Энергонезависимые системы отопления частного дома: варианты и технологии

Функционирование энергонезависимой системы отопления частного домовладения, которая состоит из котельного оборудования, отопительных приборов и соединяющих трубопроводов, не зависит от наличия электроэнергии. Другими словами, такая система отопления способна функционировать без подключения её к электрическим сетям. Теплоноситель в ней самостоятельно циркулирует по отопительной системе дома в непрерывном режиме. Посмотрите, монтаж отопления помогут осуществить спецы с сайта http://msk.ecoterm31.ru/ , узнайте цены.

Особенности энергонезависимой системы отопления

Первые системы энергонезависимого водяного отопления появились во второй половине прошлого века. С ростом цен на энергоносители и с повышением уровня комфортного проживания её вытесняет система, работа которой полностью зависит от потребления электроэнергии. Но не секрет, что даже сейчас, когда не возможно представить жизнь без электроэнергии (в городах и поселках), малейший сбой в её работе приводит, например, к остановке газового двухконтурного котла. Более серьёзными последствиями может обернуться аварийное отключение электроэнергии при работе только что загруженного твердотопливного котла.

Правильно спроектированная и смонтированная энергонезависимая система может использовать все виды топлива, кроме электроэнергии, но необходимо энергонезависимое котельное оборудование со встроенным пьезорозжигом или с электрозжигом от электрических элементов и батареек различного типа.

Котлы для энергонезависимого отопления

Существуют различные виды котельного оборудования, которые используются для таких систем отопления:

• Традиционным решением будут твердотопливные котлы со стальной или чугунной водяной рубашкой в топке и механическим регулятором тяги. Эти котлы полностью энергонезависимые благодаря наличию механического термостата. Но у этой конструкции имеется серьезный недостаток — котлу нужна периодическая загрузка топлива. Для механизации этого процесса необходимо наличие бункера и устройства, которое по мере необходимости, будет подавать новые порции топлива в топку котла. Электроэнергия, в данном случае, нужна только для работы устройства транспортировки топлива;
• Энергонезависимое газовое котельное оборудование использует розжиг пьезоэлементом или электроэлементом, регулировка мощности в них производится механическим регулятором на газовом клапане. Когда основная горелка тухнет при разогреве теплоносителя до заданной температуры, продолжает гореть запальник (пилотная горелка). Именно поэтому работа котла не требует электроэнергии, но они не такие экономичные: на постоянную работу запальника надо до 10% всего объема потребленного газа. К тому же, такие котлы не имеют возможности использования погодозависимой автоматики, программаторов, термостатов;
• Котлы на жидком топливе (солярке) полностью подобны газовому котельному оборудованию с розжигом от электроэлемента. Различаются лишь конструкцией горелок.

На протяжении многих десятилетий такие котлы отлично зарекомендовали себя в энергонезависимых системах отопления.

Схема водяного отопления

Энергонезависимая система с естественной циркуляцией (гравитационная система) теплоносителя состоит из следующих элементов: котёл, система трубопроводов, открытый расширительный бак, система радиаторов. Нагретая в котле вода до определенной температуры поднимается по подающему трубопроводу вверх, затем благодаря наличию уклона трубы распределяется по отопительным приборам (радиаторам). Отдав тепло, остывший теплоноситель возвращается снова в котёл.

Естественная циркуляция возникает благодаря разной плотности воды в подающем и обратном трубопроводе. Скорость движения теплоносителя зависит от разности температуры подачи и обратки, уклонов и диаметра труб системы отопления. Чем больше сечение трубы, тем меньше гидравлическое сопротивление всей системы. Материалы, из которых их изготавливают, могут быть разными: качественная сталь, полипропилен, композитные материалы.

Расширительный бак для систем открытого типа располагается в верхней точке открытой системы отопления. Уровень котельной воды в баке зависит от ее температуры: при нагреве он принимает на себя часть воды, при охлаждении системы отопления, возвращает жидкость в систему.

Заключение

Энергонезависимая система в настоящее время не самая эффективная схема отопления, но в тех местах, где часто случаются постоянные перебои в подаче электроэнергии или где нет электроснабжения вообще выход один – это использование энергонезависимой системы для отопления.

Комфортное отопление с энергонезависимым газовым котлом

К сожалению, для пользователей, в нашей стране мало кто ни разу не сталкивался с перебоями электричества. Поэтому энергонезависимые газовые котлы отопления используют в тех районах, где такая проблема не редкость. Такой вид отопления, как ресурса, природного газа, позволят поддержать комфортную комнатную температуру весь отопительный сезон.

Энергонезависимый газовый котел

Схемы системы

В таких котлах теплоноситель естественно циркулирует. Это достигается при использовании разницы в массе и плотности холодного и горячего теплоносителя. Для улучшения и ускорения циркуляции воды необходимо при монтаже оборудования, учитывать наклон труб, по которым вода будет поступать в котел. Схемы системы для натуральной циркуляции отопления существуют 2 разных типов: двухтрубная система и однотрубная разводка.

Схема одноконтурной системы

Основные принципы работы

Практичность и эффективность системы является отсутствие необходимости в энергопитании. Система пьезорозжига также имеется в энергонезависимых газовых котлах отопления. Пьезорозжиг, означает, что подаче в камеру сгорания газа получается искра, которая и воспламеняет топливо. При необходимости в розжиге источника тепла, всегда работает газовая горелка.

На газовый котел установлен термодатчик, который держит под контролем жидкость отопительной системы. При прогреве теплоносителя до заранее установленной температуры, топливо перестает поступать. Вспомогательная горелка продолжает горения, так как основная перестает работать. Как только температура воды опускается, начинается работа всех систем котла, и подача топлива также возобновляется. Это постоянный цикл. Временами термодатчик подлежит замене, как и любой другой аккумулятор, он имеет определенный срок износа.

Энергонезависимые газовые котлы отопления и их преимущества

Не стоит забывать, что энергонезависимость важное, но далеко не единственное преимущество котлов такого типа. В трубе отвода дыма имеются специализированные датчики, наличие которых обеспечивает полную безопасность в вашем доме. Датчики с регулирующими клапанами контролируют уровень тяги, при падении которой газ перестает подаваться в камеру сгорания.

К достоинствам работоспособности газовым котлам отопления также относятся возможность регулировки интенсивности горения, пьезорозжиг, возможность работы при низкой подаче газа в систему.

В комплекте к энергонезависимым газовым котлам идет пульт управления, с помощью которого вы сможете управляться вашим оборудованием дистанционно.

Управление газовым котлом с телефона

Правила монтажа

Для максимального использования всех преимуществ энергонезависимых газовых котлов, необходимо сделать правильный монтаж отопления в доме.

Вам нужно соблюсти определенный уровень уклона, который необходим для естественной циркуляции. Затем нужно убедиться в наличии расширительного бака в системе отопления, где будут собираться излишки воды. Также в монтаже газового котла используйте трубы большего диаметра для снижения сопротивления при передвижении теплоносителя.

Где лучше установить газовый котел отопления? Вы должны понимать, что монтаж оборудования – это очень сложный и ответственный процесс, в котором нужно соблюдать очень много различных правил. В связи с этим, лучше доверить это дело профессионалам. И ведь прокладка труб отопления и установка самого котла далеко не все необходимые операции монтажа.

Важно правильно проложить систему отвода дыма, ведь при ошибке может случиться задымление вашего помещения.

Обязательно перед заключением договоров на оказание услуг, убедитесь в том, что выбранные вами специалисты обязаны подтвердить вам свою квалификацию. Они должны иметь разрешение на выполнение работ данного вида. После подписания соответствующего договора, специалисты должны разработать индивидуальную схему отопления ваших комнат и дома в целом. Они оборудую выделенное вами помещение под специальную котельную комнату, и наиболее выгодно распределят радиаторы отопления по периметру помещений.

Напольный котел

Одним из самых распространенных газовых котлов является напольный котел, который легко может отопить площадь более 210 квадратных метров. Существуют также настенные котлы, но за счет своей компактности они прогревают меньший объем помещения и поэтому выбор покупателей падает на них намного реже.

Установить энергонезависимые газовые котлы отопления возможно только в том случае, если на вашей территории предусмотрено специальное помещение, которое должно соответствовать определенным требованиям. В котельном помещении необходимо провести приточную вентиляцию высокого качества, которая сможет обеспечить постоянно поступление воздуха в помещение. Далее в помещение должен быть дымоход или трубы с помощью которых дым будет выводиться на улицу.

Настенная модель

На современном рынке разработчикам все же удалось сконструировать аналог напольному газовому котлу, которые обладает тем же набором функций, но не требует отдельного помещения. Такой настенный котел будет идеален для вашей квартиры.

Эта модель оснащена специально трубой коаксиальной, которая предназначена для того, чтобы необходимое количество воздуха поступало в камеру сжигания для отвода дыма. Он также является энергонезависимым.

Циркуляционный насос

Большинство отопительных систем используют циркуляционный насос. Этот прибор обеспечивает поддержку гравитации для безопасности поступления природного газа. Он будет оптимальным на передвижение теплоносителя до газового котла только в том случае, если циркуляционный насос будет установлен до котла в системе отопления.

При установке циркуляционного насоса нужно использовать соответствующий байпас в обводку. С обеих сторон от этого элемента необходимо установить краны. Также главная газовая магистраль тоже должна быть оборудована краном. Его необходимо перекрывать, если вы решите установить циркуляционный насос. Используйте защитные фильтры, снижающие уровень попадания известкового осадка и ржавчины в теплоноситель.

Энергонезависимые газовые котлы отопления убережет ваше оборудование от перепадов в электроэнергии и обеспечит теплом ваш дом. Это инновационное оборудование по своим свойствам не уступает своим энергозависимым предшественникам. Современные покупатели, по оценкам на рынке этого продукта, все больше предпочитают защищенную систему отопления от любых перебоев и спадов.

Система отопления с естественной циркуляцией

Система водяного отопления с естественной циркуляцией в удаленном от города частном или дачном доме – решение, востребованное в местности с нестабильным электроснабжением. Кроме того, гидравлическая система не требует финансовых вложений в электрооборудование, без которого не обойтись при обустройстве радиаторного обогрева с подачей теплоносителя насосом.

Энергонезависимая система отопления доступна для самостоятельного расчета и монтажа.

Функционирование самотечной системы

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией обладает рядом достоинств:

• нет потребности в покупке дорогостоящего оснащения;
• энергонезависимость (подбирается соответствующий котельный агрегат);
• монтаж легко осуществить собственными руками;
• нетребовательность в обслуживании.

Циркуляция в такой системе обеспечивается за счет того, что плотность жидкости в результате нагревания уменьшается (она становится легче), а в ходе остывания плотность возвращается к первоначальной.

В самотечной конструкции практически отсутствует давление – расчеты показывают, что на 10 метров напора водяного столба давление составляет 1 атмосферу. Таким образом, гидростатическое давление в отопительной системе одноэтажного сооружения составит 0,5-0,7 атм., а в трубопроводе двухэтажного дома – не превысит 1 атм.

Гравитационная циркуляция происходит благодаря расширению и уменьшению плотности нагреваемого теплоносителя – он поднимается по вертикальному разгонному участку и с верхней точки перемещается вниз по трубопроводу, смонтированному с уклоном и проходящему через последовательно подключенные приборы отопления, на пути обратно к котлу.

К трубопроводу с самотечным перемещением воды подсоединяется расширительный бак – резервуар для «излишков» теплоносителя, который образуется за счет теплового расширения жидкости. Буферная емкость (мембранная или открытая) монтируется в верхней точке контура на подающую трубу.

Отопительная самотечная система способна функционировать в комплексе:

• С водонагревателем косвенного нагрева. Если бойлер установить в верхней части системы ниже расширительного бака, нагрев воды для ГВС будет осуществляться без использования электрооборудования. При невозможности такого монтажа бойлер комплектуется насосом и ставится обратный клапан, который предотвратит рециркуляцию теплоносителя.
• С теплым полом. На проложенный в полу контур устанавливается циркуляционный насос. При временном отключении электроснабжения комната продолжит обогреваться настенным радиатором.

Виды самотечных систем

Планируя смонтировать отопление частного дома с естественной циркуляцией своими руками схемы подбирают в соответствии с планируемой производительностью системы и особенностями здания.

Отопительные контуры с самотечным движением теплоносителя делятся на типы по разным параметрам:

• по характеристике расширительного бака (открытые и закрытые);
• по принципу подключения радиаторов отопления (однотрубные и двухтрубные).

Чтобы определить оптимальный вариант, необходимо произвести гидравлические расчеты с учетом расположения и диаметра труб, принять во внимание характеристики котельного агрегата и тепловые потребности помещений. Расчет лучше доверить профессионалам, так как даже небольшие неточности негативно повлияют на эффективность обогрева дома.

Закрытый тип

Закрытая система безнасосной циркуляции теплоносителя с успехом применяется для отопления одноэтажного и двухэтажного дома. Функционирует она следующим образом:

• при расширении теплоносителя излишки жидкости вытесняются из отопительного контура;
• жидкость попадает в расширительный бак мембранного типа – это закрытая емкость с эластичной мембраной, которая разделяет предназначенную для теплоносителя часть и секцию бака, заполненную воздухом или азотом;
• нагретая жидкость растягивает мембрану, сжимая газ во второй секции бака, при остывании теплоносителя газ расширяется и выталкивает жидкость обратно в систему, в результате чего водяной контур постоянно остается заполненным.

Установка мембранного бака в самотечный отопительный контур снижает риск коррозии металлических элементов системы. Но в России такое решение используется относительно редко, так как стоимость мембранного бака в разы превышает затраты на покупку или самостоятельное изготовление емкости открытого типа.

Открытый тип

Принцип функционирования тот же, что и у закрытого варианта. Но в этом случае излишки теплоносителя вытесняются в бак открытого типа, который монтируется под потолком помещения или на чердаке.

Открытый бак представляет собой резервуар с негерметичной крышкой, который снабжают аварийным переливом – трубой, выведенной за пределы чердака на улицу или подключенной к канализации.

К недостаткам открытой системы относится постоянное поступление кислорода в теплоноситель, что ускоряет коррозию металла, из которого изготовлены элементы контура. Происходит и завоздушивание трубопровода – чтобы избежать этого, радиаторы крепят под небольшим уклоном и в верхней части монтируют автоматические воздухоотводчики – краны Маевского.

Помимо этого, жидкость из бака открытого типа испаряется и требуется регулярно подливать воду, чтобы открытая система могла нормально функционировать. Подливают воду в бак вручную из ведра, либо подводят водопроводную трубу с вентилем.

Преимущества баков открытого типа – доступная стоимость и возможность своими руками изготовить резервуар необходимых габаритов.

Однотрубный контур

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией не относится к эффективным. Она не подходит для прогрева помещений двухэтажного дома и применяется в одноэтажных зданиях небольшой площади.

Теплоноситель проходит по разгонному участку трубопровода вертикально вверх, затем попадает в трубу, которая ведет к горизонтальному трубопроводу, последовательно соединяющему радиаторы отопления. От крайнего радиатора остывший теплоноситель возвращается напрямую в котел.

При такой схеме подключения приборов отопления температура радиаторов снижается по мере удаления от подающего стояка – это серьезный недостаток системы. Чтобы повысить эффективность, используют байпасы – соединяют перемычками подающую трубу в тех местах, где подключены радиаторы. Это способствует более равномерному прогреву помещений.

К преимуществам однотрубной системы относятся простая конструкция, минимальные финансовые расходы на ее монтаж. Кроме того, не требуется монтировать трубы под потолком, ухудшая интерьер помещения.

Однотрубная горизонтальная схема даже при условии точных расчетов редко оправдывает себя, если речь не идет об отоплении двух-трех небольших помещений одноэтажного дома. В остальных случаях ее модернизируют, добавив циркуляционный насос.

Двухтрубный контур

Конструктивные особенности самотечного двухтрубного контура:

• для подачи и обратки монтируются отдельные трубы;
• труба подачи подключается к каждому прибору отопления через отдельный входной отвод;
• труба обратки подсоединяется к каждому прибору отопления отдельно.

Двухтрубная самотечная система отопления частного дома отличается от однотрубной тем, что во все радиаторы подается не успевший остыть теплоноситель, благодаря чему:

• тепло в доме распределяется равномерно;
• не требуется увеличивать количество секций в радиаторе с целью улучшить обогрев;
• легче регулировать температуру в системе;
• для монтажа трубопровода требуются трубы меньшего диаметра, чем для однотрубного контура;
• отсутствуют жесткие требования к соблюдению уклона при монтаже элементов системы – некоторые отклонения от расчетных значений не критичны.

Двухтрубная система отопления с разводкой верхней и нижней проста в монтаже и эффективна, ее можно использовать для обогрева двухэтажного дома.

Особенности расчета

Расчет системы отопления с естественной циркуляцией значительно сложнее подготовки проекта отопительной системы с принудительной подачей теплоносителя. Так как давление в контуре отсутствует, на работоспособность системы напрямую влияет количество поворотов трубопровода, угол уклона каждого отрезка. Неправильный расчет или погрешности в монтаже отражаются на функциональности контура.

При расчете безнасосного контура принимается во внимание:

• минимально допустимый угол уклона;
• материал изготовления труб и их диаметр;
• принцип подачи теплоносителя;
• разновидность теплоносителя.

Рекомендуемый уклон труб

При расчетах следует опираться на строительные нормы для отопительных систем с самотечной циркуляцией (СНиП 41-01-2003 для гравитационных систем). На перемещение теплоносителя в трубопроводе негативное воздействие оказывает гидравлическое сопротивление в сложных местах – на поворотах, в углах и т.д.

Согласно СНиП, трубы монтируются под уклоном не менее 10 мм на 1 метр длины. Иначе системе грозит завоздушивание, плохой прогрев дальних радиаторов.

Выбор труб

От материала изготовления трубопровода зависит гидравлическая сопротивляемость контура, его устойчивость к коррозии и теплотехнические параметры, технология монтажа. В список востребованных материалов входят:

• Стальные трубы. Доступны по цене, устойчивы к механическим нагрузкам. Недостатки: монтируются со сваркой или большим количеством фитингов, склонность труб к коррозии и зарастанию.
• Металлопластиковые трубы. Внутренняя поверхность идеально гладкая, что препятствует нарастанию отложений, устойчивость к коррозии, небольшой вес, устойчивость к термическому расширению. Недостатки: высокая стоимость, ограниченный срок эксплуатации (около 15 лет), необходимость использовать сварные фитинги или регулярно подтягивать резьбовые соединительные элементы.
• Полипропиленовые трубы. Гладкие внутри, долговечны (срок службы от 25 лет), устойчивы к высоким температурам. Недостатки: высокая стоимость, монтаж при помощи специального инструмента.
• Медные трубы. Максимальная теплоотдача и долговечность (свыше 100 лет), стильный внешний вид. Недостатки: высокая стоимость, необходимость пайки при монтаже.

Диаметр труб

Чтобы рассчитать диаметр труб, требуется:

1. Выполнить тепловой расчет помещений и прибавить к результату около 20%.
2. Рассчитать сечение трубопровода исходя из соотношения тепловой мощности и внутреннего сечения трубы (значения указаны в таблицах СНиП).
3. Подобрать диаметр трубы, базируясь на выполненных теплотехнических расчетах и с учетом материала изготовления труб. Для стальных труб минимальный размер внутреннего сечения составляет 50 мм.

Чтобы самотек был интенсивнее, применяют следующий принцип: диаметр подающей трубы после каждого разветвления должен быть меньше предыдущей на 1 размер. Обратка должна собираться с расширением.

Таким образом, расчет позволяет определить минимальный диаметр подающей и обратной трубы, относительно этого значения определяются параметры труб на разных участках системы согласно подготовленной схеме для одноэтажного или двухэтажного дома.

Вид розлива

Естественная циркуляция воды в системе отопления зависит от принципа подачи теплоносителя от котла к отопительным приборам. Различаются контуры с нижним и верхним розливом.

Нижний розлив дает возможность обойтись без монтажа высоких вертикальных труб – коммуникации прокладывают на уровне пола. Такой вариант пригоден только для однотрубных контуров и относится к малоэффективным без установки циркуляционного насоса.

Верхний розлив – оптимальный вариант, поскольку распределительная труба двухтрубной системы располагается под потолком и обеспечивает активную подачу нагретого теплоносителя в каждый радиатор, из которого остывшая вода уходит в трубу обратки, размещенную вдоль пола. Для однотрубной системы розлив верхнего типа также предпочтительнее.

Двухтрубная система отопления с верхним розливом

Выбор теплоносителя

Теплоносителем может служить вода или антифриз. Для самотечной системы предпочтительнее использование воды, поскольку у антифриза выше плотность и меньше теплоотдача, для его нагрева требуется больше тепловой энергии – то есть, расход топлива выше. Если в системе устанавливается мембранная буферная емкость, ее объем должен быть больше, чем у бака для теплоносителя-воды, так как антифриз расширяется сильнее.

Использование «незамерзайки» имеет смысл в том случае, если дом в зимний период отапливается нерегулярно с большими перерывами. В этом случае воду пришлось бы постоянно сливать, чтобы трубы не разорвало при перемерзании.

Заключение

Устройство безнасосной системы отопления позволяет сделать свой отапливаемый дом энергонезависимым на случай перебоев с электропитанием. Такая система подключается к отопительному котлу без электрооборудования для регулировки мощности или к обычной твердотопливной печи с водяным теплообменником в топочной камере.