Ключевые принципы функционирования систем отопления приватного дома с конвективной циркуляцией
Вариант с применением отопительные системы с конвективной циркуляцией дома в один этаж (гравитационной или самотечной системы) также востребован, не обращая внимания на достигнутый уровень тех. прогресса. Это можно объяснить просто: системы конвективной циркуляции жидкости (ЕЦ) работают независимо и не нуждаются в подсоединении к источникам тока.
Благодаря этому тяжело переоценить значение подобной отопительные системы с конвективной циркуляцией для в один этаж дома за городом, находящегося на участке, где отсутствует возможность подсоединения электричества установки циркулярных насосов. Либо в местах, где наблюдаются постоянные перебои с электричеством.
О принципе функционирования систем с самотечной циркуляцией
В основе работы гравитационной системы заложен знакомый со школьных периодов принцип увеличения жидкости при нагреве. Другими словами в результате нагрева вес и плотность воды становятся меньше, а при остывании – возвращаются к прежним значениям.
Процесс конвективной циркуляции в системе обогрева выглядит так: при нагревании котлом некоего объема жидкости, жидкость становится шире и, благодаря уменьшению плотности, подымается к верхней точке отопительной самотечной системы, вытесняемая более плотными холодными слоями. Делая круг по системе отопления, жидкость поэтапно стынет и сама вновь возвращается к источнику нагрева. Дальше данный цикл повторяется.
Другими словами главный принцип обогревания циркулированием тёплой воды построен на применении разницы уровней гидростатического давления холодного и горячего столбов жидкости. Когда горячая вода вытесняется холодной, стекающей по направлению теплообменного аппарата, нагретая подымается по трубе. Величина циркуляционного напора находится в непосредственной зависимости и от установки середины котла и самого нижнего из имеющихся в доме отопительных приборов. С увеличением перепада высот, становится больше скорость перемещения жидкости по трубам. Так и не прекращает работу схема с конвективной циркуляцией жидкости.
Образно говоря контур отопления строения может быть поделен на некоторые части: «горячие» с жидкостью, направляющейся вверх и «холодные» – с водой, направляющееся вниз. Роль границ между фрагментами будут исполнять верхняя и нижняя точки контура отопления.
В ходе моделировки систем самотечного типа главное обеспечить максимум разницы между уровнями давления столбов жидкости в «холодном» и «горячем» контурах.
В основном, система проектируется так, чтобы обеспечить максимальное совпадение верхних крайних точек коллектора разгона (ключевого стояка, отходящего от теплообменного аппарата) и другого контура. На уровне верхней точки ставится и выход к баку-расширителю или воздухоотводящему клапану (во время использования гидроаккумулятора). Это дает возможность сделать «горячий» фрагмент общего контура минимально коротким. Благодаря данной мере движение воды по замкнутому контуру в системе обогрева на данном отрезке будет выполняться с небольшими потерями тепла.
Подходящая скорость продвижения жидкости по контуру возможна если есть наличие разницы температур выходящего (от котла) и входящего контура – не меньшей чем 25 0 С градусов. При этом с увеличением длины трубопровода, разница в температурах должна вырастать.
О видах и схемах этих систем
Отличают два варианта установки контуров гравитационной отопительные системы. Речь идет об однотрубном и двухтрубном контурах. В первом варианте вода от отопительного прибора отводится и подается по одной и той же трубе, в другом – за отвод и вхождение жидкости «отвечают» две различных трубы. Также применяются открытая и закрытая системы циркуляции.
Однотрубная
Прекрасно выделяется легкостью монтажа невысоким (почти что по уровню пола) расположением трубопровода. Отопительная система ленинградка представлена стояком с отходящей от его верхней точки и направленной максимально вниз разгонной трубой, которая завершается подающим контуром. Подсоединение системы (входа и выхода воды) к батареям выполняется снизу с применением пары патрубков, имеющих меньший диаметр (если имеется в виду двухдюймовый провод труб, разумно использование ?-дюймовых отводов). Дальше тепловой носитель от батарей двигается по направлению котла.
Минусом аналогичной схемы с конвективной циркуляцией носителя тепла остается ее невысокий КПД: остывая, жидкость проникает в тот же провод труб, по которому тёплая вода двигается к следующей батарее. Аналогичным образом, теплопотеря каждого будущего отопительного прибора хорошо отличается, что оказывается основой неравномерности обогревания дома. Чтобы помочь в решении этой проблемы, приходится повышать колличество секций каждой дальнейшей батареи.
Одна из самых востребованных в странах Европы. От обыкновенных самотечных отопительных схем она прекрасно выделяется присутствием расширительного бачка. Данный процесс можно поделить на этапы:
- За счёт увеличения температуры, нагретый тепловой носитель вытесняется холодными слоями и покидает контур нагрева;
- Разогретая жидкость оказывается в закрытом расширительном мембранном баке (в емкости, разделенной надвое с помощью разделительной мембранные ткани, при этом одна половина заполняется водой, а во второй содержится газ – очень часто азот);
- Нагрев воды ведет к увеличению давления, из-за чего газ во второй половинке емкости сжимается, охлаждение носителя тепла ведет к обратному процессу – газ, расширяясь, выталкивает жидкость из бачка.
Ее минусом, если будет необходимость в обогреве существенных площадей, может стать необходимость в установке достаточно объемного бачка.
Открытая система
Разнится от предыдущей схемы устройством бака расширительного. В данном случае его делают своими силами и ставят на чердаке или под самым потолком. В большинстве случаев открытая система применяется для обогрева помещений маленьких размеров.
Минусом остается частое «заглатывание» воздуха и попадание его в батареи, что отрицательным образом проявляется на работе всей системы, а еще приводит к досрочному изнашиванию батарей и труб сделанных из металла за счёт усиления процессов ржавления. Для борьбы с завоздушиваним батареи рекомендуется воздухоотводчиками.
Двухтрубная
Обеспечивает более правильное применение тепла за счёт строгого деления холодного и тёплого контуров и дает прекрасную возможность подсоединения существенного числа батарей.
От размещенной под потолком и отходящей от коллектора подающей трубы опускаются (по одному к каждому отопительному прибору) несколько патрубков (с верхним подключением). По полу проходит труба-обратка, в которой собирается остывший тепловой носитель, поступающий из батарей (нижнее диагональное подключение). В результате остывшая и горячая жидкости не перемешиваются, что обеспечивает одинаковый обогрев всех домашних помещений.
Минусом можно считать множество в помещении труб, что нередко не комбинируется с образом интерьерного оформления.
считается гибридом, объединившим рабочие принципы двухтрубной отопительной схемы и гидравлического пола с подогревом. От распределительного коллектора отходят подающий и обратный контуры. При этом обратка ложится под полом. Применяется прямое соединение с отопительными приборами с минимумом поворотов.
О недостатках и преимуществах гравитационной теплосети
При перечислении хороших качеств систем обогрева с конвективной циркуляцией носителя тепла необходимо упомянуть о:
- простоте процесса установки, запуска и обслуживания;
- независимости от наличия доступа к источникам тока;
- хороший тепловой отдаче;
- экономности (при условиях хорошей стеновой теплоизоляции и проемов окон строения);
- бесшумном функционировании, потому как нет надобности в применении насоса, часто создающего неблагоприятный для приятного отдыха и работы звуковой фон;
- долговечностьи (очень маленький служебный срок – от 30-35 лет, при условиях процесса установки из новых высококачественных труб).
Говоря о минусах аналогичного вида теплообеспечения приватизированных домов, нельзя ничего не сказать об:
- ограниченном радиусе действия системы (не больше 30 метров);
- невысокой продуктивности во время установки в зданиях площадью которая больше 100 м 2 ;
- надобности наличия чердачных этажей для установки систем с расширительным бачком;
- значительном количестве времени, требующемся для прогревания всех помещений в здании;
- надобности в утеплении труб, проложенных в не обогреваемых помещениях;
- увеличении расходов на покупку труб существенного диаметра, применяемых для снижения сопротивления при прохождении воды.
О расчете показателей отопительные системы с конвективной циркуляцией для дома в один этаж
Ввиду отсутствия в гравитационных отопительных системах здания с одним этажем добавочных механизмов, которые обеспечивают стабильно большое давление, любое из допустимых нарушений во время установки трубопровода может повернуться проблемами с подачей тепла. К подобным нарушениям можно отнести:
- игнорирование необходимостью в соблюдении наклонных углов;
- неправильный выбор труб;
- излишек поворотов при монтажных работах системы.
Уровень уклона во время установки трубопровода для отапливания приватизированном доме регламентируется положениями СНиПов. Соответственно с ними, для любого погонажного метра нужен Наклон, величиной в 1 см. Это обеспечивает обычное продвижение носителя тепла по трубопроводу. При нарушении установленного норматива возможно завоздушивание системы и снижение общего уровня ее КПД.
О расчете давления и мощности теплоснабжения
Исходя из положений СНиП, каждый кВт теплопроизводительности предназначается для обогрева площади в 10 кв.м дома. При расчитывании уровня мощности для регионов с жарким или холодным климатом, необходимо пользоваться специализированными коэффициентами. В первом варианте он будет составлять от 0,7 до 0,9, в другом – от 1,5 до 2.
Однако способ расчета, пренебрегающий высотой перекрытий потолка, не всегда идеален. Благодаря этому есть еще один вариант – на основе объема помещения. В данном случае в основу расчетов укладываются показатели теплопроизводительности (40 ватт) для любого кубического метра. При этом наличие окон повышает полученное в конце концов количество на 100 ватт (для любого окна), а двери – на 200 ватт (для каждой). При этом для в один этаж приватизированных домов применяется показатель 1,5.
Собственно, обычный объем мощности, закладываемый в проекте приватных одноэтажек, предусматривает необходимость в мощности обогревания не меньше чем в 50 ватт на 1 кв.м
Расчет трубного диаметра в системе с настоящим оборотом
Трубный диаметр в гравитационных системах рассчитывают исходя из:
- необходимости строения в объеме энергии тепла (+20%);
- обозначение необходимого типа материала изготовления трубы (к примеру, диаметр стальные трубы должен составлять не меньше 0,5 см);
- данных СНиП относительно отношения мощности и внутреннему диаметру трубы.
Необходимо учесть, что при подборе труб с необоснованно большим сечением могут увеличиться затраты на теплоснабжение при снижении отдачи тепла. Расчет диаметра труб для систем с самоциркуляцией предусматривает выполнение еще одного несложего правила, предполагающего сужение трубного диаметра на размер после любого разветвления.
Как выполнить собственными руками теплоснабжение приватного дома с конвективной циркуляцией
Хорошая система обогрева приватного дома с конвективной циркуляцией может быть установлена своими силами, без вовлечения профессионалов. Для этого необходимо выполнить расчеты которые для этого необходимы и обязательно следовать детальным указаниям специализированных пособий, поэтапно описывающих общий процесс монтажа систем отопления водяного типа с конвективной циркуляцией в приватном доме.
Расчет показателей отопительные системы с конвективной циркуляцией: как достигнуть работы без разных перебоев?
Система обогрева с конвективной циркуляцией жидкости собой представляет закрытое устройство гравитационного (самотечного) типа, позволяющее нагреть помещения в приватном доме независимо от электрического питания.
Подобное хорошее качество конструкции даёт возможность применять её в регионах с трудностями или полным неимением центральной электросети. Система экономна, однако для её правильного функционирования понадобится выполнить точные расчёты.
Описание отопительные системы циркуляционного типа без насоса
Устройство отопления водяного типа, работающее самостоятельно, включает элемент нагрева (котёл), трубы, прокладываемые любыми способами, расширительный бачок и отопительные приборы.
Рабочий принцип
Роль носителя тепла в контуре играет вода, которая двигается по трубам под воздействием термодинамических сил. Рабочий принцип системы основуется на разнице физических параметров холодной и горячей воды.
Пока не прекращает работу котёл, в трубах обязательно есть горячая вода, которая поэтапно стынет, проходя по контуру и отдавая тепло в среду которая нас окружает.
Плотность и масса воды при нагревании уменьшается, благодаря этому она легко вытесняется вверх охладившейся жидкостью.
После достижения верхней точки контура, горячая вода делится по трубам, соединённым с отопительными приборами, отдаёт тепло через материал батарей, а потом по части которая находится снизу контура течет к котлу, где опять нагревается.
Положительные качества установки
Ключевыми плюсами контура отопления гравитационного типа считаются:
- легкость установки и применения;
- большая теплоотдача и стабильность климата помещений;
- экономность ресурсов при условиях хорошего утепления сооружения;
- отсутствие шума;
- полная независимость от сети;
- редкие неполадки и длительный эксплуатационный срок при условиях проведения периодических профилактических мероприятий.
Справка! Соорудить систему обогрева с конвективной циркуляцией можно своими силами. Хороший расчёт показателей, выбор схемы контура и грамотная установка всех элементов гарантирует рабочий срок конструкции до 35 лет.
Основной минус — конструкция может отопить приватные дома площадью не больше 100 м 2 , имеющих радиус около тридцати метров.
Есть ещё несколько минусов, лимитирующих использование самотечной конструкции:
- принудительное наличие чердачного этажа для установки бака расширительного;
- медлительный обогрев помещений;
- необходимость утепления контура в неотапливаемых местах для устранения замерзания воды в трубах.
Разновидности систем отопления с конвективной циркуляцией
Конструкции могут быть выполнены в однотрубном или двухтрубном вариациях. По типу систем выделяют закрытые и открытые схемы установок. Уместно подобранный вид схемы обеспечит её самую большую результативность.
Закрытый вид
Циркуляционная закрытая конструкция стала широко распространена в Европейских государствах, а в РФ только начинает покупать востребовательность.
Важная схема
После нагрева, вода под давлением подымается к расширительному бачку, поделённому на 2 части мембранной тканью. Часть снизу бачка заполняется водой, которая сжимает газ (чаще азот или воздух), расположенный сверху над мембранной тканью. Образовывается добавочное рабочее давление, способствующее движению жидкости.
Фото 1. Закрытый вид отопительные системы с конвективной циркуляцией. Обязан быть оборудован непроницаемым расширительным бачком.
Специфики
Основная конструкционная особенность закрытого типа — непроницаемость бачка и создание добавочного давления в водопроводе. Порой для закрытых схем применяют байпасы, которые работают от электрической сети. Благодаря невысокой используемой мощности насоса, временное отключение электроэнергии не отобразится на работе системы.
Преимущества, и недостатки
Важные преимущества закрытых отопительных схем связаны с их герметичностью. Из-за этого система практически не страдает от воздушных пробок, меньше подвергается коррозии, расходует малое число носителя тепла, в качестве которого можно применять не только воду, но и антифриз. Схема не просит значительных уклонов трубо-проводов, тем более если применяется насос.
Внимание! Главный недостаток конструкции — необходимость установки большого бачка, для которого необходимо место. Продолжительные перебои с электротоком приведут к уменьшению эффективности схемы с насосом.
Самотечная система обогрева с конвективной циркуляцией
Следует сказать, что система обогрева с конвективной циркуляцией используется в приватизированных домах довольно давно – с начала прошлого столетия. По существу, она возникла вместе с традиционным отоплением и не теряет популярности по сей день. Цель этой статьи – описать, благодаря чему функционирует данная схема и рассказать интересующимся владельцам дома об имеющихся разновидностях таких систем.
Рабочий принцип и специфики систем самотечного типа
Как явствует из названия, в нашем случае тепловой носитель двигается по трубопроводам своими силами, без какого-то влияния внешней среды с применением насоса. Аналогичный способ циркуляции применялся изначально во всех системах отопления водяного типа. В наше время, когда возникли циркулярные насосы, хозяева приватизированных домов интересуются самотечными схемами с одной целью: быть независимыми от внешних источников электрической энергии.
В основе самостоятельного движения носителя тепла лежит явление конвекции. Таже самая среда (в таком случае – вода), имеющая разную температуру, отличается и по удельному весу. Обычными словами, куб холодной воды весит больше, чем 1 м3 горячей благодаря разной плотности. В середине закрытого пространства труб это может привести к тому, что остывающая среда станет регулярно выталкивать вверх более легкую горячую воду. Стандартная схема подобной системы показана на рисунке:
Вследствии разности плотностей и масс воды в середине самотечной отопительные системы появляется маленькое лишнее давление, преодолевающее гравитацию и силу трения, из-за чего появляется конвективная циркуляция носителя тепла. Отсюда и второе наименование – гравитационная.
Потому как величина возникающего лишнего давления невелика, для конвективной циркуляции воды в системе обогрева необходимо создать прекрасные условия. Этому помогают следующие мероприятия:
- использование труб увеличенных диаметров, которые рассчитаны на медлительное течение воды (0.1—0.3 м/с);
- соблюдение уклонов горизонтальных магистралей. Величина уклона – не меньше 3 мм на 1 м трубопровода;
- существенная разница температур носителя тепла в подающей и обратной магистрали (не меньше 25 °С);
- монтаж в самой верхней точке сети расширительного бачка открытого типа, сообщающегося с атмосферой;
- установка котла так, чтобы его отрезок трубы обратки находился по возможности ниже уровня радиаторов цокольного этажа.
Для справки. В практических условиях при устройстве систем самотечного типа собственными руками магистральные магистрали из труб прокладывают из труб диаметром не меньше 50 мм (2 дюйма), а подводки к отопительным приборам – 20 мм (3/4 дюйма).
Часто владельцы дома спрашивают себя – а можно ли выполнить систему с конвективной циркуляцией закрытой, поставив расширительный бачок мембранного типа? Ответ понятен: при расширении жидкость должна будет одолеть сопротивление мембранные ткани бачка, а лишнее давление в сети и так невелико. Скорость движения носителя тепла уменьшится к минимуму, а то и до нуля. Благодаря этому схемы, использующие гравитационный рабочий принцип, всегда выполняются открытыми.
Главное преимущество, которое даёт самотечная система обогрева, — независимость от электрической энергии, что очень важно в районах с ненадежным электроснабжением. Однако за это приходится платить достаточно не дешевым процессом установки и большими трубами, идущими через все помещения. Схема не может быть воплощена в приватизированных домах большой площади и этажности из-за невысокой эффективности и экономичной нецелесообразности. В подобных коттеджах применяется система закрытого типа с насосом и средствами бесперебойного электрического питания.
Схема системы отопления с одной трубой
В аналогичных схемах раздача горячего носителя тепла отопительным приборам и отбор остывшего выполняется по одной и той же трубе. Если разводка – горизонтальная, то магистраль собой представляет закрытый контур, идущий от подающего отрезка трубы котла к обратному. Батареи же подсоединяются к нему обоими подводками. Примером послужит распространенная отопительная система ленинградка ленинградка, могущая работать с конвективной циркуляцией носителя тепла. Ее схема для дома в один этаж показана ниже:
Обязательным требованием нормальной водоподачи в отопительные приборы тут считается наличие петли разгонного коллектора. К его верхней точке подсоединяется открытый расширительный бачок. Вода которая нагрелась из котла подымается по коллектору, после этого по принципу сообщающихся сосудов затекает во все батареи. Если их кол-во не будет больше 5, то теплоснабжение будет работать без проблем, это проверено В практических условиях.
А дело все в том, что любой дальнейший устройство для обогрева помещения получает смесь горячего и остывшего носителя тепла из предыдущей батареи. Благодаря этому отдача тепла его уменьшается, если не нарастить численность секций. Когда количество отопительных приборов превосходит 5, то последние из них будут чрезмерно холодными, сколько секций ни добавляй. При подобной надобности необходимо устанавливать двухтрубную гравитационную систему, о чем пойдёт речь дальше.
Для в два этажа приватного дома площадью до 200 м2 отлично подойдёт отопительная система ленинградка с вертикальными стояками и конвективной циркуляцией. Городить на каждый этаж горизонтальную однотрубную систему разводки, подключенную к вертикальному коллектору, смысла нет, да и работать это будет плохо. Правильнее провести подающую магистраль по чердачному этажу или под потолками второго этажа и опустить от нее стояки, как нарисовано на схеме:
Нагрузка на стояки маленькая – всего по 2 отопительных прибора, так что их температура будет практически одинаковой. Чтобы батареи не зависели один от одного, между подачей и обраткой можно установить перемычки – циркулярные насосы.
Совет. Для балансировки или отсечения в самотечных системах приходится задействовать арматуру с самым меньшим сопротивлением – полнопроходные краны и специализированные термостатические вентили.
Схема системы двухтрубного типа
Тут тепло переносится к отопительным приборам по одной трубе, а остывшая вода возвращается по другой. Это дает возможность обеспечить производительную работу большего количества батарей, включенных к одной горизонтальной ветки. В одноэтажном доме подающий коллектор устанавливают на чердаке или под поверхностью потолка, обратный – над полом. Разгон тут не потребуется, труба и так поднята на достаточную высоту, что и показано на изображении:
Как видно по схеме, лучшее решение для хорошей конвективной циркуляции – это отопительная система с двумя трубами, разделенная на 2 ветки с одинаковым количеством отопительных приборов на любой. В другом случае из-за уклонов на большой длине монтаж трубо-проводов будет затруднен. Что же касается дома в два этажа, то тут снова же уместна вертикальная конструкция разводки, но с разделением на магистрали подачи и обратки. Как это правильно выполнить, отражено на схеме:
При двухтрубной системе все батареи получают тепловой носитель с одной и той же температурой, это весомый плюс. Также оказывается легче совершать автоматическое управление, так как приборы не зависят один от одного. Минус находится в большем расходе материалов для вариантов разводки горизонтальной, к примеру, в двухэтажном здании:
Для справки. Очень много домовладельцев с целью улучшения работы системы все же ставят на обратном коллекторе циркулярный насос. Но ставят его на байпасе, чтобы в случае отключения электроэнергии всегда можно было перейти на самотек, открыв подходящий кран.
Заключение
Конвективная циркуляция в системах отопления водяного типа хотя и даёт независимость от сети, но просит внимательного подхода в расчетах и монтаже. Тем более это касается однотрубных схем с горизонтальной конструкцией разводки, где необходимо тщательно выбирать мощность батарей. Не всех устроят и большие трубы, проходящие через помещения. Если даже подачу спрятать на чердачный этаж, а обратку – в подпольный канал, то все равно на виду останутся подводки к отопительным приборам.
