19 Система водяного отопления с естественной циркуляцией воды

by Александр Куликов в Сантехника | Нет комментариев

Как работает отопление с естественной циркуляцией теплоносителя

Работа такой системы отопления основана на элементарных законах физики: при нагревании плотность жидкости изменяется (она становится меньше) и ее потоки поднимаются вверх. Менее холодная жидкость соответственно устремляется вниз – получается так, что холодная вода выталкивает нагретую. Именно на этих свойствах жидких веществ и основан принцип естественной циркуляции – помещенная в замкнутый контур и подогреваемая в одном месте вода создает непрерывно движущийся поток в направлении к горячему источнику.

Система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя является достаточно капризной штукой – для ее правильной работы в процессе монтажа необходимо соблюдать массу требований, которые призваны улучшить циркуляцию жидкости и заставить такую систему отопления быстрее прогреваться. Вообще долгое прогревание этой системы многие относят к ее недостаткам, но этот мнимый отрицательный момент можно с легкостью отнести и к преимуществам. Ровно настолько, насколько долго естественное отопление прогревается, оно и остывает. В отличие от него, современные принудительные системы отопления охлаждаются в несколько раз быстрее.

Как работает отопление с естественной циркуляцией теплоносителя

Система отопления с естественной циркуляцией

Что такое естественная циркуляция систем отопления?

Для того чтобы происходил обогрев помещения, необходимо создать условия, чтобы вода или иной теплоноситель могли проходить по трубам. Система водяного отопления с естественной циркуляцией работает по следующим принципам:

  • движение воды по трубам обеспечивается благодаря различию в ее плотности в обычном и нагретом состоянии;
  • теплоноситель попадает в котельный теплообменник, происходит повышение его температуры и, как следствие, снижение плотности;
  • в системе одновременно присутствует теплая и холодная вода: поскольку у последней уровень плотности выше, чем у нагретого теплоносителя, она способна его вытолкнуть;
  • разность в плотности жидкостей и позволяет им циркулировать по трубам естественным образом.
Что такое естественная циркуляция систем отопления?

Однако данный физический процесс для работы системы недостаточен: важно соблюсти правильные значения для уклона труб, чтобы теплоноситель не застопорился на месте.

Преимущества и недостатки системы водяного отопления

Основной недостаток водяного отопления в частном доме – это необходимость приобретения большого количества различных материалов. А именно: трубы, запорная арматура, фитинги, радиаторы, котел и циркуляционный насос. Последний не во всех системах используется.

И другие недостатки, которые можно обозначить, как нонсенс, если хозяин дома относится к своему жилищу равнодушно:

Преимущества и недостатки системы водяного отопления
  • Протечки воды в процессе эксплуатации. Сегодня эта ситуация встречается редко, потому что взамен стальным трубам стали использовать пластиковые. Но даже они иногда подтекают в местах стыковки с другими материалами. Это уже претензии к производителю монтажных работ.
  • Вода внутри системы может замерзнуть, если ее не слить на зиму. Эта ситуация для домов, которые не эксплуатируются в холодное время года.

Пластиковые трубы решили многие проблемы

Преимуществ у водяного отопления больше, именно поэтому его и выбирает основная часть застройщиков новых домов:

  • равномерное распределение тепла по всем комнатам;
  • установка одного нагревательного котла дает возможность контролировать процесс из одного места;
  • все оборудование, кроме радиаторов, и трубную разводку можно сделать скрытой. То есть, организовать в служебном помещении котельную, а трубы спрятать в штробы на стенах или в полу. Использование системы теплых полов вообще решает проблему скрытого монтажа. Даже радиаторов видно не будет;
  • температура теплоносителя не превышает +95°С. А поверхность батарей нагревается до +65°С. Обжечься о них нельзя, пыль на них не горит;
  • водяное отопление выдает мягкое тепло.
Преимущества и недостатки системы водяного отопления

Система отопления со скрытой проводкой труб

Размещение элементов системы отопления в зданиях

Прокладка труб в помещениях может быть открытой и скрытой. В основном применяют открытую прокладку как более простую и дешевую. Скрытая прокладка предусматривается только в помещениях с повышеными санитарно-гигиеническими требованиями.

Размещение подводки – соединительной трубы между стояком или ветвью и прибором – зависит от вида отопит прибора и положения труб в системе отопления. Подающую и обр подводки прокладывают горизонтально (при длине до 500 мм) или с уклоном (5-10 мм на всю длину подводки). Подводки в зависимости от положения продольной оси прибора по отношению к оси труб могут быть прямыми и с отступом, называемым «уткой».

Читайте также:  Газовая колонка как сделать воду горячее

Размещение стояков – соединительных труб между магистралями и подводками – зависит от положения магистралей и размещения подводок к отопит приборам. Стояки прокладываются, как правило, у наружных стен открыто. Расстояние от поверхн. штукатурки до трубы должно быть 3,5 см. Двухтрубные стояки размещают на расстоянии 80 мм между осями труб, причем подающие стояки располагают справа (при взгляде из помещения). В местах пересечения междуэтажных перекрытий трубы заключают в гильзы для обеспеч. свободного их движения при тепловом удлинении.

Размещение магистралей – соединительной трубы между местным тепловым пунктом и стояками – определяется назначением и шириной здания, видом системы отопления. В производственных зданиях магистрали прокладывают по стенам, колоннам под потолком, в средней зоне или у пола, в ряде случаев магистрали прокладывают на технич этажах и подпольных каналах.

В гражданских зданиях шириной до 9 м магистрали можно прокладывать вдоль их продольной оси. Так же размещаются магистрали при стояках, находящихся у внутренних стен здания. В гражданских зданиях шириной более 9 м рационально использовать две разводящие магистрали – вдоль каждой фасадной стены

Магистрали систем отопления гражданских зданий и вспомогательных зданий промышленных предприятий размещают, как правило, в чердачных и технических помещениях на расстоянии 1÷1,5 м от наружных стен для удобства монтажа и ремонта, а также для обеспечения при изгибе стояков естественной компенсации их удлинения. В подвальных помещениях, в технических этажах и подпольях, а также в рабочих помещениях магистрали для экономии места крепят на стенах. Магистрали монтируют как правило с уклоном, который в системах водяного отопления необходим для отвода в процессе эксплуатации скоп-лений воздуха (в верхней части систем), а также для самотечного спуска воды из труб (в нижней их части).

Магистрали верхней разводки систем с искусственной циркуляцией рекомендуется монтировать с уклоном против направления движения воды для того, чтобы использовать подъемную силу совместно с силой течения воды для удаления воздуха. В гравитационных системах допускается про-кладка магистралей с уклоном по движению воды. Нижние магистрали всегда прокладывают с уклоном в сторону теплового пункта здания, где при опорожнении системы вода спускается в канализацию.

Для пуска системы в эксплуатацию, а также для отключения отдельных частей системы для ремонта на магистральных теплопроводах уста-навливается запорно-регулирующая арматура: вентили, задвижки или краны пробковые. На отопительных стояках для гидравлического регули-рования, отключения и опорожнения их ставятся запорные прямоточные вентили и краны пробковые. На подводках к приборам устанавливаются краны двойной регулировки или трехходовой кран. Во вспомогательных помещениях, лестничных клетках и других опасных в отношении замерзания воды краны не ставятся.

Удаление воздуха из отопительных приборов и из всех участков теплопроводов является необходимым условием нормальной работы системы отопления. В системах отопления с естественной циркуляцией воды и верхним расположением подающих магистралей для удаления воздуха используется расширительный сосуд без каких-либо дополнительных устройств. В системах водяного отопления с нижним расположением магистралей при естественной циркуляции для удаления воздуха устраивают специальную воздухоотводящую сеть, присоединяя ее к расширительному баку или к воздухосборнику. Из таких систем воздух можно удалять также с помощью воздуховыпускн кранов кран Маевского.

В системе водяного отопления с искусственной циркуляцией скорость движения воды обычно больше скорости всплывания воздушных пузырьков, и пузырьки воздуха не могут двигаться в направлении, противоположном потоку воды. Поэтому в таких системах разводящие магистральные теплопроводы прокладывают с подъемом к крайним стоякам и в высших точках системы устанавливают воздухосборники.

Принцип работы

Простейший способ конструирования отопительной цепи базируется на самостоятельной циркуляции теплоносителя. Трубопровод организован таким образом, чтобы вода по сети текла без применения дополнительных приборов.

Само движение теплоносителя по кругу от котла к радиаторам и обратно создается за счет разности масс теплой и холодной воды. Происходит это в такой последовательности: вода, нагреваемая в котле, за счет уменьшения плотности поднимается, пройдя путь по цепи благодаря теплообмену, увеличивает свою плотность, то есть охлаждается.

Принцип работы

Затем закон гравитации продолжает работать в том же порядке – холодная вода вымещает горячую. Та, в свою очередь, несет тепло всем элементам системы, роль которых обогревать помещение. Двигателем всего этого является нагревательный котел.

Читайте также:  Возможные неисправности котла Навьен и способы их устранения

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

Технология сборки двухтрубного отопления

Прошли те времена, когда для того, чтобы «сварить» отопление, требовалось громоздкое оборудование, а главное — большой опыт его использования. Сегодня любой желающий может относительно недорого приобрести необходимый комплект инструментов и смонтировать систему своими руками. Конечно, потребуются некоторые навыки, но главное — желание.

При производстве работ последовательность действий должна быть следующая:

  1. Установка котла, именно от него нужно начинать все последующие манипуляции. Местом установки лучше выбрать отдельное помещение, которое должно соответствовать требованиям, предъявляемым к монтажу газового оборудования. Если отопление предполагает естественную циркуляцию, то котел необходимо поставить как можно ниже.
  2. Монтируется расширительный бак. В противовес котлу, для него выбирается самая высокая точка. При этом лучше установить его в отапливаемом помещении. При размещении на чердаках и холодных мансардах нужно позаботиться об утеплении. Желательно продумать, хотя бы примитивную, сигнализацию об уровне воды.
  3. Рядом с котлом, на отводной трубе, монтируется насос. Важно соблюдать направление стрелки. Она должна смотреть на отопительный прибор.
  4. Устанавливаются радиаторы с установленными вентилями для сброса воздуха.
  5. По заранее продуманной схеме монтируется трубопровод. При естественной циркуляции не нужно забывать про обязательный уклон.
  6. К трубопроводу присоединяются радиаторы.
  7. Подключение к водопроводу и канализации. Это нужно для заполнения системы и аварийного сброса из нее воды.
  8. Теперь можно проверить систему на отсутствие протечек.

Следует помнить, что все работы по подключению и первоначальному запуску котла в эксплуатацию должны производить специалисты газовой службы. stove ru порядовки вы можете узнать по ссылке.

Установка циркуляционного насоса: на что следует обратить внимание?

Чтобы самостоятельно установить циркуляционный насос, воспользуйтесь следующими рекомендациями:

  • чтобы продлить эксплуатационный срок всей системы, перед циркуляционным насосом установите фильтр для очистки жидкости. фильтр необходимо установить на всасывающем патрубке;
  • не выбирайте для отопительной системы циркуляционный насос большой мощности и производительности, чем требуется. В противном случае, появляется риск столкнуться с дополнительным неприятным шумом при его работе;
  • Никогда не включайте насос до того, как заполнили отопительную магистраль водой и удалили из нее воздух, это может приводить к выходу из строя оборудования;
  • устанавливайте насос в области, максимально близкой к расширительному баку;
  • при установке насоса в закрытую систему отопления, если будет возможность, установите насос на обратке. Это связано с тем, что данный участок магистрали обладает наименьшей температурой.

Установка циркуляционного насоса

Установка циркуляционного насоса: на что следует обратить внимание?

Совет: перед запуском отопительной системы необходимо промыть ее водой для удаления различных инородных частиц. Не забывайте, что даже краткосрочная работа циркуляционная насоса вхолостую при отсутствии жидкости в системе может обернуться выходом из строя самого насоса и других элементов системы.

Практически все циркуляционные насосы, представленные на современном рынке, снабжены связью с автоматической регулировкой котлов для нагрева. Эта функция предоставляет владельцам возможность регулировать температуру воздуха на отапливаемом объекте посредством смены скорости движения воды в отопительной системе. Для того, чтобы учитывать уровень потребления тепла в помещениях устанавливаются специальные счетчики, благодаря которым контролируются тепловые потери, возникающие из-за износа магистралей. Сама схема отопления при этом не подлежит никаким изменениям.

Ознакомиться со способом установки циркуляционного насоса самостоятельно вы сможете, посмотрев видео:

Классификация

Отличием открытой системы является открытый расширительный бак, его необходимость объясняется тем, что при нагреве объем воды увеличивается.

Бак представляет собой резервуар, в котором вода сообщается с атмосферой, при этом ее часть со временем испаряется.

Отсюда следует, что в качестве теплоносителя можно использовать исключительно воду, так как испарения антифриза опасны для здоровья человека.

Более того, общее количество воды в системе обязательно контролировать, так как при ее недостаточном количестве котел может выйти из строя.

В закрытой системе расширительный бак закрыт, его функционал заключается в контроле скачков давления в системе.

При такой системе в качестве теплоносителя можно использовать не только воду, но и другие подходящие жидкости.

Обладает явными преимуществами – не требует постоянного контроля со стороны человека, а антифриз при низких температурах не замерзает.

Читайте также:  Бойлер косвенного нагрева — схема подключения, принцип работы

Такая система удобна в загородных домах, в которых человек бывает не ежедневно, так как при отключении не выходит зимой из строя.

Особенности монтажа

Твердотопливные агрегаты, двухконтурные и одноконтурные, склонны к образованию конденсата в топочной камере, что вызывает коррозию и повреждает металл. С целью избежать этого эффекта в схему обвязки добавляется смесительный узел, в состав которого входит трехходовой клапан и байпас.

Благодаря клапану теплоноситель циркулирует по малому контуру, пока не нагреется до требуемой температуры, после чего открывается доступ в котел для теплоносителя из отопительного контура. Твердотопливные котлы с обвязкой данного типа безопасны в эксплуатации и служат максимально длительный срок.

Обвязка трубами отопительного агрегата

Система отопления закрытого типа рассчитана на работу в автономном режиме и использование температурных датчиков для поддержания комфортного микроклимата. Это учитывается при выборе разновидности котла — рекомендуется использовать автоматизированный агрегат.

Газовые и электрические котлы снабжены автоматикой, если в систему отопления подключается твердотопливный котел, лучше выбрать агрегат длительного горения, пиролизный или пеллетный.

Группа безопасности

Подающий теплоноситель трубопровод на выходе из котла оснащается группой безопасности, которая отвечает за контроль работы теплогенератора.

В ее состав входит манометр (измеряет давление), автоматический воздухоотводчик (для стравливания газов), предохранительный клапан (сбрасывает излишки теплоносителя при повышенном давлении). Группу безопасности (ГБ) можно приобрести в готовом виде либо установить на коллектор соответствующие устройства, купленные по отдельности.

Внимание! Между группой безопасности и патрубком котла запрещается монтировать отсечную арматуру.

Расширительный бак

Отопление закрытого типа предусматривает установку устройства для компенсации увеличения объема нагревающегося теплоносителя. Мембранный расширительный бак — это герметичная емкость с эластичной внутренней перегородкой грушевидной или тарельчатой формы.

Нагретый теплоноситель, увеличившись в объеме, растягивает мембрану и заполняет часть резервуара. По мере остывания объем жидкости уменьшается, и мембрана стремится принять прежнюю форму, вытесняя теплоноситель из емкости. За счет этого в системе поддерживается определенный уровень давления.

Принцип работы мембранного расширительного бачка

Объем мембранного бака рассчитывается конкретно для каждой системы. Он должен составлять не менее 10% от общего объема теплоносителя в контуре (емкость котла, всех приборов отопления и труб), если речь идет о воде, либо от 15%, если в качестве теплоносителя выбран антифриз.

Циркуляционный насос

Циркуляция воды обеспечивается специальным насосом, при выборе которого учитывается тепловая мощность, отапливаемая площадь, протяженность трубопровода, схема автономной системы, диаметр труб и ряд других факторов.

Рекомендуется выбрать циркуляционный насос мокрого типа, где теплоноситель проходит через ротор — с таким устройством отопительная система значительно меньше шумит во время работы. Монтаж системы предусматривает установку насоса на обратном трубопроводе.

Правильно смонтированный циркуляционный насос

Если система рассчитана на эксплуатацию с естественной и принудительной циркуляцией в зависимости от наличия электроснабжения, требуется предусмотреть байпас, по которому теплоноситель будет проходить в обход насоса.

Как работает данная система?

Движение теплоносителя (воды) по трубам обусловлено тем, что при повышении и понижении температуры изменяется масса и плотность жидкости. Снижение массы и плотности воды происходит, когда она нагревается в котле. В это время в трубах находится уже отдавшая свое тепло более холодная вода, имеющая большую массу и плотность. При этом под действием гравитационных сил холодная вода в радиаторе замещается водой горячей.

Для того чтобы понять, как именно функционирует гравитационная система отопления, достаточно просто вспомнить курс физики. Нагретая в котле вода, являясь более легкой, свободно поднимается по трубам центрального стояка. В этот момент тяжелая холодная вода опускается в отопительный котел. Горячая вода, достигнув верхней точки, равномерно распределяется по радиаторам. В них холодная вода опускается к нижней части батареи, а после и вовсе покидает ее, потому что ее попросту «вытеснила» горячая.

В момент поступления в радиатор горячего теплоносителя происходит процесс отдачи тепла. То есть, постепенно нагреваются материалы радиатора, передавая тепло непосредственно в помещение. Далее – остывший теплоноситель вновь замещается горячим. Этот процесс непрерывен. Жидкость циркулирует до тех пор, пока идет ее нагрев – то есть, пока работает котел.