Схема двухтрубной системы отопления: варианты выполнения

Содержание статьи:

Как выбрать оптимальную разводу труб отопления? Прежде всего следует проанализировать эксплуатационные характеристики системы и особенности ее функционирования. В некоторых случаях лучшим вариантом будет отопление с верхней разводкой и розливом: системы и схемы для нее следует подбирать с особой тщательностью.

Особенности верхней разводки отопления

Простая схема однотрубного отопления с верхней разводкой

Что из себя представляет подобная схема магистрали? Типичный верхний розлив системы отопления отличается от нижнего расположением подающей трубы. Она находится под потолком помещения или на чердаке (для одноэтажного дома).

Ее применение может быть актуально в нескольких случая. Прежде всего – проблемы с установкой нижних горизонтальных труб. Это объясняется невозможностью прокладки магистрали. Еще одним вариантом, когда двухтрубная система отопления с верхней разводкой будет оптимальной – монтаж гравитационной схемы. В этом случае напор воды из подающего стояка будет равномерно распределяться по подключенным радиаторам отопления.

Специалисты выделяют такие преимущества системы отопления с верхней разводкой:

• Минимальные тепловые потери. В верхней части помещения температура всегда выше, чем в нижней. Поэтому теплоотдача от поверхности труб будет компенсироваться повышенным нагревом воздуха. В результате этого большая часть тепловой энергии будет поступать в радиаторы;
• Упрощенный монтаж. Примечательно, что однотрубная вертикальная система отопления с верхней разводкой может устанавливаться непосредственно под потолком либо в чердачном помещении. Но при этом нужно учитывать расположение мебели – нежелательно чтобы она закрывала подводящие патрубки;
• Улучшенные гидродинамические показатели системы. Правильно спроектированная система отопления с верхним розливом имеет минимум разветвлений и угловых поворотов.

Однако нужно знать и недостатки подобной схемы. Для прокладки трубопроводов потребуется большее количество материала, чем при использовании системы с нижней разводкой. Как следствие – возрастает общий объем теплоносителя, потребуется установка котла с повышенными характеристиками мощности.

Для однотрубной вертикальной системы отопления с установленной верхней разводкой основной проблемой может быть появление воздушных пробок. Поэтому на каждом радиаторе должны быть установлены краны Маевского.

Однотрубная система отопления с верхней разводкой

Виды однотрубного отопления с верхней разводкой

В каких случаях актуально установка двухтрубной вертикальной системы отопления с верхней разводкой? Чаще всего подобная схема применима для небольших домов площадью до 100 м². Рассмотрим пример организации для самой распространенной системы с естественной циркуляцией теплоносителя.

В зависимости от способа подключения радиаторов схема отопления с верхним розливом естественной циркуляцией разделяется на два типа – с попутным и встречным движением теплоносителя.

Встречная схема

Характеризуется последовательным подключением радиаторов и различным направлением движения воды в основной и обратной трубе. В этом случае система отопления однотрубная с верхней разводкой, схема которой имеет ряд особенностей, отличается такими параметрами:

• Невозможность регулировки степени нагрева в каждом радиаторе;
• Зависимость нагрева теплоносителя от протяженности магистрали. Чем дальше радиатор установлен от котла – тем ниже температура поступающей в него воды. Чтобы нормализовать температурный режим во всех помещениях следует устанавливать батареи с различным числом секций;
• Соблюдение угла наклона верхней подающей магистрали. В среднем на 1 м.п. наклон в сторону движения жидкости должен составлять 5-7 мм.

Обязательно для верхнего розлива в системе отопления должен быть предусмотрен расширительный бак. Он располагается в самой верхней точке и выполняет несколько функций. Основной является стабилизация давления при нагреве воды в трубах. Если же установлен бак открытого типа – через него можно доливать теплоноситель.

Увеличить напор воды можно с помощью разгонного коллектора – вертикальной трубы, устанавливаемой сразу после котла. Однако минимальная высота этого элемента должна быть 3 м, что делает невозможным его монтаж в квартирах.

Попутное движение воды

Подключение радиатора с обвязкой байпасом

В этом случае направление движения горячего и застывшего теплоносителя одинаково. Для улучшения эксплуатационных технические характеристики для верхней и нижней разводки отопления специалисты рекомендуют для каждого радиатора устанавливать байпас. Это прямой отрезок трубы, соединяющий входной и выходной патрубки радиатора. В комплектацию байпаса обязательно входит запорная арматура. В качестве дополнительного элемента контроля можно установить терморегулятор. В таком случае батарею может попадать не весь объем теплоносителя. Регулировка осуществляется с помощью запорной арматуры. Для подобной схемы отопления однотрубной с верхней разводкой присущи такие положительные качества:

• Возможность осуществлять ремонтные работы без остановки системы. Для этого весь поток воды направляется через байпас;
• Установка терморегулятора вместе с трехходовым клапаном формирует систему автоматического регулирования степени нагрева радиатора.

Однако система отопления с верхней разводкой и установленными басами по стоимости выше чем обыкновенная проточная. Это связано с монтажом дополнительных материалов и комплектующих.

Диаметр трубы байпаса должен быть на 1 размер меньше основной магистрали. Таким способом можно избежать ситуации, когда весь объем теплоносителя будет протекать по резервному контуру.

Двухтрубная система отопления с верхней разводкой

Двухтрубная система отопления с верхней разводкой

Установка двухтрубной системы отопления с верхней разводкой минимизирует или полностью устраняет многие вышеописанные недостатки. В данном случае подключение радиаторов происходит параллельно.

Для ее монтажа необходимо значительно больше материалов, так как устанавливаются две параллельные магистрали. По одной из них протекает горячий теплоноситель, а по другой – остывший. Почему эту систему отопления с верхним розливом предпочитают для частных домов? Одним из весомых преимуществ является относительно большая площадь помещения. Двухтрубная система может эффективно поддерживать комфортный уровень температуры в домах с общей площадью до 400 м².

Кроме этого фактора для схемы отопления с верхним розливом отмечают такие важные эксплуатационные характеристики:

• Равномерное распределение горячего теплоносителя по всем установленным радиаторам;
• Возможность установки регулирующей арматуры не только на обвязку батарей, но и на отдельные контуры отопления;
• Монтаж системы водяного теплого пола. Коллекторная система распределения горячей воды возможна только при двухтрубном отоплении.

Оптимальная вместимость открытого расширительного бака составляет 5% от общего объема воды в системе. Причем он должен быть заполнен только на 1/3.

двухтрубная система отопления с верхней разводкой и принудительной циркуляцией

Для организации принудительного верхнего розлива в системе отопления необходим монтаж дополнительных узлов – циркуляционного насоса и мембранного расширительного бака. Последний заменит открытый расширительный бак. Но место его установки будет другим. Мембранные герметичные модели монтируются на обратной магистрали и обязательно на прямом участке.

Преимуществом подобной схемы является необязательное соблюдение уклона трубопроводов, характерное для верхней и нижней разводки отопления с естественной циркуляцией. Требуемый напор будет создаваться циркуляционным насосом.

Но есть ли у двухтрубной принудительной системы отопления с верхней разводкой недостатки? Да, и один из них – зависимость от электроэнергии. Во время отключения электричества перестает работать циркуляционный насос. При большом гидродинамическом сопротивлении естественная циркуляция теплоносителя будет затруднена. Поэтому при проектировании схемы системы отопления однотрубной с верхней разводкой нужно выполнить все требуемые расчеты.

Также следует учитывать такие особенности монтажа и эксплуатации:

• При остановке насоса возможно обратное движение теплоносителя. Поэтому на ответственных участках необходим монтаж обратного клапана;
• Чрезмерный нагрев теплоносителя может стать причиной превышения критического показателя давления. Помимо расширительного бака в качестве дополнительной меры защиты устанавливают воздухоотводчики;
• Для повышения эффективности работы системы отопления с верхней трубной разводкой нужно предусмотреть автоматическую подпитку теплоносителем. Даже небольшое снижение давления ниже нормы может привести к уменьшению нагрева радиаторов.

Независимо от выбранной схемы системы отопления с верхним розливом нужно предусмотреть два вида регулировки степени нагрева воды – количественный (с помощью запорной арматуры) и качественный (изменение мощности котла). Тогда работа отопления будет не только эффективной, но и безопасной.

Видеоматериал поможет наглядно увидеть разницу для различных схем отопления:

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.

<index>

Обычно на виду лишь отопительные приборы. Сегодня мы постараемся выяснить, что прячется, так сказать, за кулисами.

Классификация

Начнем с обзора свойств, которыми различаются разные схемы.

Последовательная и лучевая разводки

В первом случае радиаторы монтируются к общему трубопроводу. Последовательная разводка не означает, что каждый радиатор разрывает основной розлив. Напротив — очень часто между его врезками монтируется байпас, позволяющий регулировать температурный режим отопительного прибора независимо  от других.

Важно: при установке любой дросселирующей арматуры байпас обязателен. В противном случае мы станем регулировать проходимость не подводки радиатора, а всего контура.

Лучевая (коллекторная) разводка означает, что на подающем и обратном трубопроводе монтируются гребенки с дросселями или вентилями, от которых теплоноситель разводится парой подводок к каждому отопительному прибору. Недостаток такого решения очевиден: расход трубы многократно увеличивается.

Почему тогда лучевая система отопления (разводка)  столь популярна?

• Управление температурным режимом делается очень удобным. Из одной точки владелец дома или квартиры может регулировать теплоотдачу каждого радиатора.
• Каждая пара ведущих от коллектора труб обслуживает только один отопительный прибор. Раз так — можно обойтись меньшим диаметром трубы, который, в свою очередь, позволяет уложить подводку в стяжку или пространство между лагами чернового пола. Трубы не будут оставаться на виду и портить дизайн помещения.

На фото — коллектор отопления.

Однотрубные и двухтрубные схемы

Разницу между ними легче объяснить на примерах.

Типичная однотрубная система отопления — Ленинградка, простая разводка, представляющая собой проложенное по периметру дома кольцо розлива. Отопительные приборы разрывают его или, что правильнее, подключаются параллельно.

Что дает такая реализация отопления?

• Дешевизну. Понятно, что одна труба обойдется дешевле двух.
• Исключительную отказоустойчивость. Пока теплоноситель циркулирует в контуре — остановка его движения в отдельном отопительном приборе и его разморозка невозможны в принципе.

Цена этих качеств — большой разброс температур на радиаторах, максимально близких к источнику тепла и удаленных от него. Впрочем, теплоотдачу легко выровнять дросселями или варьированием количества секций у батарей. Кроме того, контур должен быть неразрывным: дверь или панорамное окно придется обводить розливом снизу или сверху.

Варианты горизонтальной однотрубной схемы.

В случае двухтрубного отопления мы прокладываем два независимых розлива — подающий и возвратный. Каждый радиатор представляет собой перемычку между ними.

Важно: балансировка двухтрубного отопления дросселями обязательна. Иначе весь объем теплоносителя пойдет через ближние отопительные приборы; дальние могут быть разморожены. Прецеденты были.

Тупиковые и попутные схемы

В тупиковой разводке подающий розлив достигает дальней точки контура, после чего теплоноситель возвращается к исходной точке по обратке, двигаясь в противоположном первоначальному направлении.

Однако в том случае, если отопительный контур опоясывает по периметру весь дом или квартиру, теплоноситель может вернуть в исходную точку и продолжив движение в том же направлении. В этом случае схема называется попутной.

Разумеется, подразделение по этому признаку возможно только у двухтрубных схем.

Верхний и нижний розлив

Типичная для пятиэтажек советской постройки схема — когда в двухтрубной системе отопления оба розлива расположены внизу, в подвале. Каждая пара соединенных на верхнем этаже стояков служит перемычкой между ними. Это так называемый нижний розлив.

Нюанс: под розливом у профессионалов понимается и направление движения теплоносителя, и труба, по которой он движется к стоякам.

В домах с верхним розливом подающий трубопровод вынесен на чердак. Перемычкой между подающим и обратным трубопроводами служит КАЖДЫЙ стояк.

Какая схема лучше? Трубно сказать однозначно.

• При нижнем розливе вся запорная арматура и резьбовые соединения находятся в подвале. Утечки не затопят квартиры.
• С другой стороны, запуск циркуляции в отопительной системе усложняется многократно. Завоздушиваются ведь перемычки между парными стояками; а они находятся в квартирах, доступ в которые часто проблематичен.

В случае верхнего розлива все воздушные пробки вытесняются в находящийся в верхней точке подающего трубопровода расширительный бак, откуда воздух стравливается через вентиль или автоматический воздухооотводчик.

Одна из схем верхнего розлива.

Естественная и принудительная циркуляция

Давайте представим себе некий замкнутый объем, заполненный водой. А теперь поместим в него нагревательный элемент любого типа. Что произойдет с жидкостью?

Нагревшись, вода в полном соответствии с законами физики расширится, уменьшит свою плотность. После чего будет вытеснена окружающими ее более холодными и плотными массами в верхнюю часть сосуда.

Именно этот эффект лежит в основе работы гравитационной системы отопления. Как она устроена?

• После котла розлив поднимается вертикально вверх, формируя разгонный коллектор. В его верхней точке монтируется воздушник (в случае открытой системы без избыточного давления — расширительный бак открытого типа).
• Остальная часть контура проходит с небольшим постоянным уклоном по контуру дома. Остывающая вода проделывает путь через розлив самотеком, отдавая тепло отопительным приборам. Достигнув котла, она повторно нагревается — и далее по кругу.

Такая схема отказоустойчива и энергонезависима, однако имеет ряд недостатков:

• Напор в гравитационной схеме невелик, и для обеспечения циркуляции приходится минимизировать гидравлическое сопротивление розлива, завышая его диаметр. Это означает большие расходы и… пожалуйста, придумайте сами антоним к слову «эстетика».
• Проложенная не по уровню, а с уклоном труба тоже не добавляет изысканности дизайну помещения.
• Наконец, система с естественной циркуляцией прогревает дом весьма долго и после прогрева имеет большой разброс температур в начале и в конце контура.

Принудительную циркуляцию в автономных схемах обеспечивает маломощный циркуляционный насос. В подключенных к центральному отоплению домах он не нужен: перепад давления между подающим и обратным трубопроводами теплотрассы обычно составляет не менее 2 кгс/см2.

Любопытное решение — схема, построенная как гравитационная, но с врезанным в нее насосом. Причем последний не разрывает основной контур, а врезается параллельно ему. Между врезками розлив снабжается вентилем или обратным клапаном (исключительно шариковым, обладающим минимальным гидравлическим сопротивлением и не требующим большого перепада для срабатывания).

Возможна работа и с принудительной, и с естественной циркуляцией.

Предложенная схема способна работать в двух режимах:

1. При наличии электроэнергии насос обеспечивает быстрый и равномерный прогрев всех отопительных приборов. При этом байпас закрыт (вентилем или сработавшим обратным клапаном).
2. Без электричества открывается байпас, после чего система продолжает работать уже с естественной циркуляцией.

Такая реализация позволит вам обогреть свой дом и не бояться отказа отопительного оборудования из-за отсутствия энергоснабжения.

Оборудование

Итак, мы собираемся своими руками смонтировать водяное отопление. Какие основные  элементы будет включать наша схема?

Котел

Наиболее дешевы в эксплуатации бытовые газовые котлы отопления. В Подмосковье затраты на отопление магистральным газом дома площадью 200 м2 не превышают 3000 рублей в месяц.

Котлы могут быть энергозависимыми (с электронным розжигом) и энергонезависимыми (использующими пьезорозжиг и пилотную горелку). Первые заметно экономичнее — пилотная горелка расходует до 20 % общего количества газа.

На втором месте по экономичности — твердотопливные котлы. Уголь и дрова будут прекрасным решением там, где нет магистрального газа. Однако использование твердого топлива подразумевает частые загрузки: в сутки вам придется растапливать котел как минимум дважды.

Есть, впрочем, ряд способов решить эту проблему.

• Газогенераторные твердотопливные котлы разбивают процесс сжигания топлива на два этапа. Вначале оно тлеет при ограниченном доступе воздуха, образуя горючий пиролизный газ; потом этот газ дожигается в собственной топке. Газогенераторный котел способен работать на одной закладке не 2-5, а 8-12 часов.
• Устройства верхнего горения используют тление тонкого верхнего слоя угля или дров. На угле котел может проработать до 5 суток без обслуживания и чистки.
• Простое и универсальное  решение — использование теплоаккумулятора (теплоизолированной емкости объемом 300-2000 литров). Работая на полной мощности, котел после растопки нагревает воду в баке. Следующие несколько часов накопленная тепловая энергия постепенно отдается отопительным приборам.

Наконец, соляровые и электрические котлы мало отличаются по расходам на отопление. Они обеспечивают максимальную стоимость киловатт-часа тепла. Кроме того, не везде можно обеспечить требующуюся для отопления электричеством мощность.

Ориентировочные затраты на отопление с разными источниками тепла.

Трубы

Их выбор определяется тем, идет ли речь о центральном или автономном отоплении.

Оптимальный материал для ЦО — это стальные трубы нескольких типов.

• Черная сталь дешева, однако подвержена коррозии. Кроме того, стальные стояки и подводки требуют больших затрат времени и сил на монтаж. Соединения чаще всего выполняются сваркой.
• Оцинкованная сталь защищена цинковым слоем от коррозии; собирать подводку из оцинковки будет правильным ТОЛЬКО на резьбах. Сварка нарушает защитное покрытие, в том числе внутри трубы.
• Наконец, прекрасный материал — гофрированная нержавейка. Трубы соединяются компрессионными фитингами с силиконовым уплотнителями и легко гнутся.

Почему именно сталь? Потому, что в системе ЦО вы не защищены от превышения расчетной температуры и гидроударов. Лучше переплатить при монтаже отопления, а не при устранении последствий прорыва грязного кипятка.

А вот автономное отопление подразумевает, что все параметры постоянны и подконтрольны вам. Отсюда и выбор материалов:

• Металлопластик с пресс-фитингами.

Важно: компрессионные фитинги с накидными гайками на отоплении и горячей воде лучше не применять. После нескольких циклов нагрева и охлаждения они начинают течь.

• Полипропилен. Желательно — армированный: армирование не только увеличивает прочность трубы на разрыв, но и уменьшает ее тепловое расширение.
• Сшитый полиэтилен. Помимо прочности, эти трубы обладают еще одним достоинством: они гибки и поставляются в бухтах длиной до 500 метров, что полезно при лучевой разводке с укладкой труб в стяжку.

Так соединяются трубы из сшитого полиэтилена.

Отопительные приборы

И здесь стоит разделить центральное и автономное отопление.

В системах ЦО лучше применять стальные трубчатые радиаторы, стальные конвекторы и биметаллические радиаторы. Алюминий нежелателен.

Причем не только с точки зрения прочности: инструкция по применению алюминиевых радиаторов особо оговаривает способность этого металла к ускоренному разрушению в сочетании с медным водопроводом. Металлы образуют гальваническую пару.

Поскольку вы не можете знать, из чего сделаны подводки у соседей — лучше не рисковать.

А вот для автономного отопления алюминиевые радиаторы безоговорочно являются лучшим выбором.

Безопасность

Ее обеспечивают:

• Расширительный бак. Он вмещает избыток теплоносителя при его расширении, сопутствующем нагреву.
• Предохранительный клапан — дополнительная страховка от переполнения контура. Клапан срабатывает и сбрасывает избыток теплоносителя, когда его давление достигает заданного порогового значения.
• Манометр или термоманометр устанавливаются для визуального контроля параметров.
• Автоматический воздухоотводчик или ручной воздушник монтируются в верхних точках контуров и в воздушных карманах.

Схема монтажа группы безопасности.

Заключение

Как обычно, некоторое количество дополнительной информации о применяемых схемах отопления и отопительном оборудовании вы найдете в прикрепленном к статье видео. Теплых зим!

</index>Советуем прочитатьВодяное отопление своими руками: выбор материалов и основные моменты монтажных работСистемы водяного отопления: классификация видовЗависимая и независимая система отопления: преимущества и недостатки решений

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.

Используемые источники:

• https://strojdvor.ru/otoplenie/vybiraem-otoplenie-s-verxnej-razvodkoj-i-rozlivom-dvuxtrubnaya-i-odnotrubnaya-sistemy-i-sxemy/
• https://santech-info.ru/otoplenie/tipovye-sxemy-sistem-otopleniya.html
• https://otoplenie-gid.ru/teplonositel/vodyanoe/547-shema-vodyanogo-otopleniya
• https://otivent.com/sistema-otoplenija-s-estestvennoj-cirkuljaciej