Десять лет я тестировал системы отопления и сделал выбор

Системами отопления являются искусственно созданные инженерные сети различных сооружений, основными функциями которых является обогрев зданий в зимнее и переходное время года, компенсация всех теплопотерь строительных конструкций, а также поддержание параметров воздуха на комфортном уровне.

Разновидности разводки отопления

В зависимости от способа подвода теплоносителя к радиаторам распространение получили следующие схемы систем обогрева зданий и сооружений:

• Однотрубная.
• Двухтрубная.

Данные способы отопления принципиально различаются друг от друга, и каждый обладает как положительными свойствами, так и отрицательными.

Однотрубная схема отопительных систем

Однотрубная система отопления: вертикальная и горизонтальная разводка.

В однотрубной схеме систем отопления подвод горячего теплоносителя (подача) к радиатору и отвод остывшего (обратка) осуществляется по одной трубе. Все приборы относительно направления движения теплоносителя соединены между собой последовательно. Поэтому температура теплоносителя на входе в каждый последующий радиатор по стояку значительно снижается после снятия тепла с предыдущего радиатора. Соответственно теплоотдача радиаторов с удалением от первого прибора снижается.

Такие схемы используются, в основном, в старых системах центрального теплоснабжения многоэтажных зданий и в автономных системах гравитационного типа (естественная циркуляция теплоносителя) в частных жилых домах. Главным определяющим недостатком однотрубной системы является невозможность независимой регулировки теплоотдачи каждого радиатора в отдельности.

Для устранения этого недостатка возможно использование однотрубной схемы с байпасом (перемычкой между подачей и обраткой), но и в этой схеме первый радиатор будет на ветке всегда самый горячий, а последний самым холодным.

В многоэтажных домах используется вертикальная однотрубная система отопления.

В многоэтажных домах использование такой схемы позволяет экономить на длине и стоимости подводящих сетей. Как правило, отопительная система выполнена в виде вертикальных стояков, проходящих через все этажи здания. Теплоотдача радиаторов рассчитывается при проектировании системы и не может быть отрегулирована с помощью радиаторных вентилей или другой регулирующей арматуры. При современных требованиях к комфортным условиям в помещениях, эта схема подключения приборов водяного обогрева не удовлетворяет требованиям жителей квартир, находящихся на разных этажах, но присоединенных к одному стояку системы отопления. Потребители тепла вынуждены «терпеть» перегрев или недогрев температуры воздуха в переходный осенний и весенний период.

Отопление по однотрубной схеме в частном доме.

В частных домах однотрубная схема используется в гравитационных отопительных сетях, в которых циркуляция горячей воды осуществляется благодаря дифференциалу плотностей нагретого и остывшего теплоносителей. Поэтому такие системы получили название естественных. Главным плюсом этой системы является энергонезависимость. Когда, например, при отсутствии в системе циркуляционного насоса, подключаемого к сетям электроснабжения и, в случае перебоев с энергопитанием, система отопления продолжает функционировать.

Главным недостатком гравитационной однотрубной схемы подключения является неравномерное распределение температуры теплоносителя по радиаторам. Первые радиаторы на ветке будут самые горячие, а по мере удаления от источника тепла температура будет падать. Металлоемкость гравитационных систем всегда выше, чем у принудительных за счет большего диаметра трубопроводов.

Видео о устройстве однотрубной схемы отопления в многоквартирном доме:

Двухтрубная схема отопительных систем

В двухтрубных схемах подвод горячего теплоносителя к радиатору и отвод остывшего из радиатора осуществляются по двум разным трубопроводам отопительных систем.

Существует несколько вариантов двухтрубных схем: классическая или стандартная, попутная, веерная или лучевая.

Двухтрубная классическая разводка

Классическая двухтрубная схема разводки система отопления.

В классической схеме направление движения теплоносителя в подающем трубопроводе противоположно движению в обратном трубопроводе. Эта схема наиболее распространена в современных системах отопления как в многоэтажном строительстве, так и в частном индивидуальном. Двухтрубная схема позволяет равномерно распределять теплоноситель между радиаторами без потерь температуры и эффективно регулировать теплоотдачу в каждом помещении, в том числе автоматически путем использования термостатических клапанов с установленными термоголовками.

Такое устройство имеет двухтрубная система отопления в многоэтажном доме.

Попутная схема или «петля Тихельмана»

Попутная схема разводки отопления.

Попутная схема является вариацией классической схемы с тем отличием, что направление движения теплоносителя в подаче и обратке совпадает. Такая схема применяется в системах отопления с длинными и удаленными ветками. Использование попутной схемы позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление ветки и равномерно распределить теплоноситель по всем радиаторам.

Веерная (лучевая)

Веерная или лучевая схема используется в многоэтажном строительстве для поквартирного отопления с возможностью установки на каждую квартиру прибора учета тепла (теплосчетчика) и в частном домостроении в системах с поэтажной разводкой трубопроводов. При веерной схеме в многоэтажном доме на каждом этаже устанавливается коллектор с выходами на все квартиры отдельного трубопровода и установленным теплосчетчиком. Это позволяет каждому владельцу квартиры учитывать и оплачивать только им потребленное тепло.

Веерная или лучевая система отопления.

В частном доме веерная схема используется для поэтажного распределения трубопроводов и для лучевого подключения каждого радиатора к общему коллектору, т. е. к каждому радиатору походит отдельная труба подачи и обратки от коллектора. Такой способ подключения позволяет максимально равномерно рассредоточить теплоноситель по радиаторам и уменьшить гидравлические потери всех элементов системы отопления.

Обратите внимание! При веерной разводке трубопроводов в пределах одного этажа монтаж осуществляется цельными (не имеющими разрывов и разветвлений) отрезками труб. При использовании полимерных многослойных или медных труб все трубопроводы могут быть залиты в бетонную стяжку, тем самым снижается вероятность разрыва или подтекания в местах состыковки элементов сети.

Разновидности подключения радиаторов

Основными способами подключения приборов отопительных систем является несколько типов:

• Боковое (стандартное) подключение;
• Диагональное подключение;
• Нижнее (седельное) подключение.

Боковое подключение

Боковое подключение радиатора.

Подключение с торца прибора – подача и обратка находятся с одной стороны радиатора. Это наиболее распространенный и эффективный способ подключения, он позволяет снять максимальное количество тепла и использовать полностью теплоотдачу радиатора. Как правило, подача находится сверху, а обратка снизу. При использовании специальной гарнитуры возможно подключение снизу–вниз, это позволяет максимально спрятать трубопроводы, но снижает теплоотдачу радиатора на 20 – 30%.

Диагональное подключение

Диагональное подключение радиатора.

Подключение по диагонали радиатора – подача находится с одной стороны прибора сверху, обратка с другой стороны снизу. Такой тип подключения используется в тех случаях, когда длина секционного радиатора превышает 12 секций, а панельного 1200 мм. При установке длинных радиаторов с боковым подключением присутствует неравномерность прогрева поверхности радиатора в наиболее удаленной от трубопроводов части. Чтобы радиатор прогревался равномерно, применяют диагональное подключение.

Нижнее подключение

Нижнее подключение с торцов радиатора

Подключение с низа прибора – подача и обратка находятся внизу радиатора. Такое подключение используется для максимально скрытого монтажа трубопроводов. При монтаже секционного прибора отопления и подключения его нижним способом подающий трубопровод подходит с одной стороны радиатора, а обратный с другой стороны нижнего патрубка. Однако эффективность теплоотдачи радиаторов при такой схеме снижается на 15-20%.

Нижнее подключение радиатора.

В случае когда нижнее подключение используется для стального панельного радиатора, тогда все патрубки на радиаторе находятся в нижнем торце. Конструкция самого радиатора при этом выполнена таким образом, что подача поступает по коллектору сначала в верхнюю часть, а затем обратка собирается в нижнем коллекторе радиатора, тем самым теплоотдача радиатора не снижается.

Нижнее подключение в однотрубной схеме отопления.

Задумываясь над установкой отопления, первоначально определяются, какой вид топлива будет использоваться. Но наряду с этим крайне важно решить, насколько планируемый обогрев будет действительно независимым. Так, по-настоящему автономной будет система отопления без насоса, которой для работы не нужна электроэнергия. Для эффективной работы понадобится лишь источник тепла и правильно расположенный трубопровод.

1 Виды конструкций</span></h2>

Контур отопления — это совокупность элементов, предназначенных для обогревания жилища путём передачи тепла воздуху. Наиболее распространённым видом отопления является система, использующая в качестве источника нагрева котлы или бойлеры, подключённые к водопроводу. Вода, проходя через нагреватель, достигает определённой температуры, а после направляется в отопительный контур.

В системах с теплоносителем, в качестве которого используется вода, циркуляция может быть организована двумя путями:

• естественным;
• принудительным.

Контура с естественным движением воды просты и надёжны, но для их эффективного использования нужна правильно построенная система. Для второго же способа используется насосное оборудование, которое, создавая давление, заставляет воду перемещаться.

В качестве источника тепла, служащего для нагревания воды, используются котлы (бойлеры). Их принцип действия основан на превращении определённого для них рода энергии в тепло с последующей его передачей теплоносителю. По типу источника нагрева котельное оборудование бывает газовым, твердотопливным, электрическим или мазутным.

Любой из этих видов котлов может использоваться в системе отопления частного дома без насоса, но наиболее популярным является газовый и твердотопливный.

По типу соединения элементов контура система отопления может быть однотрубной или двухтрубной. Если все приборы контура включены относительно друг друга последовательно, то есть теплоноситель проходит по порядку все элементы и возвращается в котёл, то такая система называется однотрубной. Её существенным недостатком является неравномерность прогрева. Это связано с тем, что на каждом элементе происходит потеря какого-то количества тепла, поэтому разница температур котла может быть существенной.

Система двухтрубного типа подразумевает параллельное подключение радиаторов к стояку. К недостаткам такого подключения относят осложнение конструкции и увеличенный в два раза расход материала по сравнению с однотрубной системой. Но построение контура обогрева для больших многоэтажных помещений выполняется только таким соединением.

РекомендуемРасчёт циркуляционного насоса для системы отопления

2 Обогрев без насоса</span></h2>

До начала девяностых годов отопление в частном секторе строилось именно на системах без использования насосного оборудования. Связано это было с проблематичностью покупки и установки устройства, создающего давление в контуре. Потом в страну стало завозиться хорошее европейское оборудование, многие потребители перешли на отопление с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Но все еще существуют места, в которых случаются перебои с подачей электроэнергии.

При отключении электричества движение воды практически прекращается, в радиаторах она быстро остывает, котлы начинают работать неэффективно, а то и вовсе отключаются от перегрева. Помещение перестаёт отапливаться, а это приводит к дополнительным затратам из-за замерзания системы и необходимости запуска источника энергии на его максимальных возможностях.

РекомендуемОрганизация вентиляции подкровельного пространства

2.1 Преимущества и недостатки</span></h3>

Необходимо понимать, что естественная циркуляция (гравитационная) эффективнее работает в высоких зданиях. Связано это с физическим свойством воды передавать давление с поверхности на весь свой объём до самой нижней точки. Это было доказано ещё в 1648 году физиком Паскалем. Он провёл эксперимент: установив герметичную бочку и подсоединив к ней вертикально трубу, Блез Паскаль вылил сверху в неё кружку воды. Давление в бочке увеличилось настолько сильно, что её разорвало.

Экономичность — вот главное достоинство гравитационного движения теплоносителя по трубам. Конструирование такой системы не требует затрат в покупке дорогостоящих циркуляционных насосов и подведения электричества к системе. Проектировка, монтаж и обслуживание может быть выполнено самостоятельно, без привлечения дорогостоящих консультантов и мастеров. Такая система при правильном построении сможет проработать около тридцати лет без капитальных ремонтов.

При отоплении возникает процесс саморегулирования, из-за чего система имеет хорошую тепловую устойчивость.

Но наряду с этим выделяют и ряд недостатков: высокую инертность, выдерживание необходимых уклонов при монтаже, использование труб большого диаметра, опасность замерзания из-за слабого потока воды. Самая большая неприятность, которая может возникнуть в контуре, это завоздушенность. Поэтому на радиаторах устанавливаются устройства стравливания воздуха, а в системе монтируется расширительный бак, в котором приходится контролировать уровень теплоносителя.

‘ >Естественная / принудительная циркуляция системы отопления’ >Схема отопления с естественной циркуляцией. Схема отопления.РекомендуемСхема установки насоса в систему отопления частного дома

2.2 Принцип действия</span></h3>

Согласно физическим законам, все тела при нагревании увеличиваются в объёме, а их плотность снижается. Это утверждение относится и к воде. Устройство, в котором происходит теплообмен между источником тепла и носителем, называется теплообменником. Фактически это место, в котором вода нагревается до определённой температуры.

Учитывая, что нагретая вода легче холодной, теплогенератор размещается внизу системы. Подогретая им вода начинает подниматься, а её место заполняет холодная. При естественной циркуляции действуют три закона физики: всемирного тяготения, расширения физических тел при повышении их температуры, неразрывности струи. Отопление с естественным движением воды состоит из следующих элементов:

1. 1. Теплогенератор. Представляет собой котёл, который в своём теплообменнике осуществляет нагрев носителя тепла.
2. 2. Трубопровод. Формирует направление потока воды и подводит её к котлу и батареям.
3. 3. Отопители. Чаще всего это радиаторы, выполненные из различного материала и имеющие всевозможные формы.
4. 4. Расширительный бачок. Используется как элемент защиты для компенсации увеличения объёма воды из-за теплового расширения. Располагается он в самой верхней точке системы.

В упрощённом виде схема отопления без насоса выглядит так: нагретый теплоноситель поднимается по трубам, покидая котёл, а охлаждённая вода опускается в него.

Достигнув верха, горячая вода начинает распределяться по радиаторным батареям. В них начинают происходить процессы движения воды, аналогичные циркуляции в котле. Холодная вода вытесняется, а подогретая занимает объём батареи. Отдавая своё тепло радиатору, который далее передаёт его воздуху помещения, вода охлаждается и спускается обратно к котлу. Процесс будет повторяться по циклу, пока источник нагрева будет подогревать воду.

2.3 Отопление однотрубного типа</span></h3>

Такие системы выгодно отличаются своей экономичностью, но их монтаж встречается довольно редко. Горячая вода поднимается и последовательно проходит все отопительные радиаторы, расположенные на втором этаже, а затем, спускаясь вниз, обходит батареи, стоящие на нижнем этаже, и возвращается в котёл.

На верхнем этаже температура нагрева комнаты будет выше, чем на первом. Для того чтобы поднять воду, необходимо использовать нагревательное устройство с большой производительностью, поэтому в одноэтажном строении подобная схема более эффективна.

Эффективность системы может быть повышена с помощью использования обходной линии — байпаса. Этот замыкающий участок выполняется из трубы, диаметр которой не больше основного трубопровода. Он может соединять вход и выход батареи, или быть подключён к тройнику, расположенному в верхней точке системы перед расширительным баком, разделяя контур на две линии.

Правильная работа системы во многом зависит от расширительного бачка. Его размеры напрямую связаны с количеством используемых радиаторов, а его заполнение не должно превышать ¾ объёма.

‘ >Самотечная система отопления в доме

Для частного сектора оптимальным вариантом будет вертикальное подключение. Монтируются два стояка: подъёмный и опускной. Расширительный бак можно не использовать, если предусмотреть систему автоматического стравливания воздуха в радиаторе, находящемся в самой верхней точке.

2.4 Контур двухтрубного типа</span></h3>

Усложнённый по сравнению с однотрубной системой контур отопления избавлен от недостатка неравномерного прогревания радиаторов. Для этого в конструкции используется сразу два контура. По первому передвигается горячий теплоноситель от источника нагрева к батареям, а по второму происходит отток остывшей воды.

Существует два подхода реализации такого типа соединения: с попутным движением и тупиковым. При применении попутного движения все циркуляционные отводы от радиаторов стараются сделать одинаковой длины, поэтому и прогрев выходит равномерный. Но этот метод практически не используется из-за большого расхода материалов. Поэтому применяется соединение, при котором горячая и остывшая вода движется в разных направлениях. Это приводит к неодинаковой длине колец циркуляции, что сказывается на равномерности отопления. Радиаторы, находящиеся ближе к отопительному котлу, будут прогреваться сильнее.

Классифицируется такое отопление по типу разводки. Оно может быть с нижней или верхней обвязкой. Иными словами, подача нагретой воды происходит из цокольного этажа или подвала. Обратный трубопровод располагается там же, но установлен он должен быть ниже подачи.

3 Монтаж системы</span></h2>

Проектируя схему водяного отопления без насоса, очень важно правильно расположить котёл и нижний отопительный прибор. Чем котёл будет ниже радиатора, тем быстрее будет происходить проток воды. Поэтому и рекомендуется устанавливать устройство нагрева в подвале. На скорость движения воды также влияет:

1. 1. Диаметр труб. Чем меньше труба, тем большее сопротивление она оказывает теплоносителю.
2. 2. Материал трубопровода. Наилучшими характеристиками обладает полипропиленовая труба.
3. 3. Количество изгибов. Чем их меньше, тем эффективность контура выше. На производительность системы также влияет количество запорной арматуры.

Для расчёта мощности котла используется рекомендация СНиП. Она предполагает, что для помещения площадью в один квадратный метр необходим обогреватель с мощностью не менее 0,1 кВт. Монтируя контур обогрева, следует утеплить стояк горячей воды для уменьшения потери тепла, а также помещение, в котором располагается расширительный бак.

Сам монтаж происходит в следующем порядке. Сначала устанавливается основной стояк, сверху которого монтируется расширительный бак. На расстоянии трети высоты помещения от пола к стояку присоединяется разводка. Это то место, от которого прокладываются трубы к батареям. При однотрубном исполнении с последнего радиатора труба опускается и подключается к месту её забора котлом. Система двухтрубного типа прокладывается параллельно подаче горячего теплоносителя, а отводы от приборов отопления врезаются в неё.

4 Использование пара</span></h2>

В качестве теплоносителя необязательно использовать воду. В частном доме можно применить и паровое отопление. Специальный котёл (парогенератор) превращает воду в пар и подаёт по трубам отопительного контура.

В работе такого типа обогрева используется принцип, что горячий воздух легче холодного. Поэтому нагретым парам очень легко подняться наверх системы и без искусственного нагнетания. Попадая в радиаторы, газ охлаждается и переходит обратно в жидкое состояние. После чего по обратному стояку возвращается назад в котёл.

При нахождении в системе горячего пара трубопровод и радиаторы нагреваются до температуры выше ста градусов по Цельсию. Схема разводки используется двухтрубная. Из-за высокой температуры трубопровод изготавливается из стали или меди. Но паровое отопление используется редко из-за сильного нагревания труб и меньшего срока службы всей системы по сравнению с другими видами отопления.

Использование отопления дома без насоса остаётся актуальным и сейчас. При проектировании системы отопления здания крайне важно все просчитать и продумать. Выбрав наилучший способ, можно не беспокоиться о том, что дом останется непрогретым в холодное время года.

‘ >Самотечная система отопления!Секрет-1й!Регулировка температуры подачи на систему дома!!!’ >Схема отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией.Фото

В случае отключения электричества циркуляционный насос останавливается, течение воды по трубам отопительной сети частного дома прекращается. Проблема решается 3 способами: установкой блока бесперебойного питания, запуском электрогенератора либо организацией самотека. Подразумевается система отопления с естественной циркуляцией – конвекционным движением теплоносителя без помощи насоса. Расскажем, как разработать и сделать такую схему своими руками.

Теоретическая подковка – как работает самотек

Естественная циркуляция воды в системах отопления функционирует благодаря гравитации. Как это происходит:

1. Берем открытый сосуд, наполняем водой и начинаем подогревать. Самый примитивный вариант – кастрюля на газовой плите.
2. Температура нижнего слоя жидкости растет, плотность уменьшается. Вода становится легче.
3. Под воздействием притяжения верхний более тяжелый слой опускается на дно, вытесняя менее плотную горячую воду. Начинается естественная циркуляция жидкости, называемая конвекцией.

Справка. Зависимость плотности воды от температуры – не линейная. Чем сильнее греется жидкость, тем быстрее снижается ее плотность, что хорошо заметно на графике.

Пример: если нагревать 1 м³ воды от 50 до 70 градусов, он станет легче на 10.26 кг (ниже смотрим таблицу плотностей при различных температурах). Если продолжить нагрев до 90 °С, то куб жидкости потеряет уже 12.47 кг, хотя дельта температур осталась прежней – 20 °C. Вывод: чем ближе вода к точке кипения, тем активнее происходит циркуляция.

Аналогичным образом теплоноситель циркулирует самотеком по домашней сети теплоснабжения. Подогреваемая котлом вода теряет вес и выталкивается кверху остывшим теплоносителем, вернувшимся из радиаторов. Скорость течения при перепаде температур 20–25 °C составляет всего 0.1…0.25 м/с против 0.7…1 м/с в современных насосных системах.

Малая скорость движения жидкости по магистралям и приборам отопления вызывает такие последствия:

1. Батареи успевают отдать больше тепла, а теплоноситель – остыть на 20–30 °C. В обычной отопительной сети с насосом и мембранным расширительным баком температура падает на 10–15 градусов.
2. Соответственно, котел должен производить больше тепловой энергии после запуска горелки. Держать генератор на температуре 40 °C бессмысленно – течение замедлится до предела, батареи станут холодными.
3. Чтобы доставить до радиаторов потребное количество тепла, надо увеличить проходное сечение труб.
4. Фитинги и арматура с высоким гидравлическим сопротивлением способны ухудшить либо вовсе остановить самотек. Сюда относятся обратные и трехходовые клапаны, резкие повороты на 90° и сужения труб.
5. Шероховатость внутренних стенок трубопроводов не играет большой роли (в разумных пределах). Маленькая скорость жидкости – невысокое сопротивление от трения.
6. Котел на твердом топливе + самотечная система отопления может спокойно работать без теплоаккумулятора и смесительного узла. Благодаря медленному течению воды конденсат в топливнике не образуется.

Как видите, в конвекционном движении теплоносителя присутствуют положительные и отрицательные моменты. Первые следует использовать, вторые – минимизировать.

Конструктивные особенности

Чтобы самотечная система работала эффективно, нужно выполнить такие требования:

• источником тепла выступает любой энергонезависимый теплогенератор с выходными патрубками диаметром 40—50 мм;
• на выходе котла или печки с водяным контуром сразу монтируется разгонный стояк – вертикальная труба, по которой поднимается нагретый теплоноситель;
• стояк заканчивается расширительным баком открытого типа, установленным на чердаке либо под потолком верхнего этажа (зависит от типа разводки и конструкции частного дома);
• вместительность резервуара – 10% от объема теплоносителя;
• под самотек желательно подобрать отопительные приборы с большими размерами внутренних каналов – чугунные, алюминиевые, биметаллические;
• для лучшей теплоотдачи радиаторы отопления подключаются по разносторонней схеме – нижней или диагональной;
• на радиаторных подводках ставятся специальные полнопроходные клапаны с термоголовками (подача) и балансировочные вентили (обратка);
• батареи лучше оснастить ручными воздухоотводчиками – кранами Маевского;
• подпитка тепловой сети организовывается в самой нижней точке – возле котла;
• все горизонтальные участки труб прокладываются с уклонами, минимальный – 2 мм на метр погонный, средний – 5 мм/1 м.

Примечание. Уклоны выполняют 2 функции – помогают теплоносителю течь в нужном направлении, а воздуху – подниматься по трубопроводам и уходить через открытую расширительную емкость. Оговорка касательно применяемых радиаторов: если система построена правильно, стальные панели тоже прекрасно греют.

Гравитационные системы отопления делаются открытыми, эксплуатируются при атмосферном давлении. Но будет ли самотек работать в схеме закрытого типа с мембранным баком? Отвечаем: да, естественная циркуляция сохранится, но скорость теплоносителя снизится, эффективность упадет.

Обосновать ответ несложно, достаточно упомянуть изменение физических свойств жидкостей, находящихся под избыточным давлением. При напоре в системе 1.5 Бар точка кипения воды сместится до 110 °C, ее плотность тоже увеличится. Циркуляция замедлится из-за малой разницы масс горячего и остывшего потока.

4 схемы гравитационного отопления

Для организации энергонезависимого обогрева частных домов применяется 4 вида схем с естественным течением теплоносителя:

• горизонтальная двухтрубная с верхним розливом;
• комбинированная с горизонтальными коллекторами и однотрубными вертикальными стояками;
• однотрубная с нижней разводкой – классическая «ленинградка»;
• вертикальная разводка с индивидуальной подачей воды на каждый радиатор – так называемый «паук».

Дополнение. Еще стоит упомянуть самотечные теплые полы – некоторые умельцы умудряются их обустроить. Эта затея не оправдывает вложенных сил и средств, гораздо проще смонтировать традиционный напольный подогрев, установить насос + блок бесперебойного питания.

Сразу хотим порекомендовать к использованию 2 первых системы – двухтрубную и комбинированную. Ленинградская разводка плохо совместима с самотеком, а «паук» слишком сложен в монтаже. Подробнее о плюсах и минусах перечисленных схем читаем далее.

Двухтрубная и комбинированная разводка

Мы объединили эти 2 схемы, поскольку они практически одинаковы. Первая с прошлого века применяется в одноэтажных домах с дровяными печками, тогда отопление без насоса называли паровым. Источником тепла служил бак, установленный в топке, газовые котлы появились позже.

Как устроено двухтрубное гравитационное отопление:

• от теплогенератора поднимается разгонный коллектор, выходящий на чердак либо под потолок котельной, там и ставится открытый расширительный бачок;
• сверху в стояк горизонтально врезается трубопровод подачи, идущий под уклоном через все комнаты (под потолком);
• другой вариант – утепленная труба прокладывается горизонтально по чердаку;
• от раздающей магистрали делаются вертикальные опуски к батареям;
• выходы радиаторов врезаются в обратный коллектор, проложенный с уклоном над полом;
• отопительные приборы оснащаются запорной арматурой – кранами либо термоголовками на подаче, балансовыми вентилями — на «обратке».

Примечание. С целью экономии материалов и лучшего распределения теплоносителя сечения горизонтальных ветвей уменьшаются по мере приближения к последним батареям. Точный диаметр определяется расчетом.

Комбинированная самотечная система предназначена для двухэтажных загородных домов. Отличие от вышеописанной двухтрубной разводки: каждый стояк снабжает теплом 2–4 радиатора, расположенных на разных этажах. Способ подключения приборов – однотрубный, на верхних батареях предусматривается байпас. Больше разницы нет.

Главное достоинство обеих разводок – надежная схема самотека, проверенная десятилетиями успешной эксплуатации. Даже если вы сделаете минимальные уклоны, но четко выдержите диаметры магистралей (а лучше – возьмете с запасом), естественная конвекционная циркуляция будет работать.

Негативные моменты:

• трубы прокладываются открыто по помещениям;
• тепловую сеть нельзя наполнять антифризом, поскольку незамерзающая жидкость испаряется из открытой расширительной емкости;
• систему нужно несколько раз пополнять в течение сезона, интервал между подпитками зависит от режима работы отопления;
• трубы Ø40…50 мм дороги, для удешевления монтажа приходится брать черную сталь или полипропилен.

Перечисленные минусы свойственны любым теплосетям с природной циркуляцией. Открытую прокладку можно «победить» – вынести подачу на чердак, замуровать стояки и коллекторы в стенах либо сделать декоративные короба. Мы рекомендуем последний вариант, поскольку сваривать стальные и пластиковые трубы в бороздах стен очень непросто.

Совет. Двухтрубный вариант годится для небольшой дачи, гаража, летней кухни. К интерьеру указанных построек не выдвигается высоких требований, трубы можно не прятать.

«Ленинградка» с естественной циркуляцией

Конструкция схемы полностью повторяет классическую ленинградскую разводку. Вдоль наружной стены дома прокладывается единственный коллектор, к нему подключаются все радиаторы. Отличия самотечной «ленинградки»:

• увеличенный размер и уклон главной магистрали;
• наличие разгонного коллектора в виде петли, благодаря ему теплоноситель затекает в батареи;
• малое число приборов отопления – максимум 4 шт.

Преимущество ленинградской системы – упрощенный монтаж, для разводки понадобится одна труба вместо двух. Правда, сечение коллектора уменьшать нельзя, поэтому экономия выходит мизерной.

Главный недостаток – «ленивое» затекание воды в радиаторы, отсюда потеря эффективности. Основная масса теплоносителя циркулирует по кольцевому коллектору. Число батарей ограничено, поскольку дальние греют гораздо хуже.

«Ленинградку» желательно дополнить циркуляционным насосом, установленным на байпасе. С принудительным побуждением схема точно заработает веселее, можно прибавить пару радиаторов. Когда свет отключат, перейдете на самотек, прибавив мощности на котле.

Схема «паук» – устройство и принцип работы

Конструкция данной системы выглядит так:

• утепленный расширительный резервуар находится на чердаке, ровно по центру здания;
• к баку подходят стояки соответствующего диаметра от батарей и теплогенератора;
• сбор остывшего теплоносителя из радиаторов организован традиционным способом – в горизонтальную магистраль.

Принцип действия следующий: нагретая котлом вода самотеком поднимается в емкость, откуда расходится потребителям по трубам меньшего сечения. Разводка применима в одно– и двухэтажных зданиях.

Реальные плюсы «паука» – удачное гидравлическое распределение теплоносителя и отсутствие верхней горизонтальной разводки по комнатам. На подаче есть 1 стояк большого размера, идущий от котла к бачку, опуски делаются трубой Ø15…25 мм. На ответвления можно использовать металлопластик и сшитый полиэтилен.

Минусы гравитационной схемы «паук»:

• сложность монтажа, множество труб и стыков на чердаке;
• экономии материалов нет, вместо 1 распределительной магистрали используется десяток меньших труб, которые обязательно нужно утеплить;
• «паук» нельзя смонтировать в доме без чердака.

Ниже на видео домашний умелец показывает сборку такой системы, только закрытого типа, да еще и в трехэтажном доме. Если внимательно присмотреться, то нетрудно найти сходство между чердачным резервуаром – распределителем и верхним коллектором комбинированной схемы с естественной циркуляцией.

Расчет самотечной системы

Чтобы рассчитать и спроектировать отопление с естественной циркуляцией, действуйте в таком порядке:

1. Выясните количество тепла, нужное для обогрева каждой комнаты. Воспользуйтесь для этого нашей инструкцией.
2. Подберите энергонезависимый котел – газовый либо твердотопливный.
3. Разработайте схему, приняв за основу один из предложенных здесь вариантов. Поделите разводку на 2 плеча – тогда магистрали не пересекут входную дверь дома.
4. Определите расход теплоносителя под каждое помещение и рассчитайте диаметры труб.

Примечание. Уклоны вычислять не нужно, принимайте стандартное значение 0.5 см на метр длины. Допускаются отклонения в большую или меньшую сторону в диапазоне 0.7…0.2 см/1 м.

Сразу отметим, что «ленинградку» разбить на 2 ветви не удастся. Это значит, что кольцевой трубопровод обязательно пройдет под порогом входной двери. Чтобы выдержать все уклоны, котел придется ставить в приямке.

Расчет диаметра труб на всех участках гравитационной двухтрубной системы делается так:

1. Берем теплопотери всего здания (Q, Вт) и определяем массовый расход теплоносителя (G, кг/ч) в главной магистрали по приведенной ниже формуле. Перепад температур между подачей и «обраткой» Δt принимаем равным 25 °C. Затем переводим кг/ч в другие единицы – тонны за час.
2. По следующей формуле находим площадь сечения (F, м²) главного стояка, подставив значение скорости естественной циркуляции ʋ = 0.1 м/с. Пересчитываем площадь круга в диаметр, получаем размер основной трубы, подходящей к котлу.
3. Считаем тепловую нагрузку на каждую ветку, повторяем расчеты и выясняем диаметры этих магистралей.
4. Переходим в следующие комнаты, снова определяем диаметры участков по тепловым затратам.
5. Выбираем стандартные размеры труб, округляя полученные цифры в большую сторону.

Приведем пример расчета самотечной системы в одноэтажном доме 100 м. кв. На представленной ниже планировке уже нанесены радиаторы отопления и указаны тепловые потери. Начинаем с основного коллектора котла и движемся в сторону последних помещений:

1. Величина теплопотерь дома Q = 10.2 кВт = 10200 Вт. Расход теплоносителя в главном стояке G = 0.86 х 10200 Вт / 25 °C = 350.88 кг/ч или 0.351 т/ч.
2. Площадь поперечника подающей трубы F = 0.351 т/ч / 3600 х 0.1 м/с = 0.00098 м², диаметр d = 35 мм.
3. Нагрузка на правую и левую ветку составляет 5480 и 4730 Вт соответственно. Количество теплоносителя: G1 = 0.86 х 5480 / 25 = 188.5 кг/ч или 0.189 т/ч, G2 = 0.86 х 4730 / 25 = 162.7 кг/ч или 0.163 т/ч.
4. Сечение правой ветви F1 = 0.189 / 3600 х 0.1 = 0.00053 м², диаметр составит 26 мм. Левое ответвление: F2 = 0.163 / 3600 х 0.1 = 0.00045 м², d2 = 24 мм.
5. В детскую и кухню придут линии DN32 и DN25 мм (округлили в большую сторону). Теперь считаем размеры коллекторов для спальни и гостиной + коридор с теплопотерями 2.2 и 2.95 кВт соответственно. Получаем оба диаметра DN20 мм.

Внимание! Полученные в результате расчетов диаметры указывают на размер внутреннего прохода трубопроводов (обозначение – DN или Ду).

Осталось подобрать трубы. Если варить отопление из стали, на котловой стояк пойдет Ø48 х 3.5, ветви — Ø42 х 3 и 32 х 2.8 мм. Оставшуюся разводку, в том числе подводки к батареям, делаем трубопроводом 26 х 2.5 мм. Первая цифра размера указывает на внешний диаметр, вторая – толщину стенки (сортамент водогазопроводных стальных труб).

Рекомендации по монтажу своими руками

Для прокладки основных линий естественной циркуляции лучше использовать полипропиленовые или стальные трубы. Причина – большой диаметр, полиэтилен Ø40 мм и больше стоит слишком дорого. Радиаторные подводки делаем из любого удобного материала.

Совет. При сборке самотечной сети отопления из металлопластика не ставьте компрессионные фитинги – они сильно уменьшают внутренний проход.

Как правильно сделать разводку и выдержать все уклоны:

1. Начните с разметки. Обозначьте места установки батарей, точки подключения подводок и трассы магистралей.
2. Размечайте трассы на стенах карандашом начиная от дальних батарей. Величину наклона регулируйте длинным строительным уровнем.
3. Двигайтесь от крайних радиаторов к котельной. Когда вы прочертите все трассы, то поймете, на каком уровне ставить теплогенератор. Входной патрубок агрегата (для остывшего теплоносителя) должен располагаться на одном уровне или ниже обратной линии.
4. Если уровень пола топочной слишком высокий, попытайтесь сместить все обогреватели вверх. Следом поднимутся горизонтальные трубопроводы. В крайнем случае делайте под котлом углубление.

После нанесения разметки пробейте отверстия в перегородках, вырежьте борозды под скрытую прокладку. Затем проверьте трассы еще раз, внесите корректировки и приступайте к монтажу. Соблюдайте тот же порядок: сначала закрепите батареи, потом кладите трубы в сторону топочной. Установите расширительный бачок со сливным патрубком.

Самотечная сеть трубопроводов заполняется без проблем, краны Маевского трогать не нужно. Просто медленно закачивайте воду через кран подпитки в нижней точке, весь воздух уйдет в открытый бачок. Если после прогрева какой-либо радиатор остается холодным, воспользуйтесь ручным воздухоотводчиком.

Заключение

Напоследок попытаемся отговорить вас от монтажа гравитационной системы с естественной циркуляцией.😊 Это наиболее сложный и дорогостоящий вариант отопления частного дома. Плюс внешний вид – не всегда удается замуровать здоровые трубы в стены либо зашить гипсокартонными коробами. Сравните стоимость самотека с закрытой двухтрубной разводкой плюс электрогенератор. Вполне вероятно, что цена выйдет одинаковой.

Как работает такая система

Движение воды в магистрали парового отопления может происходить без использования циркуляционного насоса, в соответствии с базовыми физическими законами. Знание основ подобных процессов дает возможность правильно рассчитать систему отопления на все случаи жизни.

Главное качество жидкости– это снижение коэффициента плотности при повышении количества градусов. Чем вода сильнее нагревается, тем ниже ее плотность. Генерируется дифференциация напряжения между холодной и нагретой жидкостью. Первая течет самопроизвольно к теплообменнику, при этом вытесняя горючую воду, она движется по магистрали.

При такой циркуляции существует различия в давлении между различными жидкостям. Любой такой контур можно дифференцировать по блокам:

1. Вода поднимается, нагревая трубы.
2. По холодным трубам она движется вниз.

Разграничивающий элемент – это крайние точки общего контура (верх и низ).

При создании системы с простым кругооборотом, решается задача достижения дифференциации между водой, которая имеет разные температуры.

Одним из базовых блоков в подобных системах делается базовый стояк – это перпендикулярно зафиксированная труба, которая проводит воду вверх от теплообменного блока. Коллектор разгона обладает повышенной температурой, его «закутывают» в утеплитель особенно тщательно, если вода подается, минуя несколько этажей.

Как правило, система создается так, чтобы верхняя точка коллектора соответствовала верней точке всей магистрали. Там устанавливают выход на бак, также возможно поставить клапан, который будет управлять отводом лишнего воздуха.

Следует учитывать, чтобы блок с высокой температурой самого контура не соприкасался с элементов, по которому движется остывшая вода. Нижня точка магистрали соприкасается с теплообменником, инсталлируется в нагревающий агрегат.

Преимущества гравитационной системы

Система отопления с естественной циркуляцией обладает рядом преимуществ, из которых следует выделить

• Полная энергонезависимость системы. Если вы испытываете постоянные перебои со светом, возможно стоит смотреть в сторону отопления с естественной циркуляцией
• Отсутствие сложных систем в виде насоса, предохранительной арматуры и тд;
• Идеальная система для твердотопливных котлов
• Максимально простая обвязка котельной
• Доступная по цене

Во время монтажа необходимо скрупулезно рассчитать все показатели и выбрать схему контура правильно.

2 основные схемы отопления

Существует две схемы отопления:

1. Однотрубная;
2. Двухтрубная.

При монтаже отопления с естественной циркуляцией может быть задействовано несколько контуров, их ставят по одной из вышеперечисленных схем.

Контур с одной магистралью называют однотрубной. Самой элементарной моделью считается контур без применения радиаторов. Такая компоновка системы отопления стоит недорого, она проста в эксплуатации. Однотрубная схема (у которой присутствует вертикальная разводка) чаще всего используют в двухэтажных коттеджах.

Если одна труба применяется для горячей воды, а друга – для холодной, то это двухтрубная модель, она более популярна, но монтировать ее сложнее, также надо ставить дополнительную магистраль. Преимущества двухтрубной схемы:

1. Температура распределяется боле равномерно.
2. Легко рассчитывать тепло и скорость подачи воды.
3. Несложно регулировать подачу тепла к каждой батарее.

Ленинградка

 «Ленинградка» имеет базовый недостаток: есть большие тепло потери на магистралях, их всегда учитывают специалисты при проектировании отопления. Достоинства этой системы: с использованием вентилей отопление можно отключать, делая профилактический ремонт. «Ленинградка» нередко используется в квартирах, выглядят трубы эстетично и не привлекают внимания.

Трудности заключаются в том, что отключение одной из секций приводит к остановке циркуляции теплоносителя во всем контуре. Нередко применяют метод с монтажом «байпаса», когда батареи можно «обходить» с использованием боковых ответвлений у которых присутствуют шаровые краны (2 шт.).

Для двухэтажных объектов (и одноэтажных) используют схемы с одной трубой и перпендикулярными стояками. При таких обстоятельствах жидкость распределяется более равномерно. Вертикальные трубы боле эстетично выглядят, их легко замаскировать в угловых нишах.

Паук

Разводка, при которой вода подается на каждую батарею индивидуально при естественной циркуляции теплоносителя, называется паук.

При такой схеме емкость расположена в чердачном помещении, точно в центре периметра здания. К ней присоединены стояки определенного сечения (от батарей, радиаторов). Вода, которая уже остыла, течет обычным способом и попадает в горизонтальную магистраль.

Принцип простой:

1. Вода нагревается в котле.
2. Поднимается в бак.
3. Затем расходится самотеком по трубам меньшего диаметра.

Такая схема идеально подходит для объекта с небольшим количеством этажей

Достоинства «паука» равномерное и простое распределение теплоносителя, нет также горизонтальной разводки по разным помещениям.

На подаче присутствует только стояк крупного размера, он ведет от котла к емкости. Трубы при этом могут быть диаметром до 25 мм. На ответвления нередко используют трубы ПВХ или металлопластик.

Из недостатков этой системы с естественной циркуляцией можно вспомнить:

1. Наличие большого числа стыков.
2. Применяется много труб разных диметров.
3. Требуется много утеплителя.
4. Обязательно в здании должно присутствовать чердачное помещение.

Какие нужны диаметры труб

При расчете системы особое внимание уделяется местоположению нагревательного элемента, емкости и радиаторов. Диаметр труб также очень важен, должно существовать давление, которое позволит эффективно функционировать всей отопительной системе.

Критерии выбора диаметра труб для отопления с естественно циркуляцией:

1. Можно ли использовать для горячей воды.
2. Сложно ли монтировать.
3. Сроки использования.
4. Гарантии от производителя.

При монтаже естественного кругооборота воды используются трубы с большим сечением. Для обогрева объекта общей площадью 220 кв. метра, сечение трубы при входе обратки в теплообменник равняется приблизительно двум дюймам.

Обусловлено это тем, что скорость жидкости уменьшается, что может вызвать такие вопросы:

1. Уменьшение теплоотдачи за определенную единицу времени.
2. Возникновению «пробок» воздуха.

Потому важно, при монтаже контура, чтобы в него не попадал воздух, в противном случае будут возникать пробки.

Внутренние стенки труб могут значительно снижать движение жидкости. Также наличие большого количества сужений, запорных блоков может значительно тормозить продвижение воды. Все это факторы влияют, когда речь заходит о выборе труб. Металлопластиковые трубы применяют не очень часто, потому что фиксируются они с использованием фитингов, а они имеют небольшой диаметр.

Основные ограничения

Основные ограничения у систем с естественной циркуляцией – это риск возникновения воздушных пробок. Одна такая пробка способна вывести из строя всю систему. СНИП 41-02-2004 утверждает, что нельзя проводить трубопроводы, если вода в них движется со скоростью менее 25 см в секунду. Во время установки особое внимание уделяется углу наклона магистралей, тогда воздух (если он попадет в систему) сбудет выводиться. Угол наклона составляет порядка трех миллиметров на один погонный метр. В квартирах этот показатель достигает 5,5 мм на один погонный метр.

Также существую ограничения по монтажу радиаторов. Главный недостаток схемы «Ленинградка», например, — это невысокий разгон жидкости при затекании в радиаторы, что неизбежно приводит к снижению КПД. Число батарей ставится в ограниченных количествах, при этом «дальние» батареи имеют существенно более низкую температуру.

Главные минусы

У данного типа отопления есть и существенные минусы:

1. Существует большой перепад температур между точками.
2. Все трубы открыты в комнатах, что выглядит неэстетично.
3. Контур должен время от времени пополняться в течение времени работы.
4. Трубы сечением до 50 мм стоят недешево (обычно в целях экономии ставят ПВХ или сталь). Используются радиаторы, у которых коэффициент сопротивления имеет минимальное значение (чугун, биметалл, сплавы алюминия).
5. Невозможность покомнатного регулирования температуры, что сильно влияет на затраты на отопление. 
6. Небалансируемая система. Невозможно сделать так, чтобы все радиаторы грели примерно одинаково

Теплоснабжения за счет естественного оборота теплоносителя может, подойди для объектов, которые имеют 65 кв. метров, при этом длина труб не должна превышать 32 метров. Важно также учитывать: сколько этажей имеет объект, от этого зависит схема устройства разгонного блока. В регионах, где бывают суровые зимы, такая схема отопления объекта не подходит, будет отсутствовать необходимое рабочее давление в контуре.

Читайте так же:

Используемые источники:

• https://santech-info.ru/otoplenie/tipovye-sxemy-sistem-otopleniya.html
• https://oventilyacii.ru/otoplenie/organizatsiya-otopleniya-bez-nasosa.html
• https://otivent.com/sistema-otoplenija-s-estestvennoj-cirkuljaciej
• https://eurosantehnik.ru/sistema-otopleniya-s-estestvennoj-cirkulyaciej-kak-ona-rabotaet.html