕРЕДАЧА; ГИДРАВЛИКА; ЕСТЕСТВЕННАЯ КОНВЕКЦИЯ; ПОСЛЕТЕПЛОВОЙ; ОТВОД ПОСЛЕТЕПЛОВОГО ОТВОДА; ПОТОК ЖИДКОСТИ; МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ; МАКЕТ; КОНВЕКЦИЯ; СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ; ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ; ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ; ПОТОК ЖИДКОСТИ; ГИДРОМЕХАНИКА; МЕХАНИКА; КОМПОНЕНТЫ РЕАКТОРА; СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ РЕАКТОРА; РЕАКТОРЫ; УДАЛЕНИЕ; СТРУКТУРНЫЕ МОДЕЛИ; ВОДЯНЫЕ РЕАКТОРЫ; ВОДЯНЫЕ РЕАКТОРЫ; 210200* – Реакторы энергетические, невоспроизводящие, с легководным замедлителем, с охлаждением некипящей водой

---

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс

Звирин Ю. В. Обзор контуров естественной циркуляции в водо-водяных реакторах и других системах . США: Н. П., 1981. Веб. дои: 10.2172/6943561.

Копировать в буфер обмена

Звирин Ю.В. Обзор контуров естественной циркуляции в водо-водяных реакторах и других системах . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/6943561

Копировать в буфер обмена

Звирин Ю. 1981. «Обзор контуров естественной циркуляции в водо-водяных реакторах и других системах». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/6943561. https://www.osti.gov/servlets/purl/6943561.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_6943561,
title = {Обзор контуров естественной циркуляции в водо-водяных реакторах и других системах},
автор = {Звирин Ю.},
abstractNote = {Представлен обзор теоретических и экспериментальных работ по однофазным контурам естественной циркуляции (термосифонам). Он включает в себя доступные методы моделирования (аналитические и численные) для описания стационарных потоков, переходных процессов и характеристик устойчивости различных контуров. Они варьируются от систем с простой геометрией через небольшие (лабораторные) циклы до полномасштабных систем - ядерных реакторных установок и солнечных водонагревателей. Сделана попытка сравнить некоторые аналитические модели и представить результаты с использованием обобщенных параметров. Приводятся имеющиеся данные и обсуждается сравнение с теоретическими результатами.},
дои = {10.2172/6943561},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/6943561}, журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {1981},
месяц = ​​{1}
}

Копировать в буфер обмена

---

Посмотреть технический отчет (2,12 МБ)

https://doi.org/10.2172/6943561

---

Экспорт метаданных

Сохранить в моей библиотеке

Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:

• Аналогичные записи

схемы, принцип работы, преимущества, недостатки, фото и видео системы гравитационного отопления

ОТ Бытует мнение, что гравитационное отопление анахронизм в наш компьютерный век. Но что делать, если вы построили дом в районе, где еще нет электричества или электроснабжение очень прерывистое? В этом случае придется вспомнить о старинном способе организации отопления. Вот о том, как организовать гравитационное отопление, и поговорим в этой статье.

Гравитационная система обогрева

Гравитационная система обогрева была изобретена в 1777 году французским физиком Боннеманом и предназначалась для обогрева инкубатора.

Но только с 1818 года гравитационная система отопления стала повсеместно распространенной в Европе, правда пока только для оранжерей и оранжерей. В 1841 году англичанин Худ разработал метод теплового и гидравлического расчета систем естественной циркуляции. Ему удалось теоретически доказать пропорциональность скоростей циркуляции теплоносителя корням квадратным из разности высот очага нагрева и очага охлаждения, то есть разности высот между котлом и радиатором. Естественная циркуляция теплоносителя в системах отопления хорошо изучена и имела мощное теоретическое обоснование.

Но с появлением насосных систем отопления интерес ученых к гравитационной системе отопления неуклонно угасал. В настоящее время гравитационное отопление поверхностно освещено в институтских курсах, что привело к безграмотности специалистов, монтирующих эту систему отопления. Стыдно сказать, но монтажники, строящие гравитационное отопление, в основном пользуются советами «бывалых» и теми скудными требованиями, которые изложены в нормативных документах. Стоит помнить, что нормативные документы лишь диктуют требования и не дают объяснения причин появления того или иного явления. На этот счет среди специалистов существует достаточное количество заблуждений, которые хотелось бы немного развеять.

Преимущества и недостатки

Хотя эта схема популярна, у нее есть определенные недостатки. Прежде всего, это длина трубопроводов, которые не способны равномерно распределять давление жидкости внутри. Следовательно, в гравитационных системах пределом являются 30 метров по горизонтали. Больше нет смысла тянуть трубопроводы. Чем дальше от котла, тем ниже давление.

Также отметим высокую начальную стоимость. Специалисты уверяют, что стоимость такого отопления составляет до 7% от стоимости самого здания. Это связано с тем, что здесь нужны трубы большого диаметра, чтобы создать необходимое давление при большом объеме теплоносителя.

Еще одним недостатком является медленный прогрев нагревательных приборов. Это опять же зависит от значительного количества воды. Для его прогрева требуется определенное время. Кроме того, велика вероятность замерзания теплоносителя в трубах, проходящих через неотапливаемые помещения.

Достоинство

Однако и преимуществ у такой системы не так уж и мало:

• Простота конструкции, монтажа и эксплуатации.
• Энергетическая независимость.
• Отсутствие циркуляционных насосов, что гарантирует бесшумность и исключает вибрацию.
• Длительная эксплуатация до 40 лет.
• Надежность – на сегодняшний день это самое надежное отопление с точки зрения количественного саморегулирования.

Почему тепловая надежность зависит от количественного саморегулирования? И вообще, что это значит?

При изменении температуры воды в ту или иную сторону изменяется и расход теплоносителя. Происходит изменение его плотности, что влияет на теплоотдачу. Чем больше воды, тем выше ее теплоотдача. Все это взаимодействует с теплопотерями помещения, где установлен обогреватель. Эти два показателя также взаимосвязаны. Увеличиваются потери тепла – увеличивается теплоотдача.

Схема проточной системы отопления

Также важна обвязка схемы. В двухтрубной системе все проще, потому что циркуляционное кольцо определяется только одним прибором. Поэтому термосаморегуляция происходит в укороченном варианте. А это влияет на качество теплоотдачи от радиатора. Чем короче кольцо, тем лучше работает общий обогрев.

С однотрубным стыком сложнее, т.к. в одно циркуляционное кольцо входит несколько отопительных приборов, и распределение тепла может быть неравномерным. Конечно, в этом случае спасает циркуляционный насос. Но это уже не гравитационные системы отопления.

Так что двухтрубное соединение будет оптимальным вариантом при использовании системы с естественной циркуляцией теплоносителя. Однако вертикальная однотрубная разводка увеличит скорость движения воды, а это напрямую повлияет на увеличение теплоотдачи и равномерное распределение теплоносителя. Чем выше скорость движения воды внутри трубопроводов отопления, тем более равномерно она распределяется по всему контуру. В этом случае можно будет разместить отопительные приборы ниже котла.

Такую схему часто используют, если необходимо обогреть подвал дома.

Самотечное отопление классическое двухтрубное

Для понимания принципа работы самотечной системы отопления рассмотрим пример классической двухтрубной гравитационной системы, при следующих исходных данных:

• начальный объем охлаждающая жидкость в системе 100 литров;
• высота от центра котла до поверхности нагреваемого теплоносителя в баке Н = 7 м;
• расстояние от поверхности нагреваемого теплоносителя в баке до центра радиатора второго яруса h2 = 3 м,
• расстояние до центра радиатора первого яруса h3 = 6 м.
• Температура на выходе из котла 90°С, на входе в котел – 70°С.

Эффективное циркуляционное давление для радиатора второго яруса можно определить по формуле:

Δp2 = (ρ2 – ρ1) г (H – h2) = (977 – 965) 9,8 (7 – 3) = 470,4 Па.

Для радиатора первого яруса она составит:

Δp1 = (ρ2 – ρ1) g (H – h2) = (977 – 965) 9,8 (7 – 6) = 117,6 Па.

Изготовить расчет более точный, необходимо учитывать охлаждение воды в трубопроводах.

Трубопровод самотечного отопления

Многие специалисты считают, что трубопровод необходимо прокладывать с уклоном в сторону движения теплоносителя. Я не спорю, что в идеале так и должно быть, но на практике это требование не всегда соблюдается. Где-то мешает балка, где-то потолки сделаны на разном уровне. Что будет, если установить подводящий трубопровод с обратным уклоном?

Уверен, что ничего страшного не произойдет. Циркуляционное давление теплоносителя если и снижается, то совсем незначительно (на несколько паскалей). Произойдет это за счет паразитного влияния остывающего в верхней заливке теплоносителя. При такой конструкции воздух из системы придется удалять с помощью проточного воздухосборника и воздухоотводчика. Такое устройство показано на рисунке. Здесь сливной клапан предназначен для выпуска воздуха в момент заполнения системы теплоносителем. В рабочем режиме этот клапан должен быть закрыт. Такая система останется полностью функциональной.

Виды самотечной циркуляционной системы отопления

Несмотря на простоту конструкции водяной системы отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует не менее четырех популярных схем монтажа. Выбор типа разводки зависит от особенностей здания сама и ожидаемая производительность.

Для определения, какая схема будет работать, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики теплового узла, рассчитать диаметр трубы и т. д. При выполнении расчетов может потребоваться помощь специалиста .

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС среди других решений наиболее популярны закрытые системы. В РФ схема пока не получила широкого распространения. Принципы работы водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией следующие:

• При нагреве теплоноситель расширяется, вода вытесняется из контура отопления.
• Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция контейнера представляет собой полость, разделенную мембраной на две части. Половина резервуара заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для заполнения хладагентом.
• Когда жидкость нагревается, создается достаточное давление, чтобы протолкнуть мембрану и сжать азот. После остывания происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бака.

В остальном системы закрытого типа работают как и другие схемы отопления с естественной циркуляцией. К недостаткам можно отнести зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью потребуется установка вместительного контейнера, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Эта схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимущества открытой системы – возможность самостоятельного изготовления емкостей из подручных материалов. Бак обычно имеет скромные размеры и устанавливается на крыше или под потолком жилого помещения.

Основным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к повышенной коррозии и быстрому выходу из строя элементов отопления. Завоздушивание системы также является частым «гостем» в схемах открытого типа. Поэтому радиаторы устанавливаются под углом; Краны Маевского необходимы для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Данное решение имеет ряд преимуществ:

1. Нет парного трубопровода под потолком и над уровнем пола.
2. Экономия средств на установке системы.

Недостатки этого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева уменьшаются по мере удаления от котла. Как показывает практика, однотрубную систему отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и выборе правильного диаметра труб, часто переделывают (путем установки насосного оборудования).

Самоциркуляционная двухтрубная система

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

1. Подача и обратка проходят по разным трубам.
2. Подающая линия подключается к каждому радиатору через входной патрубок.
3. Вторая линия соединяет аккумулятор с обраткой.

Таким образом, двухтрубная радиаторная система имеет следующие преимущества:

1. Равномерное распределение тепла.
2. Нет необходимости добавлять секции радиатора для лучшего обогрева.
3. Легче настроить систему.
4. Диаметр водяного контура как минимум на один размер меньше, чем в однотрубных контурах.
5. Отсутствие строгих правил монтажа двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения по уклонам.

Основным преимуществом двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и в то же время экономичность конструкции, позволяющая нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или при монтажных работах.

Движение охлаждаемого теплоносителя

Одно из заблуждений состоит в том, что в системе с естественной циркуляцией охлажденный теплоноситель не может двигаться вверх. Я тоже не согласен с этим. Для циркуляционной системы понятие верха и низа весьма условно. На практике, если обратный трубопровод на каком-то участке поднимается, то где-то опускается на такую ​​же высоту. В этом случае гравитационные силы уравновешиваются. Единственная трудность заключается в преодолении местных сопротивлений на изгибах и линейных участках трубопровода. Все это, а также возможное охлаждение теплоносителя на участках подъема следует учитывать в расчетах. Если система рассчитана правильно, то схема, представленная на рисунке ниже, имеет право на существование. Кстати, в начале прошлого века такие схемы получили широкое распространение, несмотря на их слабую гидравлическую устойчивость.

Виды систем отопления с самотечной циркуляцией

Несмотря на простоту конструкции водяной системы отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует не менее четырех популярных схем монтажа. Выбор типа электропроводки зависит от особенностей самого здания и ожидаемой производительности.

Для определения, какая схема будет работать, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики теплового узла, рассчитать диаметр трубы и т. д. При выполнении расчетов может потребоваться помощь специалиста .

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС среди других решений наиболее популярны закрытые системы. В РФ схема пока не получила широкого распространения. Принципы работы водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией следующие:

• При нагреве теплоноситель расширяется, вода вытесняется из контура отопления.
• Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция контейнера представляет собой полость, разделенную мембраной на две части. Половина резервуара заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для заполнения хладагентом.
• Когда жидкость нагревается, создается достаточное давление, чтобы протолкнуть мембрану и сжать азот. После остывания происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бака.

В остальном системы закрытого типа работают как и другие схемы отопления с естественной циркуляцией. К недостаткам можно отнести зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью потребуется установка вместительного контейнера, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Эта схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимущества открытой системы – возможность самостоятельного изготовления емкостей из подручных материалов. Бак обычно имеет скромные размеры и устанавливается на крыше или под потолком жилого помещения.

Основным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к повышенной коррозии и быстрому выходу из строя элементов отопления. Завоздушивание системы также является частым «гостем» в схемах открытого типа. Поэтому радиаторы устанавливаются под углом; Краны Маевского необходимы для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкий тепловой КПД, поэтому применяется крайне редко. Суть схемы в том, что подающая труба последовательно подключается к радиаторы. Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и отводится через нижний патрубок. После этого тепло переходит к следующему отопительному агрегату и так до последней точки. Обратка возвращается от крайней батареи в котел.
Это решение имеет ряд преимуществ:

1. Нет пары трубопроводов под потолком и над уровнем пола.
2. Экономия средств на установке системы.

Недостатки этого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева уменьшаются по мере удаления от котла. Как показывает практика, однотрубную систему отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и выборе правильного диаметра труб, часто переделывают (путем установки насосного оборудования).

Самоциркуляционная двухтрубная система

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

1. Подача и обратка проходят по разным трубам.
2. Подающая линия подключается к каждому радиатору через входной патрубок.
3. Вторая линия соединяет аккумулятор с обраткой.

Таким образом, двухтрубная радиаторная система имеет следующие преимущества:

1. Равномерное распределение тепла.
2. Нет необходимости добавлять секции радиатора для лучшего обогрева.
3. Легче настроить систему.
4. Диаметр водяного контура как минимум на один размер меньше, чем в однотрубных контурах.
5. Отсутствие строгих правил монтажа двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения по уклонам.

Основным преимуществом двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и в то же время экономичность конструкции, позволяющая нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или при монтажных работах.

Расположение радиаторов

Говорят, что при естественной циркуляции теплоносителя радиаторы в обязательном порядке должны располагаться над котлом. Это утверждение справедливо только при расположении отопительных приборов в один ярус. При числе ярусов два и более, радиаторы нижнего яруса могут располагаться ниже котла, что необходимо проверить гидравлическим расчетом.

В частности, для примера, показанного на рисунке ниже, при H = 7 м, h2 = 3 м, h3 = 8 м эффективное циркуляционное давление будет:

г · = 9,9 · [7 · (977 – 965) – 3 · (973 – 965) – 6 · (977 – 973)] = 352,8 Па.

Здесь:

ρ1 = 965 кг/м3 плотность воды при 90°С;

ρ2 = 977 кг/м3 – плотность воды при 70°С;

ρ3 = 973 кг/м3 – плотность воды при 80°С.

Полученное циркуляционное давление достаточно для работы приведенной системы.

Гравитационный нагрев – замена воды на антифриз

Где-то читал, что гравитационный нагрев, рассчитанный на воду, можно безболезненно перевести на антифриз. Хочу предостеречь от подобных действий, так как без должного расчета такая замена может привести к полному выходу из строя системы отопления. Дело в том, что растворы на основе гликоля имеют значительно большую вязкость, чем вода. Кроме того, удельная теплоемкость этих жидкостей ниже, чем у воды, что потребует при прочих равных условиях увеличения скорости циркуляции теплоносителя. Эти обстоятельства значительно увеличивают расчетное гидравлическое сопротивление системы, заполненной теплоносителями с низкой температурой замерзания.

Что это такое

В любой системе водяного отопления распределение и функцию передачи тепла через отопительные приборы выполняет теплоноситель – жидкое вещество с высокой удельной теплоемкостью.

Гораздо чаще эту роль выполняет обычная вода; но в тех случаях, когда в зимние холода дом можно оставить без отопления, часто применяют жидкости с более низкими температурами фазового перехода.

Независимо от вида теплоносителя, он должен быть вынужден двигаться, передавать тепло.

Способов сделать это немного.

• В системах центрального отопления функцию побуждения циркуляции выполняет разность давлений между подающим и обратным трубопроводами теплотрассы .

• Автономные системы с принудительной циркуляцией для этой цели оснащаются циркуляционными насосами .
• Наконец, теплоноситель в гравитационных (гравитационных) системах движется только за счет преобразования собственной плотности при нагреве .

Использование открытого расширительного бачка

Практика показывает, что необходимо постоянно доливать охлаждающую жидкость в открытый расширительный бачок, по мере ее испарения. Согласен, что это действительно большое неудобство, но его можно легко устранить. Для этого можно использовать воздушную трубку и гидрозатвор, устанавливаемые ближе к самой нижней точке системы, рядом с котлом. Эта трубка служит воздушной заслонкой между гидрозатвором и уровнем охлаждающей жидкости в баке. Следовательно, чем больше его диаметр, тем меньше будет уровень колебаний уровня в баке гидрозатвора. Особо продвинутые мастера умудряются закачивать в воздушную трубку азот или инертные газы, тем самым защищая систему от проникновения воздуха.

Оборудование

Гравитационная система может быть как закрытой системой, не сообщающейся с атмосферным воздухом, так и открытой в атмосферу. Тип системы зависит от набора необходимого оборудования.

Открытый

Фактически, единственный необходимый элемент – это открытый расширительный бачок.

Стальной открытый расширительный бак.

Совмещает несколько функций:

• Удерживает лишнюю воду при перегреве.
• Удаляет в атмосферу воздух и пар, образующиеся при кипении воды в контуре.
• Служит для доливки воды для компенсации утечек и испарений.

В случаях, когда радиаторы расположены над ним на отдельных участках наполнения, их верхние заглушки снабжены вентиляционными отверстиями. Эту роль могут выполнять как краны Маевского, так и обычные водопроводные краны.

Для сброса системы ее обычно дополняют ответвлением, ведущим в канализацию или просто за пределы дома.

Закрытый

В закрытой гравитационной системе функции открытого резервуара распределены между несколькими независимыми устройствами.

• Мембранный расширительный бак системы отопления обеспечивает возможность расширения теплоносителя при нагреве. Как правило, его объем принимают равным 10% от общего объема системы.
• Клапан сброса давления сбрасывает избыточное давление при переполнении бака.
• За сброс воздуха отвечает ручной воздухоотводчик (например, тот же клапан Маевского) или автоматический воздухоотводчик.
• Манометр показывает давление.

Последние три устройства часто продаются одним комплектом.

Важно: в гравитационной системе в ее верхней точке должен присутствовать хотя бы один воздухоотводчик. В отличие от схемы с принудительной циркуляцией, здесь шлюзовая камера просто не даст двигаться теплоносителю.

В дополнение к вышеперечисленному, закрытая система обычно оснащается перемычкой с системой подачи холодной воды, что позволяет наполнять ее после слива или компенсировать утечку воды.

Использование циркуляционного насоса в самотечном отоплении

В разговоре с одним установщиком услышал, что насос, установленный на байпасе основного стояка, не может создать циркуляционный эффект, так как установка запорной арматуры на основном стояке между котлом и расширительным баком запрещена. Поэтому можно поставить насос на байпас обратки, а между входами насоса установить шаровой кран. Такое решение не очень удобно, так как каждый раз перед включением насоса нужно не забывать закрывать кран, а после выключения насоса открывать его. В этом случае установка обратного клапана невозможна из-за его значительное гидравлическое сопротивление. Чтобы выйти из этой ситуации, умельцы пытаются переделать обратный клапан в нормально открытый.