Закрытая система отопления загородного дома: схемы, расчет, заполнение

Технология, применяемая для отопления данного типа, отлично зарекомендовала себя и применяется уже на протяжении долгих лет. Не уступает она свои позиции и в настоящее время.

Водяное отопление с естественной циркуляцией – принцип работы

  • теплогенератор (котел или печь/камин с водяной рубашкой);
  • замкнутый контур из труб и радиаторов, заполненный жидким теплоносителем (вода, масло или антифриз);
  • расширительный бак;
  • запорная и регулирующая арматура;
  • контрольно-измерительные приборы.

Нагреваясь в теплообменнике котла или печи, рабочая среда движется по контуру, передавая тепловую энергию радиаторам, а те уже греют воздух в помещениях. Способ, которым обеспечивается движение теплоносителя в системе, как раз и определяет основную ее особенность.

Сбои в отопительной системе влекут за собой колоссальные неудобства. Для того чтобы стабилизировать данную систему, придумали такое устройство как байпас. Байпас в системе отопления: что это такое? Рассмотрим конструкцию и функции механизма.

Принцип работы теплового насоса разберем здесь.

В то время как в квартирах имеется централизованное отопление, жители частного дома должны организовать отопительную систему самостоятельно. В этой теме -otopleniya/ рассмотрим, какие виды отопления можно реализовать в загородном доме. Системы с котлом и альтернативные источники отопления.

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.

Система отопления с естественной циркуляцией

Расчет системы

Расчет системы водяного отопления с естественной циркуляцией достаточно сложен и включает:

  • определение мощности котла
  • приборов отопления
  • выбор диаметра труб

Полный расчет мощности котла основан на подсчете потерь тепла через крышу, полы, стены и проемы здания в зависимости от их площади, материала изготовления и разницы температур в доме и на улице.

Упрощенный расчет можно выполнить по формуле:

Wк = Wуд х S/10;

где

  • Wк — мощность котла (кВт)
  • Wуд — удельная мощность на 10 кв. метров дома (кВт)
  • S — общая площадь дома (кв. м.).

Удельная мощность зависит от климатической зоны и составляет:

  • для подмосковья 1,2 — 1,5 кВт
  • для северных районов — 1,5 — 2 кВт
  • для южных — 0,7 — 0,9 кВт.

Система отопления заполняется водой исходя из соотношения: не менее 15 литров на киловатт мощности котла.

Мощность радиаторов можно определить по той же формуле, подставив в нее величины площадей отапливаемых комнат или исходя из объема помещений — на отопление одного кубометра комнаты требуется около 40 ватт мощности.

Мощность радиаторов, расположенных на первом этаже увеличивают на 15 — 20%.

Расчет диаметра труб производится следующим образом:

Методика расчета описана в многостраничных методических указаниях и вряд ли по силам человеку без специального образования, но выход есть.

От правильности выбора схемы отопления, мощности котла и радиаторов, диаметра труб во многом зависит эффективность работы всей системы.

Лучше потратить время на расчеты или поручить их специалистам, чем жить в холодном доме или тратить силы и деньги на устранение допущенных ошибок. опубликовано  

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Преимущества и недостатки гравитационной системы

Система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией имеет следующие преимущества:

  1. Сети просто монтируются и эксплуатируются. Для их обслуживания не нужно приглашать специалистов.
  2. В контур не устанавливают циркуляционный насос и группу безопасности. Отсутствие насосного оборудования обеспечивает бесшумную работу.
  3. Поскольку не используются приборы, работающие от электричества, система считается энергонезависимой и может работать даже при перебоях с подачей электричества.
Читайте также:  Датчики для газовых котлов: виды, принцип работы, характеристики

Отопление самотеком не применяют в многоэтажном доме и постройках со значительной площадью. В таких сооружениях не получится добиться эффективного отопления и комфортной температуры в помещениях из-за того, что теплоноситель движется с небольшой скоростью.

Преимущества и недостатки гравитационной системы
Преимущества и недостатки гравитационной системы

Преимущества и недостатки гравитационной системы
Преимущества и недостатки гравитационной системы
Преимущества и недостатки гравитационной системы
Преимущества и недостатки гравитационной системы
Преимущества и недостатки гравитационной системы

Преимущества и недостатки гравитационной системы
Преимущества и недостатки гравитационной системы
Преимущества и недостатки гравитационной системы
Преимущества и недостатки гравитационной системы
Преимущества и недостатки гравитационной системы

Разновидности систем с естественной циркуляцией и их достоинства

Схема однотрубной системы отопления.

Сейчас такая схема нигде не применяется. Сегодня нормой считается такая система отопления частного дома, которая содержит два трубопровода. Причем она может иметь как верхнюю разводку, так и нижнюю.

Итак, она имеет ряд преимуществ перед системами с принудительной циркуляцией:

  • простота монтажа и эксплуатации;
  • полная энергонезависимость, чего не скажешь про системы с принудительной циркуляцией, ведь насос в них работает от электричества;
  • большой срок службы, который исчисляется 35-45 годами;
  • тепловая стабильность, что обеспечивается явлением саморегуляции.

Например, в современных системах, если циркуляционный насос выходит из действия или частично становится непригодным, нарушается циркуляция, что даже при правильной работе котла ведет к снижению температуры воздуха.

Вообще процесс саморегулирования является отличительной особенностью такой системы от системы с принудительной циркуляцией. В них данный процесс, связанный с изменением давления теплоносителя, является фактором, снижающим эффективность.

Выбор способа циркуляции

Разберем случаи, когда имеет смысл проектировать схемы с естественным движением теплоносителя (воды):

  1. если отопление монтируется для небольшого помещения;
  2. если принудительная система циркуляции с электронасосами не может быть обустроена из-за отсутствия электроснабжения;
  3. если возможны длительные перебои с подачей электроэнергии, которые при реализации схемы с принудительной циркуляцией могут вызвать остановку обращения воды и разморозку труб и радиаторов.

Если требуется создание высокого давления, повышение эффективности использования котельного оборудования, более интенсивная циркуляция теплоносителя (воды), то следует отказываться от естественной схемы движения потоков в пользу принудительной.

Часто как аргумент в пользу отказа от принудительной системы отопления приводят дополнительные затраты энергии на питание электронасосов. Но это неверно – по эффективности использования энергоресурсов, система отопления с принудительной циркуляцией значительно превосходит оппонента.

В заключении нужно заметить – даже при затруднении с электроснабжением можно не отказываться от преимуществ системы с использованием циркуляционного насоса.

Для этого стоит обратить внимание на современные энергонезависимые котлы, которые имеют встроенный электрогенератор и насос.

Подобное оборудование позволяет  реализовать все преимущества систем с принудительной циркуляцией без необходимости подключения внешнего питания. Но есть один минус – подобные установки чаще всего рассчитаны только на газ или жидкое топливо.

Виды схемы отопления, подходящие для частных домов

Однотрубная схема

Наиболее простая – самотечная с последовательным соединением радиаторов. При использовании схемы без насоса циркуляция теплоносителя происходит за счет разницы плотности нагретой и остывшей жидкости. Поэтому, чтобы обеспечить циркуляцию, трубопроводы прокладывают, соблюдая незначительные уклоны.

Самотечная однотрубная система энергонезависима. Однако не предусматривает возможность регулировки температуры радиаторов, а также нуждается в наличии разгонного коллектора в виде вертикального отрезка трубы.

По способу подключения различают однотрубные системы отопления со следующей разводкой:

Увеличение эффективности схемы водяного отопления частного дома обеспечивает установка циркуляционного насоса. Агрегат врезается на обратном отрезке трубы или магистрали перед отопительным котлом и размещается так, чтобы обеспечить свободный доступ к нему для ремонта или обслуживания.

Типовой однотрубной горизонтальной системой с циркуляционным насосом является схема на основе «ленинградки» с диагональным подключением радиаторов. Она может применяться для обогрева домов большой площадью. Наличие в ней запорных клапанов, а также монтаж байпасов позволяют ремонтировать каждый радиатор автономно.

Двухтрубная схема

Её конструкция предусматривает наличие подающего и обратного трубопровода. Она позволяет обеспечить равномерный прогрев всех батарей, отличается минимальными потерями тепла и позволяет использовать трубы небольшого диаметра. При сооружении двухтрубной системы отопления возможно последовательное и коллекторное (лучевое) подключение радиаторов.

Если для обогрева требуется контур большой протяженности, то его разделяют на две и более ветки. Каждая из них комплектуется выделенным циркуляционным насосом, поэтому требует квалифицированной балансировки перед вводом в эксплуатацию.

Подсоединение батарей к трубопроводам веток бывает нижним, боковым или диагональным. Наиболее эффективна установка радиаторов под окнами, где они выполняют функции тепловой завесы.

Двухтрубная отопительная система

Для этой системы понадобится больше труб, но зато она гораздо более удобна в эксплуатации, чем однотрубная. По периметру помещения прокладывают две трубы: верхняя (подача) – от котла, нижняя (обратка) – к котлу. Между ними устанавливаются радиаторы: входной патрубок через отвод подключается к трубопроводу подачи, выходной – к обратке.

Таким образом, все приборы подсоединяются параллельно, что обеспечивает следующие преимущества:

  • снижается гидравлическое сопротивление контура;
  • тепло по приборам распределяется равномерно;
  • настройку и обслуживание радиатора можно осуществлять независимо от всей системы.

Перед каждым радиатором можно установить управляемый термодатчиком клапан с электроприводом.

При этом система останется энергонезависимой, так как при отключении электричества она полностью сохранит работоспособность (клапаны можно будет подрегулировать вручную).

Многие считают, что оборудовать отопительную систему под силу только профессионалам. На самом деле все можно сделать самостоятельно. Системы отопления частных домов своими руками: виды систем, типы подключения, полезные рекомендации.

Этапы монтажа отопительной системы из полипропилена рассмотрим в этой теме.

Первично-вторичные кольца

Для котлов мощностью от 50 кВт или группы котлов, которые предназначены для отопления и горячего водоснабжения домов большой площади, применяется схема первично-вторичных колец. Первичное кольцо составляют котлы — генераторы тепла, вторичные кольца — потребители тепла. Причём потребители могут устанавливаться на прямой ветви и быть высокотемпературными, или на обратной — и называться низкотемпературными.

Читайте также:  Водонагреватели наливные электрические для дачи

Для того чтобы в системе не было гидравлических перекосов и для разделения контуров, между первичным и вторичными кольцами циркуляции устанавливают гидроразделитель (стрелку). Он же защищает теплообменник котла от гидравлических ударов.

Если дом большой, то после разделителя устраивают коллектор (гребёнку). Чтобы система работала, нужно произвести расчёт диаметра стрелки. Выбор диаметра осуществляется на основании максимальной производительности (протока) воды и скорости потока (не выше 0,2 м/с) или как производная от мощности котла с учётом градиента температур (рекомендованное значение Δt — 10 °С).

Формулы для расчётов:

  • G — максимальный расход, м3/ч;
  • w — скорость воды через поперечное сечение стрелки, м/с.

  • Р — мощность котла, кВт;
  • w — cкорость воды через поперечное сечение стрелки, м/с;
  • Δt — градиент температур, °С.

Аварийные контуры

В системах принудительной циркуляции насосы зависят от электропитания, которое может отключиться. Чтобы не произошёл перегрев котла, способный вывести оборудование из строя или даже привести к разгерметизации, котлы снабжают аварийными системами.

Первый вариант. Источник бесперебойного питания или генератор, которые будут питать циркуляционные насосы. По эффективности такой способ один из наиболее оптимальных.

Второй вариант. Обустраивается малое резервное кольцо, работающее по гравитационному принципу. При отключении циркуляционного насоса в систему включается контур с естественной циркуляцией, обеспечивая сброс тепла теплоносителя. Полноценного отопления дополнительный контур обеспечить не может.

Третий вариант. При строительстве закладываются два полноценных контура, один работает по гравитационному принципу, второй с помощью насосов. Системы должны иметь возможность тепломассообмена на аварийный период.

Четвертый способ. Если водоснабжение централизованное, то при отключении насосов холодную воду подают в контуры отопления через специальную трубу с запорным вентилем (перемычку между системами водоснабжения и отопления).

В заключение предлагаем посмотреть видео о правилах расчета однотрубной системы отопления частного дома.

Первый запуск.

  • Заполнить систему и определить давление теплоносителя по манометру. Если на котле манометр отсутствует, то для закрытой системы манометр устанавливается отдельно. Давление в холодной системе должно быть не более 1,2 Бар.

  • Проверить все узлы на герметичность. В случае протечек, система не будет нормально работать, давление будет падать, появиться шум в котле и трубах.

  • Котел должен быть правильно подсоединен к дымоходу.

  • Подсоединение газа — для определения утечек и для собственного спокойствия можно еще раз проверить геремтичность, обмазав узлы вне котла мыльной пеной.

  • Включать котел следует на низкую мощность. Только когда обратка и отопительные приборы нагреются, мощность можно прибавить.

  • При первом запуске и прибавлении мощности, следует следить за манометром. При максимальной мощности давление в системе не должно превышать 3 Бар, иначе сработает байпас (автоматически произойдет сброс воды через специальный клапан). Если давление увеличивается, то следует проверить давление мембранного расширительного бака.

При низком давлении в мембранном баке, давление системы отопления растет и периодически срабатывает байпас. В таких случаях, рекомендуется через нипель наполнить бак воздухом. Для этого подойдет обычный электронасос с манометром для накачки автомобильных шин. Накачивать мембранный бак следует до отметки 2.4 – 2.5 Бар.