Система отопления с естественной циркуляцией

Как выбрать насос для отопления

Лучше всего подходят для установки специальные малошумные циркуляционные насосы центробежного типа с прямыми лопастями. Они не создают избыточно большого давления, а проталкивают теплоноситель, ускоряя его движение (рабочее давление индивидуальной системы отопления с принудительной циркуляцией 1-1,5атм, максимальное – 2атм).  Некоторые модели насосов имеют встроенный электропривод. Такие устройства можно устанавливать прямо в трубу, их называют еще «мокрыми», а есть устройства «сухого» типа. Отличаются они только правилами монтажа.

При установке любого типа циркуляционного насоса желательна установка с байпасом и двумя шаровыми кранами, которые позволяют снять насос для ремонта/замены без останова системы.

Подключать насос лучше с байпасом — для возможности его ремонта/замены без разрушения системы

Установка циркуляционного насоса позволяет регулировать скорость продвижения теплоносителя по трубам. Чем активнее движется теплоноситель, тем больше тепла он разносит, а значит, помещение нагревается быстрее. После того, как заданная температура  достигнута (отслеживается или степень нагрева теплоносителя или воздуха в помещении в зависимости от возможностей котла и/или настроек), задача меняется – требуется поддерживать заданную температуру и скорость потока уменьшается.

Для системы отопления с принудительной циркуляцией недостаточно определиться с типом насоса

Важно рассчитать его производительность. Для этого, прежде всего, нужно знать теплопотери помещений/зданий, которые будут отапливаться

Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю. В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:

• для одно- и двухэтажных домов потери при самой низкой сезонной температуре -25оС составляют 173Вт/м2, при -30оС  потери 177 Вт/м2;
• многоэтажные дома теряют от 97Вт/м2 до 101Вт/м2.

Исходя из определенных теплопотерь (обозначаются Q) можно найти мощность насоса по формуле:

Q/c*Dt,

c – удельная теплоемкость теплоносителя (1,16 для воды или другое значение из сопроводительных документов к антифризу);

Dt – разница температур между подачей и обраткой. Этот параметр зависит от типа системы и составляет:  20оС для обычных систем, 10оС для низкотемпературных и 5оС для систем теплого пола.

Полученную величину нужно перевести в производительность, для чего нужно разделить на плотность теплоносителя при рабочей температуре.

В принципе, можно при выборе мощности насоса для принудительной циркуляции отопления руководствоваться усредненными нормами:

• с системах, обогревающих площадь до 250м2, используют агрегаты производительностью 3,5м3/ч и создаваемым напором 0,4атм;
• на площадь от 250м2 до 350м2 требуется мощность 4-4,5м3/ч и давлением 0,6атм;
• в системы обогрева площади от 350м2 до 800м2 устанавливают насосы производительностью 11м3/ч и давлением в 0,8атм.

Но учесть нужно, что чем хуже утеплен дом, тем большие мощности оборудования (котла и насоса) могут потребоваться и наоборот – в хорошо утепленном доме могут потребоваться половинные от указанных величины.  Эти данные – средние. То же самое можно сказать относительно создаваемого насосом давления: чем уже трубы и более шероховатая их внутренняя поверхность (выше гидравлическое сопротивление системы), тем выше должно быть давление. Полный расчет – сложный и муторный процесс, в котором учитывается множество параметров:

Мощность котла зависит от площади отапливаемого помещения и потерь тепла

• длина трубопровода и плотность теплоносителя;
• количество, площадь и вид окон и дверей;
• материал, из которого сделаны стены, их утепление;
• толщина стен и утепления;
• наличие/отсутствие подвала, цоколя, чердака а также степень их утепления;
• тип кровли, состав кровельного пирога и т.д.

Вообще, теплотехнический расчет – один из самых сложных в области. Так что если хотите знать точно, какой мощности вам нужен насос в системе, закажите расчет  у специалиста. Если нет – подбирайте основываясь на усредненных данных, корректируя их в ту или другую сторону в зависимости от вашей ситуации. Только нужно учесть, что при недостаточно высокой скорости движения теплоносителя система сильно шумит. Потому в данном случае лучше взять более мощное устройство — расход электроэнергии небольшой, да и система будет более эффективной.

Как выбрать насос для отопления

Лучше всего подходят для установки специальные малошумные циркуляционные насосы центробежного типа с прямыми лопастями. Они не создают избыточно большого давления, а проталкивают теплоноситель, ускоряя его движение (рабочее давление индивидуальной системы отопления с принудительной циркуляцией 1-1,5атм, максимальное – 2атм). Некоторые модели насосов имеют встроенный электропривод. Такие устройства можно устанавливать прямо в трубу, их называют еще «мокрыми», а есть устройства «сухого» типа. Отличаются они только правилами монтажа.

При установке любого типа циркуляционного насоса желательна установка с байпасом и двумя шаровыми кранами, которые позволяют снять насос для ремонта/замены без останова системы.

Подключать насос лучше с байпасом — для возможности его ремонта/замены без разрушения системы

Установка циркуляционного насоса позволяет регулировать скорость продвижения теплоносителя по трубам. Чем активнее движется теплоноситель, тем больше тепла он разносит, а значит, помещение нагревается быстрее. После того, как заданная температура достигнута (отслеживается или степень нагрева теплоносителя или воздуха в помещении в зависимости от возможностей котла и/или настроек), задача меняется – требуется поддерживать заданную температуру и скорость потока уменьшается.

Для системы отопления с принудительной циркуляцией недостаточно определиться с типом насоса

Важно рассчитать его производительность. Для этого, прежде всего, нужно знать теплопотери помещений/зданий, которые будут отапливаться. Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю

В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:

Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю. В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:

• для одно- и двухэтажных домов потери при самой низкой сезонной температуре -25 о С составляют 173Вт/м 2. при -30 о С потери 177 Вт/м 2 ;
• многоэтажные дома теряют от 97Вт/м 2 до 101Вт/м 2 .

Исходя из определенных теплопотерь (обозначаются Q) можно найти мощность насоса по формуле:

c – удельная теплоемкость теплоносителя (1,16 для воды или другое значение из сопроводительных документов к антифризу);

Dt – разница температур между подачей и обраткой. Этот параметр зависит от типа системы и составляет: 20 о С для обычных систем, 10 о С для низкотемпературных и 5 о С для систем теплого пола.

Полученную величину нужно перевести в производительность, для чего нужно разделить на плотность теплоносителя при рабочей температуре.

В принципе, можно при выборе мощности насоса для принудительной циркуляции отопления руководствоваться усредненными нормами:

• с системах, обогревающих площадь до 250м 2. используют агрегаты производительностью 3,5м 3 /ч и создаваемым напором 0,4атм;
• на площадь от 250м 2 до 350м 2 требуется мощность 4-4,5м 3 /ч и давлением 0,6атм;
• в системы обогрева площади от 350м2 до 800м2 устанавливают насосы производительностью 11м 3 /ч и давлением в 0,8атм.

Но учесть нужно, что чем хуже утеплен дом, тем большие мощности оборудования (котла и насоса) могут потребоваться и наоборот – в хорошо утепленном доме могут потребоваться половинные от указанных величины. Эти данные – средние. То же самое можно сказать относительно создаваемого насосом давления: чем уже трубы и более шероховатая их внутренняя поверхность (выше гидравлическое сопротивление системы), тем выше должно быть давление. Полный расчет – сложный и муторный процесс, в котором учитывается множество параметров:

Мощность котла зависит от площади отапливаемого помещения и потерь тепла

• сопротивление труб и фитингов (о том, как выбрать диаметр труб отопления читайте тут );
• длина трубопровода и плотность теплоносителя;
• количество, площадь и вид окон и дверей;
• материал, из которого сделаны стены, их утепление;
• толщина стен и утепления;
• наличие/отсутствие подвала, цоколя, чердака а также степень их утепления;
• тип кровли, состав кровельного пирога и т.д.

Вообще, теплотехнический расчет – один из самых сложных в области. Так что если хотите знать точно, какой мощности вам нужен насос в системе, закажите расчет у специалиста. Если нет – подбирайте основываясь на усредненных данных, корректируя их в ту или другую сторону в зависимости от вашей ситуации. Только нужно учесть, что при недостаточно высокой скорости движения теплоносителя система сильно шумит. Потому в данном случае лучше взять более мощное устройство — расход электроэнергии небольшой, да и система будет более эффективной.

Процессы в трубопроводах

Процессы в трубах в естественной циркуляции связаны с движением воды. Так, подъём жидкости происходит посредством расширения из-за нагрева и гравитационного давления. Гравитационное давление нужно для преодоления водой трения о трубопровод, которое мешает ее движению. Циркулировать вода начинает благодаря разной плотности холодной и горячей воды: она движется вверх по подающему и вниз по обратному стояку.

Величина гравитационного давления напрямую зависит от возникающих сопротивлений. Чем больше их появляется на пути теплоносителя, тем выше должен быть показатель. Также необходимо предпринять меры, чтобы свести сопротивления к минимуму. Так, трение можно снизить путём применения труб с большим диаметром.

Как правильно составить схему отопления?

Котёл отопления на чердаке

Составляя схему разводки отопительной системы, которая имеет естественную циркуляцию, нужно учесть особенности проектирования и правильно выбрать, и купить комплектующие элементы

1. Магистральные трубы. Оптимальный диаметр для магистральных труб – 32 – 40мм. Это позволит компенсировать трение теплоносителя об их внутреннюю поверхность.  Материал, который более всего отвечает этому требованию – полимеры. Трубы из полимеров идеально гладкие, что обеспечивает минимальное трение.
2. Составляя схему разводки нужно максимально избегать поворотных элементов, увеличивающих гидравлическое сопротивление в отопительной системе.
3. Длина разгонного стояка должна превышать высоту последнего потолка в строении, а бачок вообще устанавливается на чердаке.
4. Необходимо подбирать «правильную» запорную арматуру, которая не будет влиять на работу всей системы отопления с естественной циркуляцией.

ВАЖНО! Что исключить изменение потока теплоносителя, обязательно нужно установить на «обратку» клапан. Особенно это важно при запуске системы с небольшой разницей температуры воды.

Почему так важен уклон?

Система теплообеспечения с принудительной циркуляцией и естественной мало отличаются друг от друга. Разводка, применяемые материалы, радиаторы отопления, все это может быть идентичным, но вот наличие уклона – обязательно!

Уклон – расположение подающего трубопровода в наклонном состоянии от разгонного стояка к радиаторам отопления. Соотношение нижней и верхней точки стояка должно быть 1 к 10, что обозначает отклонение каждого метра трубы должно составлять 1 см. Это по отношению к подающей трубе. Для «обратки» применяется уклон в противоположную сторону. То есть, от отопительных радиаторов выполняется уклон к нагревательному прибору (котлу). Это дает возможность создавать гравитационное воздействие на воду, проходящую по обратной магистрали.

Преимущества отопительной системы на основе естественной циркуляции

Минимальный набор оборудования для данной системы

Чаще всего, владельцы жилья выбирают отопительные системы с естественной циркуляцией по следующим причинам:

1. Легкость монтажа, эксплуатации и обслуживания системы.
2. Не требуется устанавливать дополнительное оборудование, что экономит финансы домовладельца.
3. Экономия электроэнергии. Даже если нет электропитания для котла, система будет продолжать функционировать. Такая энергонезависимость позволяет сохранить тепло в доме при морозах и отсутствии электричества.
4. Ремонтопригодность. В случаях протечки или выхода из строя батареи домовладелец может легко устранить неполадки не вызывая специалистов.
5. При снижении температурных показателей система саморегулируется: поток теплоносителя увеличивается.
6. Возможность самостоятельной установки системы.

Есть ли недостатки в отопительных системах с естественной циркуляцией?

Без уклона такие трубы монтировать нельзя

Недостатки тоже присущи системе теплоснабжения, которая функционирует самотеком:

•  ограничение по длине магистральных труб и объему помещения для отопления
•  высокие показатели по инертности
•  необходимость уклона
•  желательно выполнять открытую разводку
•  осуществление постоянного контроля уровня воды в баке расширения
•  желательно применять магистральные трубы с увеличенного диаметра
•  возможность замерзания при слабом потоке

Выбирайте оптимальный вариант для теплоснабжения дома, который будет вам выгоден!

Цены на различные битумные герметики

Начнём с акриловых герметиков для крыш. Цена на такие составы в интернете разная. Популярные торговые площадки предлагают смеси различных производителей и с различными дополнительными компонентами в составе. Рассматривать будем тубы ёмкостью 310 миллилитров. Такая ёмкость стоит от 94 до 256 рублей. Наиболее оптимальный вариант можно приобрести за 170 – 200 рублей.

Битумные герметики имеют средние ценовые показатели. Стоимость тубы в интернете установилась в диапазоне от 170 до 260 рублей. Выбор такого состава является наиболее оптимальным, потому что невысокая стоимость сочетается с целым рядом преимуществ этого материала.

Цена герметика зависит от продаваемого объема и от состава герметикаИсточник stroy-vdom.ru

Особенности монтажа

В отопительных системах с естественной циркуляцией обязательно должен соблюдаться уклон труб, а расширительный бачок должен распологаться в самой верхней точке.

Если мы взглянем на самую простую схему отопления частного дома с естественной циркуляцией, то мы отметим необходимость соблюдения правил по прокладке. Выходящая из котла труба с горячим теплоносителем обязательно поднимается вверх, к потолку. Здесь же, в самой верхней точке, располагается расширительный бачок (с отводом излишков воды). Его наличие строго обязательно, так как нагретый теплоноситель всегда расширяется в объеме. Емкость бачка составляет 20-30 литров.

После подъема вверх теплоноситель отправляется в горизонтальные участки. И здесь нужно соблюдать определенный угол уклона. То есть труба с горячим теплоносителем монтируется с уклоном сверху вниз, по мере удаления от верхней точки. Тем самым обеспечивается более эффективная циркуляция воды. То же самое относится и к обратным участкам – здесь угол должен быть таким, чтобы теплоноситель тек из самой дальней точки к котлу сверху вниз (делается уклон в сторону котла).

Обязательно соблюдайте уклоны, так как это поможет снизить гидравлическое сопротивление, препятствующее нормальному протеканию теплоносителя. Оптимальный уклон составляет от 5 до 10 мм на метр трубы.

Система отопления с естественной циркуляцией может быть однотрубной или двухтрубной:

• При монтаже однотрубной системы теплоноситель последовательно проходит по всем радиаторам и возвращается по обратному водопроводу практически напрямую;
• Двухтрубная система подразумевает создание индивидуальных подводов к каждой батарее и индивидуальных отводов в нижнюю трубу.

Применение двухтрубной системы позволяет рассчитывать на более равномерный прогрев здания

Также нужно обратить внимание на тот факт, что горизонтальная длина всей системы не должна превышать 30 метров, а возвратная труба должна идти параллельно горячей трубе

Однотрубные системы ориентированы на обогрев зданий небольшой площади. Если в вашем доме 2-3 комнаты, рекомендуется смонтировать двухтрубную систему.

При самотоятельном монтаже отопления с естественной циркуляцией уделяется внимание изгибам, влияющим на гидравлическое сопротивление. Крайне желательно, чтобы трубы шли по помещениям прямо, без лишних изгибов. Также нежелательно использовать арматуру и краны, применять трубы небольшого диаметра — для подобных систем желательно приобрести нормальные металлические трубы подходящего размера

Если диаметр будет мал, это окажет сопротивление и без того слабому напору теплоносителя

Также нежелательно использовать арматуру и краны, применять трубы небольшого диаметра — для подобных систем желательно приобрести нормальные металлические трубы подходящего размера. Если диаметр будет мал, это окажет сопротивление и без того слабому напору теплоносителя.

Расчет системы

Расчет системы водяного отопления с естественной циркуляцией достаточно сложен и включает:

• определение мощности котла
• приборов отопления
• выбор диаметра труб

Полный расчет мощности котла основан на подсчете потерь тепла через крышу, полы, стены и проемы здания в зависимости от их площади, материала изготовления и разницы температур в доме и на улице.

Упрощенный расчет можно выполнить по формуле:

W_к = W_уд х S/10;

где

• W_к – мощность котла (кВт)
• W_уд – удельная мощность на 10 кв. метров дома (кВт)
• S – общая площадь дома (кв. м.).

Удельная мощность зависит от климатической зоны и составляет:

• для подмосковья 1,2 – 1,5 кВт
• для северных районов – 1,5 – 2 кВт
• для южных – 0,7 – 0,9 кВт.

Система отопления заполняется водой исходя из соотношения: не менее 15 литров на киловатт мощности котла.

Мощность радиаторов можно определить по той же формуле, подставив в нее величины площадей отапливаемых комнат или исходя из объема помещений – на отопление одного кубометра комнаты требуется около 40 ватт мощности.

Мощность радиаторов, расположенных на первом этаже увеличивают на 15 – 20%.

Расчет диаметра труб производится следующим образом:

1. На основании перепадов высот и длин труб, разницы температур теплоносителя на входе и выходе котла определяется циркуляционное давление.
2. Затем вычисляют потери давления на линейных участках трубопровода, поворотах и в отопительных приборах для определенного диаметра труб.
3. Если потери превышают величину циркуляционного давления, выбирают трубы большего диаметра и повторяют расчет.

Методика расчета описана в многостраничных методических указаниях и вряд ли по силам человеку без специального образования, но выход есть.

Программы расчета систем отопления можно найти в интернете. Введя в программу свои исходные данные можно получить вполне приемлемые результаты. Это относится как к расчету мощности, так и к определению диаметров труб.

От правильности выбора схемы отопления, мощности котла и радиаторов, диаметра труб во многом зависит эффективность работы всей системы.

Лучше потратить время на расчеты или поручить их специалистам, чем жить в холодном доме или тратить силы и деньги на устранение допущенных ошибок.

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.

Комплектация открытой сети

Для сборки контура открытого типа понадобятся следующие элементы:

• нагревательное оборудование;
• трубопроводы;
• расширительный бак атмосферного типа;
• отопительные приборы;
• насосное оборудование понадобится только для водяного отопления открытого типа с насосом;
• сливной вентиль;
• кран для заполнения сети теплоносителем.

Котел

Открытые контуры могут работать с котлами следующих видов:

1. Нагревательное оборудование на газе целесообразно использовать в регионах, где есть газовые магистрали. Газовые котлы самые экономичные, но они устанавливаются после получения разрешения в газовой службе.
2. Твердотопливные агрегаты работают на дровах, угле, пеллетах или брикетах. В продаже есть котлы длительного горения, которые отличаются экономичностью, эффективностью, не требуют частой загрузки топлива.
3. Электрические нагреватели используются не так часто, потому что энергоресурсы довольно дорогие.
4. Агрегаты комбинированного тип могут работать на двух разных видах топлива, что позволяет сделать работу оборудования энергонезависимой.

Циркуляционный насос

Если сравнивать естественную и принудительную циркуляцию, то последняя намного лучше, потому что повышает эффективность системы отопления. Несмотря на потребление электроэнергии насосом, наблюдается экономия энергоносителя, который использует котел.

Насосное оборудование подбирают по диаметру труб в месте врезки, напору жидкости и производительности

При выборе насоса обращайте внимание на его технические характеристики

Расширительный бак

Расширительную емкость можно изготовить самостоятельно или купить. Бак из нержавеющей стали укомплектовывается открывающейся крышкой для контроля уровня теплоносителя. В верхней части емкости устанавливается патрубок для стравливания лишней жидкости.

Расширительный бак можно устанавливать в следующих точках сети:

• на удаленном стояке;
• в самой высокой точке системы;
• на обратном трубопроводе;
• вместе с насосным оборудованием, которое установлено на трубах подачи.

Радиаторы отопления

Открытое отопление может работать со следующими видами отопительных приборов:

1. Чугунные батареи идеально подходят открытым системам, потому что обладают большой инертностью, что обеспечивает экономию энергоносителя.
2. Стальные радиаторы с антикоррозионным покрытием легкие и недорогие, но от их использования лучше отказаться. Прибор быстро остывает, что приведет к частой работе нагревателя, перерасходу энергоносителя.
3. При выборе алюминиевых приборов отдайте предпочтение агрегатам с антикоррозионным покрытием. Они ценятся за долговечность, хорошую теплоотдачу, малый вес и привлекательность.
4. Самые дорогие биметаллические приборы. Они объединяют в себе достоинства стальных и алюминиевых приборов, но совершенно лишены их недостатков. Но их лучше использовать в централизованных сетях с высоким давлением.

Трубы

Для естественного тока теплоносителя понадобятся трубы большого диаметра.

Можно применять трубопроводы из следующих материалов:

• стальные трубы почти не используются из-за сложности монтажа и большого веса;
• трубопроводы из меди самые качественные и долговечные, но они очень дорогие;
• металлопластиковые трубы сами по себе неплохие, но они соединяются на фитингах, которые часто дают протечки;
• лучше выбрать элементы из сшитого полиэтилена с защитой от окисления и армированием;
• есть еще один недорогой и практичный вариант – полипропиленовые трубопроводы с армированием с помощью стекловолокна.

Элементы системы отопления замкнутого типа

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

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

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

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

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

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

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

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

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