Справочник | Инженерные системы

Вы здесь

Устройство систем водяного отопления с искусственной циркуляцией теплоносителя

В системах водяного отопления с естественной циркуляцией циркуляционные давления измеряются всего лишь десятками миллиметров водяного столба. Столь малые давления не позволяют устраивать данные системы в зданиях, имеющих большую протяженность, кроме того, они требуют применения труб значительных диаметров, что ведет к большому расходу металла. Перечисленных недостатков лишены системы водяного отопления с искусственной циркуляцией. В них циркуляция воды создается центробежными насосами. Насосы, действующие в замкнутых кольцах системы отопления, заполненных водой, воду не поднимают, а только ее перемещают, создавая циркуляцию, и поэтому называются циркуляционными.

Рис. 2а. Системы водяного отопления с искусственной циркуляцией (с верхней разводкой): 1 — котел; 2 — главный стояк; 3 — расширительный бак; 4 — сигнальная линия; 5 — подающая; 6 — обратная линия; 7 — расширительный бак; 8 — сигнальная линия; 9 — обратная линия; 10 — насос; 11 — расширительная труба	Рис. 2б. Системы водяного отопления с искусственной циркуляцией (с нижней разводкой): 1 — котел; 2 — подающая линия; 3—обратная линия; 4 — подающие стояки; 5 — обратные стояки; 6 — воздушная линия; 7 — воздухосборник; 8 — расширительный бак; 9 — насос; 10 — расширительная труба

Циркуляционный насос включают, как правило, в обратную магистраль системы отопления для увеличения срока службы деталей, взаимодействующих с горячей водой. На рис. 2а, 2б изображены системы водяного отопления с искусственной циркуляцией. Расширительный бак подсоединяют не к подающей, а к обратной магистрали.

Рис. 3. Диагональный циркуляционный насос ЦНИПС: 1 — рабочее колесо; 2 — корпус; 3 — сальниковое уплотнение; 4 — вал электродвигателя	Рис. 4. Центробежный циркуляционный насос типа ЦВЦ: 1— корпус; 2 — нагнетательный патрубок; 3 — контрфланец для присоединения трубы; 4 — электродвигатель

В системах отопления целесообразно применять специальные циркуляционные насосы, перемещающие значительное количество воды и развивающие сравнительно небольшие давления. Это малошумные горизонтальные лопастные насосы центробежного типа, соединенные в единый блок с электродвигателями и закрепляемые непосредственно на трубах (без фундамента), например насосы типа ЦНИПС (рис. 3) или ЦВЦ (рис. 4).

Рис. 5. Принципиальная схема квартирной системы отопления с насосной циркуляцией теплоносителя и баком-аккумулятором теплоты: 1 — бак-аккумулятор; 2 — пробковый кран; 3 — расширительный бак; 4 — главный стояк; 5 — теплогенератор; 6 — отопительный прибор; 7 — циркуляционный насос типа ЦВЦ; 8 — обратный клапан; Н-Н — центр нагрева котла; 0-0 — центр охлаждения; М-М — центр бака-аккумулятора; ТП — тройник с пробкой

Применение насосных систем отопления позволяет существенно увеличить протяженность трубопровода и уменьшить металлоемкость системы отопления за счет уменьшения диаметров разводящих трубопроводов. Кроме того, с установкой циркуляционного насоса появляется возможность применения новых схемных решений системы отопления, например отказ от верхней разводки трубопроводов. Однако применение насосных систем отопления возможно только при условии надежного электроснабжения.

При отсутствии теплогенераторов на твердом топливе с топками длительного горения могут найти применение системы водяного отопления с баком-аккумулятором и циркуляционным насосом типа ЦВЦ (рис. 5). Такая система позволяет значительно сократить эксплуатационные затраты по обслуживанию генератора теплоты. Принцип подобной системы отопления состоит в том, что тепловую мощность теплогенератора выбирают в 3 раза больше, чем теплопотери отапливаемого дома, за счет чего появляется возможность не только обеспечивать компенсацию теплопотерь дома, но и аккумулировать теплоту в специальном баке, который начинает работать по прекращении эксплуатации теплогенератора. Объем бака-аккумулятора подбирают с таким расчетом, чтобы время его разрядки составляло не менее 8 часов (при работе теплогенераторов два раза в сутки по 4 часа). Для эффективной работы системы бак-аккумулятор должен быть тщательно теплоизолирован с целью исключения бесполезных потерь теплоты.

Естественная и искусственная циркуляция жидкости в системе отопления

Если при строительстве или ремонте дома вы решили установить водяную систему отопления, то стоит задуматься о том, какие они бывают. А бывают они с естественной и искусственной циркуляцией жидкости в системе.
Об это стоит думать, если этап водосточных систем у вас уже давно пройден, если же нет, рекомендуем ознакомиться со статьей: как спроектировать водосток.

В первом случае, то есть в отопительных системах с естественной циркуляцией, вода перемещается по системе вследствие действия гидростатического напора. Он появляется из-за разности температур жидкости в разных частях системы. Хотя если быть точнее, то причиной служит не разность температур, а разность плотностей жидкости, но мы знаем, что плотность горячей воды немного больше плотности холодной, то есть горячая вода легче холодной. Аналогично теплому воздуху, горячая вода поднимается вверх, а холодная соответственно опускаться по системе. Еще один момент, влияющий на естественную циркуляцию — это разность высот разных частей системы.

Водяная отопительная система с естественной циркуляцией жидкости

Водяная отопительная система с естественной циркуляцией жидкости работает следующим образом:
вода нагревается в отопительном котле и по главному стояку, роль которого выполняет толстая вертикальная труба, поднимается вверх. Поднимается, как уже написано выше, за счет разности температур. Кроме этого горячую воду «подталкивает» остывшая вода, которая возвращается в котел. Вверху главного стояка находится расширительный бак, от которого расходятся ветви трубопровода. Трубы в этих ветвях устанавливаются под небольшим наклоном. По этим трубам горячая вода попадает в батареи, а из них в обратную линию, ведущую назад котлу, кстати, также под уклоном. Далее движение повторяется. По мере того, как вода движется по системе, она отдает свое тепло в помещение и остывает, благодаря чему еще быстрее движется по системе вниз.

Скорость движения воды в системе зависит от разности температур воды в главной стояке и обратной линии, а также от разности высот. Понятно, что наиболее горячая вода будет непосредственно после главного стояка, а значит и воздух там будет больше прогреваться. Помещения, в трубы которых вода попадает уже успев остыть, прогреваются хуже, поэтому отопительные системы с естественной циркуляцией воды плохо подходят для больших домов, их не рекомендуют использовать, если площадь здания превышает 100 квадратных метров, иначе некоторые комнаты будут плохо прогреваться. Для домов, площадь которых меньше указанной, такая отопительная система отлично подходит. В этом случае минусов у нее почти нет, а плюсы — простота проектирования и монтажа, энергонезависимость — делают выбор такой системы почти очевидным.

Водяная отопительная система с искусственной циркуляцией жидкости

Недостатков, описанных выше, лишены отопительные системы с искусственной циркуляцией жидкости. Их отличие заключается в том, что вода движется под действием циркуляционного насоса. Такие насосы устанавливаются в обратную линию, чтобы они не контактировали с наиболее горячей водой. Использование циркуляционных насосов в системе избавляет от необходимости создавать большой уклон в системе и использовать толстые трубы (обычно используются полудюймовые). Это упрощает проектирование и делает материалы дешевле. Современные циркуляционные насосы бесшумны и имеют небольшие размеры. Рекомендуется использовать насосы, которые автоматически изменяют твою мощность, в зависимости от условий. Такие циркуляционные насосы очень экономичны, они не работают на полную мощность, когда это не нужно, а значит, расходуют меньше электричества.

Водяные отопительные системы с искусственной циркуляцией жидкости очень удобны для больших домов, поскольку вода в них быстро перемещается по всей системе и тепло получает весь дом. Кроме этого такие системы делают возможным создания необычных конструкций, таких как теплые полы.

Инженерные системы

Монтаж, ремонт и обслуживание котлов и колонок

Системы отопления с искусственной циркуляцией

На рис.3, 4 изображены системы водяного отопления с искусственной циркуляцией. Расширительный бак подсоединяют не к подающей, а к обратной магистрали.

Системы отопления с искусственной циркуляцией

Рис.3. Системы водяного отопления с искусственной циркуляцией

• а – с верхней разводкой;
• 1 – котел отопления;
• 2 – главный стояк;
• 3 – расширительный бак;
• 4 – сигнальная линия;
• 5 – подающая линия;
• 6 – воздухосборник;
• 7 – подающие стояки;
• 8 – обратные стояки;
• 9 – обратная линия;
• 10 – насос отполения;
• 11 – расширительная труба.

Системы отопления с искусственной циркуляцией

Рис.4. Системы водяного отопления с искусственной циркуляцией

• б – с нижней разводкой;
• 1 – котел отопления;
• 2 – подающая линия;
• 3 – обратная линия;
• 4 – подающие стояки;
• 5 – обратные стояки;
• 6 – воздушная линия;
• 7 – воздухосборник;
• 8 – расширительный бак;
• 9 – насос отопления;
• 10 – расширительная труба.

В системах отопления целесообразно применять специальные циркуляционные насосы, перемещающие значительное количество воды и развивающие сравнительно небольшие давления. Это малошумные горизонтальные лопастные насосы центробежного типа, соединенные в единый блок с электродвигателями и закрепляемые непосредственно на трубах (без фундамента), например насосы типа ЦНИПС (рис.5) или ЦВЦ (рис.6).

Циркуляционный насос

Рис.5. Диагональный циркуляционный насос ЦНИПС

• 1 – рабочее колесо;
• 2 – корпус;
• 3 – сальниковое уплотнение;
• 4 – вал электродвигателя.

1 | 2

Оборудование для водяного теплого пола и других систем отопления и инженерных систем.

Технологии, секреты, рецепты

Имитация черного дерева (протрава).

Гладко обструганное черное (эбеновое) дерево имеет чистый черный цвет без блеска и обладает столь мелким строением волокон, что последнее невозможно увидеть невооруженным глазом. Удельный вес этого дерева очень велик. Полируется черное дерево настолько хорошо, что отполированная поверхность е. Подробнее

Имитации орехового дерева (протрава).

Обыкновенное ореховое дерево имеет светло-бурый оттенок, который даже после полирования выглядит не очень красиво. Поэтому натуральному ореховому дереву следует придать более темный тон, что достигается обработкой раствором марганцовокислого калия. Как только дерево высохнет, этот раствор наносят втори. Подробнее

Имитации розового дерева (протрава).

Розовое дерево отличается темно-красными жилками. Для имитации этого дерева берется клен, как наиболее подходящий по своему строению. Кленовые дощечки или фанеры должны быть тщательно отшлифованы, прежде чем идти в обработку, так как только в этом случае они хорошо прокрашиваются.

1) Для имитации ро. Подробнее

Имитация дубового дерева (протрава).

Варят в течение часа смесь из 0,5 кг кассельской земли, 50 г поташа в 1 литре дождевой воды, затем полученный темный отвар процеживают через полотно и варят до сиропообразного состояния. После этого выливают ее в совершенно плоские ящики из жести (крышки из-под жестянки), дают затвердеть и измельчают при. Подробнее

Имитация красного дерева (протрава).

Предназначенное для протравы дерево должно быть хорошо высушено, а нанесение протравы лучше всего производить при помощи кисти, которая после каждого употребления должна быть тотчас вымыта и высушена. Очень красивую и прочную протраву готовят, смешивая в склянке 500 г тонко измельченного сандала, 30 . Подробнее

Имитация палисандрового дерева (протрава).

Палисандровое дерево имеет темно-бурую окраску с характерными красноватыми жилками. Так как ореховое дерево ближе всего к палисандровому, то для имитации последнего и берут ореховое, с другими сортами дерева не получается такой красивой подделки.

Ореховое дерево сначала шлифуют пемзой, а потом р. Подробнее

Имитация серого клена (протрава).

В качестве серой протравы для дерева хорошо использовать растворимую в воде прочную и легкую анилиновую краску нигрозин. Раствор 7 частей нигрозина в 1000 частях воды окрашивает дерево в красивый серебристо-серый цвет, который настолько прочен, что даже по прошествии двух лет нисколько не изменяется.

Как сделать систему отопления с естественной циркуляцией

В случае отключения электричества циркуляционный насос останавливается, течение воды по трубам отопительной сети частного дома прекращается. Проблема решается 3 способами: установкой блока бесперебойного питания, запуском электрогенератора либо организацией самотека. Подразумевается система отопления с естественной циркуляцией – конвекционным движением теплоносителя без помощи насоса. Расскажем, как разработать и сделать такую схему своими руками.

Теоретическая подковка – как работает самотек

Естественная циркуляция воды в системах отопления функционирует благодаря гравитации. Как это происходит:

1. Берем открытый сосуд, наполняем водой и начинаем подогревать. Самый примитивный вариант – кастрюля на газовой плите.
2. Температура нижнего слоя жидкости растет, плотность уменьшается. Вода становится легче.
3. Под воздействием притяжения верхний более тяжелый слой опускается на дно, вытесняя менее плотную горячую воду. Начинается естественная циркуляция жидкости, называемая конвекцией.

Справка. Зависимость плотности воды от температуры – не линейная. Чем сильнее греется жидкость, тем быстрее снижается ее плотность, что хорошо заметно на графике.

Пример: если нагревать 1 м³ воды от 50 до 70 градусов, он станет легче на 10.26 кг (ниже смотрим таблицу плотностей при различных температурах). Если продолжить нагрев до 90 °С, то куб жидкости потеряет уже 12.47 кг, хотя дельта температур осталась прежней – 20 °C. Вывод: чем ближе вода к точке кипения, тем активнее происходит циркуляция.

Аналогичным образом теплоноситель циркулирует самотеком по домашней сети теплоснабжения. Подогреваемая котлом вода теряет вес и выталкивается кверху остывшим теплоносителем, вернувшимся из радиаторов. Скорость течения при перепаде температур 20–25 °C составляет всего 0.1…0.25 м/с против 0.7…1 м/с в современных насосных системах.

Малая скорость движения жидкости по магистралям и приборам отопления вызывает такие последствия:

1. Батареи успевают отдать больше тепла, а теплоноситель – остыть на 20–30 °C. В обычной отопительной сети с насосом и мембранным расширительным баком температура падает на 10–15 градусов.
2. Соответственно, котел должен производить больше тепловой энергии после запуска горелки. Держать генератор на температуре 40 °C бессмысленно – течение замедлится до предела, батареи станут холодными.
3. Чтобы доставить до радиаторов потребное количество тепла, надо увеличить проходное сечение труб.
4. Фитинги и арматура с высоким гидравлическим сопротивлением способны ухудшить либо вовсе остановить самотек. Сюда относятся обратные и трехходовые клапаны, резкие повороты на 90° и сужения труб.
5. Шероховатость внутренних стенок трубопроводов не играет большой роли (в разумных пределах). Маленькая скорость жидкости – невысокое сопротивление от трения.
6. Котел на твердом топливе + самотечная система отопления может спокойно работать без теплоаккумулятора и смесительного узла. Благодаря медленному течению воды конденсат в топливнике не образуется.

Как видите, в конвекционном движении теплоносителя присутствуют положительные и отрицательные моменты. Первые следует использовать, вторые – минимизировать.

Конструктивные особенности

Чтобы самотечная система работала эффективно, нужно выполнить такие требования:

• источником тепла выступает любой энергонезависимый теплогенератор с выходными патрубками диаметром 40—50 мм;
• на выходе котла или печки с водяным контуром сразу монтируется разгонный стояк – вертикальная труба, по которой поднимается нагретый теплоноситель;
• стояк заканчивается расширительным баком открытого типа, установленным на чердаке либо под потолком верхнего этажа (зависит от типа разводки и конструкции частного дома);
• вместительность резервуара – 10% от объема теплоносителя;
• под самотек желательно подобрать отопительные приборы с большими размерами внутренних каналов – чугунные, алюминиевые, биметаллические;
• для лучшей теплоотдачи радиаторы отопления подключаются по разносторонней схеме – нижней или диагональной;
• на радиаторных подводках ставятся специальные полнопроходные клапаны с термоголовками (подача) и балансировочные вентили (обратка);
• батареи лучше оснастить ручными воздухоотводчиками – кранами Маевского;
• подпитка тепловой сети организовывается в самой нижней точке – возле котла;
• все горизонтальные участки труб прокладываются с уклонами, минимальный – 2 мм на метр погонный, средний – 5 мм/1 м.

Слева на фото – стояк подачи теплоносителя от напольного котла с насосом на байпасе, справа – подключение обратной линии

Примечание. Уклоны выполняют 2 функции – помогают теплоносителю течь в нужном направлении, а воздуху – подниматься по трубопроводам и уходить через открытую расширительную емкость. Оговорка касательно применяемых радиаторов: если система построена правильно, стальные панели тоже прекрасно греют.

Гравитационные системы отопления делаются открытыми, эксплуатируются при атмосферном давлении. Но будет ли самотек работать в схеме закрытого типа с мембранным баком? Отвечаем: да, естественная циркуляция сохранится, но скорость теплоносителя снизится, эффективность упадет.

Обосновать ответ несложно, достаточно упомянуть изменение физических свойств жидкостей, находящихся под избыточным давлением. При напоре в системе 1.5 Бар точка кипения воды сместится до 110 °C, ее плотность тоже увеличится. Циркуляция замедлится из-за малой разницы масс горячего и остывшего потока.

Упрощенные схемы самотека с открытым и мембранным расширительным резервуаром

4 схемы гравитационного отопления

Для организации энергонезависимого обогрева частных домов применяется 4 вида схем с естественным течением теплоносителя:

• горизонтальная двухтрубная с верхним розливом;
• комбинированная с горизонтальными коллекторами и однотрубными вертикальными стояками;
• однотрубная с нижней разводкой – классическая «ленинградка»;
• вертикальная разводка с индивидуальной подачей воды на каждый радиатор – так называемый «паук».

Дополнение. Еще стоит упомянуть самотечные теплые полы – некоторые умельцы умудряются их обустроить. Эта затея не оправдывает вложенных сил и средств, гораздо проще смонтировать традиционный напольный подогрев, установить насос + блок бесперебойного питания.

Сразу хотим порекомендовать к использованию 2 первых системы – двухтрубную и комбинированную. Ленинградская разводка плохо совместима с самотеком, а «паук» слишком сложен в монтаже. Подробнее о плюсах и минусах перечисленных схем читаем далее.

Двухтрубная и комбинированная разводка

Мы объединили эти 2 схемы, поскольку они практически одинаковы. Первая с прошлого века применяется в одноэтажных домах с дровяными печками, тогда отопление без насоса называли паровым. Источником тепла служил бак, установленный в топке, газовые котлы появились позже.

Двухтрубную разводку необязательно делать кольцом через весь дом, можно разделить отопление на 2 ветви

Как устроено двухтрубное гравитационное отопление:

• от теплогенератора поднимается разгонный коллектор, выходящий на чердак либо под потолок котельной, там и ставится открытый расширительный бачок;
• сверху в стояк горизонтально врезается трубопровод подачи, идущий под уклоном через все комнаты (под потолком);
• другой вариант – утепленная труба прокладывается горизонтально по чердаку;
• от раздающей магистрали делаются вертикальные опуски к батареям;
• выходы радиаторов врезаются в обратный коллектор, проложенный с уклоном над полом;
• отопительные приборы оснащаются запорной арматурой – кранами либо термоголовками на подаче, балансовыми вентилями — на «обратке».

Примечание. С целью экономии материалов и лучшего распределения теплоносителя сечения горизонтальных ветвей уменьшаются по мере приближения к последним батареям. Точный диаметр определяется расчетом.

Комбинированная самотечная система предназначена для двухэтажных загородных домов. Отличие от вышеописанной двухтрубной разводки: каждый стояк снабжает теплом 2–4 радиатора, расположенных на разных этажах. Способ подключения приборов – однотрубный, на верхних батареях предусматривается байпас. Больше разницы нет.

Комбинированная схема с однотрубным подключением радиаторов для двухэтажного дома

Главное достоинство обеих разводок – надежная схема самотека, проверенная десятилетиями успешной эксплуатации. Даже если вы сделаете минимальные уклоны, но четко выдержите диаметры магистралей (а лучше – возьмете с запасом), естественная конвекционная циркуляция будет работать.

• трубы прокладываются открыто по помещениям;
• тепловую сеть нельзя наполнять антифризом, поскольку незамерзающая жидкость испаряется из открытой расширительной емкости;
• систему нужно несколько раз пополнять в течение сезона, интервал между подпитками зависит от режима работы отопления;
• трубы Ø40…50 мм дороги, для удешевления монтажа приходится брать черную сталь или полипропилен.

Перечисленные минусы свойственны любым теплосетям с природной циркуляцией. Открытую прокладку можно «победить» – вынести подачу на чердак, замуровать стояки и коллекторы в стенах либо сделать декоративные короба. Мы рекомендуем последний вариант, поскольку сваривать стальные и пластиковые трубы в бороздах стен очень непросто.

Совет. Двухтрубный вариант годится для небольшой дачи, гаража, летней кухни. К интерьеру указанных построек не выдвигается высоких требований, трубы можно не прятать.

«Ленинградка» с естественной циркуляцией

Конструкция схемы полностью повторяет классическую ленинградскую разводку. Вдоль наружной стены дома прокладывается единственный коллектор, к нему подключаются все радиаторы. Отличия самотечной «ленинградки»:

• увеличенный размер и уклон главной магистрали;
• наличие разгонного коллектора в виде петли, благодаря ему теплоноситель затекает в батареи;
• малое число приборов отопления – максимум 4 шт.

Преимущество ленинградской системы – упрощенный монтаж, для разводки понадобится одна труба вместо двух. Правда, сечение коллектора уменьшать нельзя, поэтому экономия выходит мизерной.

Чтобы теплоноситель хорошо затекал в радиаторы, нужно предусмотреть высокий разгонный коллектор сразу после отопителя

Главный недостаток – «ленивое» затекание воды в радиаторы, отсюда потеря эффективности. Основная масса теплоносителя циркулирует по кольцевому коллектору. Число батарей ограничено, поскольку дальние греют гораздо хуже.

«Ленинградку» желательно дополнить циркуляционным насосом, установленным на байпасе. С принудительным побуждением схема точно заработает веселее, можно прибавить пару радиаторов. Когда свет отключат, перейдете на самотек, прибавив мощности на котле.

Схема «паук» – устройство и принцип работы

Конструкция данной системы выглядит так:

• утепленный расширительный резервуар находится на чердаке, ровно по центру здания;
• к баку подходят стояки соответствующего диаметра от батарей и теплогенератора;
• сбор остывшего теплоносителя из радиаторов организован традиционным способом – в горизонтальную магистраль.

Принцип действия следующий: нагретая котлом вода самотеком поднимается в емкость, откуда расходится потребителям по трубам меньшего сечения. Разводка применима в одно– и двухэтажных зданиях.

Реальные плюсы «паука» – удачное гидравлическое распределение теплоносителя и отсутствие верхней горизонтальной разводки по комнатам. На подаче есть 1 стояк большого размера, идущий от котла к бачку, опуски делаются трубой Ø15…25 мм. На ответвления можно использовать металлопластик и сшитый полиэтилен.

Минусы гравитационной схемы «паук»:

• сложность монтажа, множество труб и стыков на чердаке;
• экономии материалов нет, вместо 1 распределительной магистрали используется десяток меньших труб, которые обязательно нужно утеплить;
• «паук» нельзя смонтировать в доме без чердака.

Ниже на видео домашний умелец показывает сборку такой системы, только закрытого типа, да еще и в трехэтажном доме. Если внимательно присмотреться, то нетрудно найти сходство между чердачным резервуаром – распределителем и верхним коллектором комбинированной схемы с естественной циркуляцией.

Расчет самотечной системы

Чтобы рассчитать и спроектировать отопление с естественной циркуляцией, действуйте в таком порядке:

1. Выясните количество тепла, нужное для обогрева каждой комнаты. Воспользуйтесь для этого нашей инструкцией.
2. Подберите энергонезависимый котел – газовый либо твердотопливный.
3. Разработайте схему, приняв за основу один из предложенных здесь вариантов. Поделите разводку на 2 плеча – тогда магистрали не пересекут входную дверь дома.
4. Определите расход теплоносителя под каждое помещение и рассчитайте диаметры труб.

Примечание. Уклоны вычислять не нужно, принимайте стандартное значение 0.5 см на метр длины. Допускаются отклонения в большую или меньшую сторону в диапазоне 0.7…0.2 см/1 м.

Сразу отметим, что «ленинградку» разбить на 2 ветви не удастся. Это значит, что кольцевой трубопровод обязательно пройдет под порогом входной двери. Чтобы выдержать все уклоны, котел придется ставить в приямке.

Расчет диаметра труб на всех участках гравитационной двухтрубной системы делается так:

1. Берем теплопотери всего здания (Q, Вт) и определяем массовый расход теплоносителя (G, кг/ч) в главной магистрали по приведенной ниже формуле. Перепад температур между подачей и «обраткой» Δt принимаем равным 25 °C. Затем переводим кг/ч в другие единицы – тонны за час.
2. По следующей формуле находим площадь сечения (F, м²) главного стояка, подставив значение скорости естественной циркуляции ʋ = 0.1 м/с. Пересчитываем площадь круга в диаметр, получаем размер основной трубы, подходящей к котлу.
3. Считаем тепловую нагрузку на каждую ветку, повторяем расчеты и выясняем диаметры этих магистралей.
4. Переходим в следующие комнаты, снова определяем диаметры участков по тепловым затратам.
5. Выбираем стандартные размеры труб, округляя полученные цифры в большую сторону.

Приведем пример расчета самотечной системы в одноэтажном доме 100 м. кв. На представленной ниже планировке уже нанесены радиаторы отопления и указаны тепловые потери. Начинаем с основного коллектора котла и движемся в сторону последних помещений:

1. Величина теплопотерь дома Q = 10.2 кВт = 10200 Вт. Расход теплоносителя в главном стояке G = 0.86 х 10200 Вт / 25 °C = 350.88 кг/ч или 0.351 т/ч.
2. Площадь поперечника подающей трубы F = 0.351 т/ч / 3600 х 0.1 м/с = 0.00098 м², диаметр d = 35 мм.
3. Нагрузка на правую и левую ветку составляет 5480 и 4730 Вт соответственно. Количество теплоносителя: G1 = 0.86 х 5480 / 25 = 188.5 кг/ч или 0.189 т/ч, G2 = 0.86 х 4730 / 25 = 162.7 кг/ч или 0.163 т/ч.
4. Сечение правой ветви F1 = 0.189 / 3600 х 0.1 = 0.00053 м², диаметр составит 26 мм. Левое ответвление: F2 = 0.163 / 3600 х 0.1 = 0.00045 м², d2 = 24 мм.
5. В детскую и кухню придут линии DN32 и DN25 мм (округлили в большую сторону). Теперь считаем размеры коллекторов для спальни и гостиной + коридор с теплопотерями 2.2 и 2.95 кВт соответственно. Получаем оба диаметра DN20 мм.

Для подключения небольших батарей можно использовать подводки DN15 (наружный d = 20 мм), на плане указаны размеры DN20

Внимание! Полученные в результате расчетов диаметры указывают на размер внутреннего прохода трубопроводов (обозначение – DN или Ду).

Осталось подобрать трубы. Если варить отопление из стали, на котловой стояк пойдет Ø48 х 3.5, ветви — Ø42 х 3 и 32 х 2.8 мм. Оставшуюся разводку, в том числе подводки к батареям, делаем трубопроводом 26 х 2.5 мм. Первая цифра размера указывает на внешний диаметр, вторая – толщину стенки (сортамент водогазопроводных стальных труб).

Рекомендации по монтажу своими руками

Для прокладки основных линий естественной циркуляции лучше использовать полипропиленовые или стальные трубы. Причина – большой диаметр, полиэтилен Ø40 мм и больше стоит слишком дорого. Радиаторные подводки делаем из любого удобного материала.

Совет. При сборке самотечной сети отопления из металлопластика не ставьте компрессионные фитинги – они сильно уменьшают внутренний проход.

Как правильно сделать разводку и выдержать все уклоны:

1. Начните с разметки. Обозначьте места установки батарей, точки подключения подводок и трассы магистралей.
2. Размечайте трассы на стенах карандашом начиная от дальних батарей. Величину наклона регулируйте длинным строительным уровнем.
3. Двигайтесь от крайних радиаторов к котельной. Когда вы прочертите все трассы, то поймете, на каком уровне ставить теплогенератор. Входной патрубок агрегата (для остывшего теплоносителя) должен располагаться на одном уровне или ниже обратной линии.
4. Если уровень пола топочной слишком высокий, попытайтесь сместить все обогреватели вверх. Следом поднимутся горизонтальные трубопроводы. В крайнем случае делайте под котлом углубление.

Прокладка обратной линии в топочной с параллельным подключением к двум котлам

После нанесения разметки пробейте отверстия в перегородках, вырежьте борозды под скрытую прокладку. Затем проверьте трассы еще раз, внесите корректировки и приступайте к монтажу. Соблюдайте тот же порядок: сначала закрепите батареи, потом кладите трубы в сторону топочной. Установите расширительный бачок со сливным патрубком.

Самотечная сеть трубопроводов заполняется без проблем, краны Маевского трогать не нужно. Просто медленно закачивайте воду через кран подпитки в нижней точке, весь воздух уйдет в открытый бачок. Если после прогрева какой-либо радиатор остается холодным, воспользуйтесь ручным воздухоотводчиком.

Заключение

Напоследок попытаемся отговорить вас от монтажа гравитационной системы с естественной циркуляцией.😊 Это наиболее сложный и дорогостоящий вариант отопления частного дома. Плюс внешний вид – не всегда удается замуровать здоровые трубы в стены либо зашить гипсокартонными коробами. Сравните стоимость самотека с закрытой двухтрубной разводкой плюс электрогенератор. Вполне вероятно, что цена выйдет одинаковой.

4 Replies to “Как сделать систему отопления с естественной циркуляцией”

Спасибо, все вопросы отпали. Схема полипропилен + генератор у меня сейчас в данный момент. Но это не очень удобно. Так как на ночь засыпать угля страшновато, вдруг отключат свет пока спишь.

Полипропилен дает маленький объем воды. Даже 2х трубная не даст нужный объем ( у меня 40 труба).
С полипропиленом нужно ставить только буферную емкость. Но к сожалению у меня нет места.

Вот думаю толи ленинградку сделать из 50 стали, Толи 2х трубку.
Но в любом случае нужно переделывать.

Переделал систему отопления на принудительную — расходы на отопление дома вырасли кроме покупки генератора пришлось ставить стабилизатор напряжения (у нас напряжение 170 вольт) и стоимость электричества это что- то а после 5 дней без света на бензин ушло столько 😱😱 в общем по весне буду опять делать самотеком

Ребята, подскажите. При самотеке с газовым котлом, если у меня на байпасе стоит циркуляционный насос(знаю хреновый самотек но какой от родителей из прошлого остался) и ночью пропадет свет, какие могут быть последствия или на котле автоматика сделает свое дело? Ну или может как-то через отключенный насос будет продолжать самотек работать при закрытой основной трубе?

Если уголь засыпешь и отключат насос — расширитель будет так кипеть и грохотать, что по-любому проснешься, закроешь заслонку, подождешь, подключишь резервный источник питания, прогонишь систему и опять ляжешь спать. Главное — побольше воды в системе или наличие термоаккумулятора, меньше вероятность закипания и разрывы труб от поднимающихся пузырьков. Ну и тут еще мощность котла надо учитывать.