Насос в отоплении с естественной циркуляцией

Установка отопительных коммуникаций – один из ключевых вопросов при строительстве частного дома. Самой эффективной, простой и экономичной считается однотрубная система отопления. В отличии от двухтрубной, такой тип системы исключает наличие раздельных труб для прямой и обратной магистрали. Безусловно, у однотрубного отопления есть и весомые недостатки, но их при правильном подходе к монтажу можно успешно нейтрализовать.

Принцип действия контуров с естественной циркуляцией

Принцип работы самотечной системы отопления частного дома основан на разной плотности горячей и холодной жидкости. Давление в контуре равно атмосферному и составляет максимум 0,7 атм. Сети с жидким теплоносителем обязательно укомплектовывают расширительным баком, потому что при нагревании объем жидкости увеличивается.

Расширительная емкость помогает поддерживать определенное давление в системе. Часть расширившегося теплоносителя поступает в бак, а после уменьшения давления в системе – обратно в трубопровод. Емкость монтируется в наивысшей точке сети, сразу после вертикального стояка (разгонного).

Принцип действия контуров с естественной циркуляцией

На заметку! Если в самотечной системе решено использовать теплые полы, то их контур дополняется насосом.

Гравитационную систему нередко применяют в паре с бойлером косвенного нагрева. Он монтируется чуть ниже расширительного бака. Благодаря этому вам не понадобится насосное оборудование. В противном случае на накопительную емкость нужно установить насос и обратный клапан, защищающий от обратного тока теплоносителя.

Важно! Для движения охлажденной воды трубопровод с обраткой монтируют с уклоном в сторону отопительного котла.

Система отопления с естественной циркуляцией

Системы водяного отопления по характеру движения теплоносителя делятся на 2 типа:

  1. Система с принудительной циркуляцией;
  2. Система с естественной циркуляцией.

Принудительную циркуляцию воды в системе отопления обеспечивает насосный агрегат, устанавливаемый отдельно или встроенный в отопительный котел. Естественная циркуляция реализуется за счет теплофизических свойств воды.

Принцип естественной циркуляции основан на возникновении движения воды разной плотности. Вода нагревается в котле и поднимается вверх по трубопроводу подачи. Так как вода – жидкость несжимаемая – порция горячей воды при подъеме сдвигает массив воды всей системы. При этом в котел поступает порция холодной воды, нагревается и вновь поднимается вверх. В результате образуется постоянный режим движения жидкости в сети за счет нагрева теплоносителя в котле. Циркуляция поддерживается уклоном трубопроводов.

Система отопления с естественной циркуляцией

Достоинство этого типа отопления – полная независимость от наличия электричества. Естественное отопление частного дома обладает и рядом недостатков:

Схема обвязки приборов при естественной циркуляции – однотрубная, последовательная. Поэтому каждый радиатор в цепи холоднее предыдущего. Сооружение перемычки в этом случае невозможно. Низкая скорость воды снижает равномерность нагрева отопительных приборов – возле котла радиаторы горячие, последние в ряду – еле теплые.

Регулировка температуры отопления возможна лишь укрупненная – регулирование размера потока на отдельный контур (группу радиаторов).

Ограничение в выборе материала вызвано необходимостью использования труб диаметром не менее 40 мм. Трубы меньшего диаметра могут практически прекратить циркуляцию. Применение полимерных труб не рекомендуется – они служат теплоизолятором, стальные же выступают в качестве поверхностей нагрева. В качестве отопительных приборов применяют чугунные радиаторы или регистры из стальных труб диаметром 70 – 100 мм.

Однотрубные системы отопления с принудительной и естественной циркуляцией: основные отличия

Способ циркуляции горячей воды в системе определяет её тип: принудительный или естественный. Система отопления с принудительной циркуляцией работает за счет насоса, который устанавливается в обратной части магистрали перед входом в котел. Циркуляционный насос создает оптимальный уровень давления, благодаря которому температура горячей воды сохраняется на всех участках системы.

Читайте также:  Как работает печь на отработанном масле и как ее сделать

Отопление с естественной циркуляцией использует физические свойства воды. Горячая жидкость, имеющая меньшую массу и плотность, поднимается по трубам, попадая в радиаторы. В это время более тяжелая холодная вода попадает в котел, где снова нагревается. Преимуществом отопления с естественной циркуляцией является бесперебойная работа системы, не зависящая от подачи электричества.

Основным недостатком, в связи с которым тип отопления с естественной циркуляцией не получил широкого распространения, является ограниченность длины системы. Протяженность контура, при которой система будет работать оптимально, не должна превышать 30 метров. Установка системы с естественной циркуляцией возможна только при использовании маломощного котла, тяги которого будет хватать для отопления небольших помещений.

В системе с принудительной циркуляцией за движение теплоносителя по трубам отвечает насос, который устанавливается поблизости от котла

Применение естественной циркуляции в больших одноэтажных домах становится невозможным также по причине требования к уклону магистральной трубы. Минимальным уклоном является 3-5 градусов. Это значит, что на каждый метр трубы необходимо осуществить перепад высоты в 5-7 см.

Однотрубные системы отопления с принудительной и естественной циркуляцией: основные отличия

Важно! В случае с принудительной циркуляцией уклон трубы будет гораздо меньшим. С помощью насоса горячая вода будет равномерно распределяться по системе, имеющей перепад высоты в пределах 0,5 см на каждый погонный метр трубы.

Помимо этого, принудительная циркуляция позволяет решить следующие вопросы:

  • обеспечение полного контроля над рабочими процессами в системе отопления;
  • применить более простую нижнюю разводку системы (при естественной циркуляции возможна только верхняя разводка);
  • увеличить протяженность отопительного контура.

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией может быть переоборудована в сеть с принудительной подачей воды.

Открытые и закрытые контуры отопления

Открытыми называют разводки отопления, в которых теплоноситель (как правило, это вода) сообщается с атмосферой. Они имеют расширительный бак, в который по необходимости доливается вода. Изменения объема теплоносителя вызванные нагреванием в котле приводят к повышению или понижению уровня воды в расширительном баке. Открытая система требует периодического контроля уровня теплоносителя. Прозевал – вода может закипеть в котле и вывести из строя оборудование.

Мембранный расширительный бак

Открытые и закрытые контуры отопления

Более распространенная и экономичная — закрытая двухтрубная система отопления с принудительной циркуляцией. Для её правильного функционирования обязательно устанавливаются дополнительные приборы.

Принцип работы расширительного бака

Расширительный бак в отопительной системе – достаточно важный элемент, который используется для сохранности целостности системы при чрезмерном нагреве воды. Ведь если такая ситуация случается, в системе, не имеющей расширительного бака, может случиться прорыв.

Рекомендуем к прочтению:Закрытая система отопления

Довольно продолжительное время практически во всех системах, предполагающих принудительное отопление, использовались открытые расширительные баки.

Открытый бак связан с атмосферой – и за счет этого существует возможность контроля избыточного давления в системе. В некоторых случаях, когда давление повышалось до критического уровня, производится сброс излишка теплоносителя – таким образом давление удавалось понизить.

Принцип работы расширительного бака

В современных отопительных системах используется расширительный бак иного типа – закрытого. Он являет собой (в большинстве случаев) довольно вместительную закрытую овальную емкость, внутреннее пространство которой разделено горизонтально на две части посредством достаточно эластичной перегородки. При этом верхняя часть бака заполнена воздухом (в некоторых видах используется газ), а нижняя – теплоносителем.

Принцип работы расширительного бака

Работает бак весьма просто. В случае если давление в системе увеличивается из-за чрезмерного нагрева теплоносителя, перегородка бака выгибается в сторону воздушной камеры. А если давление в системе понижается, повышение его достигается посредством выгибания перегородки в сторону жидкости.

Отдельные модели расширительных баков оснащены специальным клапаном, при помощи которого можно снизить уровень давления в воздушной камере путем спуска излишков воздуха в атмосферу.

При создании такой системы, как схема принудительного отопления двухэтажного дома, следует максимально внимательно относиться ко всем деталям. Неправильно спланированная и смонтированная принудительная система отопления – источник излишних трат, поскольку она будет потреблять повышенное количество электроэнергии, а, кроме того, – не исключены регулярные поломки.

Читайте также:  Варианты самостоятельного отопления гаража

В свою очередь, правильно сконструированная принудительная система отопления частного дома не доставит хлопот в обслуживании и позволит на протяжении холодного времени года постоянно и, что главное, качественно обогревать ваш дом.

Типы систем с естественной циркуляцией

Перед тем как создать схему для обогрева частного дома, вначале рассчитывают количество тепла, требуемого для помещений. В расчет входят данные о котле, размещении и диаметре труб, а также уровень теплоизоляции наружных стен. Даже самые маленькие погрешности в расчетах могут повлиять на качество обогрева дома. Поэтому лучше, если все расчеты проведут специалисты. Отопительные системы бывают нескольких видов:

  • Открытый и закрытый тип (отличаются расширительными баками).
  • Однотрубный и двухтрубный тип (радиаторы отопления подключаются разными способами).

Открытая система

В открытое устройство входит резервуар (открытый бак), который оборудован трубой (аварийный перелив). Трубу подключают к канализационной системе или выводят на улицу. Бак устанавливают под потолком, иногда на чердаке. Бак открытого типа можно изготовить любого размера своими руками, что является его главным достоинством. Имеет доступную цену. Недостатки устройства:

  • В резервуар открытого типа постоянно нужно доливать воду, так как она быстро испаряется. Чтобы постоянно воду не подливать вручную, к баку можно подвести водопроводную трубу.
  • Часто, на металлических элементах контура образуется коррозия. Из-за того, что в открытый бак постоянно поступает кислород.
  • В трубопровод попадает воздух. Закрепив радиаторы под небольшим наклоном, и установив, автоматические отводчики воздуха, можно избавиться от проблемы.

Закрытая система

Система с естественной циркуляцией теплоносителя закрытого типа хорошо подходит как для одноэтажных, так и для прогрева двухэтажных домов. В отопительный контур вмонтирован мембранный бак. Благодаря баку, металлические детали устройства меньше подвержены коррозии. Закрытое устройство работает следующим образом:

  1. Закрытый резервуар с эластичной мембраной – это расширительный мембранный бак. Мембрана создает в баке две секции. Первая секция предназначена для теплоносителя, в другой находится воздух или азот. Во время расширения теплоносителя, лишняя вода из отопительного контура уходит в бак.
  2. Мембрана начинает растягиваться из-за горячей воды, а газ во второй части – сжиматься.
  3. Когда вода остывает, газ вновь увеличивается и выталкивает теплоноситель обратно в систему. Таким образом, происходит непрерывное заполнение водяного контура теплоносителем.

Если выбирать между открытой системой и закрытой, то дешевле приобрести или создать своими руками открытый бак. Мембранный бак стоит в несколько раз дороже, поэтому редко используется.

Однотрубная система

Для одноэтажных домов с маленькой площадью, подходит однотрубное отопление. В двухэтажном доме такой тип обогрева будет неэффективным. Плюсы системы — это дешевый монтаж, простая конструкция, трубы не устанавливают под потолком, значит, общий интерьер помещения не испортится. Однотрубный тип отопления работает по следующему принципу:

  • По вертикальному участку трубы жидкость поднимается.
  • Затем теплоноситель передвигается в трубу, расположенную горизонтально. Эта труба соединяет отопительные радиаторы.
  • Остывшая жидкость возвращается обратно в котел от крайнего радиатора.

В такой системе есть свои недостатки. Чем дальше подающий стояк, тем температура радиаторов меньше. Увеличить производительность помогут байпасы. Чтобы установить равномерный прогрев дома, в местах, где подключены радиаторы, ставят перемычки. Даже сделав точные расчеты, однотрубный тип системы будет неэффективен, если одноэтажный дом имеет более трех комнат. Проблему можно решить, если модернизировать систему циркулярным насосом.

Схема двухтрубного водяного отопления для частного дома с естественной циркуляцией

  1. Можно не добавлять в радиатор дополнительные секции, чтобы улучшить обогрев.
  2. В отличие от однотрубного контура, для прокладки трубопровода в этой системе, используют трубы меньшего диаметра.
  3. Простая регулировка системы.
  4. Происходит равномерное распределение тепла.

В настоящее время появилась возможность создать своими руками двухтрубный тип обогрева с естественной циркуляцией. Для ее изготовления используют стальные или полимерные трубы.

Читайте также:  Какое отопление самое экономичное в частном доме

Схема расчета системы отопления с естественной циркуляцией

Самое сложное в проектировании отопительной системы – это правильный расчет. Насколько хорошо будет работать устройство, зависит от длины и угла наклона труб, а также от количества поворотов на нем. Это нужно знать, потому что в контуре отсутствует давление. Что нужно учитывать, составляя схему и расчет:

Монтаж

Какие основные факторы должны быть в центре внимания при монтаже циркулярного насоса:

Элементы монтажа

Монтаж
  1. Монтаж циркуляционного насоса осуществляется на обратном магистральном трубопроводе. Эта схема позволяет продлить период службы всем приборам.
  2. Фильтр, расположенный до врезки механизма, защитит в дальнейшем крыльчатку от проникновения в него множества различных инородных предметов.
  3. Обезвоздушивание прибора в период включения — обязательный элемент в его работе. Специальный винт, представленный в конструкции устройства, позволит это сделать.
  4. В инструкции, прилагаемой к прибору, имеется вариант расчета потребляемой мощности в зависимости от его производительности.
  5. Изделие имеет маркировку, указывающую на диаметр (в мм) трубы, к которой можно подключиться, а также давление (дм водного столба), создаваемое этим насосом. Так, прибор, который создает давление 10 дм и может быть включен в цепь с трубопроводом диаметром 25 мм, промаркирован GPD 25-100.

Этапы планирования отопительной системы с принудительным перемещением теплоносителя

Рассмотрим этапы создания системы отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией. Первое, что нужно сделать – это гидродинамический расчет, который включает в себя следующие этапы:

  1. Определение мощности котельной установки.
  1. Выбор схемы: однотрубная, двухтрубная.
  2. Расчет сопротивлений на каждом участке магистрали.
  3. Расчет количества батарей и секций.
  4. Выбор схемы их подключения.
  5. Расчет диаметра магистрального трубопровода и отводов.
  6. Подбор оборудования, монтаж, опрессовка, балансировка СО.

Совет! Создание экономичной и надежной системы отопления требует знаний и грамотных расчетов. Мы настоятельно рекомендуем обратиться за консультацией к специалистам.

На какой схеме лучше всего остановить свой выбор?

Разнообразие схем домашнего отопления вызывает у владельца дома резонный вопрос о выборе самой эффективной системы отопления для своего дома. В настоящее время однотрубные и самотечные системы практически не применяют. Обычно данные схемы рекомендованы для местности с нестабильной подачей электричества.

В современных городах, поселках городского типа и даже в сельской местности уже не существует каких-то проблем с энергоресурсами. Поэтому самотечные системы применяются только в отдаленных от цивилизации местах, например, далеко расположенных дачных участках.

Для частных домов, где планируется обогревать помещения радиаторами отопления, самые лучшие результаты показывает двухтрубная или лучевая схема обустройства обогревательной сети. Хотя оба варианта отличаются схемой трубной разводки, их объединяет возможность отключения и замены потекшего радиатора без отключения основного отопления.

Различия между закрытой и открытой системами

В зависимости от применяемого типа бака-расширителя системы с принудительной циркуляцией подразделяют на закрытые и открытые. Это устройство предоставляет возможность воде несколько раздаться при нагреве, тем самым защищая трубы и оборудование от избыточного давления.

Открытый расширительный бачок имеет контакт с воздухом. Оттого вода постепенно испаряется из трубопроводов отопления, из-за этого появляется необходимость периодически доливать в систему некоторое количество теплоносителя. Кроме того, кислород растворяется в воде, что повышает скорость коррозии и засорения металлических частей, особенно это критично для котлов. Несомненным плюсом такого бака является его дешевизна.

Закрытый бачок-расширитель формирует герметичную систему. Она не имеет минусов открытой схемы, однако, и стоимость такого оборудования значительно выше. На рынке представлены два основных вида герметичных бачков: с диафрагменной мембраной и мембраной баллонного типа. Чем сложнее конструкция, тем больше надёжность и стоимость этого устройства. Оно в любом случае обойдётся дороже открытого бака, плюсами будет отсутствие потерь и контакта с атмосферой.