схема для частного дома, закрытая и открытая, однотрубная и двухтрубная система, уклон, расчет

Для владельцев частных домов можно назвать актуальным вопрос, касающийся устройства системы отопления с естественной циркуляцией. Кроме того их интересует, в каких системах можно не использовать циркуляционный насос, а когда это устройство является необходимым. Для начала важно разобраться, что представляют собой системы подобного типа.

Содержание:

• Основные характеристики и принцип работы
• Особенности устройства системы отопления в частном доме
• Факторы, определяющие скорость циркуляции
• Правила расчета мощности котла
• Схемы, используемые для разводки труб
• Схема двухтрубной разводки с естественной циркуляцией
• Особенности монтажа однотрубной системы

Основные характеристики и принцип работы

В отличие от систем с принудительным движением воды, в которых основную работу выполняет дополнительное оборудование, схема отопления частного дома с естественной циркуляцией более простая и доступная. В ее основе лежит способность воды расширяться при нагревании.

Функционирует такая отопительная система по следующему принципу:

• В котле нагревается определенное количество воды. Согласно законам физики более теплая вода поднимается вверх и самотеком движется по системе, отдавая тепло батареям и радиаторам.
• В процессе подъема к верхнему уровню системы теплоноситель остывает и в таком состоянии вновь поступает в котел. Система отопления частного дома с естественной циркуляцией не исключает врезку специального устройства, которое способствует быстрому перемещению воды и более равномерному прогреву всех батарей и радиаторов. При аварийном отключении электричества система может работать в естественном режиме.

Особенности устройства системы отопления в частном доме

Системы подобного типа имеют некоторые особенности, в частности речь идет о следующем:

• Отсутствуют подвижные элементы, в том числе и устройства для принудительной циркуляции рабочей среды, и контур замкнутого типа, в котором соли, минералы и различные взвеси присутствуют в определенном количестве.
  Эти факторы способствуют продлению срока службы системы. А использование труб из оцинкованной стали или современных полимерных материалов и биметаллических приборов отопления способствует увеличению эксплуатационного периода до 50 лет.
• Радиус открытой системы отопления с естественной циркуляцией должен составлять 30 метров. Это объясняется довольно небольшим перепадом давления, характерного для подобных систем. Кроме того со стороны труб и радиаторов отопления теплоноситель также испытывает определенное сопротивление. Однако это не является запретом для использования большего радиуса системы, указанные значения являются условными.
• Система с естественной циркуляцией теплоносителя характеризуется большой инерционностью. От запуска или растопки котла до достижения комфортной температуры в помещении проходит несколько часов. Это происходит из-за некоторых особенностей системы: вначале прогревается теплообменник, а затем вода, которая начинает довольно медленно циркулировать по системе.
• Горизонтально расположенные участки трубопровода должны располагаться с определенным уклоном. Только в этом случае обеспечивается минимальное сопротивление свободно перемещающейся остывающей воде. Для отвода воздушных пробок в системе монтируют расширительный бачок, который может быть полностью герметичным, как в схеме закрытой системы отопления с естественной циркуляцией, или открытым.

Отопление с естественной циркуляцией можно назвать саморегулирующей системой, с понижением температуры воздуха теплоноситель циркулирует быстрее.

На циркуляционный напор оказывают влияние следующие факторы:

• Расстояние по высоте между котлом и нижним радиатором. Здесь работает принцип сообщающихся сосудов: вода быстрее переливается в котел, расположенный ниже по отношению к самому нижнему прибору отопления. Этот параметр остается неизменным на протяжении всего времени работы системы.
• Разная плотность воды на выходе из котла и в обратной трубе, определяющаяся температурой воды. Благодаря этому фактору происходит саморегулирование: с понижение температуры воздуха в помещении остывают и радиаторы. Это приводит к увеличению плотности теплоносителя и более быстрому вытеснению нагретой воды.

Факторы, определяющие скорость циркуляции

Скорость движения теплоносителя по системе отопления зависит не только от напора, на это оказывают влияние следующие факторы:

• Диаметральное сечение труб системы отопления. По тонкой трубе теплоноситель движется с большим сопротивлением, поэтому следует собирать систему из труб с завышенным диаметром.
• Материал, из которого изготовлены трубы системы отопления. Гладкая внутренняя поверхность полипропиленовых труб оказывает меньшее сопротивление движению теплоносителя, чем внутренние стенки стальной трубы, особенно имеющие признаки коррозии или известковые отложения.
• Количество поворотов и их радиус. Схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя должна характеризоваться меньшим количеством поворотов.
• Наличие и количество запорной арматуры. Различные краны, шайбы и переходники служат препятствием на пути свободно двигающейся воды.

Производя расчет системы отопления с естественной циркуляцией, важно учитывать большое количество переменных. Это приводит к тому, что получить точные результаты практически невозможно.

Правила расчета мощности котла

Рассчитать требуемую мощность котла для системы водяного отопления с естественной циркуляцией можно следующими способами:

• По площади отапливаемого помещения. Санитарные Нормы и Правила рекомендуют использовать 1 кВт мощности котла для обогрева площади в 10 м². В этом случае следует применять коэффициент, который в южных регионах равен 0,7-0,9, в северных районах – 1,5-2, а в средней части – 1,2-1,3. Применение этого способа позволяет не принимать во внимание высоту потолков в помещении, потери тепла через дверные и оконные проемы, а также расположение комнаты относительно внешних стен.
• По объему воздуха в помещении. Этот способ позволяет получить более точные результаты расчетов. Исходным значением является 40 Вт мощности на 1 м³ объема воздуха в комнате, также применяются приведенные выше коэффициенты. На каждый оконный проем добавляется по 100 Вт, на дверной проем – по 200 Вт. Если комната расположена у внешней стены, то следует применить коэффициент 1,1-1,3. В этом случае следует учитывать материал и толщину стен. Для схемы отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией применяют коэффициент 1,5.

Схемы, используемые для разводки труб

Система отопления с естественной циркуляцией может собираться по разным схемам. Для самостоятельного монтажа лучше использовать самые простые варианты двухтрубной и однотрубной системы отопления с естественной циркуляцией.

Схема двухтрубной разводки с естественной циркуляцией

Схема отопления такого типа предполагает наличие следующих элементов в системе:

• Отопительный котел, в котором происходит непосредственное нагревание теплоносителя.
• Расширительный бак, который компенсирует изменения объема теплоносителя и служит своеобразным накопителем для вытесненного воздуха.
• Приборы отопления, к которым относятся конвектора и радиаторы.

Монтаж двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией предполагает применение перечисленных выше условий:

• Установка котла на более низком уровне относительно приборов отопления.
• Соблюдение определенной степени уклона системы отопления с естественной циркуляцией для свободного течения теплоносителя. Чаще всего это значение составляет 5-7 градусов.
• Основной трубопровод, к которому подключаются несколько радиаторов, монтируется из полимерной или металлопластиковой трубы диаметром не меньше 32 миллиметра. Для изготовления подводов к приборам отопления следует использовать трубы ДУ20. При этом следует знать, что ДУ  примерно равна внутреннему сечению трубы, а не внешнему. К примеру, полипропиленовая труба, внешний диаметр которой равен 32 мм, соответствует ДУ20.

При правильном подборе диаметра труб система отопления с естественной циркуляцией двухтрубного типа не нуждается в балансировке. При этом использование дросселей на отводах к приборам отопления даст положительный эффект.

Однако стоит учесть, что двухтрубная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией, установленная по всему периметру дома, требует достаточно больших финансовых вложений. Это объясняется высокой ценой на пропиленовые армированные трубы, а также долгим и трудоемким монтажом. Поэтому в большинстве случаев владельцы частных строений применяют однотрубную разводку.

Особенности монтажа однотрубной системы

В процессе монтажа системы отопления по однотрубной схеме важно учитывать следующие моменты:

• Использование трубных изделий определенного диаметра.
• Соблюдение уклона трубы отопления при естественной циркуляции по всему периметру системы.
• Врезка радиаторов параллельно основному трубопроводу, не разрывая его. В этом случае не стоит беспокоиться об отсутствии циркуляции в приборах отопления, многолетние исследования доказали эффективность работы системы, собранной по однотрубной схеме.
• Расширительный бачок и каждый отопительный прибор должен оснащаться устройством для спуска воздуха. Особенно это касается систем закрытого типа, которые изолированы от атмосферного воздуха. Однако существует еще одна особенность таких систем: при неполном стравливании воздуха с одного из радиаторов расширительный бак можно исключить из системы.
• Установка на отопительные приборы дросселей и терморегуляторов помогает равномерно распределить тепло между радиаторами, расположенными в непосредственной близости к котлу и самыми дальними приборами отопления.

Похожие статьи

• Система отопления с естественной циркуляцией – советы по монтажу безнасосной системы для частного дома

  
  Для частных загородных домов и дач, часто устанавливается система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Данное решение имеет свои…

• Система отопления с естественной циркуляцией и ее конструкционные особенности

  
  Одной из самых простых является система отопления с естественной циркуляцией. Однако эта простота при отсутствии надлежащего опыта работ с такими…

• Монтаж отопления своими руками в частном доме — однотрубные и двухтрубные системы, монтаж по пунктам

  
  Для обогрева частного дома чаще всего применяют водяное газовое отопление – это надежный, эффективный и экономичный способ сделать свое жилище тёплым и…

Схема отопления с естественной циркуляцией: особенности и преимущества

Каждая схема отопления включает в себя обязательные элементы – теплогенератор (котельная, теплонасос, котел) и теплопотребитель – распределитель тепловой энергии, в качестве которого могут служить радиаторы, фанкойлы, теплые полы. Элементами, передающими тепловую энергию, являются трубы с циркулирующим в них теплоносителем.

Схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, предусматривает его передвижение без использования дополнительных устройств, а исключительно, обусловленное законами физики. (См. также: Системы отопления частного дома)

Принцип действия отопительной системы с естественной циркуляцией

Нагреваясь в отопительном приборе, теплоноситель становится более легким по сравнению со своей массой в холодном состоянии. Разогретая жидкость поднимается вверх по стоякам, откуда распределяется в отводящие магистральные трубопроводы, а оттуда – в радиаторы.

Пройдя через радиаторы, теплоноситель охлаждается, отдав тепло, и становится тяжелее. Через обратный трубопровод остывший теплоноситель поступает в нагревательный агрегат, где своей массой выдавливает вверх более горячую воду.

Этот цикличный процесс повторяется во время всего рабочего периода отопительного агрегата. Таким образом, основным принципом функционирования отопительной системы, в которой происходит естественная циркуляция нагретой жидкости, является эффект гидростатического напора, возникающего из-за разницы плотностей разогретой и охлажденной жидкостей. (См. также: Отопление с естественной циркуляцией)

Достоинства и недостатки данной отопительной системы

Очевидными достоинствами данной схемы отопления являются следующие характеристики.

— Простота проектирования, легкость монтажа, эксплуатации.
— Надежность, долговечность, экономичность.
— Отсутствие циркуляционных насосов подразумевает отсутствие шумов и вибраций.
— Способность такой системы отопления самостоятельно изменяться в зависимости от внешних факторов.

Однако естественный вариант отопительной системы имеет и некоторые недостатки.

— Замедленный запуск в работу.
— Небольшой радиус действия данного устройства, что связано с невысоким циркуляционным давлением.
— Необходимость применения труб значительного диаметра.
— Опасность выхода из строя системы в зимний период, если она проходит по открытым территориям.

Разновидности систем с естественной циркуляцией

Данные отопительные системы в зависимости от способа соединения труб с нагревательными элементами подразделяются на однотрубные и двухтрубные.

При однотрубном соединении отопительные приборы одной линии расположены последовательно, и теплоноситель по очереди перетекает из одного нагревательного элемента в другой.

В двухтрубной системе к каждому радиатору подведят две трубы. По одной разогретый носитель поступает в элемент отопления, а по другой – отводится охлажденная жидкость. (См. также: Схема коллекторной (лучевой) разводки)
Отопительные системы, работающие на принципе естественной циркуляции, могут иметь как верхнюю разводку, так и нижнюю. При первом способе разводки отопительная магистраль смонтирована выше уровня расположения отопительных приборов. Нижняя разводка подразумевает расположение подающей и отводящей магистралей ниже уровня нахождения всех отопительных устройств, что предотвращает потери тепла при перемещении нагретого теплоносителя от отопительного агрегата к радиаторам.

Прежде чем приступить к приобретению необходимых для монтажа отопления материалов, нужно определиться с конструктивными особенностями той системы, которую вы хотите использовать для обогрева вашего дома.

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией теплоносителя

Как работает система отопления с естественной циркуляцией

Основная задача водяной системы отопления – это заставить теплоноситель циркулировать по трубам. Чтобы дом прогрелся, горячая вода из котла должна поступать в трубы и радиаторы. Система отопления с естественной циркуляцией работает по принципу гравитации. Жидкость движется по трубам самотеком без использования насоса. Плотность и вес жидкости при нагревании становятся меньше, а после охлаждения она возвращается в исходное состояние.

В таком устройстве практически нет давления. По расчетам видно, что при давлении в 10 метров водяного столба возникает давление в 1 атмосферу. Получается, что в отопительном приборе одноэтажного дома давление будет от 0,5 до 0,7 атм., а в двухэтажном доме – не более 1 атм.

Преимущества и недостатки отопления с естественной циркуляцией

Как и у любого устройства, у водяного отопления с естественной циркуляцией есть свои преимущества, но также и недостатки. Почему система хороша?

1. Простота установки и обслуживания, легкий запуск системы. Всю установку можно сделать самостоятельно.
2. Нет необходимости покупать дорогостоящее оборудование.
3. Система работает стабильно. Теплоноситель дает наибольшую теплоотдачу и поддерживает необходимую температуру в помещении.
4. Не зависит от электричества. Устройство будет продолжать работать даже при отключении питания.
5. Если дом хорошо утеплен, то с такой системой можно значительно сэкономить.
6. Нет насоса, который производит много шума.
7. При своевременном обслуживании отопительный прибор может работать более 35 лет.

Минусы системы:

• Несмотря на то, что система отопления требует немного материалов, затраты станут намного выше, когда местное сопротивление трубопровода уменьшится. Потому что вам придется установить трубы большего размера.
• Дом прогревается значительно медленнее.
• Если трубы проходят через неотапливаемые помещения, то эти участки необходимо изолировать. В противном случае есть риск, что жидкость замерзнет.
• Такая система отопления подходит только для частных домов площадью не более 100 кв.м., так как работает в радиусе до 30 метров. Это связано с тем, что система имеет маленькую круглую головку.
• Главное условие в доме есть мансарда. Именно туда устанавливается расширительный бачок.

Однотрубные и двухтрубные системы отопления:

Наиболее распространена однотрубная схема создания отопления в частном доме, которая применяется для объектов с большой площадью и для многоквартирных домов. Системы этого типа устанавливаются двумя способами. Первый вариант — самый распространенный ввиду упрощенного монтажа — называется проточным и соединяет все радиаторы последовательно. Во втором варианте часть теплоносителя из стояка движется к верхним батареям, а другая часть передается по стояку к расположенным ниже отопительным приборам. В этом случае есть возможность регулировать объем поступающей горячей воды с помощью кранов, установленных на каждой батарее.

Однотрубная схема		Двухтрубная схема
малый расход труб естественная циркуляция теплоносителя 9 0019 низкая стоимость установки	малые типоразмеры соединений возможность напольного подключения Tº в радиаторах примерно одинакова
большие теплопотери невозможность регулировки отключение всей системы	большой расход труб множество соединений

Схема обеспечивает множество преимуществ, начиная от впечатляющей экономии потребления позволяет сократить количество труб в дизайне интерьера.

Ограничения:

• Однако этот метод характеризуется массой недостатков. Нагретый теплоноситель транспортируется снизу вверх и, проходя через радиаторы, обогревает помещения. После этого вода спускается в помещения нижних этажей, теряя при этом значительное количество тепла. В результате быстрого снижения температур теплоноситель спускается вниз практически остывшим. Как следствие, нижние точки нагрева должны состоять из увеличенного количества радиаторов, чтобы иметь оптимальную поверхность отвода тепла. Кроме того, нет возможности запустить систему отопления жилого дома только на один этаж, что создает трудности для собственников многоэтажной недвижимости.
• Для монтажа однотрубной разводки отопительного контура используются только стальные трубы, а также чугунные, алюминиевые или стальные радиаторы, обладающие высокой теплоотдачей.
• Применение однотрубных систем возможно только в тех домах, которые имеют свободное чердачное помещение, куда должна быть проведена верхняя обвязка.

В двухтрубной схеме отопления частного дома водяной теплоноситель проходит одновременно по радиаторам и по магистрали, что позволяет добиться равномерного прогрева всех отопительных батарей в каждом помещении. Потребитель в этом случае имеет возможность выбрать для установки любые радиаторы, исходя из собственных предпочтений и дизайна интерьера. Также снимаются ограничения на установку батарей внутри стены или за декоративными панелями. Дополнительным преимуществом такой схемы является отличная возможность регулирования режимов работы на каждой точке теплоснабжения.

Ограничения!

Двухтрубная водяная система теплоснабжения не имеет таких требований: имея вертикальные стояки с нижней или верхней разводкой, ее можно эффективно использовать как для одноэтажных домов, так и для объектов с несколькими этажами.

Типы систем естественной циркуляции

Перед созданием схемы отопления частного дома сначала рассчитайте количество тепла, необходимое для помещения. В расчет включены данные о котле , размещении и диаметре труб, а также уровне теплоизоляции наружных стен. Даже малейшие ошибки в расчетах могут сказаться на качестве отопления дома. Поэтому лучше, если все расчеты будут проводить специалисты. Отопительные системы бывают нескольких видов:

• Открытого и закрытого типа (отличаются расширительными бачками).
• Однотрубный и двухтрубный тип (радиаторы отопления подключаются по-разному).

Открытая система

Открытое устройство включает резервуар (открытый бак), который снабжен патрубком (аварийный перелив). Труба подключается к канализационной системе или выводится на улицу. Бак устанавливают под потолком, иногда на чердаке. Резервуар открытого типа можно сделать своими руками любого размера, что является его основным преимуществом. Имеет доступную цену … Недостатки устройства:

• В бак открытого типа постоянно нужно доливать воду, так как она быстро испаряется. Чтобы постоянно не доливать воду вручную, к баку можно подвести водопровод.
• Часто на металлических элементах цепи образуется коррозия. За счет того, что в открытый бак постоянно поступает кислород.
• Воздух попадает в трубопровод. Закрепив радиаторы под небольшим уклоном, и установив автоматические воздухоотводчики, можно избавиться от проблемы.

Закрытая система

Система с естественной циркуляцией теплоноситель закрытого типа хорошо подходит как для одноэтажных, так и для двухэтажных домов. В контуре отопления установлен мембранный бак. Благодаря баку металлические детали прибора менее подвержены коррозии. Закрытый прибор работает следующим образом:

1. Закрытый гибкий мембранный бак представляет собой мембранный расширительный бак. Мембрана создает в резервуаре две секции. Первая секция предназначена для охлаждающей жидкости, другая содержит воздух или азот. При расширении теплоносителя лишняя вода из отопительного контура уходит в бак.
2. Мембрана начинает растягиваться из-за горячей воды, а газ во второй части начинает сжиматься.
3. Когда вода остывает, газ снова увеличивается и выталкивает охлаждающую жидкость обратно в систему. Таким образом, происходит непрерывное заполнение водяного контура теплоносителем.

Если выбирать между открытой системой и закрытой, то дешевле приобрести или создать своими руками открытый бак. Мембранный бак стоит в несколько раз дороже , поэтому используется редко.

Однотрубная система

Для одноэтажных домов небольшой площади подходит однотрубное отопление. В двухэтажном доме такой вид отопления будет малоэффективен. Преимущества системы – дешевый монтаж, простая конструкция, трубы не монтируются под потолком, а значит, общий интерьер помещения не испортится. Однотрубный тип отопления работает по следующему принципу:

• Жидкость поднимается по вертикальному участку трубы.
• Далее теплоноситель перемещается в горизонтальную трубу. Эта труба соединяет радиаторы отопления.
• Охлажденная жидкость возвращается обратно в котел из внешнего радиатора.

У этой системы есть свои недостатки. Чем дальше стояк подачи, тем ниже температура радиаторов. Байпасы помогут повысить производительность. Чтобы наладить равномерный обогрев дома, в местах подключения радиаторов ставят перемычки. Даже после точных расчетов , однотрубный тип системы будет малоэффективен, если в одноэтажном доме больше трех комнат. Проблему можно решить, модернизировав систему циркулярным насосом.

Схема двухтрубного водяного отопления частного дома с естественной циркуляцией

Двухтрубный тип отопления подходит для отопления двухэтажного дома. Если сравнивать однотрубную и двухтрубную систему, то во второй – ко всем радиаторам жидкость подается горячей. Двухтрубная схема имеет особую конструкцию, состоящую из двух труб. Один на подачу, другой на возврат. К каждому отопительному прибору подключается подводящая труба. Подключение осуществляется через отдельный входной кран. А обратка подключается отдельно. Преимущества системы отопления с верхней и нижней разводкой в ​​том, что ее установка очень проста, а эксплуатационные характеристики эффективны. С такой системой:

1. Можно не добавлять к радиатору дополнительные секции для улучшения обогрева.
2. В отличие от однотрубной схемы, для прокладки трубопровода в данной системе используются трубы меньшего диаметра.
3. Простая настройка системы.
4. Тепло распределяется равномерно.

В настоящее время можно создать своими руками двухтрубный тип отопления с естественной циркуляцией . Для его изготовления используются стальные или полимерные трубы. .

Схема расчета системы отопления с естественной циркуляцией

Самое сложное при проектировании системы отопления – правильный расчет. Насколько хорошо будет работать устройство, зависит от длины и угла наклона труб, а также количества витков на нем. Это нужно знать, потому что в контуре нет давления. Что нужно учитывать при составлении схемы и расчете:

1. Какой диаметр труб и материал из которого они изготовлены.
2. Угол наклона труб.
3. Типы охлаждающих жидкостей.
4. Способы подачи охлаждающей жидкости.

Естественная циркуляция в контурах отопления

Схема отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией

Основными функциональными элементами системы отопления с естественной циркуляцией жилого дома являются:

• Котел, нагревающий воду охлаждающая жидкость;
• Бачок расширительный, представляющий собой емкость для сброса лишней воды, появляющейся при увеличении объема водяного теплоносителя в контуре при его нагреве;
• Трубопроводы подвода горячей воды от котла к радиаторам отопления и возврата охлажденной жидкости от радиаторов обратно в котел (для чего обратная часть тепловой сети в быту называется обраткой). Вместе они составляют замкнутый контур циркуляции теплоносителя;
• Радиаторы отопления.

Схема тепловой сети с естественной циркуляцией для отопления частного дома

При нагреве теплоносителя его объем увеличивается, избыточная нагретая вода поднимается вертикально вверх к расширительному баку, в системе создается гидростатическое давление в зависимости на разность весов водяных столбов горячей (подающая) и холодной (обратная) воды.

Под таким давлением горячая вода поступает из верхней точки теплотрассы (красная линия на схеме) к радиаторам отопления. Охлажденная в радиаторах вода поступает по обратке (синяя линия) на вход в котел. Самотечная система отопления в одноэтажном или двухэтажном доме работоспособна только в том случае, если при монтаже предусмотрены уклоны горизонтальных участков трубопровода теплотрассы в сторону движения жидкости. Тогда теплоноситель сможет двигаться вниз под собственным весом с наименьшим гидравлическим сопротивлением.

Еще одним фактором, влияющим на движение жидкости, является циркуляционный напор, обозначенный на рисунке буквой Н. Чем выше разница уровней радиаторов и котла, тем быстрее движение воды в контуре.

В гравитационных системах отопления расширительный бак не закрывается крышкой, поэтому эту систему часто называют открытой. Все шлюзы от теплотрассы смещены в верхнюю часть контура, где установлен бак, открытый для контакта с атмосферой. Система с использованием герметичных резервуаров называется закрытой. Здесь используется насос, по принципу работы он уже обязателен.

Какой материал для труб лучше всего?

Способ монтажа контура, защита от коррозии и гидравлическое сопротивление, все эти показатели будут зависеть от материала, из которого изготовлен трубопровод. Для системы отопления можно использовать полипропиленовые , стальные, металлопластиковые и медные трубы.

• Материал полипропилен. Полипропиленовые трубы хорошо выдерживают высокие температуры, имеют длительный срок службы (более 25 лет), гладкие внутри. Установка требует специальных инструментов и стоит дорого.
• Сталь. Несмотря на то, что такие трубы достаточно прочны и имеют доступную цену, они подвержены коррозии и зарастанию. Кроме того, для установки требуется сварка или несколько фитингов.
• Металлопластик. Легкие трубы имеют идеально гладкую внутреннюю поверхность. В результате они свободны от коррозии и отложений. Но после установки придется постоянно дергать за резьбовую арматуру, что является большим недостатком. Срок их службы около 15 лет, а для труб это очень мало. У них высокая стоимость.
• Медные трубы. Медные трубы имеют красивый внешний вид и срок службы более 100 лет. Для монтажа используется пайка, очень дорогая по стоимости.

Чтобы определить какой диаметр трубы подходит для обогрева вашего дома, необходимо знать что:

1. Диаметр трубы выбирается исходя из материала из которого изготовлены трубы и из выполненных теплотехнических расчетов .
2. Рассчитайте количество тепла, необходимое для помещения, и прибавьте к результату 20%.
3. По значениям, указанным в таблицах СНиП, рассчитывается сечение трубопровода. Для расчета снимаются показания теплоемкости и размера трубы (внутреннего сечения).

Если после каждого разветвления устанавливать подводящий патрубок на 1 размер меньше предыдущего, то циркуляция теплообменника станет в несколько раз интенсивнее. Обратная труба монтируется с удлинителем. Это рассчитывает минимальный диаметр двух труб. Придерживаясь полученных значений, для каждого участка трубы устанавливается свой размер.

Типы систем

В системе с принудительной циркуляцией теплоноситель перемещается по магистралям с помощью циркуляционного насоса. Системы отопления с принудительной циркуляцией бывают двух видов: однотрубные и двухтрубные.

Однотрубная система обычно применяется в домах небольшой площади. В такой схеме имеется одна кольцевая линия. По нему циркулирует охлаждающая жидкость. Труба, расположенная перед радиатором, называется подающей, а труба, расположенная после, – обратной.

Двухтрубная система чаще используется для домов с большой площадью, и для одноэтажных. Такая система эффективно обогревает дом и работает лучше, чем однотрубная. К каждой батарее отопления подключается обратка и подающая труба. Далее в статье мы более подробно рассмотрим каждую систему отопления.

Способы подачи теплоносителя

Теплоноситель может циркулировать от котла к отопительному прибору двумя путями. Через нижнюю или верхнюю заправку.

• Нижнее заполнение. Этот метод заполнения используется только для однотрубных систем. Трубопровод прокладывается на уровне пола, при этом вертикальные трубы можно не использовать. Нижнее заполнение малоэффективно без циркулярного насоса.
• Верхнее заполнение. Они используются как для однотрубных, так и для двухтрубных систем. Благодаря тому, что распределительная труба установлена ​​под потолком, горячий теплоноситель активно подается к каждому радиатору. Далее, остывая, вода уходит в обратку, смонтированную вдоль пола.

Варианты электропроводки

Приведем все возможные принципиальные схемы водяного отопления одноэтажного дома; однако автор настоятельно рекомендует отказаться от двух из них в пользу третьего. Оправдание? Начнем со знакомства.

Трубы полипропиленовые для отопления – технические характеристики, особенности выбора – смотрите здесь.

Двухтрубная

Схема двухтрубной системы отопления одноэтажного дома выглядит так:

• По периметру дома (под полом или в жилом помещении) проходят два трубопровода – подача и обратка.
• Радиаторы, регистры, фанкойлы или конвекторы встраиваются в них в виде перемычек, создавая своеобразное короткое замыкание.

Понятно, что вода будет стремиться циркулировать по ближайшим к циркуляционному насосу отопительным приборам. Чтобы дальние тоже получали тепло, система отопления уравновешивается: проход воды через часть батарей ограничивается дросселями.

Недостатков у этой схемы два:

1. Необоснованно большой расход трубы.
2. Опасность разморозки без балансировки.

Любознательному ребенку достаточно открыть до отказа ближние дроссели – и через короткое время циркуляция в дальних батареях снизится до нуля. После таких событий автору приходилось восстанавливать двухтрубные системы отопления: и трубы, и радиаторы были разорваны льдом.

Двухтрубное отопление. Можно и так, но есть более простой и надежный вариант.

Балка

Данная схема системы отопления одноэтажного дома выглядит так:

• На прямом и обратном трубопроводах монтируются коллекторы – гребенки с дросселями на каждом ответвлении.
• От каждой пары кранов (один с подачи и один с обратки) идет пара труб к аккумулятору.

По настройке, своим возможностям и удобству такая схема выше всяких похвал. А вот монтаж усложняется: вы столкнетесь с необходимостью спрятать не менее полудюжины труб в стяжку пола или за фальшстены. Чаще, намного больше. Конечно, их общая стоимость тоже не порадует.

Простой и дешевой лучевой проводкой точно не назовешь.

Однотрубная

Простейшая схема однотрубной системы отопления для одноэтажного дома, так называемого Ленинграда, монтируется следующим образом:

• По периметру дома проложена труба большого диаметра (не меньше ДУ32. Лучше больше).

Труба монтируется внутри жилища: тогда все тепло, которое отдает ее поверхность, пойдет на обогрев помещения. И там, где это нужнее всего – у наружных стен. Со стороны подачи разводка должна быть немного выше, чем там, где обратка течет обратно в котел.

1-котел. 2-расширительный бачок. 3-регистры отопления. 4-дроссели. 5-тактная передняя дверь. 6-сброс. Стрелками показан наклон труб. Этот контур обеспечивает естественную циркуляцию.

• Радиаторы или конвекторы врезаются в петлю с трубой меньшего диаметра (обычно ДУ20). На патрубках желательно установить дроссели и вентили, отсекающие ТЭН; не помешает и воздушник в верхней заглушке. Однако такая схема отопления одноэтажного дома позволяет пустить тепло без дополнительной арматуры.

Дроссели полезны для выравнивания температуры радиаторов по кольцу; воздушники будут стравливать воздух, который без них будет вытесняться водой в верхнюю часть нагревателя и несколько снизит эффективность теплоотдачи.

Что мы получаем?

• Описываемое отопление одноэтажного частного дома своими руками монтируется очень быстро и с минимальными затратами.
• Тепло не теряется: все коммуникации внутри жилых комнат.
• При остановке циркуляционного насоса движение теплоносителя замедлится, но не прекратится. Теплового расширения воды достаточно для продолжения циркуляции.

Ключевым моментом здесь является диаметр кольца по периметру дома. Чем он меньше, тем медленнее естественная циркуляция воды.

Естественная циркуляция в системе с прямоугольным контуром – 965 слов

Содержание

1. Введение и исходная информация
2. Описание экспериментальной установки
3. Список оборудования
4. Процедура
5. Данные
6. Анализ
7. Обсуждение
8. Процитированные работы

Система потока с естественной циркуляцией представляет собой простое явление, возникающее в жидкостях благодаря плотности и градиенты температуры в силовом поле. По сути, эта система представляет собой радиатор и нагреватель, причем первый расположен выше, чем второй, и «оба вступают в контакт с частью жидкости» (Lehmann 78). В синопсисе, что бы ни происходило, часть жидкости нагревается за счет тепловых потоков, становится менее плотной и поднимается. С другой стороны, охлаждаемый участок становится плотным и, следовательно, опускается под действием силы тяжести. Таким образом, эти движения жидкости приводят к циркуляции.

Преимущество системы с естественной циркуляцией заключается в том, что она требует минимальных затрат на техническое обслуживание, поскольку не использует оборудование с принудительной конвекцией, такое как насосы и вентиляторы. Более того, это выгодно в системах, использующих естественную циркуляцию «в качестве основного механизма теплопередачи, чтобы оптимизировать тепловые характеристики и избежать нежелательного динамического поведения, такого как нестабильность потока и реверсирование потока» (Lehmann 79).

Контуры естественной циркуляции (NCL) находят применение в широком спектре инженерных аспектов, включая геотермальные процессы, производство атомной энергии, солнечные нагреватели, охлаждение небольших электронных устройств, например. компьютерный процессор точнее. Для повышения производительности NCL в соответствии с различными инженерными аспектами было разработано и исследовано несколько моделей. Первоначально разработанные модели (тепловые пункты) оказались неэффективными из-за обратных потоков. Чтобы обуздать это, были разработаны последние модели, в том числе тороидальные и прямоугольные RCL. Однако последний менее стабилен.

В двух словах, целью этого эксперимента является использование NCL (прямоугольная петля) для построения корреляции между расходом и температурой системы и, следовательно, для сравнения с теоретическим соотношением, показанным ниже:

Описание Экспериментальная установка

Экспериментальная установка состоит из прямоугольного контура (рис. 1), изготовленного из медных трубок, и системы сбора и отображения данных со встроенным запоминающим устройством. Параметры, присутствующие в данных, получены от двух расходомеров и четырех термопар, обозначенных на схеме контура следующим образом:

• TE01-температура горячего участка у выхода из нагревателя (C ⁰ )
• TE02-температура холодного участка у выхода из охладителя (C ⁰ )
• TE03-температура холодного участка у входа в охладитель (C 904 19 0 )
• TE04-температура охлаждающей воды на входе в охладитель (C ⁰ )
• TE05-температура охлаждающей воды на выходе из охладителя (C ⁰ )
• TE06-температура охлаждающей воды на выходе из охладителя (C ⁰⁾ )
• FCM801-расход охлаждающей воды (кг/ч)
• FCM802-расход первичной воды (кг/ч)

Рисунок 1: простой прямоугольный контур Рисунок 2: Система сбора данных Рисунок 3: Реостат для управления потребляемой мощностью нагревателя Оборудование

• Простой контур естественной циркуляции
• Agilent 34970A Коммутатор сбора данных (DASU)
• Кабель передачи данных RS-232
• Программное обеспечение Agilent BenchLink Data Logger
• Токоизмерительные клещи Centex 9002 0
• Токоизмерительные клещи серии Fluke 330
• Цифровой мультиметр Fluke 87

Процедура

Процедура этого эксперимента была разделена на три категории. Этими категориями были настройка сбора данных, настройка системы и обработка данных. Что касается настройки сбора данных, серийные токоизмерительные клещи, цифровой мультиметр и системы DASU должны были быть включены до запуска программного обеспечения Agilent Benchlink Data Logger. С помощью экрана устанавливалось нужное время и подтверждались все важные для эксперимента параметры. За этим последовала конфигурация системы и, следовательно, готовность к сбору данных.

Что касается настройки системы, то перед запуском системы уровень воды в расширительной трубке был отрегулирован примерно до половины объема трубы. Поток охлаждающей воды (FCM801) работал со скоростью 7,5 ± 1 кг/ч с реостатом, установленным на «10». С реостатом, установленным на «25» и в установившемся режиме, были записаны значения напряжения, тока и метки времени. Та же процедура была выполнена с реостатом, установленным на «50» и «75». 75». Остальные данные были собраны из файла данных. Файл данных должен был быть изменен перед анализом с помощью MATLAB.

Данные

Таблица 1: параметры, измеренные в установившемся режиме

Таблица 2: рабочие точки, скорости потока и разница между Q _в и Q _вых.

Анализ

График 1: зависимость температур TE01/TEO3/TE04/TE05 от времени График 2: зависимость массового расхода от изменения температуры .

Среднее значение следующих параметров, измеренных в течение установившегося периода времени:

• 101: 17.800 ⁰ С
• 900: -0,329 ⁰ С
• 901: -2,120 ⁰ С 9 0020
• 903: 11.100 ⁰ С
• 904: 99.800 ⁰ С

Для шести рабочих точек приведенное ниже уравнение поможет определить тепло, переданное воде первичного контура (Q _в ) и охлаждающей воде (Q _из ).

Например, для первой рабочей точки:

• Q _вх = 5 * 4,18 (17,5 – 12) = 121,62 кДж
• Q _вых = 6,57 * 4,18 (23,8 – 12) = 324 кДж

остальные рабочие точки показаны в таблице 2 выше .

Целью этого эксперимента было исследование естественной циркуляции в системе с прямоугольным контуром и, следовательно, установление зависимости между расходом и температурой. Однако из эксперимента, показанного на приведенных выше графиках (1 и 2), тенденция согласуется с теоретической; результаты не были точными. С этой целью это имеет отношение к экспериментальному плану, который оставил место для несоответствий. Например, время могло быть плохим из-за систем ручного управления. Чтобы устранить это, будущие эксперименты должны быть автоматизированы.

Процитированные работы

Леманн, Вальтер. Атомная и молекулярная структура: развитие наших концепций , Сан-Франциско: W.H. Фриман и Ко, 1972. Печать.

Это эссе “Исследование естественной циркуляции в системе с прямоугольным контуром” было написано и представлено вашим коллегой студент. Вы можете использовать его для исследовательских и справочных целей, чтобы написать свою собственную статью; однако ты должны цитировать его соответственно.