Уклон труб отопления: делаем правильно

Правила подбора уклона труб отопления в различных случаях

Для беспрепятственной циркуляции теплоносителя по системе правильный наклон в сторону течения воды будет равен 10 мм на 1 м трубопровода. Расчет актуален для направления от нагревательного котла к радиаторам отопления и при выводе из системы.

В конструкциях с принудительной циркуляцией теплоносителя при помощи насоса уклон магистралей применять необязательно. Здесь трубопровод будет проложен горизонтально. Уклон можно сделать минимальным в 2-3 мм в сторону сливной запорной арматуры.

Это поможет удалить воду с труб перед проведением ремонта либо во избежание повреждений при длительном простое в холодное время года.

Для горизонтального отвода при подключении к батарее вертикальных трубопроводов с длиной более 0,5 м допускается откос в 10 мм по направлению течения воды. Если длина отвода меньше, то и уклон делать не следует.

Для однотрубных и двухтрубных систем, где применяется принудительная насосная циркуляция, все эти требования к монтажу водопроводов совсем необязательны.

Монтаж всех магистралей устанавливается либо прямолинейно, либо с незначительным скатом в 2-3 мм в сторону слива.

Таким образом, если планируется проведение ремонтных работ или простой системы на протяжении длительного времени в зимнее время, то слив большей части теплоносителя производится без труда в нижней точке.

Уклон труб в зависимости от условий и системы отопления Схемы монтажа отвода трубы

Самые обычные условия монтажа предусматривают наклон более 1% (0,01). В этом случае все то сопротивление, которое вызвано гидравлическим трением и активным движением воды, будет гораздо меньше подъемной силы.

Паровые системы отопления требуют уклона горизонтальных соединений, для того чтобы при эксплуатации и опорожнении отопительной конструкции выводился конденсат. Трубопровод для такой паровой системы прокладывают с наклоном по направлению движения пара.

Это необходимо для того, чтобы обеспечить самотечное движение попутного конденсата, который образуется через стенки труб с потерей тепла. Если же в одной магистрали движение пара и конденсата будет встречным, то оно сопровождается гидравлическими ударами.

По этой причине крайне не рекомендуется делать уклон паропровода против направления движения пара. Для самотечных конденсаторных магистралей уклон устремляют в сторону стока конденсата. А вот для напорных труб возможно произвольное направление. Таким образом, при опорожнении происходит спуск конденсата.

Для всех магистралей: паровых и напорных конденсаторных, а также водяных в насосных режимах — специалисты рекомендуют ориентировать уклон в 3 мм, а в некоторых случаях опускать на 2 мм.

Уклон системы отопления

Трубы систем водяного и парового отопления редко прокладывают строго горизонтально — только в тех случаях, когда это необходимо по местным условиям. Как правило, трубы монтируют с отклонением от горизонтали — уклоном.

В водяных системах отопления уклон горизонтальных труб необходим для отвода в процессе эксплуатации скоплений воздуха, находящегося в свободном состоянии, в какое-либо заранее выбранное место, а также для самотечного удаления воды из труб при опорожнении систем.

Строго горизонтальная прокладка труб допустима при повышенной скорости движения воды , когда скопления воздуха уносятся протекающей водой. Однако в этом случае затруднен спуск воды из таких труб.

Магистрали верхней разводки рекомендуется прокладывать с уклоном против направления движения воды для того, чтобы частично использовать архимедову подъемную силу для удаления скоплений воздуха к воздухосборнику, расположенному в наиболее высокой точке системы отопления. Подобное направление уклона верхних магистралей необходимо принимать в насосных системах. В гравитационных системах допускается прокладка труб с уклоном по движению воды, если скорость ее движения меньше скорости витания пузырьков воздуха в воде.

Нижние магистрали всегда прокладывают с уклоном в сторону теплового пункта здания, где при опорожнении системы вода спускается в канализацию. При этом, если магистралей две , то рационально для удобства их крепления придавать им уклон в од ном и том же направлении.

В насосных системах уклоны подающих магистралей и подводок к отопительным приборам допускаются по направлению движения воды только в том случае, если будет обеспечиваться самопроизвольное движение скоплений воздуха в обратную сторону — против направления движения воды.

В обычных условиях при уклоне более 1% это требование выполняется, т. е. подъемная сила оказывается больше сопротивления, вызванного динамическим давлением воды и гидравлическим трением.

В паровых системах отопления уклон горизонтальных труб необхо дим для самотечного удаления конденсата как при эксплуатации, так и при опорожнении систем.

Паропроводы рекомендуется прокладывать с уклоном по направлению движения пара для обеспечения самотечного движения попутного конденсата, образующегося при потере тепла через стенки труб.

Встречное движение пара и конденсата в одной и той же трубе сопровождается гидравлическими ударами.

Поэтому уклон паропроводов против направления движения пара нежелателен и допустим в исключительных случаях.

Самотечные конденсатные трубы, естественно, имеют уклон в сторону стока конденсата. Напорным конденсатным трубам уклон придается в произвольном направлении лишь для спуска конденсата при опорожнении труб.

Рекомендуемый нормальный уклон магистралей — водяных в насос

ных системах, паровых и напорных конденсатных—0,003, хотя в необхо

димом случае уклон может быть уменьшен до 0,002. Минимальный ук

лон подающих магистралей гравитационных систем водяного отопления,

паропроводов с уклоном против движения пара, самотечных конденсат

ных магистралей, подводок к отопительным приборам —0,005 и жела

тельно увеличивать его до 0,01.

Расчет труб отопления: диаметр, теплоотдача, уклон и другие характеристики

Одним из основных этапов планирования системы отопления в доме или квартире является расчет труб отопления. На этой стадии разработки проекта определяются вид труб, а также их диаметр. Именно от правильности подбора всех исходных материалов для создания отопительной системы будет зависеть продолжительность и качество её функционирования.

Правильно выбранные и смонтированные трубы отопления обеспечат минимальные потери тепла и бесперебойное функционирование системы

Диаметры труб отопления и особенности их выбора

Приступая к решению такой задачи, как расчет диаметра труб системы отопления, следует принять во внимание, что существует несколько понятий, объединённых общим термином «диаметр трубы». Каждые трубы могут характеризоваться следующими параметрами:

• Внутренний диаметр – основная характеристика трубы, указывающая на её пропускную способность.
• Наружный диаметр – не менее важная характеристика, которую обязательно следует принимать во внимание при проектировании отопительной системы.
• Номинальный диаметр – некая округлённая величина, которая указывается при маркировке.

Не следует забывать также, что трубы, изготовленные из разных материалов, имеют в своей маркировке число, соответствующее тому или иному её диаметру:

• Стальные и чугунные трубы маркируют по величине их внутреннего диаметра.
• Трубы из меди или пластика – по величине наружного диаметра.

Именно поэтому, проводя расчет сечения трубы отопления, в обязательном порядке надо учитывать материал труб. Особенно, если предполагается создать систему, представляющую собой комбинацию разных труб.

Одной из особенностей, влияющих на выбор размера любых труб, является единица измерения, принятая для оценки величины их диаметра, а следовательно, и их маркировки. Основной единицей, указывающей на размер трубы, является целое число или доля дюйма. Чтобы перевести дюймы в привычную для нас систему измерения, следует запомнить, что 1 дюйм = 25,4 мм.

Как выполнить расчёт необходимого диаметра труб отопления

Начиная расчет диаметра трубы для отопления жилого помещения, следует учесть ещё один важный параметр. Это – тепловая нагрузка.

В соответствии со стандартами, комфортные условия для проживания в помещении при высоте потолка в 2,5 м обеспечивают 0,1 кВт тепловой мощности, приходящихся на 1 м 2 его площади.

Следовательно, можно очень легко подсчитать, сколько же потребуется тепла для обогрева, например, комнаты в 20 м 2 :

Правильный выбор уклона труб отопления

Илья Платонович, Казань задаёт вопрос:

Здравствуйте. Помогите решить проблему. Я хочу смонтировать систему отопления в частном доме, но не знаю нужно ли соблюдать уклон труб. Важно, чтобы дом хорошо прогревался и не было проблем из-за воздушных пробок.

Какой уклон труб отопления будет оптимальным для качественной и эффективной работы системы? Установка насоса не планируется, но желательно, чтобы это не повлияло на качественный обогрев дома.

Хочу получить профессиональную консультацию специалиста, чтобы избежать ошибок при монтаже.

Отопление с естественной циркуляцией не требует использования дополнительного оборудования. Его чаще всего используют для обогрева дач, коттеджей и загородных домов, если радиус контура не превышает 30 м. Преимущества: экономичность, простой монтаж и эксплуатация.

В состав системы с естественной циркуляцией входят котел, трубопровод, радиаторы, расширительный бак. Главные характеристики отопительных труб. диаметр, материал изготовления, уклон.

Правильный выбор уклона магистралей позволяет обеспечить быстрое перемещение воды от котла к приборам и удаление воздуха. Магистрали подачи воды и обратная магистраль должны иметь наклон в сторону движения воды не менее 10 мм на 1 м трубы.

Без наклона отопление с естественной циркуляцией может не работать, ведь давление в таких системах незначительное. Наклон позволяет избавиться от воздушных пробок, увеличить теплоотдачу, снизить нагрузку на котел, уменьшить расходы, увеличить срок службы отопительного агрегата.

Если наклон труб канализации по санитарным стандартам составляет 2 см на 1 м, то для отопительных магистралей должен быть не менее 5-10 мм.

Скорость циркуляции определяется рядом факторов: напором, диаметром и материалом труб, количеством и радиусом поворотов, наличием, типом и количеством запорной арматуры.

Главные условия выбора уклона труб отопления: обеспечение хорошей циркуляции теплоносителя за счет уклона в 10 мм на 1 м магистрали и качественный монтаж с использованием специальных приборов – ватерпаса или гидроуровня. Если горизонтальный отвод имеет длину меньше, чем 0,5 м, можно наклон не устраивать.

Разводка может быть верхней или нижней, но при любой схеме лучше, если отопительный агрегат будет находиться ниже уровня труб. Циркуляционный напор зависит от разницы в высоте между нижним радиатором и котлом, и чем он ниже находится, тем быстрее вода будет самотеком переливаться в него.

Точный расчет сделать невозможно, но если учесть рекомендации, отопление в доме будет эффективным и качественным. Естественное отопление медленно прогревается, но и медленно охлаждается, и это огромный плюс в зимнее время.

Монтаж комплекса устройств – сложная задача, и лучше работы доверить профессионалам, но если дом небольшой, можно сэкономить и выполнить работы самостоятельно.

Поделитесь полезной статьей:

Комментарий

Уклоны в СО служат для свободного выпуска воздуха и полного опорожнения системы.

Опорожнения системы, да. А вот с воздухом засада. Скорости теплоносителя в гравитационках очень низкие. И воздух может двигаться против движения теплоносителя.

Комментарий

Комментарий

Ответ: Оптимальные углы наклона в гравитационной системе отопления

Как будет работать система с ЕЦ если трубу горизонтального розлива сделать со значительным уклоном,к примеру 20-30 град? Ну и вопросы. Страницы на 2 займет ответ на каждый. Во-первых, что имеется в виду? 2 или 1- трубная система, и как это будет выглядеть на стене? . Понятно в случае чердака. Но работать будет в любом случае.

Если уклон будет достигаться опусканием конца трубы со стороны, куда направлен поток, то, соответственно, с центром охл. будет наоборот.

P.S. Укажите,если можно,грамотную литературу по системам отопления. В сети масса всяких популярных рассуждений и “пособий” по системам с ЕЦ. В основном, все сводится к разнице удельных весов “столбов воды” в стояках. “Научные” разработки крайне громоздки и, к сожалению, весьма приблизительны в своих методиках расчета, то же относится и к программам компьютерного расчета.

Уклон труб отопления

Для эффективной работы системы водяного обогрева частного дома и нормального обслуживания ее в процессе эксплуатации, большое значение имеет уклон труб отопления.

В первую очередь это требуется для системы отопления с естественной циркуляцией .

В ней все перемещение теплоносителя от котла к приборам отопления и обратно, а также удаление воздуха из системы во время заполнения происходит благодаря уклону труб отопления.

Подающие и обратные магистрали обязательно должны быть проложены по всей длине с уклоном 10 мм на погонный метр трубы, в сторону движения теплоносителя.

Ввиду того, что высота потолков и полов в разных помещениях дома может значительно отличаться друг от друга, предварительный разметку под уклон труб отопления удобно делать с помощью водяного уровня .

Для однотрубных и двухтрубных систем в которых используется принудительная циркуляция при помощи насоса, такие требования к монтажу магистралей не обязательны.

Установка труб магистралей делается или прямолинейно, или с небольшим уклоном 2 – 3 мм в сторону слива.

Это позволит сделать слив большей части теплоносителя в нижней точке, в случае, если надо произвести ремонтные работы или во время длительного простоя отопления в холодный зимний период, для предотвращения “разморозки” системы.

В вертикальных системах , при длине участка горизонтальной подводки от стояка и до прибора отопления составляет более полуметра, требуется сделать уклон трубы до 10 мм по направлению движения жидкости. При длине подводки меньше 0,5 метра, уклон труб отопления можно и не выставлять.

Уклоны труб систем водяного отопления

Уклоны горизонтальных магистралей, 2¸5 мм на 1 метр трубопровода , служат для обеспечения удаления воздуха из верхних точек системы и опорожнения системы отопления.

Если подающая и обратная магистрали проложены вместе, то рационально для удобства крепления при монтаже прокладывать их с уклоном 0,002¸0,003 в одном направлении в сторону теплового узла.

Подающую и о6ратную подводки к нагревательным приборам, при их длине до 500 мм, прокладывают горизонтально; с уклоном 0,005 и 0,01 на всю длину подводки – при длине более 500 мм, в сторону движения теплоносителя.

Теплоизоляция труб

При прокладке в неотапливаемых помещениях и в местах, где возможно замерзание теплоносителя для снижения теплопотерь, подающие и обратные магистрали и участки стояков в местах присоединения к магистралям, покрывают тепловой изоляцией.

Тепловая изоляция может быть оберточная , сборная и литая, наносимая на трубы в заводских условиях. Изоляция трубопроводов снаружи покрывается защитным слоем: асбестовым или алюминиевым листом, или синтетической несгораемой пленкой.

В настоящее время используются новые теплоизоляционные материалы .

Нужен ли наклон труб отопления?

Хочу сделать отопление с принудительной циркуляцией. Трубы будут проходить в нижней части комнат непосредственно под батареями. Но с уклоном труб не получается. Можно ли сделать без уклона? Если нет. то какой минимальный уклон должен быть?

Ответы пользователей и экпертов форума на вопрос: Нужен ли наклон труб отопления?

Если у вас принудительная циркуляция, то уклон труб можно и не делать. Допустим у моих родителей тоже принудиловка стоит и уже 14 лет все работает и ни разу практически сбоев и перегревов котла не происходило.

Источники: bibliotekar.ru, vse-o-trubah.ru, experttrub.ru, izba.su, sewerage-house.ru, vikidalka.ru, trubi.postroyforum.ru

Проектирование отопления с принудительной циркуляцией

Существует 2 типа циркуляции теплоносителя для обогрева помещений — естественная и принудительная. Система отопления с принудительной циркуляцией обладает рядом преимуществ перед гравитационной, главная из которых – возможность использовать современные конструкции и довести отопительный комплекс до совершенства.

Основное отличие естественной циркуляции от принудительной – наличие насоса, который заставляет жидкость перемещаться по трубопроводу. Система с гравитационным типом перемещения теплоносителя предполагает проектирование магистрали, имеющей достаточный уклон.

Принцип работы

При естественном движении в системе отопления, нагретая жидкость из котла под действием температуры сама создает давление и поднимается вверх по трубам, попадает в радиаторы, а остывая — возвращается в нагревательный прибор.

Соответственно, близкие к котлу радиаторы будут прогреты хорошо, а дальние – наоборот.

Чтобы поддерживать более-менее стабильную температуру в разных помещениях, приходится наращивать количество секций на батареях отопления и увеличивать диаметр труб, а также рассчитывать уклон трубопровода, чтобы теплоноситель перемещался по магистрали согласно законам физики.

Насос для принудительной циркуляции способствует быстрому движению жидкости без повышения давления и потери температуры. Существует еще несколько преимуществ:

• Нет необходимости использовать для монтажа трубы с большим диаметром;
• Нет перепада температур – нет быстрого износа элементов системы;
• Возможность регулировать температурный режим в отдельных помещениях;
• Не нужно рассчитывать уклон для беспрепятственного движения теплоносителя.

Недостаток насоса – его шум во время работы. Нужно выбирать хорошие малошумные модели.

Конструктивные особенности

Система отопления с принудительной циркуляцией бывает двух типов — закрытая и открытая.

Открытая система не предполагает наличие насоса, однако в ней обустраивается принудительная циркуляция. Для этого рассчитывают уклон трубопровода и устанавливают расширительный бачок. Котел для нагрева применяют твердотопливный или газовый. Такой тип отопления считается самым экономичным в плане стоимости обустройства.

«Открытой» система называется из-за постоянного контакта с окружающей средой через расширительный бачок. Поэтому возможна коррозия металлических комплектующих.

Для открытого вида обязательно использование труб с большим диаметром. При разработке проекта необходимо заранее учитывать способ их маскировки, а также рассчитать эффективный уклон труб.

Закрытая система – максимально производительна для любого жилья (квартиры, дачи, загородного дома). Чтобы смонтировать ее своими руками понадобятся следующие комплектующие:

В котле нагревается теплоноситель, его излишек поступает в расширительный бачок, а поток жидкости перекачивает насос. Также дополнительно ставят клапан для сброса давления. Расширительный бак для закрытой системы должен быть герметичным. Недостаток закрытого типа: обязательное наличие бесперебойного электропитания для насоса.

При обустройстве отопления своими руками первоначально следует определиться с видом схемы.

Однотрубная

В такой системе нет входящего и обратного трубопровода теплоносителя. Поток движется из котла, заполняет радиатор, выходи из него и движется далее к следующему. Затем жидкость возвращается в котел.

Такая, на первый взгляд, логичная и простая схема имеет существенный недостаток: по мере движения теплоноситель остывает, особенно, если система без насоса и в качестве принудительной циркуляции использовать уклон весьма проблематично. Однако сделать однотрубную разводку своими руками довольно просто.

Специалисты рекомендуют учитывать в однотрубной схеме такой нюанс, как быстрое остывание жидкости и холодную «обратку». Необходимо защитить котел от конденсата.

Двухтрубная

Схема разводки в системе этого типа сложнее, но при этом эффективнее. Теплоноситель поступает в трубу, затем в радиатор. После охлажденная жидкость идет в параллельный трубопровод обратки. Таким образом, подающий и обратный поток идут по двум ветвям, что гарантирует одинаковую температуру в последующем радиаторе.

Преимущество двухтрубной системы — постоянная температура в каждом элементе, а также возможность отключить какой-либо радиатор. Например, однотрубная схема не предполагает выборочного отключения – при перекрытии одного элемента блокируется вся система отопления. Недостаток — разветвленная система трубопровода, которую нужно монтировать своими руками, обладая профильными знаниями.

Как выбрать насос

Прежде чем приступать к выбору оборудования и собственно к монтажу отопления необходимо рассчитать его характеристики. Важные параметры:

• Производительность;
• Гидравлическое сопротивление (напор);
• Размер устройства;
• Температурный режим.

Кроме того, следует продумать точку подключения электричества для питания насоса. В случае перебоев с питанием желательно иметь альтернативный источник энергии, например, генератор.

Проектирование и монтаж

Первоначально – выбор котла исходя из его мощности. Усредненная норма на 10 м2 составляет 1 кВт. Для помещений с высокими потолками – 1,2 – 1,3 кВт. Также нужно учитывать теплопотери дома.

Количество радиаторов зависит от размера помещения и числа окон. Считается, что на комнату площадью 10 м2 и одним большим окном достаточно повесить один радиатор с примерно 10-ю секциями.

Далее нужно выбрать тип отопления: открытый или закрытый, однотрубная схема или двухтрубная, учесть, есть ли возможность для циркуляции делать уклон. Чаще всего выбор падает на принудительную циркуляцию с двухтрубной схемой.

Исходя из совокупности данных, делается проект. Последовательно монтируются своими руками или при помощи специалистов котел, трубопровод, радиаторы и насос. На батареи устанавливаются вентили для регулировки температуры. Насос монтируется на обратном трубопроводе.

Диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией

Важным пунктом расчета системы отопления является выбор диаметра труб. Учитывается ряд факторов, зависящих от типа подключения отопительных элементов, необходимой мощности системы, параметров котла и т.п.

Начинать рассчитывать диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией необходимо с выбора конкретного способа подключения системы и ее основных параметров.

В ходе расчетов уже можно будет делать выводы о целесообразности применения того или иного диаметра или же корректировать параметры системы, исходя из экономических, технологических или даже эстетических соображений.

Что учитывается при расчете

Основные критерии, которые важно учесть:

• объем теплоносителя, достаточного для заполнения системы;
• длина отопительного контура;
• номинальная скорость потока теплоносителя;
• требуемая продуктивность, кВт;
• циркуляционное давление;
• сопротивление труб и фитинга в отопительном контуре.

Для каждого параметра имеется диапазон приемлемых значений. Расчет при этом должен дать размер трубы системы отопления, удовлетворяющий всем требованиям и обеспечивающий оптимальные параметры.

Расчеты касаются внутреннего диаметра. Уже после получения нужного размера выбирается подходящий номинал, имеющийся в продаже, далее подбирается материал. От этого зависит толщина стенок, внешний диаметр и внешний вид.

Параметры отопления, используемые для расчета диаметра труб

• объем контура отопления;
• скорость движения теплоносителя;
• теплоемкость;
• перепад давления горячего и остывшего теплоносителя;
• высота контура.

Объем жидкости в системе с естественной циркуляцией, сам по себе, не играет ключевой роли.

Чем больше теплоносителя, тем больше тратится топлива для нагрева, однако за счет увеличенного объема повышается давление циркуляции, что способствует росту КПД отопления.

Диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией выбирается по возможности большим. Особенно, когда нет возможности повысить общую высоту контура.

Нужно распределять трубы и радиаторы таким образом, чтобы сократить путь от котла к радиатору. Слишком длинные линии на подаче, хоть и обеспечат больший напор в системе, однако снизят эффективность обогрева в дальних ее точках. При этом влияние оказывает только высота участка.

Скорость жидкости ограничивается в пределах 0,4-0,6 м/с, что позволит снизить до минимума сопротивление в трубах. Желательно поддерживать переходной тип движения воды в трубах между ламинарным (равномерным) и турбулентным (с завихрениями).

Требуемая мощность рассчитывается по формуле:

При естественной циркуляции важен напор циркуляции. Жидкость движется исключительно под действием сил гравитации. Горячий теплоноситель поступает в трубы, расположенные выше котла, например под потолком или на чердаке.

В радиаторах тепло переходит к внутреннему воздуху помещения.

Холодная вода имеет большую плотность и тяжелее горячей, потому она опускается, создавая естественный поток, стекая в котел, где вновь нагревается, образуя неразрывный цикл

Основная формула напора естественной циркуляции:

Схема для расчета высоты уровня воды

Основной параметр, влияющий на эффективность отопления – это высота уровня воды в системе, разница между уровнями подвода и отвода воды от радиатора.

Именно она задает необходимый циркуляционный напор под действием сил тяжести. Для двухтрубного горизонтального подключения высота считается между средней линией радиатора и средней линией котла, потому логично, что котел должен располагаться значительно ниже.

Для одноэтажного дома это означает расположение котла в подвальном помещении.

Высота при вертикальном распределении обозначает разницу уровней подводящей линии и обратной, при условии, что котел находится именно на уровне отводящей линии или немного ниже. Однако часто технически невозможно распределить котел и радиаторы на достаточной разнице высот, потому следует уменьшать сопротивление контура, в том числе увеличивать диаметр труб.

Иногда достаточно установить разгонный коллектор, «Л»-образный участок труб,ы дополнительно повышающий высоту контура отопления. Формировать его следует непосредственно от котла вверх и от верхней точки по пологому пути к первому радиатору в контуре.

Расчет сопротивления подбор оптимального диаметра трубы

Имея на руках все вышеперечисленные данные, начинается подбор сечения, часто не за один подход.

Выполнив разметку прокладки в соответствии со схемой подключения, берется условный размер в сечении, например в 1 дюйм.

После этого рассчитывается сопротивление системы и сравнивается с напором, создаваемым гравитацией при номинальном значении нагрева теплоносителя и температуры остывшей обратки.

• Если напора не хватает, то увеличивается сечение, и расчеты повторяются.
• Если скорость движения воды слишком низкая или объем теплоносителя слишком большой, то уменьшается сечение, и расчет повторяется заново.

Сопротивление трубопровода легче выразить как потерю напора в метрах водяного столба. Используется простая формула:

В формуле присутствует все ключевые параметры, такие как скорость течения, диаметры труб в системе отопления и их протяженность.

Сложность возникает с коэффициентом λ (гидравлического трения), который легче всего узнать из справочных данных для того типа труб, который выбран в качестве основного при проектировании.

В противном случае потребуется объемный и сложный путь расчета с применением Числа Рейнольдса, формул Блазиуса и Конакова, Альтшуля и Никурадзе.

Задача состоит в том, чтобы при естественной циркуляции сопротивление контура было меньше или равно напору, создаваемому разницей уровней.

Чтобы определиться, какой размер трубы выбрать для отопления с естественной циркуляцией, надо взять самый длинный контур от котла до дальнего радиатора и сравнивать расчетную потерю напора при условии, что и напор получается наименьший.

Имеется в виду, что при распределении маршрутов в отоплении с естественной циркуляцией все подводящие линии располагаются с небольшим обязательным уклоном от места ближайшего к котлу и к дальнему подводу последнего радиатора.

Составляет уклон примерно 1 см на каждый метр или не менее 0,5%.

Получив результаты

В ходе расчетов определяется оптимальный размер трубы. Однако следует учитывать, что окончательное проектирование должно выполняться профессионалам и с применением значительно более сложных формул и схем.

Учитываются и количество колен, способ подключения, оптимизация по затратам, экономической целесообразности и даже эстетического вида.

При выборе диаметра учитывается разделение труб на основные и подводящие, наличие запорной арматуры и регулирующих приборов, с помощью которых настраивается обогрев в отдельных комнатах.

Удалось ли Вам самостоятельно выполнить подбор диаметра трубы для отопления? Как вариант, можно попробовать пересчитать параметры своего существующего отопления и определить его эффективность. Возможно, стоит пересмотреть некоторые моменты для достижения лучших показателей, особенно в экономии. Свои результаты, а также мнение о данной инструкции оставляйте в комментариях под статьей.

Частая ошибка старых систем отопления с естественной циркуляцией связана с разводкой труб. Колена формировались слишком угловатым и с заужением сечения, что приводит к существенному повышению гидродинамического сопротивления. Для снижения сопротивления необходимо соблюсти правильный радиус разворота (для стальных труб это 2-2,5D) и использовать трубогиб для сохранения профиля труб.

Диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией

Система отопления с естественной циркуляцией: водяные схемы

Сооружение автономной сети отопления гравитационного типа выбирают, если нецелесообразно, а иногда и невозможно установить циркуляционный насос или подключиться к централизованному электроснабжению.

Такая система обходится дешевле в обустройстве и полностью независима от электричества. Однако ее работоспособность во многом зависит от точности проектирования.

Чтобы система отопления с естественной циркуляцией функционировала бесперебойно, необходимо рассчитать ее параметры, правильно установить компоненты и обоснованно выбрать схему водяного контура. Мы поможем в решении этих вопросов.

Мы описали главные принципы работы гравитационной системы, привели советы по выбору трубопровода, обозначили правила сборки контура и размещения рабочих узлов. Отдельное внимание мы уделили особенностям проектирования и функционирования одно- и двухтрубной схемам отопления.

Принципы процесса естественной циркуляции

Процесс движения воды в контуре отопления без применения циркуляционного насоса происходит в силу естественных физических законов.

Понимание природы этих процессов позволит грамотно разработать проект системы отопления для типовых и нестандартных случаев.

Максимальная разность гидростатического давления

Основное физическое свойство любого теплоносителя (воды или антифриза), которое способствует его движению по контуру при естественной циркуляции – уменьшение плотности при увеличении температуры.

Плотность горячей воды меньше, чем холодной и поэтому возникает разница в гидростатическом давлении теплого и холодного столба жидкости. Холодная вода, стекая к теплообменнику, вытесняет горячую вверх по трубе.

Движущей силой воды в контуре при естественной циркуляции является перепад гидростатического давления между холодным и горячим столбами жидкости

Отопительный контур дома можно условно разделить на несколько фрагментов. По «горячим» фрагментам вода направляется вверх, а по «холодным» – вниз. Границами фрагментов являются верхняя и нижняя точка системы отопления.

Главной задачей при моделировании системы с естественной циркуляциейводы является достижение максимально возможной разницы между давлением столба жидкости в «горячем» и «холодном» фрагментах.

Классическим для естественной циркуляции элементом водяного контура является коллектор разгона (главный стояк) – вертикальная труба, направленная вверх от теплообменника.

Коллектор разгона должен иметь максимальную температуру, поэтому его утепляют на всей протяженности. Хотя, если высота коллектора не велика (как для одноэтажных домов), то можно не проводить утепление, так как вода в нем не успеет остыть.

Обычно систему проектируют таким образом, чтобы верхняя точка коллектора разгона совпадала с верхней точкой всего контура. Там устанавливают выход на бак-расширитель открытого типа или клапан для отвода воздуха, если используют мембранный бак.

Тогда длина «горячего» фрагмента контура является минимально возможной, что приводит к уменьшению теплопотерь на этом участке.

Также желательно, чтобы «горячий» фрагмент контура не сочетался с длительным участком, транспортирующим остывший теплоноситель. В идеале нижняя точка водяного контура совпадает с нижней точкой теплообменника, помещенного в устройство нагрева.

Чем ниже в системе отопления расположен котел, тем меньше гидростатическое давление столба жидкости в горячем фрагменте контура

Для «холодного» сегмента водяного контура тоже есть свои правила, увеличивающие давление жидкости:

• чем больше теплопотери на «холодном» участке отопительной сети, тем ниже температура воды и больше ее плотность, поэтому функционирование систем с естественной циркуляцией возможно только при значительной теплоотдаче;
• чем больше расстояние от нижней точки контура к подключению радиаторов, тем больше участок столба воды с минимальной температурой и максимальной плотностью.

Чтобы обеспечить выполнение последнего правила, часто печь или котел устанавливают в самой нижней точке дома, например, в подвале. Таким размещением котла обеспечивают максимально возможное расстояние между нижним уровнем радиаторов и точкой входа воды в теплообменник.

Однако высота между нижней и верхней точками водяного контура при естественной циркуляции не должна быть слишком большой (на практике не более 10 метров). Печь или котел, нагревают только теплообменник и нижнюю часть коллектора разгона.

Если этот фрагмент незначителен относительно всей высоты водяного контура, то падение давления в «горячем» фрагменте контура будет несущественным и процесс циркуляции не будет запущен.

Использование систем с естественной циркуляции для двухэтажных строений вполне оправдано, а для большей этажности будет необходим циркуляционный насос

Минимизация сопротивления движению воды

При проектировании системы с естественной циркуляцией необходимо учитывать скорость движения теплоносителя по контуру.

Во-первых, чем быстрее скорость, тем быстрее будет происходить передача тепла по системе «котел – теплообменник – водяной контур – радиаторы отопления – помещение».

Во-вторых, чем быстрее скорость жидкости через теплообменник, тем меньше вероятность ее закипания, что особенно важно при печном отоплении.

Закипание воды в системе может обойтись очень дорого – стоимость демонтажа, ремонта и обратной установки теплообменника требует много времени и средств

В системах отопления с принудительной циркуляцией скорость движения воды в основном зависит от параметров циркуляционного насоса.

При водяном отоплении с естественной циркуляцией скорость зависит от следующих факторов:

• разницы давления между фрагментами контура в нижней его точке;
• гидродинамического сопротивления отопительной системы.

Способы обеспечения максимальной разницы давления были рассмотрены выше. Гидродинамическое сопротивление реальной системы не поддается точному расчету по причине сложной математической модели и большого числа входящих данных, точность которых трудно гарантировать.

Тем не менее, существуют общие правила, соблюдение которых позволит уменьшить сопротивление отопительного контура.

Основным причинами снижения скорости движения воды являются сопротивление стенок труб и присутствие сужений из-за наличия фитингов или запорной арматуры. При небольшой скорости потока сопротивление стенок практически отсутствует.

Исключение составляют длинные и тонкие трубы, характерные для отопления с помощью теплого пола. Как правило, для него выделяют отдельные контуры с принудительной циркуляцией.

При выборе типов труб для контура с естественной циркуляцией придется учитывать наличие технических сужений при монтаже системы. Поэтому металлопластиковые трубы использовать при естественной циркуляции воды нежелательно по причине соединения их фитингами, со значительно меньшим внутренним диаметром.

Фитинги металлопластиковых труб несколько сужают внутренний диаметр и являются серьезной преградой на пути воды при слабом напоре (+)

Правила выбора и монтажа труб

Выбор между стальными или полипропиленовыми трубами при любой циркуляции происходит по критерию возможности их использования для горячей воды, а также с позиций цены, легкости монтажа и срока эксплуатации.

Стояк подачи монтируют из металлической трубы, так как через него проходит вода самой высокой температуры, а в случае печного отопления или неисправности теплообменника возможен вариант прохождения пара.

При естественной циркуляции необходимо использовать диаметр труб несколько больший, чем в случае применения циркуляционного насоса. Обычно, для обогрева помещений до 200 кв. м, диаметр коллектора разгона и трубы на входе обратки в теплообменник равен 2 дюймам.

Это вызвано меньшей скоростью воды по сравнению с вариантом принудительной циркуляции, что приводит к следующим проблемам:

• снижение объема переносимого тепла за единицу времени от источника к обогреваемому помещению;
• появление засоров или воздушных пробок, с которыми не сможет справиться небольшого напор.

Особенное внимание при использовании естественной циркуляции с нижней схемой подвода подачи необходимо уделить проблеме удаления воздуха из системы. Он не может полностью отводиться из теплоносителя через расширительный бак, т.к. закипающая вода поступает сперва в приборы по магистрали, расположенной ниже чем они сами.

При принудительной циркуляции напор воды сгоняет воздух к установленному в наивысшей точке системы воздухосборнику — устройству с автоматическим, ручным или полуавтоматическим управлением. С помощью кранов Маевского в основном производится регулировка теплоотдачи.

В гравитационных отопительных сетях с подачей, расположенной ниже приборов, краны Маевского применяются непосредственно для стравливания воздуха.

На всех радиаторах отопления современного типа присутствуют устройства для выпуска воздуха, поэтому для предотвращения образования пробок в контуре можно делать уклон, сгоняя воздух к радиатору

Воздух также может отводиться с помощью воздухоотводчиков, установленных на каждом стояке или на воздушной линии, проложенной параллельно магистралям системы. Из-за внушительного количества устройств для отвода воздуха гравитационные схемы с нижней разводкой применяются крайне редко.

При слабом напоре небольшая воздушная пробка способна полностью остановить систему обогрева. Так, согласно СНиП 41-01-2003 не допускается прокладывать без уклона трубопроводы систем отопления при скорости движения воды менее 0,25 м/с.

При естественной циркуляции такие скорости недостижимы. Поэтому кроме увеличения диаметра труб необходимо соблюдать постоянные уклоны для вывода воздуха из системы отопления. Уклон проектируют из расчета 2- 3 мм на 1 метр, в квартирных сетях наклон достигает 5 мм на погонный метр горизонтальной линии.

Уклон подачи делают по ходу движения воды, чтобы воздух двигался к баку-расширителю или системе, стравливающей воздух, расположенной в верхней точке контура. Хотя можно сделать и контр-уклон, но в этом случае необходимо дополнительно установить клапан для отвода воздуха.

Уклон магистрали обратки делают, как правило, по ходу движения охлажденной воды. Тогда нижняя точка контура будет совпадать с входом обратной трубы в теплогенератор.

Самая распространенная комбинация направления уклона подающей и обратной труб для удаления воздушных пробок из водяного контура с естественной циркуляцией

При установке теплого пола небольшой площади в контуре с естественной циркуляцией необходимо не допустить попадания воздуха в узкие и горизонтально расположенные трубы этой обогревательной системы. Необходимо поставить устройство удаления воздуха перед теплым полом.

Однотрубные и двухтрубные схемы отопления

При разработке схемы отопления дома с естественной циркуляцией воды возможно проектирование как одного, так и нескольких отдельных контуров. Они могут существенно отличаться друг от друга. Вне зависимости от длины, количества радиаторов и других параметров, их выполняют по однотрубной или двухтрубной схеме.

Контур с использованием одной магистрали

Систему отопления с использованием одной и той же трубы для последовательного подвода воды к радиаторам называют однотрубной. Самым простым однотрубным вариантом является отопление металлическими трубами без использования радиаторов.

Это наиболее дешевый и наименее проблемный способ решения обогрева дома при выборе в пользу естественной циркуляции теплоносителя. Единственный значимый минус – внешний вид громоздких труб.

При самом экономном варианте однотрубной схемы с радиаторами отопления, горячая вода последовательно протекает через каждое устройство. Здесь необходимо минимальное количество труб и запорной арматуры.

По мере прохождения теплоноситель остывает, поэтому последующие радиаторы получают воду более холодную, что необходимо учитывать при расчете количества секций.

Простая однотрубная схема (вверху) требует минимального количества монтажных работ и вложенных средств. Более сложный и затратный вариант внизу позволяет отключать радиаторы без остановки всей системы

Самым эффективным способом подключения приборов отопления к однотрубной сети считается диагональный вариант.

Согласно этой схеме контуров отопления с естественным типом циркуляции горячая вода поступает в радиатор сверху, после охлаждения отводится через расположенный внизу патрубок. При прохождении подобным образом нагретая вода отдает максимальное количество тепла.

При нижнем подключении к батарее как входного патрубка, так и выходного, теплоотдача существенно уменьшается, потому что нагретому теплоносителю надо пройти максимально длинный путь. Из-за значительного остывания в подобных схемах не используются батареи с большим количеством секций.

«Ленинградка» характеризуется внушительными теплопотерями, которые необходимо учитывать при расчете системы. Плюс ее в том, что при использовании запорных вентилей на входном и выходном патрубке приборы выборочно можно отключать для ремонта без остановки отопительного цикла (+)

Отопительные контуры с подобным подключением радиаторов получили название «Ленинградка«. Несмотря на отмеченные потери тепла, им отдают предпочтение в обустройстве систем квартирного отопления, что обусловлено более эстетичным видом прокладки трубопровода.

Существенным недостатком однотрубных сетей является невозможность отключить одну из секций отопления без прекращения циркуляции воды по всему контуру.

Поэтому обычно применяют модернизацию классической схемы с установкой «байпаса» для обхода радиатора с помощью ответвления с двумя шаровыми кранами или трехходовым краном. Это позволяет регулировать подачу воды к радиатору, вплоть до полного его отключения.

Для двух и более этажных строений применяют варианты однотрубной схемы с вертикальными стояками. В этом случае распределение горячей воды более равномерное, чем при горизонтальных стояках. К тому же вертикальные стояки менее протяженные и лучше вписываются в интерьер дома.

Однотрубную схему с вертикальной разводкой успешно применяют при обогреве двухэтажных помещений с использованием естественной циркуляции. Представлен вариант с возможностью отключения верхних радиаторов

Вариант с применением обратной трубы

Когда одну трубу используют для подачи горячей воды к радиаторам, а вторую – для отвода охлажденной к котлу или печи, такую схему отопления называют двухтрубной. Подобную систему при наличии радиаторов отопления используют чаще, чем однотрубную.

Она более дорогая, так как требует монтажа дополнительной трубы, но имеет ряд значимых преимуществ:

• более равномерное распределение температуры подаваемого к радиаторам теплоносителя;
• проще выполнить расчет зависимости параметров радиаторов от площади отапливаемого помещения и необходимых значениях температуры;
• эффективней регулировка подачи тепла к каждому радиатору.

В зависимости от направления движения охлажденной воды относительно горячей, двухтрубные системы подразделяют на попутные и тупиковые. В попутных схемах движение охлажденной воды происходит в том же направлении, что и горячей, поэтому длина цикла для всего контура совпадает.

В тупиковых схемах, охлажденная вода движется навстречу горячей, поэтому для разных радиаторов длины циклов оборота теплоносителя отличаются. Так как скорость в системе небольшая, то и время нагрева может существенно отличаться. Те радиаторы, у которых длина цикла круговорота воды меньше, будут нагреты быстрее.

При выборе тупиковой и попутной схем отопления исходят в первую очередь из удобства проведения обратной трубы

Существует два типа расположения подводки относительно радиаторов отопления: верхняя и нижняя. При верхней подводке труба, подающая горячую воду, располагается выше радиаторов отопления, а при нижней подводке – ниже.

При нижней подводке возможно удаление воздуха через радиаторы и отсутствует необходимость проведения труб поверху, что хорошо с позиции дизайна помещения.

Однако без коллектора разгона перепад давления будет гораздо меньше, чем при использовании верхней подводки. Поэтому нижнюю подводку при отоплении помещений по принципу естественной циркуляции практически не применяют.

Выводы и полезное видео по теме

Организация однотрубной схема на основе электрокотла для небольшого дома:

Работа двухтрубной системы для одноэтажного деревянного дома на основе твердотопливного котла длительного горения:

Использование естественной циркуляции при движении воды в отопительном контуре требует точных расчетов и технически грамотного выполнения монтажных работ. При выполнении этих условий система отопления будет качественно нагревать помещения частного дома и избавит хозяев от шума насоса и зависимости от электроэнергии.

Если возникли вопросы по теме или есть желание поделиться личным опытом по организации и эксплуатации отопительной системы гравитационного типа, пожалуйста, оставляйте комментарии к этой статье. Блок для обратной связи расположен ниже.

Система отопления с естественной циркуляцией

Несмотря на то, что сейчас распространены передовые технологии обогрева помещений, система отопления с естественной циркуляцией весьма востребована. В первую очередь это связано с тем, что она проста в монтаже, а если еще и учитывать нестабильность обеспечения частного сектора электричеством, то становится понятна популярность такой автономной системы отопления.

Как это работает

Схема гравитационной системы отопления

Сразу стоит сказать, что благодаря особому устройству, система работает без принудительной циркуляции теплоносителя. Движение воды в трубах происходит за счет того, что при охлаждении плотность воды увеличивается, и она стекает к котлу по трубам, установленным под уклоном, выталкивая из него подогретую воду.

При выходе из котла вода поступает в разгонный коллектор, доходит по нему до верхней точки и по трубам, установленным под уклоном от котла, охлаждаясь, продолжает свой путь по кругу.

Недостатки и преимущества

Приходится долго ждать

Вначале поговорим о недостатках. Такой подход поможет определиться, подойдет ли вам такая система отопления.

• Если в системе нет насоса, то нужно довольно долго ждать, пока горячая вода достигнет батарей и пройдет по ним.
• Неравномерный разогрев радиаторов отопления. Связано это с тем же нюансом – сверху горячая вода, а снизу холодная.
• Монтаж выполняется более дорогими трубами большого диаметра.
• Необходима установка открытого расширительного бачка, вследствие чего вода испаряется и ее периодически нужно доливать в систему. Установка расширительного бачка закрытого типа может ухудшить работу системы.
• Страдает дизайн помещения.
• Нельзя нарушать уклон труб, даже если нужно обойти двери.
• В системе должно быть как можно меньше поворотов.
• При планировании системы отопления без насоса, нужно правильно определить уровень расположения батарей, расширительного бачка и котла, который должен быть установлен в самой нижней точке.

Преимущества

• Электронезависимость. Даже если установлен насос, то при отключении электроэнергии (или при выходе насоса из строя), система отопления продолжает работать.
• Монтаж и дальнейшее обслуживание не требует особых навыков.
• Бесшумность работы.

Виды систем

Как уже говорилось, в самотечной системе отопления не должно быть перепадов по высоте, иначе она просто не будет работать. По этой причине может быть сделано несколько контуров.

Одноконтурная

Схема подключения с естественной циркуляцией

Здесь всё предельно ясно – одна труба идет от котла, а другая к нему, а между ними подключаются батареи. Представленная схема поможет в этом разобраться.

Двухконтурная

Двухконтурные системы могут отличаться направлением движения теплоносителя:

1. Со встречным движением.
2. С попутным движением.

Независимо от выбранной системы, угол уклона труб не изменяется.

Как рассчитать мощность батарей и котла отопления

Как рассчитать мощность радиатора

Чтобы потом не заниматься переделкой, важно еще на этапе планирования выяснить, какой должна быть мощность батареи (или батарей), которая будет установлена в конкретном помещении. Для этого можно воспользоваться одним из двух методов.

По объему

Более точные данные можно получить, учитывая объем помещения. Выполняем замеры и, получив данные по высоте, ширине и длине комнаты, перемножаем их между собой, а результат умножаем на 40 Вт. Учитывая особенности строения, вводим поправочный коэффициент. Для:

• одноэтажного частного дома с неутепленным чердаком – 1,5;
• комнаты с утепленной стеной – 1,1;
• комнаты с неутепленной стеной – 1,3;

Важно учитывать количество дверей и окон.

• Если в помещении есть входная дверь, то к полученной цифре нужно добавить еще 150–200 Вт.
• Если окна небольшие и энергоемкие, то для каждого потребуется еще по 70 Вт.
• Для больших или неутепленных окон нужно добавить по 100 Вт.

По площади

Рассчитывая количество батарей по площади помещения, используется усредненный показатель – 1 кВт на 10 м2. По такому же принципу высчитывается мощность приобретаемого для дома котла отопления.

Рассмотрим на примере, как можно произвести расчеты.

• Имеется дом с внутренними габаритами 9×8 м. Умножаем ширину на длину и получаем площадь – 72 м2.
• 72 м2 разделим на 10 (1 кВт на 10 м2), и получим 7,2 – это мощность котла в кВт.
• Теперь узнаем мощность батареи для помещения 2×4 м.
• Площадь получилась 8 м2.
• Пользуясь теми же расчетами, что и для котла, получим цифру 0,8 – мощность батареи в кВт.

Теперь внесем поправки по климатическим зонам. Рассмотрим коэффициенты:

1. В Южных регионах – 0,8–0,9.
2. Для Крайнего Севера – 1,5–2.
3. В зоне Средней полосы – 1,2–1,4.

В нашем примере требовался котел мощностью 7,2 кВт. С учетом коэффициента рассчитаем окончательные данные для Средней полосы:

• 7,2×1,4=10,08.
• Учитывая, что котел должен иметь запас мощности, приобретаем отопительный прибор мощностью 12–15 кВт.
• Таким же образом подходим к подсчетам мощности батареи для использованного в примере помещения: 0,8×1,4=1,12 кВт. Округляем в большую сторону и получаем 1,2 кВт.

Монтаж

Монтаж самотечной системы

• Как уже упоминалось, котел должен быть установлен в самой нижней точке.
• Ни одна труба не должна находиться ниже уровня входа обратки в наш отопительный прибор. Пренебрежение этим требованием приведет к существенному ухудшению работы отопительной системы.
• На стенах делается разметка расположения труб и радиаторов.
• Выполняется навешивание радиаторов – их положение проверяется строительным уровнем.
• От трубы подачи котла монтируется разгонный коллектор. Это должна быть труба большого диаметра.

Расширительный бак для системы отопления дома

• В верхней точке устанавливается открытый расширительный бачок. Если он будет находиться на чердаке, то емкость и трубопровод нужно основательно утеплить.
• Трубы крепятся с уклоном в 1 см на погонный метр трубы. Если нет возможности придерживаться этой нормы, то можно уменьшить перепад до 0,5 см, но не меньше. Нужно учитывать, что с уменьшением уклона трубы, уменьшается КПД всей системы отопления.
• В нужном месте выполняется врезка трубы, идущей к радиатору. В металлическом трубопроводе отвод может быть приварен или подключен через тройник. При работе с пластиковыми трубами нужно пользоваться фитингами, спаивая их, не забывая про краны и терморегуляторы (если их установка предусмотрена).
• В нижней точке системы (обычно это возле котла) нужно установить отвод с краном – через него вода будет заливаться в систему.

Осталось заполнить систему водой, и, проверив ее на наличие протечек, обогревать помещение, не беспокоясь о том, что могут отключить электричество.

Видео

Посмотрите видео о том, как выполнить расчет отопления с естественной циркуляцией:

В этом видео демонстрируется пример отопления с естественной циркуляцией: