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.

Схемы подключения радиаторов отопления

В этой статье мы с Вами рассмотрим схемы подключения радиаторов отопления и Вы поймёте какую схему выбрать именно Вам. Сегодня стоит вопрос в выборе двух схем и двух систем по работе систем радиаторного отопления. Первая — это гравитационная система, которая работает без принудительной циркуляции с помощью циркуляционного насоса. И вторая система — это именно та система, которая работает принудительно с использованием циркуляционного насоса. Но так же эти системы могут между собой кооперироваться.

То есть у нас есть гравитационная схема радиаторного отопления, которая работает сама, именно по физическим законам тепла и холода, а есть принудительная система.

Принцип работы радиаторных систем отопления

Что может быть проще схем подключения радиаторов отопления? Есть котел: твердотопливный, дизельный, газовый и т. д.. В котле нагревается теплоноситель, который попадает туда под действием насоса. Нагретый теплоноситель идет в радиаторную систему отопления, в радиаторах тепло отдается окружающему воздуху. Теплоноситель остывает и уже охлажденный возвращается снова в котел, где снова нагревается и так круг замыкается. Все очень и очень просто, но, тем не менее, в реальности схемы бывают гораздо сложнее. Давайте посмотрим, какими бывают эти схемы и чем они отличаются друг от друга, разберем их достоинства и недостатки.

Схема подключения радиаторов Паук

Образно представим котел из которого мы берем трубопровод, и выводим его где то в центр дома. Обычно такая система называется паук. Опускаем стояки и собираем, направляем это все в обратку. Подсоединяем к трубам радиаторы. Теплоноситель поднимается вверх по своим естественным физическим законам. То есть горячий теплоноситель идет вверх, а на второй трубе посередине он уходит и падает вниз. Проходит через радиатор, охлаждается и попадает в обратку.

Обратите внимание, нижние трубы идут под уклоном. Это единственная проблема, то что нужно делать уклоны. Но именно в сегодняшнее время многие опять переходят на эти старые системы, так как начинаются проблемы с энергоносителями. Например, часто отключают электричество, при этом насос работать не будет. Система просто встанет. А вот такая система работает у вас постоянно. Котел может быть любой: газовый, угольный, дизельный и даже электрический. Вся эта система будет работать.

Эта система очень громоздкая. Её необходимо практически выводить на крышу и на чердак. Поэтому не каждому дано ее осилить.

Схема подключения «Ленинградка»

Рассмотрим вторую систему. Когда мы берем подачу с котла и затем опускаем ее вниз. Проводим на уровне радиаторов и потом возвращаем ее обратно в котел. Здесь тоже необходимо соблюдать уклон. Образно это называется система радиаторного отопления, так как по длине монтируется 2-3 радиатора. То есть первый попадает в горячий теплоноситель, какая то часть уходит по обратке охлажденная, а горячая идет в следующий радиатор. Такую схему подключения радиаторов отопления так же называют “классическая ленинградка”. Единственное необходимо поднять трубы немного вверх, чтобы создать разгон. Потом вода пойдет по уклону, здесь они тоже очень важны. Это не всегда удобно сделать, потому что вам будут мешать двери. Так же, чем меньше отводов, тем лучше данная система работает. Если не соблюсти это правило, вы можете посадить всю систему.

Ленинградка может работать с насосом. Он врезается в обратку. За счет него увеличивается скорость и система эффективней работает. Единственный недостаток этой системы — это большой диаметр труб. Если в принудительной схеме подключения радиаторов отопления мы возьмем трубы диаметра 32, мы поставим насос и он все везде продавит. Здесь же, чтобы система работала, трубы должны быть большие. Поэтому сейчас это очень хорошие системы. В новостройках мы всегда рекомендуем делать именно такие схема подключения радиаторов отопления, если есть проблемы с подачей электричества. А здесь можно топить печку или даже газовые котлы. Сейчас есть энергонезависимые системы с регулировкой температуры.

Однотрубная принудительная схема

Самая простая схема подключения радиаторов отопления из тех, которые применяются на практике — это однотрубная система. Она хороша тем, что она проста и меньше труб уходит на трассы. Именно из-за этого она часто применялась еще в советские времена, именно для экономии материала.

Однако это достоинство «однотрубки» выглядит сомнительным на фоне ее минусов. Главный из них – параллельные потоки. Теплоноситель заходит в радиатор, в нем отдает тепло окружающему воздуху, дальше снова возвращается в свой же поток. Но, так как теплоноситель в радиаторе немножко охладился, температура потока несколько снижается. То есть, во второй радиатор теплоноситель приходит холоднее, чем тот, который приходил в первый. Второй радиатор снова отдает тепло, теплоноситель снова охладился и снова подмешался в тому теплоносителю, который идет от котла и от первого радиатора. К третьему радиатору он приходит еще холоднее, чем ко второму. Если система достаточно длинная, то на последнем радиаторе изменения температуры будут достаточно ощутимо чувствоваться.

Как можно исправить ситуацию, когда разные радиаторы по-разному греют? Единственный выход – увеличить размер последних радиаторов. А проще всего не пользоваться однотрубной схемой, а выбрать какую-нибудь другую. Какую? Это мы рассмотрим дальше.

Двухтрубная схема подключения радиаторов

Она очень простая: все приборы в этой схеме подключения радиаторов отопления подключены параллельно друг другу. Как и все, что движется, жидкость, конечно, выбирает тот путь, который дается ей легче всего. При двухтрубной схеме теплоносителю легче протечь через первый радиатор. Дальше, на втором радиаторе, напор будет слабее, поэтому через него проток будет меньше. На третьем радиаторе будет еще меньший напор, а так далее по всей сети. Если радиаторов много, то велика вероятность, что при такой схеме через последний радиатор вообще ничего не будет протекать.

Получается, что первый радиатор греет лучше всего, второй греет хуже, третий – еще хуже, четвертый греет совсем плохо, а последний не греет совсем. Проблема похожа на ту, что мы наблюдали в однотрубной схеме, решить ее частично можно за счет увеличения площади последнего радиатора.

Обе системы плохи тем, что они очень плохо балансируются. Мы можем долго биться с тем, что один радиатор у нас греет, а другой не греет. Если мы закрываем один, начинает греть первый. Закрываем первый, начинает греть второй, а первый греть прекращает. Вот такая ерунда бывает в двухтрубных схемах подключения радиаторов отопления. Бывает, что стоят рядом два радиатора, через один проток есть, а через другой протока нет. Вот и все. Как ни бейся, как ни регулируй, греет либо один, либо другой, но никогда вместе. Поэтому, если вы применяете такую систему, то применяйте ее в очень небольших помещениях.

Схема Тихельмана: все радиаторы в одинаковых условиях

Как ясно из названия, данная схема подключения радиаторов отопления довольно простая, но в то же время хитрая. Первый радиатор расположен ближе всего к насосу, но дальше всех от обратной трубы, а последний находится дальше всех от насоса, но ближе всего к «обратке». Получается, что сопротивление на каждом радиаторе, или напор на каждом радиаторе одинаковые. Протоки через все радиаторы одинаковые. Если мы возьмем и перекроем любой из этих радиаторов, то остальные будут работать как работали, система сама себя балансирует. Здесь вроде бы получается побольше труб, но на самом деле, если эти радиаторы расположены по кругу здания, то схема, получается гораздо легче, проще, элегантнее, чем предыдущие. Петлей Тихельмана можно обвязать и два, и даже три этажа. Более того, если на одном этаже закрыть все радиаторы, на другом они продолжат нормально греть.

Лучевая схема подключения радиаторов отопления

Рассмотрим такую схему, в которой применяется коллектор. К коллектору подходит теплоноситель от котла, и уже от коллектора к каждому из радиаторов идет своя пара труб: прямая и обратная. Если эти трубы спрятать в полу, например, в утеплителе стяжки теплого пола, или вообще поместить их между «черным» полом и чистовым полом, то помещение без труб будет выглядеть очень эстетично. Трубы на другой этаж можно провести по потолку. При такой схеме каждый из радиаторов также можно отключить, но остальные продолжат работать.

Что и где в итоге использовать?

Подведем итоги. Если вы живете в центральных городах и у вас нет проблем с энергоносителями, газом, электричеством и прочими, мы рекомендуем использовать двухтрубную систему, со встречным движением, с движением круговым и принудительной циркуляцией. Так как тогда мы экономим на диаметре труб и на объеме теплоносителя. Соответственно чем меньше нужно воды, тем меньше необходимо энергозатрат, чтобы ее нагреть.

Если же у вас возникают проблемы с энергоносителями или же часто возникают аварийные ситуации, то вам стоит рассматривать схемы подключения радиаторов отопления гравитационного типа с естественной циркуляцией. На всякий случай Вы так же можете врезать туда насос, только он врезается вокруг трубы, чтобы не мешал основному проходу. На время когда у вас будет электричество вы будете гонять его с насосом, потому что скорость увеличивается, радиаторы все равномерной температуры. Эффективность работы с насосом увеличивается на 30- 50 %. Когда нет электричества, эта система будет продолжать у Вас работать. Вы уже знаете какие радиаторы Вы выбрали, их количество и размер. Соответственно Вы теперь можете посчитать, что нужно для того, чтобы их подключить. Напомню, в первом случае, нужны крупные, большие диаметры, можно использовать большие клапаны. И конечно в этом случае тяжело регулировать температуру. Конечно есть варианты, мы обязательно их рассмотрим в более детальном обзоре.

Способы соединения радиаторов

Классический многосекционный радиатор состоит из нескольких секций, передающих тепло от теплоносителя в окружающий воздух. При сборе радиатора, благодаря резьбовому соединению верхний и нижний коллектор каждой секции герметично соединяются друг с другом, наращивая общую длину. Образуется замкнутая система, использующая теплоноситель в качестве источника энергии.

Существует 3 схемы подключения батареи отопления к системе:

Разберем детально каждый вариант.

Боковое подключение батарей отопления

В случае бокового подключения радиаторов входной и выпускной трубы происходит с одной стороны. Чаще всего, через точку входа в верхней части батареи поступает горячий теплоноситель, а через нижнюю точку подключения выходит отработавший. Но бывают исключения, когда подключение производится наоборот. Предполагается, теплоноситель равномерно протекает во всю длину радиатора, затем опускается вниз и выходит. Но на самом деле это не так, через ближайшие к выходу секции теплоноситель проходит намного быстрее, чем через дальние.

Это связано с длиной пути, если для ближней секции он составляет 8-10 см ширины секции, вертикальный трубопровод и 8-10 см до выхода, то для дальней секции этот путь длиннее в разы. За то время, пока теплоноситель дойдет до дальней секции, а затем вернется обратно, через ближнюю секцию может пройти в два-три раза больший объем. Из-за этого процесс нагревания батареи происходит неравномерно, дальние секции могут быть чуть теплыми, в то время как ближние ко входу и выходу будут горячими.

Так же есть схема бокового подключения радиаторов отопления, только снизу. При такой схеме горячий теплоноситель приходит снизу и по идее равномерно поднимается вверх. Но на деле имеем тоже самое, что и с верхним подключением: первые секции прогреваются отлично. Остальные все меньше и меньше.

Нижнее подключение батарей отопления

Довольно часто встречается такая схема подключения радиаторов отопления, когда входящий поток теплоносителя подключается к нижнему коллектору, при этом выходной поток подключается к нижнему коллектору с другого края радиаторной батареи.

Горячая вода имеет меньшую плотность и за счет этого должна подниматься вверх, а уже остывший теплоноситель опускаться вниз. Благодаря этой циркуляции происходит замена теплоносителя более горячим. Но по подсчетам производителей, при таком виде соединения батарей от 10 до 20 процентов теплоносителя просто протекает мимо вертикальных трубопроводов и не участвуют в теплообмене. Это происходит из-за того, что узкий канал плохо способствует эффективной циркуляции и процесс вытеснения остывшего теплоносителя может происходить очень медленно. Естественно, что при отложении на вертикальных трубопроводов радиатора солей и накипи скорость циркуляции будет ухудшаться и эффективность падать еще больше.

Диагональное подключение батарей

Наиболее эффективная схема подключения батареи отопления к теплосети. В этом случае входящий поток подключается к верхнему коллектору, а выходной к нижнему коллектору с противоположной стороны. Движение потока теплоносителя происходит по диагонали и все секции задействованы в эффективном теплообмене. Так достигается максимальная эффективность использования теплоносителя и уменьшаются потери.

Особенные модели радиаторов

В многоквартирных домах разводка отопления зачастую сделана таким образом, что возможно только боковое или нижнее подключение батарей отопления. Вносить изменения в проект можно только по согласованию с комиссией, а это долгое и утомительное дело. Но многие изготовители радиаторных батарей предусматривают такую проблему и выпускают системы с диагональной разводкой коллекторов:

• Для бокового соединения радиаторов используется удлинитель съема потока. Это кронштейн с установленной трубкой, который вкручивается в нижний или верхний вход. За счет кронштейна забор или выпуск теплоносителя происходит в дальнем углу радиатора и поток проходит всю батарею по диагонали.
• Для нижнего подключения радиаторов чаще всего используется изоляция крайней секции. Для этого на заводе в месте соединения нижнего коллектора последней и предпоследней секций устанавливается заглушка. Она перекрывает прямой то теплоносителя, превращая всю оставшуюся батарею в радиатор с диагональным подключением.

Произвести такие модернизации можно и с уже установленными батареями. Кронштейны с удлинителями потока легко можно найти в магазинах сантехники. Для установки будет необходим опытный сантехник, так как потребуется отключать радиаторы от сети, разбирать подходной или отводящий трубопровод и герметизировать сборку.

Для перекрытия крайней секции существуют аналогичные решения. Чаще всего это муфта, закручивающаяся в точке выхода и имеющая дистанционную заглушку. Она перекрывает отверстие между предпоследней и последней секцией радиатора и перенаправляет основной поток теплоносителя по обходному пути.

И напоследок, несколько полезных советов:

• не делайте слишком длинные ветки, особенно на другие этажи. Теплоноситель обязательно должен доходить до радиатора;
• при размещении коллектора в комнате, не ставьте его в торце. Длина веток к радиаторам должна быть примерно одинаковой. В противном случае, температура теплоносителя в разных радиаторах может заметно отличаться;
• при монтаже труб в пол или в потолок, ведите их к радиаторам целиком, без разрыва соединений. Иначе, если однажды такая труба потечет, это будет очень большой проблемой.

Как видите, в схемах подключения радиаторов отопления типовых отопительных систем нет ничего сложного. Разобраться в них для того, чтобы спроектировать и проложить свою систему, может любой человек, имеющий общее среднее образование. Разумеется, при создании отопительных систем необходимо учитывать множество нюансов, но это – тема для отдельного разговора.