Особенности водяного отопления без насоса в частном доме: монтаж и обслуживание

На этапе строительства частного дома нужно задуматься об эффективной системе отопления. Есть много схем. Особое место занимает водяная отопительная система без циркуляционного насоса.

Виды конструкций

Отопительный контур — элементы, используемые в качестве системы отопления путем передачи тепловой энергии в воздушную среду. Популярнее всего системы, применяющие в качестве нагревательного источника котлы, бойлеры с подключением к водопроводу. Жидкость, пересекая нагревательные элементы, достигает заданной температуры, направляясь в отопительный контур.

Перемещение теплоносителя обеспечивается двумя методами:

• естественным;
• принудительным.

С принудительной циркуляцией по трубам

Системы с естественным перемещением теплоносителя просты, надежны. Эффективность зависит от грамотного строения контура обогрева. В последнем случае внедряется насос, создающий давление. Теплоноситель двигается по трубопроводу.

Источники тепла для обогрева жидкости — котельное, бойлерное оборудование. Механизм работы основан на превращении одного вида энергии в тепловую. В зависимости от сырья, источника нагрева, котлы работают на газе, твердом топливе, электричестве, мазуте.

Все виды котельных агрегатов можно применить для обогрева частного дома. Популярны газовые, твердотопливные устройства.

В зависимости от соединения обогревательных устройств в отопительном контуре, различают: однотрубные, двухтрубные системы. Однотрубная система — когда батареи соединяются последовательно, вода, пересекая каждый элемент, возвращается в котел.

Минус — неравномерность прогрева помещения. Каждый последующий радиатор получает меньшее количество тепловой энергии.

В двухтрубной схеме отопления батареи подключаются параллельно стояку. Отрицательная сторона системы — сложность конструктивного исполнения, большой расход материала. В многоэтажных зданиях можно использовать только двухтрубную систему отопления.

Двухтрубная схема

Обогрев без насоса

Ранее проектирование водяных отопительных систем производилось без циркуляционных насосов. Сложность возникала при покупке, монтаже приборов, вызывающих принудительную циркуляцию воды в контуре. Когда на рынке появились зарубежные производители, ситуация резко изменилась. Чаще используют схемы с принудительной циркуляцией теплового носителя.

Сбои в подаче электрической энергии устранены не везде.

Как только отключается электричество, циркуляция воды прекращается. Помещение остывает. Батареи становятся холодными. Система отопления работает неэффективно. Вода в контуре промерзает. Требуется запуск источника тепловой энергии.

Преимущества, недостатки

С технической точки зрения, естественная циркуляция воды эффективна в высоких зданиях. Причина — свойства жидкости по передаче давления с поверхности на контур до нижнего узла.

Преимущество гравитационной циркуляции воды — экономия стройматериалов. Не нужны дорогие насосы, подводка электрической сети к контуру. Спроектировать, установить, эксплуатировать систему сможет любой мужчина. Не нужно оплачивать услуги мастера. При грамотном построении, система будет долго, эффективно отапливать дом. Капитальный ремонт не потребуется более 30 лет.

Схема естественной циркуляции воды предполагает процесс саморегулирования. Отопительная система отличается высокой тепловой устойчивостью.

• высокий уровень инертности;
• выдержка регламентированных уклонов труб при монтаже;
• применение труб большого сечения;
• высокая вероятность замерзания, по причине плохого напора воды;
• завоздушивание отопительных приборов.

Чтобы устранить проблему завоздушенности в батареях, потребуются устройства стравливания воздуха. В системе устанавливают расширительный бачок, контролирующий уровень воды в котле.

Естественная циркуляция теплоносителя в трубах:

Принцип действия

Закон физики: после нагревания, тепловая энергия увеличивается в объеме, теряя прежнюю плотность. Агрегат, в котором выполняется обмен тепла между источником и носителем — теплообменник.

Прогретая жидкость легче охлажденной, теплогенератор ставят внизу отопительного контура. Слегка подогретый теплоноситель перемещается вверх. На его место по трубам опускается холодная вода. В случае естественной циркуляции в системе, рассматривается три физических закономерности: трение, расширение тел с повышением температуры, неразрывность струи.

В состав схемы водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя входят:

1. Тепловой генератор — котел. В теплообменнике производится нагрев воды.
2. Трубы. Формируют направление движения воды. Трубопровод подводится к котельному оборудованию, радиаторам.
3. Отопительные приборы — радиаторы в разном исполнении (различаются формой, материалом).
4. Расширительный бак. Защищает на этапе компенсации увеличения объема жидкости из-за теплового расширения. Устанавливается в верхней точке контура отопления.

Простейшая схема без насоса — нагретый теплоноситель, движущийся по трубам, выходит из котла, охлажденная вода поступает обратно. Замкнутый круг.

Поступив вверх системы, вода начинает распределение по радиаторам. Наблюдаются процессы, противоположные циркуляции в котельном оборудовании. Вытесняя охлажденную жидкость, теплоноситель заполняет радиатор. Вода отдает тепло батарее. Тепловая энергия поступает в воздушную среду, прогревая помещение. Жидкость остывает, циркулирует в направлении котла. Процесс цикличен.

Отопление однотрубного типа

Отличие однотрубных схем — экономичность. Применяются системы редко. Прогретый теплоноситель, поднимаясь по трубам, последовательно минует батареи, расположенные на втором этаже. Направляясь вниз по трубам, проходит радиаторы, располагающиеся на нижнем этаже. Возвращается к котлу.

Температура верхних этажей дома выше, чем в квартирах первого этажа. Для достаточной циркуляции жидкости по трубам, потребуется нагревательный элемент высокой производительности. Для частных домов схема подходит по эффективности, качеству прогрева помещений.

Сделать систему более эффективной можно дополнительным внедрением обходной линии — байпаса. Из трубы выполняется участок замыкания. Диаметр материала не должен превышать размеры трубопровода. Байпас присоединяет вход, выход радиатора. Подключается к тройнику, в верхней точке отопительного контура, перед расширительным баком. Разделяет схему на две части.

Правильный механизм работы схемы отопления зависит от расширительного бака. Габариты — от количества батарей. Не должен заполняться более трех четвертых общего объема.

В частном доме лучше делать вертикальное подключение труб. Выполняется монтаж двух стояков: подъемного, опускного. Установка расширительного бака не потребуется, если сделать для каждой батареи систему автоматического стравливания воздуха, который скапливается вверху конвектора.

Контур двухтрубного типа отопления

В двухтрубной схеме исключается проблема неравномерного распределения тепла. Внедряют сразу два контура. Первый отвечает за циркуляцию горячей воды от источника к радиатору. Второй за отток оставшейся жидкости.

Способы соединения труб: с попутной циркуляцией, тупиковой. Попутное движение характеризуется созданием отводов от батарей одинаковой длины. Сохраняется равномерный прогрев. Схема популярности не обрела из-за большого расхода стройматериалов (труб).

Предпочтение отдают соединительной схеме с циркуляцией воды холодной, горячей в разных направлениях. Батареи, находящиеся ближе к отопительному устройству, прогреваются быстрее.

Разделяют схему отопления по виду разводки труб. Нагретая вода подается из цокольного этажа, подвала. Обратка размещается чуть ниже узла подачи.

Схема с верхней обвязкой труб отопления

Монтаж системы

Конструируя отопительную схему водяного типа без насоса, нужно грамотно расположить котел, нижний радиатор. Чем выше батарея по отношению к котельному оборудованию, тем хуже отток. Устройства обогрева лучше монтировать в подвальном помещении. На скорость циркуляции теплоносителя влияет:

• сечение труб. С уменьшением диаметра трубопровода, увеличивается сопротивление, оказываемое теплоносителю;
• материал труб. Лучше применять полиуретановые изделия;
• количество мест изгибов. С уменьшением количества, увеличивается эффективность работы отопительного контура. Производительность зависит от количества запорной арматуры.

Монтажные работы

Чтобы рассчитать мощность котельного оборудования нужно применять рекомендации СНиП. Для одного квадратного метра отапливаемого помещения нужен обогревательный элемент мощностью 0,1 кВт. При монтаже обогревательного узла, необходимо утеплить стояк горячей воды, помещение с расширительным бачком.

Монтажные работы: устанавливают основной стояк. Сверху монтируют расширительный бак. Подсоединяют разводку на уровне 1/3 высоты комнаты от пола. Отводят трубы к радиаторам. Однотрубная разводка предполагает подключение труб к котлу с последнего радиатора. Двухтрубная — параллельное подсоединение батарей, врезку отводов в общий трубопровод.

Использование пара

Теплоносителем может быть вода, пар. Устанавливают парогенераторы, позволяющие преобразовать воду в пар, подавать по трубам.

Механизм: горячий воздух легче охлажденного. Прогретый пар быстро движется вверх отопительного узла. Искусственный прогрев не требуется. Поступая в батареи, газ охлаждается. Переходит в жидкое состояние. Снова возвращается в котел.

Отопительные системы жидкостного типа без насоса популярны. Это касается проектов частных, загородных домов. Важно произвести расчеты. Это обезопасит от замерзания холодной зимой.

Организация отопления домашней системы без насоса

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

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

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

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

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

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

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

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

Как сделать отопление в частном доме правильно самому без насоса

Современные автономные системы отопления оборудуют насосом принудительной циркуляции теплоносителя. Однако отключение электричества, питающего агрегат, приводит к полному прекращению обогрева, независимо от используемого котельного оборудования и топлива. Домовладельцы решают эту проблему 3 способами: использованием источника бесперебойного питания, генератора или обустройством контура с естественной циркуляцией. Сделав отопление в частном доме без насоса своими руками, можно не волноваться о возможных отключениях электричества.

Как сделать отопление в частном доме без насоса из пластика самотеком: расчет самотечной системы

Обустройство самотёчного отопительного контура сопряжено с риском получить неэффективную систему обогрева. Неточности проектирования и монтажа могут привести к тому, что котёл закипит, а теплоноситель не будет двигаться в трубах. Чтобы гравитационная система работала должным образом, её предварительно рассчитывают, определяя мощность котлоагрегата, геометрические параметры и протяжённость трубопроводов.

Естественная циркуляция среды в закрытых или открытых сосудах осуществляется благодаря гравитации. При нагреве плотность уменьшается, из-за чего холодные слои опускаются вниз, а тёплые поднимаются вверх. Чтобы этот физический эффект смог обеспечить циркуляцию теплоносителя по трубопроводам, отопительная система должна иметь ряд конструктивных особенностей:

1. Диаметры входного и выходного патрубков котлоагрегата должны быть не меньше 40 мм.
2. На выходе из котла обязательно монтируют разгонный стояк, который заканчивается расширительным баком.
3. Греющие трубы прокладывают с небольшим уклоном в сторону входного патрубка.

Важным критерием эффективности обогрева является скорость движения теплоносителя. В современных системах циркуляцию воды обеспечивают насосы. В них скорость варьируется в широких пределах и может доходить до нескольких метров в секунду. Для гравитационных контуров этот показатель не превышает значения в 0,25 м/с.

Отталкиваясь от предельной скорости рассчитывают систему и выбирают диаметры трубопроводов:

1. Определяют количество теплоты, необходимое для обогрева здания. Как правило, на каждые 10 м 2 площади приходится 1 кВт тепловой энергии.
2. Рассчитывают количество теплоносителя. Для этого тепловую энергию делят на разницу температур между подачей и обраткой и умножают на поправочный коэффициент, равный 0,86.
3. Вычисляют площадь проходного сечения и диаметры труб. Первый параметр определяют, умножая объём теплоносителя на принятую скорость движения воды и делят на 3600. Зная площадь сечения, определяют минимальный диаметр трубы, а затем сравнивают полученное значение с производимым сортаментом и выбирают ближайший больший экземпляр.

Если отопительную систему формируют из нескольких контуров, для каждой отдельной ветви выполняют индивидуальный расчёт.

Как сделать отопление самому без насоса из полипропилена

Полимерные трубы из полипропилена получили популярность благодаря доступной цене, качеству материала и простоте монтажа. Справиться со сборкой сможет и новичок, достаточно только купить или взять в аренду паяльник — специальный нагреватель, предназначенный для соединения элементов между собой.

Аморфность полимера к агрессивной среде под действием высоких температур является залогом долговечности системы. Материал оказывает минимальное сопротивление направленному движению теплоносителя, что делает контур из полипропиленовых труб наиболее пригодным для организации гравитационной циркуляции жидкости.

Последовательность выполнения работ:

1. Размечают места установки батарей, точки подключения подводок и трассы магистралей. Схему наносят на стенах, начиная с самого дальнего участка, постепенно приближаясь к топочной, где будет установлен котёл. Магистрали должны иметь наклон от 2 до 8 мм.
2. После нанесения разметки определяют, на каком уровне должен стоять котёл. Входной патрубок не должен быть выше возвратной магистрали. Если это условие не выполняется, потребуется корректировка разметки либо обустройство приямка для заглубления котлоагрегата.
3. Пробивают отверстия в перегородках и вырезают борозды под скрытую прокладку.
4. Выполняют контрольную проверку правильности нанесения разметки и приступают к монтажу. Сначала устанавливают радиаторы, затем собирают подводки и прокладывают магистрали.

Собранный контур медленно заполняют водой через кран подпитки в нижней точке. Воздух из труб уйдет в расширительный бачок. Для заполнения батарей следует воспользоваться ручным воздухоотводчиком.

Как сделать правильно отопление в частном доме из трубы: монтаж системы

Металл — проверенный материал для обустройства греющих контуров. Благодаря своим характеристикам и свойствам сталь может быть оптимальным вариантом при реализации гравитационной схемы. Металлические трубы отлично подойдут для твердотопливного котлоагрегата или печи со встроенным теплообменником. В таких отопительных контурах возможно вскипание воды, что приводит к повреждению полимерных трубопроводов.

Сборка стальных трубопроводов — трудоёмкий и продолжительный процесс. Кроме того, они подвержены «зарастанию», когда во время эксплуатации на внутренней стенке оседает нерастворимый осадок, что снижает эффективность обогрева.

Последовательность монтажа системы отопления схожа со сборкой контура из полипропиленовых труб. Начинают работу с разметки мест расположения радиаторов, подводок и магистралей. Как правило, сборку контура осуществляют с помощью сварки (электрической или газовой).

Реже используют резьбовые и фланцевые соединения. чтобы выполнять монтаж стальных труб с помощью сварки, необходимо иметь достаточно высокую квалификацию и навыки. В противном случае эту работу лучше доверить специалисту.

Лучший вариант отопления без насоса своими руками

Для обустройства гравитационной отопительной системы применяют различные схемы расположения магистралей и радиаторов. Наибольшее распространение получили 4 из них:

1. Горизонтальная двухтрубная схема с верхним распределительным коллектором.
2. Комбинированная с горизонтальными магистралями и однотрубными вертикальными стояками;
3. Однотрубный тип с нижней подводкой (классическая «ленинградка»);
4. Вертикальное разветвление с раздельной подачей воды на каждый отопительный прибор.

Максимальная эффективность обогрева достигается в первых двух схемах: двухтрубной и комбинированной. Такая конфигурация включает в себя разгонный стояк, расширительный бак, подающую и обратную магистрали, радиаторы.

Комбинированная схема отличается от классического двухтрубного типа только этажностью. Последнюю систему отопления монтируют только на одном уровне. Комбинированную схему можно собрать для нескольких этажей.

Как использовать пар для отопления дома

В отопительном контуре допустимо использование водяного пара в качестве теплоносителя. Он движется по трубам, остывает и конденсируется на их внутренней поверхности, выделяя при этом большое количество тепловой энергии, что и является основой высокой эффективности обогрева. Однако высокая температура ограничивает сортамент допустимых к использованию конструкционных материалов.

Паровые системы отопления стали массово использовать в начале 19 века. Однако из-за высокой травмоопасности их заменили на водяные.

Для получения пара используют котлы специальной конструкции. Теплоноситель может быть под высоким, низким давлением или разряженным. Последнее исключает риск разгерметизации и проникновения горячего газа в помещение. Отопительный контур может быть одно- и двухтрубным. В первом случае пар и конденсат движутся по одной магистрали, что удешевляет и упрощает монтаж.

Обеспечение комфортных условий в доме — первостепенная задача, стоящая перед каждым владельцем недвижимости. В этом аспекте сложно обойти стороной обустройство автономной отопительной системы. Изучение популярных схем обогрева и принципов организации энергонезависимого контура поможет домовладельцу создать эффективную греющую конструкцию.