Организация уклона труб в системе отопления

СНиП 2.04.05-86 в приложении №10 даёт указания по применению паровых и водяных систем отопления в промышленности и быту. Пар используется на производстве, вода – в жилом фонде. Пар нагревает приборы отопления до температуры свыше 100°С, что опасно для жильцов. Действие указанного документа не распространяется на частные домовладения. Физика процессов обогрева паром состоит в использовании сухого пара, который конденсируясь, выделяет много тепла. В процессе конденсации 1кг пара выделяется 2300 кДж тепловой энергии. Вода, остывшая на 50°С, даёт 120 кДж.

Паровое отопление

Разницей в выделяемой энергии объясняются преимущества парового отопления:

• уменьшенное число радиаторов;
• быстрый прогрев системы;
• отсутствие эффекта «размораживания» при перерывах в работе;
• заметно более низкие расходы на отопление в процессе монтажа и эксплуатации.

Второй и третий пункт важны для дач и загородных домов – строений, в которых жильцы бывают наездами.

По давлению пара, используемого в системе, различают:

• Системы высокого давления (свыше 6 атм)- позволяют обогревать большие площади с длинными напорными и конденсаторными магистралями.
• Низкого давления (1,7-6 атм) – возможно применение в частном жилищном строительстве.
• Вакуумные (давление менее 1 атм) – интересны возможностью реализовать кипение воды при температурах ниже 100°C и снизить температуру нагревательных приборов до безопасной. Применяются крайне редко в силу необходимости обеспечить высокую герметичность системы.

Система, сообщающаяся с атмосферой, считается «открытой», не сообщающаяся – «закрытой».

Трубы парового отопления придется менять чаще, так как они быстрее выходят из строя из-за высоких температур

К недостаткам пара относят:

• чрезмерный нагрев труб и радиаторов;
• износ элементов системы из-за агрессивности пара;
• шумы, сопровождающие работу системы.

При монтаже применяют однотрубную и двухтрубную схемы разводки. В первом случае пар и конденсат движутся по одной трубе. Пар идёт от котла, конденсат – навстречу ему. В двухтрубной — пар по напорной магистрали поступает к радиаторам и, конденсируясь в них, по самотёчной конденсаторной магистрали в виде воды возвращается в ёмкость для его сбора или непосредственно к котлу.

Уклон при прокладке парового отопления принимают в 1-2% в сторону движения пара и конденсата для двухтрубных систем. Те же 1-2% в сторону движения конденсата принимают для однотрубной системы.

Водяное отопление

Популярность водяного отопления объясняется безопасностью и большим комфортом. Существуют системы с естественной и принудительной циркуляцией. В первых движение теплоносителя происходит из- за разности удельного веса горячей и холодной воды, во вторых – обеспечивается циркуляционным насосом. Применяются однотрубные и двухтрубные схемы монтажа.

При естественной циркуляции уклон принимают в пределах 5-10 мм на погонный метр трубы. Наклон в отопительной системе устраивают в направлении движения воды, т.е. напорную магистраль наклоняют от котла к радиаторам, а обратку – от радиаторов к котлу. Водогрейный прибор надо располагать ниже радиаторов, что может привести к необходимости размещения котла в приямке. В частном доме это проблем не создаёт. Если же к аналогичному результату приводит уклон при монтаже отопления в квартире, необходимо увеличить высоту расположения радиаторов и уменьшить уклоны труб. Приходится решать, какой минимальный уклон в отоплении с естественной циркуляцией может быть принят без ущерба для работоспособности. Практика подсказывает величину в 5 мм на погонный метр. Подробнее ознакомиться с нормативными требованиями можно в СНиП 2.04.05.-91*.

Для создания движения воды в сложных системах применяют насосы. Если помпа обеспечивает скорость потока более 0,25 м в сек, уклоны труб могут отсутствовать. Важно, чтобы воздушные пробки перемещались быстрее жидкости и собирались вблизи воздушных клапанов, располагаемых в верхних точках системы. В процессе эксплуатации возможны ремонты, требующие слива теплоносителя. Поэтому уклоны труб желательно выполнить так, чтобы обеспечить полный слив теплоносителя.

Какой минимальный уклон принимают для водяных систем отопления, зависит от конкретных обстоятельств. Он не должен быть менее 3 мм на 1 м. Угол наклона магистрали однотрубного отопления выбирают исходя из тех же соображений.

Характеристики труб отопления

Трубы, применяемые в системах отопления, разделяют на металлические и пластмассовые. К первым относятся:

• стальные;
• из нержавеющей стали;
• из нержавеющей стали гофрированные;
• медные.

Перечисленные материалы долговечны и обладают высокими эксплуатационными свойствами, но дороги и сложны в монтаже. Их использование оправдано в паровых системах отопления.

Пластмассовые трубы бывают:

• металлопластиковыми;
• полипропиленовыми;
• из сшитого полиэтилена.

К их общим достоинствам можно отнести простоту монтажа, небольшой вес, приемлемую цену.

Рекомендации по установке и монтажу

Начиная монтаж, следует в соответствии с имеющимся проектом системы отопления определить места расположения котла, радиаторов, насосов, расширительного бака и т.п. Далее при помощи уровня на стены наносят метки, указывающие, какой уклон должен быть у системы отопления на всех её участках. При монтаже трубопроводов отопления с принудительной циркуляцией можно не выполнять уклоны.

Испытания системы после монтажа

После окончания монтажа визуально проверяют качество выполненных работ. Главная задача испытания состоит в выявлении мест течи. Применяют, как правило, гидростатический метод. Систему заполняют водой и подают давление на 25-50% превышающее рабочее. Выдерживают 1 час. Общая длина испытуемого участка не должна превышать 100 м. Другой способ – испытание сжатым воздухом. До заполнения отопления теплоносителем в систему подают сжатый воздух с давлением на 1-1,5 атм превышающим рабочее, в течение 30 минут контролируют падение давления. Если падения нет – система герметична. В противном случае ищут место протечки. Определяют течь обмыливанием.

Уклон труб в системе отопления

Уклон труб – важный критерий, зачастую влияющий на эффективность работы, ремонтопригодность и безопасность систем отопления водяного или парового типа. В зависимости от вида и схемы комплекса обогрева выбирается соответствующий конкретным условиям уклон трубопроводов – обзору этого вопроса и посвящен материал данной статьи.

Значение уклона труб в отоплении

Уклон трубопроводов в системах водяного и парового отопления имеет различные значения и участвует в решении следующих технических задач:

1. Обеспечение естественной циркуляции теплоносителя под воздействием силы гравитации;
2. Вывод из системы воздуха;
3. Возможность слива теплоносителя из оборудования и трубопроводов;
4. Обеспечение безаварийного движения конденсата в паровых системах отопления.

Уклон труб в схеме с естественной циркуляцией теплоносителя

Движение теплоносителя в комплексах с естественной циркуляцией теплоносителя обеспечивается за счет разницы плотностей холодной и горячей воды. Соблюдение уклона здесь является сопутствующим фактором, улучшающим режим движения теплоносителя – под воздействием гравитации вода перемещается по трубам несколько быстрее. Горизонтальное расположение или обратный уклон в открытых схемах не допускается – возможна полная остановка циркуляции.

Нормативное значение уклона труб в схеме с гравитационной циркуляцией варьируется от 5 до 10 мм на 1 метр погонной длины трубопровода. При монтаже трубы прокладываются с уклоном в сторону движения теплоносителя – прямой трубопровод наклонен к отопительным приборам, обратная магистраль сооружается с уклоном от отопительных приборов к котлу, расположенному в нижней точке системы. Вторая задача уклона в системе открытого типа – обеспечение слива оборудования через нижнюю точку, расположенную около котла.

Уклон в системе с принудительной циркуляцией

В системах с принудительной циркуляцией, обеспечиваемой силой напора циркуляционного насоса, уклон труб имеет 3 вариации:

1. Горизонтальное расположение магистралей;
2. Уклон в сторону движения теплоносителя;
3. Обратный уклон.

Горизонтальная ориентация трубопроводов разрешена при нормативном значении движения теплоносителя не менее 0, 25 м/с – в этом случае пузырьки воздуха уносятся силой потока и не скапливаются в крупные объемы. Здесь следует отметить, что горизонтальная компоновка труб ухудшает качество и скорость слива теплоносителя при подготовке оборудования к ремонту.

Второй вариант – уклон магистралей в сторону движения теплоносителя. Его величина обычно составляет 2 – 3 мм на 1 метр длины трубопровода – такое значение препятствует образованию скопления воздуха и улучшает возможности по сливу воды.

Обратный уклон в системах с принудительной циркуляцией теплоносителя также допускается – но в этом случае в верхних точках и «мешках» устанавливаются воздухоотводящие устройства, прямые и подающие линии прокладываются с параллельным уклоном. Во всех случаях – при попутном или обратном наклоне общий уклон магистралей ориентируют к общей точке слива теплоносителя.

В паровых системах, где теплоноситель (пар) сам обладает движущей силой, уклон трубопроводов соблюдают в сторону движения рабочей среды. Это необходимо для попутного движения образующегося конденсата вместе с паровой фазой – обычно величина уклона здесь составляет 1 – 2%. В ином случае при работе оборудования могут наблюдаться гидравлические удары, способные разгерметизировать или разрушитель трубопроводы и рабочие узлы.

Самотечная система отопления с естественной циркуляцией – расчеты, уклоны, виды

Для частных загородных домов и дач, часто устанавливается система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Данное решение имеет свои положительные и отрицательные стороны. Схему выполняют четырьмя различными способами.

Система с гравитационной циркуляцией чувствительна к ошибкам, допущенным во время монтажа отопления.

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.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:

При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.

Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.

При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам.

Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.

Преимуществ у данного решения несколько:

Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.

Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:

Подача и обратка проходят по разным трубам.

Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.

Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

Равномерное распределение тепла.

Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.

Проще выполнить регулировку системы.

Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.

Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Как правильно сделать водяное отопление с естественной циркуляцией

Все гравитационные системы объединяет общий недостаток – отсутствие давления в системе. Любые нарушения во время проведения монтажных работ, большое количество поворотов, несоблюдение уклонов, моментально отражаются на работоспособности водяного контура.

Чтобы сделать грамотно отопление без насоса, учитывается следующее:

Минимальный угол уклонов.

Тип и диаметр труб, используемых для водяного контура.

Особенности подачи и вид теплоносителя.

Какой уклон труб нужен при самотечной циркуляции

Нормы проектирования внутридомовой системы отопления с гравитационной циркуляцией, подробно прописаны в строительных нормах. В требованиях учитывается, что движению жидкости внутри водяного контура будет мешать гидравлическое сопротивление, препятствия в виде углов и поворотов, и т.д.

Уклон отопительных труб регламентируется в СНиП. Согласно указанным в документе нормам, на каждый погонный метр требуется сделать наклон в 10 мм. Соблюдение данного условия гарантирует беспрепятственное движение жидкости в водяном контуре.

Нарушение наклона при прокладке труб, приводит к завоздушиванию системы, недостаточному прогреву отдаленных от котла радиаторов, и, как следствие, снижению теплоэффективности.

Какие трубы применяют для монтажа

Выбор труб для изготовления отопительного контура имеет важное значение. Каждый материал имеет свои теплотехнические характеристики, гидравлическую сопротивляемость и т.д. При самостоятельном выполнении монтажных работ, дополнительно учитывают сложность монтажа.

Чаще всего используют следующие строительные материалы:

Стальные трубы – к достоинствам материала следует отнести: доступную стоимость, устойчивость к высокому давлению, теплопроводность и прочность. Недостатком стали является сложный монтаж, невозможный, без применения сварочного оборудования.

Металлопластиковые трубы – имеют гладкую внутреннюю поверхность, не дающую контуру засориться, небольшой вес и линейное расширение, отсутствие коррозии. Популярность металлопластиковых труб несколько ограничивает небольшой срок эксплуатации (15 лет) и высокая стоимость материала.

Полипропиленовые трубы – получили широкое применение благодаря простоте монтажа, высокой герметичности и прочности, длительному сроку эксплуатации и устойчивости к размерзанию. Трубы из полипропилена монтируются с помощью паяльника. Срок службы не менее 25 лет.

Медные трубы – не получили широкого распространения за счет большой стоимости. Медь имеет максимальную теплоотдачу. Выдерживает нагрев до + 500°С, срок эксплуатации свыше 100 лет. Особенной похвалы достоин внешний вид трубы. Под воздействием температуры, поверхность меди покрывается патиной, что только улучшает внешние характеристики материала.

Какого диаметра должны быть трубы при циркуляции без насоса

Правильный расчет диаметров труб на водяное отопление с естественной циркуляцией осуществляется в несколько этапов:

Подсчитывается потребность помещения в тепловой энергии. К полученному результату добавляют около 20%.

СНиП указывает соотношение тепловой мощности к внутреннему сечению трубы. Высчитываем по приведенным формулам сечение трубопровода. Чтобы не выполнять сложные вычисления, стоит воспользоваться он-лайн калькулятором.

Диаметр труб системы с естественной циркуляцией должен быть подобран согласно теплотехническим расчетам. Чрезмерно широкий трубопровод приводит к снижению теплоотдачи и увеличению расходов на отопление. На ширину сечения влияет тип используемого материала. Так, стальные трубы не должны быть уже 50 мм. в диаметре.

Существует еще одно правило, помогающее усилить циркуляцию. После каждого разветвления трубы, диаметр сужают на один размер. На практике это значит следующее. К котлу подключена двухдюймовая труба. После первого разветвления контур сужают до 1 ¾, дальше до 1 ½ и т.д. Обратку наоборот собирают с расширением.

Какой розлив лучше сделать – нижний или верхний

Естественная циркуляция воды в системе отопления одноэтажного дома во многом зависит и от выбранной схемы подачи теплоносителя непосредственно к радиаторам. Принято классифицировать все типы подключения или розлива на две категории:

Система с нижним розливом – имеет привлекательный внешний вид. Трубы располагаются на уровне пола. Однотрубная система с нижней разводкой имеет малую теплоэффективность и требует тщательного планирования и проведения расчетов. Схемы с нижним розливом наиболее востребованы для трубопроводов высокого давления.

Система с верхним розливом – данное решение оптимально подходит для частного дома. Подача горячей воды осуществляется посредством трубы, расположенной под потолком. Поступающий сверху теплоноситель, вытесняет скопившийся воздух (воздух стравливается через краны Маевского). Однотрубная система водяного отопления с верхним розливом, также отличается эффективностью.

Какой теплоноситель лучше для систем с самоциркуляцией

Оптимальный теплоноситель для системы отопления с естественным движением жидкости – это вода. Дело в том, что антифриз имеет большую плотность и меньшую теплоотдачу. Для нагрева гликолевых составов до необходимого состояния, требуется больше времени, сжигаемого топлива, при этом теплоотдача остается на уровне воды.

За использование незамерзающей жидкости, в качестве довода можно привести два довода:

Высокая текучесть материала, улучшающая циркуляцию.

Способность сохранять текучесть при достижении -10°С, -15°С.

Антифриз используют, если планируется в течение долгого времени не отапливать помещение, или делать это с периодичностью, а постоянно сливать жидкость из системы нет возможности.

Какое отопление лучше выбрать – естественное или принудительное?

Конструктивные особенности системы с естественной гравитационной циркуляцией, простота монтажа и возможность самостоятельного выполнения работ, сделали такую схему достаточно популярной у отечественного потребителя.

Но самоциркулирующая конструкция проигрывает по сравнению с контуром, подключенным к насосному оборудованию, в следующих аспектах:

Начало работы – система отопления с естественной циркуляцией начинает работать при температуре теплоносителя около 50°С. Это необходимо, чтобы вода расширилась в объеме. При подключении к насосу, жидкость двигается по водяному контуру сразу после включения.

Падение мощности отопительных приборов при естественной циркуляции теплоносителя по мере отдаленности от котла. Даже при грамотно собранной схеме, разница температуры составляет порядка 5°С.

Влияние воздуха – основной причиной отсутствия циркуляции является завоздушивание части водяного контура. Воздух в системе отопления может образовываться из-за несоблюдения уклонов, использования открытого расширительного бачка и других причин. Чтобы продавить систему, приходится включать котел на максимальную мощность, что приводит к существенным затратам.

Отопление двухэтажного дома при естественной циркуляции теплоносителя затруднено по причине существующих препятствий для движения жидкости.

Относительно регуляции нагрева, самоциркулирующие системы также уступают контурам, подключенным к насосам. Современное циркуляционное оборудование подключается к комнатным термостатам, что обеспечивает точность теплоотдачи и нагрев температуры в помещении с погрешностью до 1°С. Установка терморегуляторов допускается и в схемах с самоциркуляцией, но погрешность настроек составит 3-5°С.

Выбрать систему с естественной циркуляцией, оправдано, в случае отопления небольших одноэтажных зданий. Если требуется отапливать коттеджи и загородные дома площадью более 150-200 м², нужна установка циркуляционного оборудования.

Главным достоинством схем с самоциркуляцией является их энергонезависимость, но произведя несложные расчеты, можно прийти к выводу, что экономия на электроэнергии не оправдывает потери тепла в процессе самостоятельного движения теплоносителя. Схемы с принудительной циркуляцией имеют большую теплоотдачу и эффективность.