Отопление самотеком диаметр труб

Отопительная система, использующая принцип самотека, является единственным возможным вариантом обогрева дома, когда к нему не подведены электричество и магистральный газ. Самотечная система отопления частного дома на сегодняшний день не пользуется спросом, но заострить внимание на ней все же стоит, поскольку иногда возникают ситуации, когда такая система отопления оказывается востребованной.

Существуют разные схемы самотечного отопления, и от правильного выбора будет зависеть большое количество параметров, начиная от дизайна помещений, заканчивая стоимостью материалов. Большинство представленных схем довольно сложны, поэтому в этой статье будут рассмотрены наиболее простые, установка которых не потребует наличия специфических знаний и умений от домовладельца.

Все системы отопления можно разделить на две больших категории:

• системы с принудительной циркуляцией теплоносителя;
• самотечные системы, в которых циркуляция осуществляется естественным путем.

Обе категории могут работать в одно- и двухтрубных системах. В этой статье речь пойдет о системах, где осуществляется отопление самотеком.

Принципиальная схема самотечной системы отопления

Наиболее удобной для рассмотрения является однотрубная система, на примере которой можно выявить практически все рабочие моменты, связанные с самотечной системой отопления. Для примера в качестве теплоносителя будет использована вода, поскольку в таком случае принцип работы системы получается наиболее понятным.

Конечно, при необходимости постоянного отопления в систему можно заливать и другие жидкости, которые не боятся замерзания (антифризы и др.). Использование антифризов позволяет избежать размораживания всей отопительной системы. Кроме того, после сборки системы желательно залить ее именно антифризом, который позволит выявить все негерметичные участки трубопровода.

Выбор схемы самотечного отопления

Схема самотечной системы отопления должна выбираться с учетом всех исходных данных. Если электричество в доме отсутствует, то это зачастую говорит о том, что магистральный газ тоже не подведен. Эти условия дают понять, что электрические и газовые котлы устанавливать невозможно, и единственным вариантом остается твердотопливный котел, работающий на любом виде твердого топлива. Читайте также: "Плинтусная система отопления — оригинально и практично".

Как работает классическая однотрубная система? Прежде всего стоит понять, что каких-то сложностей в ее конструкции нет, но правильные расчет и установка отопления очень важны, поэтому для предельной ясности необходимы некоторые знания. Принцип работы однотрубной системы с естественной циркуляцией базируется на физическом явлении: при нагреве теплоносителя (воздуха или воды) теплая масса будет подниматься вверх, а холодная будет опускаться вниз.

Нагретая в котле вода двигается вверх по стояку, откуда она поступает в радиаторы, где и происходит процесс отдачи тепловой энергии. Сопровождающее этот процесс остывание становится причиной дальнейшего движения воды к следующим в контуре радиаторам. При постоянном остывании вода рано или поздно придет обратно в котле, где цикл нагрева-остывания будет возобновляться.

Конечно, полностью избежать различных стыков практически невозможно, но если стояк будет вертикальным, то такая система будет гораздо более эффективной. Нюанс: для создания поворота в стояке лучше всего брать минимальные углы.

Хорошая циркуляция воды в немалой степени зависит и от диаметра труб для отопления частного дома, причем зависимость здесь прямая: чем больше внутреннее сечение трубы, тем проще будет осуществлять перемещение воды, поскольку сопротивление ее движению в таком случае будет снижено. Как правило, для однотрубного отопления используются трубы диаметром не менее дюйма, а сечение, составляющее полтора дюйма, является оптимальным в большинстве случаев.

Котел такой системы должен располагаться в самой нижней точке здания, а вот стояк необходимо расположить как можно выше, чтобы забор воды в радиаторы мог беспрепятственно осуществляться. Трубопровод должен иметь постоянный уклон в сторону котла: обычно этот показатель достаточно выдержать на уровне одного сантиметра на метр трубы. Именно это условие дает возможность реализовать самотечное отопление частного дома.

В самотечных отопительных системах обычно находится гораздо больше воды, чем в аналогах с принудительной циркуляцией, что обуславливается разными диаметрами трубопровода. Пару слов нужно сказать и о трубах: полиэтиленовых и полипропиленовые модели не подойдут, поскольку вода в трубах иногда достигает очень высоких температур, достаточных для плавления трубопровода.

Закипание жидкости в системе обычно происходит из-за невозможности контролировать температурный режим, вследствие чего котел может выдать слишком большое количество тепла. Именно поэтому лучше всего будет выбрать металлические трубы. Читайте также: "Как устроена система отопления без насоса – варианты и способы устройства".

В результате получается довольно внушительный список недостатков, присущих самотечным отопительным системам:

1. Низкая эффективность;
2. Трудоемкий и затратный монтаж системы;
3. Отсутствие эстетических качеств;
4. Высокая стоимость расходных материалов.

Кроме того, однотрубная система обладает некоторыми особенностями. Например, при подаче горячей воды в систему первый радиатор будет нагреваться гораздо сильнее, чем все последующие, поэтому количество секций в нем должно быть меньше. Это говорит о необходимости грамотного подбора радиаторов. Совсем не лишним элементом отопительной системы будет и расширительный бак, который предотвращает разрыв системы при чрезмерном нагревании теплоносителя. Читайте также: "Схема гравитационной системы отопления".

Отопительная система, описанная в данной статье, имеет как положительные, так и отрицательные качества. Одним из самых больших ее минусов является невозможность регулировки температуры на отдельных отопительных приборах. Для ремонта такой системы придется сбрасывать ее целиком. Тем не менее, несмотря на все недостатки, самотечная система отопления является отличным решением в тех случаях, когда альтернативные варианты обогрева дома невозможны.

Система отопления с естественной циркуляцией жидкости представляет собой замкнутое устройство гравитационного (самотечного) типа, позволяющее обогреть помещения в частном доме независимо от электропитания.

Такое преимущество конструкции даёт возможность использовать её в регионах с проблемами или полным отсутствием центральной электрической сети. Система экономична, но для её правильного функционирования потребуется сделать точные расчёты.

Описание системы отопления циркуляционного типа без насоса

Устройство водяного отопления, работающее самотеком, включает нагревательный элемент (котёл), трубы, прокладываемые разными способами, расширительный бак и радиаторы.

Принцип действия

Роль теплоносителя в контуре играет вода, которая движется по трубам под влиянием термодинамических сил. Принцип действия системы основывается на разнице физических свойств горячей и холодной воды.

Пока работает котёл, в трубах всегда есть горячая вода, которая постепенно остывает, проходя по контуру и отдавая тепло в окружающую среду.

Плотность и масса воды при нагреве уменьшается, поэтому она легко вытесняется вверх остывшей жидкостью.

После достижения верхней точки контура, горячая вода распределяется по трубам, соединённым с радиаторами, отдаёт тепло через материал батарей, а затем по нижней части контура стекает к котлу, где снова нагревается.

Достоинства установки

Основными достоинствами отопительного контура гравитационного типа являются:

• простота установки и использования;
• высокая отдача тепла и стабильность микроклимата помещений;
• экономичность ресурсов при условии качественного утепления строения;
• отсутствие шума;
• полная независимость от электричества;
• редкие поломки и долгий срок службы при условии проведения периодических профилактических мероприятий.

Справка! Сконструировать систему отопления с естественной циркуляцией можно самостоятельно. Правильный расчёт параметров, выбор схемы контура и грамотная установка всех компонентов гарантирует срок работы конструкции до 35 лет.

Главный недостаток — конструкция может отопить частные дома площадью не более 100 м 2 , имеющих радиус около 30 м.

Существует ещё несколько недостатков, ограничивающих применение самотечной конструкции:

• обязательное наличие чердака для установки расширительного бачка;
• медленный обогрев помещений;
• необходимость утепления контура в неотапливаемых местах для предотвращения замерзания воды в трубах.

Разновидности отопительных систем с естественной циркуляцией

Конструкции могут быть реализованы в однотрубном или двухтрубном вариантах. По типу систем выделяют закрытые и открытые схемы установок. Правильно выбранный вид схемы обеспечит её максимальную эффективность.

Закрытый тип

Циркуляционная конструкция закрытого типа получила широкое распространение в странах Европы, а в России только начинает приобретать популярность.

Принципиальная схема

После нагрева, вода под давлением поднимается к расширительному баку, поделённому на 2 части мембраной. Нижняя часть бака заполняется водой, которая сжимает газ (чаще азот или воздух), находящийся в верхней части над мембраной. Создаётся дополнительное рабочее давление, способствующее движению жидкости.

Фото 1. Закрытый тип системы отопления с естественной циркуляцией. Должен быть оснащен герметичным расширительным баком.

Особенности

Основная особенность конструкции закрытого типа — герметичность бака и создание дополнительного давления в трубопроводе. Иногда для закрытых схем используют циркулярные насосы, которые работают от электросети. Благодаря низкой потребляемой мощности насоса, временное отключение электричества не скажется на работе системы.

Плюсы и минусы

Главные преимущества закрытых отопительных схем связаны с их герметичностью. Благодаря этому система почти не страдает от воздушных пробок, меньше подвергается коррозии, расходует меньшее количество теплоносителя, в качестве которого можно использовать не только воду, но и антифриз. Схема не требует больших уклонов трубопроводов, особенно если используется насос.

Внимание! Основной минус конструкции — необходимость установки большого бака, для которого нужно место. Длительные перебои с электричеством приведут к снижению эффективности схемы с насосом.

Самотёчная система отопления частного дома окажется выходом из ситуации, в которой помещение – жилое или рабочее – не оснащено ни газом, ни электричеством. Данный тип отопления на сегодня достаточно редок, однако востребованность на него отнюдь не сведена к нулю.

Начинаем со схемы

Одним из первых шагов при установке рассматриваемой отопительной системы является выбор схемы, определяющий дальнейший рабочий процесс и эффективность эксплуатационного периода.

Последствия сделанного выбора сказываются на дизайне помещений и равномерности распределения тепла, на удобстве эксплуатации, а прежде всего на общем объёме работ и цене за использованные при установке материалы.

Несмотря на наличие в виртуальном пространстве огромного количества схем и чертежей, в том числе видео, самостоятельно – без специалиста – разобраться в них достаточно сложно, и самое главное – каждая схема требует её адаптации под отдельно взятый заказ.

2 типа самотечной системы

Самотечная система отопления дома может быть успешно использована при любом из двух типов систем – однотрубной и двухтрубной. Более распространённым в самотечном типе является первый тип и поэтому нижеизложенный анализ будет сделан на базе этого типа.

Для рассматриваемого примера однотрубной схемы в качестве используемого теплоносителя берётся вода. Однако при круглогодичной эксплуатации целесообразней применять специальные составы, не замерзающие при температуре ниже нуля градуса по Цельсию – антифризы и др. Их использование обезопасит систему от риска размораживания.

По окончании монтажных работ самотёчной системы отопления частного дома рекомендуется произвести её заполнение – это поможет выявить элементы соединений, характеризующиеся отсутствием герметичности.

Перемещение воды в системах данного типа осуществляется без использования насоса – что является основным принципом их работы. Транспортировка происходит из-за разности температур воды – на входе котла и выходе из него.

На сегодня эта система считается устаревшей и редко применяемой в силу таких недостатков, как высокая стоимость, низкий КПД, отсутствие экономичности. Однако для дачного домика или просто частного дома, не оснащённого электроэнергией, это может быть удачным решением проблемы.

Возможности по выбору газового котла для самотечной системы отопления дома крайне ограничены, прежде всего потому, что при отсутствии электричества маловероятна возможность наличия газа, а значит, установка электрического газового котла полностью исключена. Единственным вариантом в этой ситуации становится котёл твердотопливный, функционирующий на таком топливе, как дрова, уголь и пр.

Принцип работы самотечной системы

Один из принципов, используемых при работе системы, известен всем из школьного курса физики: это подъём вверх горячих воды и воздуха и их опускание вниз – при низких температурах.

После того, как вода прогреется в котле, она начинает своё движение вверх – по стояку. В результате она попадает в отопительный радиатор, где передаёт часть своего тепла, став от этого холодней, чем в сточке. Охлаждённая, вода начинает двигаться вниз – и поступает в очередной радиатор. Так продолжается до возвращения воды в котёл.

Правила монтажа системы

Правильное функционирование самотечной системы отопления подразумевает прежде всего точность подбора диаметра труб, а также абсолютное соблюдение в течение монтажных работ нужных уклонов – во избежание создания контруклонов. При наличии определённого опыта можно провести все эти работы самостоятельно, без обращения к специалистам.

Особое внимание нужно уделить отсутствию у стояка изгибов и поворотов – на выходе из котла. Идеальным считается такой результат работы, при котором стояк, вплоть до его верха, обладает вертикально ровным видом.

При необходимости поворота оптимальным будет выбор угла минимального размера, а диаметр труб – равным полтора дюймам. При этом количество труб находится в прямой пропорциональной зависимости с протекающей циркуляцией: чем больше их будет использовано, тем интенсивней будет протекать циркуляция.

При осуществлении забора воды – теплоносителя – из стояка нужно соблюдать сохранение уровня, превышающего самый верхний из радиаторов, а котёл нужно разместить так, чтобы он находился ниже уровня любого из отопительных приборов.

Для труб нужно установить небольшой наклон – в направлении котла. Приемлемым будет при этом уклон с расчётом один сантиметр на метр трубы. Только так можно гарантировать обеспечение циркуляции.

Если сравнить две схемы циркуляции – естественной и принудительной, то о первом типе можно сказать как об обладающем большим объёмом воды. Причина кроется в разнице диаметров.

Осторожность нужно проявить при выборе труб – а точнее, обратить внимание на материал их изготовления: ни в коем случае не приобретать изделия, произведённые из полиэтилена и полипропилена. Их использование чревато риском плавления, к которому может привести закипание воды, находящейся в трубах. Последнее может быть вызвано отсутствием насоса, а также из-за наличия высокого уровня нагрузки, оказываемой на газовый отопительный котёл, установленный в частном доме. Самым надёжным вариантом в данной ситуации будет покупка железных труб, что, в свою очередь, расширяет диапазон неблагожелательных факторов использования самотёчной системы – ценовой показатель таких труб достаточно высок, а используемые размеры создают недостаточно эстетичный внешний вид.

Один из основных компонентов системы – это расширительный бак, выбор которого должен осуществляться с учётом того, что при нагревании вода начинает расширяться. Для предотвращения деформационных процессов и возникает необходимость в установке расширительного бака. Правильный его подбор можно сделать, если обратиться к инструкции. Установка бака производится в самой верхней точке отопительной самотёчной системы.

В заключении стоит подчеркнуть два основных преимущества этой системы – высокий уровень инерционности и отсутствие необходимости электричества в здании, которое планируется оснастить данным типом отопления. В принципе, последнее свойство и является основным при выборе системы, пригодной для домов, где отсутствует подача электроэнергии.