Системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя
Самотечные системы отопления (далее – СО) названы так, поскольку перемещение теплоносителя здесь происходит естественным путем без подключения в систему циркуляционного насоса. Такие системы появились одновременно с появлением самого водяного отопления примерно в начале прошлого века. С тех пор прошло немало времени, технологии изменялись и совершенствовались, но подобные системы используются и по сегодняшний день благодаря нескольким весомым достоинствам. В данной статье мы попробуем рассказать более подробно о самотечных СО и принципе их работы, а также об их современных разновидностях и возможных перспективах.
Как работает самотечная система отопления
Главной особенностью и одновременно главным достоинством самотечной СО является естественная циркуляция теплоносителя по магистралям. При этом используется только такое полезное в нашем случае явление, как конвекция. Никакие насосные агрегаты не применяются, и вначале она использовалась во всех водяных СО. С появлением насосов, в системы стали внедрять агрегаты для обеспечения принудительной циркуляции воды, что также имеет свои весомые достоинства, поэтому сейчас в большинстве случаев используются именно СО с принудительной циркуляцией. Самотечные варианты СО используются зачастую там, где существуют проблемы с электроснабжением. Такая система работает автономно без внешнего воздействия, она абсолютно энергонезависима и будет дальше продолжать обогревать помещения, когда электричество в доме исчезнет вовсе, тогда как их «коллеги» с насосами в таком случае попросту остановятся, радиаторы начнут охлаждаться, и температура в помещениях начнет падать.
Как мы уже отметили, в основе самотечной СО лежит такое явление, как конвекция. В зависимости от температуры жидкости, её удельный вес при одинаковом объёме может отличаться. Например, 1 м3 подогретой воды будет весить меньше охлажденной воды того же объема, поскольку их плотность будет разной. К чему это приводит в замкнутой системе трубопроводов? Холодный теплоноситель будет опускаться вниз, вытесняя более легкий горячий теплоноситель. Таким образом, осуществляется циркуляция теплоносителя благодаря разности температур. На рисунке, представленном ниже, представлена типовая схема СО с естественным видом циркуляции:
Теплоноситель в разных частях системы имеет разную температуру, а значит, масса воды и плотность также будут отличаться, что приводит к появлению избыточного давления. А это в свою очередь помогает теплоносителю преодолеть силу трения и гравитации, и начать самостоятельно перемещаться по трубам, создавая тем самым циркуляцию. Не удивительно, что из-за этого СО с естественной циркуляцией еще часто называют гравитационными.
Однако конвекция не всесильна, и избыточное давление в трубах возникает небольшое, поэтому для обеспечения эффективной работы СО и надежной циркуляции теплоносителя, нужно выполнить ряд рекомендаций при создании гравитационной СО и её работы. Например, при создании такой СО нужно использовать трубы с увеличенным диаметром, которые рассчитаны на сравнительно медленное течение воды (в пределах от 0,1 м/с до 0,3 м/с). Чтобы холодный и горячий (подогретый) теплоноситель сами создавали циркуляцию, необходимо обеспечить немалую разницу температур жидкости в обратке и подающей магистрали. Эта разница должна составлять от 250С. Также необходимо при монтаже горизонтальных участков трубопровода обеспечивать их уклон – не меньше 3 мм на каждый метр магистрали. Еще одной особенностью самотечных СО является установка расширительного бака отрытого типа в самом верху системы. Патрубок обратки теплогенератора должен быть расположен ниже уровня радиаторов первого этажа дома, что необходимо обязательно учитывать при установке котла.
Для справки. В подавляющем большинстве случаев при создании СО с естественной циркуляцией применяют 2-дюймовые трубы (диаметр не меньше 50 мм) для магистралей, а для создания подводки к батареям зачастую используют трубы с диаметром не меньше 20 мм (или ¾ дюйма).
В гравитационных системах всегда используются расширительные баки исключительно открытого типа, тогда как применение мембранных баков невозможно. Дело в том, что теплоноситель в системе создает незначительное избыточное давление, которого хватает только на циркуляцию. А если установить бак с мембраной, то некоторая часть этого давления будет израсходоваться для преодоления сопротивления мембраны, поэтому скорость движения воды в системе будет уменьшаться, а иногда и вовсе циркуляция прекращается, и вся система, таким образом, прекращает функционировать. Именно поэтому в гравитационных СО можно использовать только открытый вид расширительного бака с выходом в атмосферу.
Самым главным преимуществом гравитационных СО является энергонезависимость, поэтому её зачастую используют в районах с частыми проблемами с электроснабжением. Но при этом самотечные системы имеют и ряд недостатков, о которых также не нужно забывать при выборе оптимальной СО для дома. При создании такой системы необходимо будет использовать большие трубы, которые будут проходить через все помещения дома, что негативно скажется на эстетическом облике комнат, поскольку скрыть их будет проблематично. Более того, монтаж такой системы будет более дорогим и сложным, поскольку необходимо соблюдать уклоны горизонтальных участков и некоторые другие особенности установки самотечных СО. Гравитационные СО могут использоваться только в небольших домах, тогда как в коттеджах большой этажности и домах с большой площадью целесообразно использовать системы с циркуляционным насосом. Чтобы избежать проблем в работе таких СО при сбоях в работе системы электроснабжения, можно использовать устройства бесперебойного электропитания, которые уберегут и от скачков напряжения, и помогут поддержать работу системы во время отключения электричества.
Схема обычной однотрубной системы отопления
Главной особенностью однотрубных СО является то, что по единственной магистрали подается нагретый теплоноситель, и по ней же уже охлаждённая вода попадает вновь в котел. Ярким примером горизонтальной однотрубной СО является популярная ленинградка, которую часто выбирают для создания самотечных СО. Разводка в таком случае представляет собой один замкнутый контур, по которому циркулирует теплоноситель. Обе подводки радиаторов подключатся также к одной трубе. Представим схему данной СО для 1-этажного дома:
В данных системах в обязательном порядке должна создаваться петля разгонного коллектора, без которой система будет работать малоэффективно, или не будет функционировать вовсе. В самом верху системы также обязательно устанавливается открытый расширительный бак. Собранная система работает по следующей схеме. Теплоноситель нагревается в котле и подымается по коллектору до самой петли, которая расположена выше всех отопительных приборов системы. Далее теплоноситель растекается по всем радиаторам, после чего вновь попадает в котел для подогрева. Как показывает практика, такая система является довольно эффективной, но только в том случае, если соблюдены все правила монтажа для гравитационных СО, а количество радиаторов не превышает пяти.
Но что же будет, если батарей в системе будет больше пяти штук? Как видно из схемы однотрубной СО, представленной выше, в первый радиатор попадает самый горячий теплоноситель, тогда как в каждый последующий попадает уже смесь горячей воды из коллектора и уже отдавшей определенное количество тепла жидкости от предыдущей батареи. Соответственно первый радиатор в схеме будет самым горячим, а последний – самым холодным. Чтобы последняя батарея всё же поддерживала необходимую температуру в помещении, обычно увеличивают количество секций радиатора, что не совсем удобно и иногда помогает не существенно. И если в такой системе будет больше 5-и радиаторов, то последняя батарея будет слишком холодной для нормального обогрева помещения. Поэтому, если вы хотите установить в СО больше пяти батарей, то лучше остановить свой выбор на одной из разновидности двухтрубных СО с естественной циркуляцией.
Популярная схема лининградка с горизонтальной разновидностью разводки отлично справляется со своими обязанностями в одноэтажном доме, но если нужно создать СО для двухэтажного здания, то лучше рассмотреть вариант также однотрубной гравитационной схемы, но уже с вертикально установленными стояками. Такой вариант подойдет для двухэтажных зданий, площадь которых не превышает 200 м2. В таком случае на чердачном помещении или под потолком помещений второго этажа проводится горизонтальный участок магистрали, в который теплоноситель переходит из вертикального стояка из котла. Из этого горизонтального участка опускаются вертикальные стояки (столько – сколько нужно для ваших нужд), проходящие второй и первый этажи, из которых уже охлажденный теплоноситель по обратке перетекает в котел для подогрева. Данный вариант показан на схеме ниже:
По этой схеме на каждый из вертикальных стояков приходится всего по 2 батареи, благодаря чему температура радиатора из второго этажа и радиатора первого этажа будет практически одинаковой. Если вы хотите, чтобы они и вовсе были независимыми друг от друга, то можно установить байпасы – специальные трубы-перемычки, которые устанавливаются между входом в радиатор на подающей трубе и обраткой.
Совет. В гравитационных СО для отсечения отдельных участков или балансировки всей системы применяют термостатические вентили, а также полнопроходные краны с малым сопротивлением.
Отправляя данную форму,вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности персональных данных.
Общая схема двухтрубных СО
В двухтрубных системах подводящая магистраль доставляет горячую жидкость ко всем батареям, а уже остывшая жидкость отводится по отдельной обратке, и таким образом ко всем батареям доставляется теплоноситель практически одинаковой температуры. Благодаря этому можно обеспечить хорошую работу системы вне зависимости от того, сколько радиаторов присоединено к одной горизонтально расположенной ветке. Если такая СО используется в одноэтажном доме, то подающий коллектор зачастую устанавливают в чердачном помещении либо же под потолком, а обратка монтируется непосредственно над полом. Подающая магистраль находится выше всей системы, поэтому особого разгона ей не нужно. Ниже представим рисунок обычной схемы для двухтрубной горизонтальной СО с естественной циркуляцией:
По мнению многих специалистов для создания СО с естественной циркуляцией теплоносителя отлично подходит двухтрубный вариант, при котором вся система разделена на две ветки с одинаковым числом батарей. Если же создавать одну большую ветвь, то можно столкнуться с немалыми проблемами при монтаже из-за необходимости соблюдения нужного угла наклона по всей длине магистрали. Если же вы хотите создать СО для двухэтажного дома, то в этом случае лучше выбрать вариант с вертикальной разводкой, но и здесь лучше создавать двухтрубную структуру, при которой подвод горячего теплоносителя будет осуществляться по одной магистрали, а охлажденный теплоноситель по отдельной обратке отводиться в котел. В нашем случае схема оптимальной гравитационной СО для двухэтажного дома будет выглядеть следующим образом:
Одним из немаловажных достоинств двухтрубного варианта СО является подача во все радиаторы системы теплоносителя одинаковой температуры. При этом каждый из радиаторов не зависит от работы других, поэтому управлять их работой становится существенно легче, в том числе с помощью средств автоматизации. Главным недостатком двухтрубной системы по отношению к однотрубной является больший расход материалов на её создание, поскольку труб действительно уходит больше. Для большей наглядности можно представить схему СО для 2-этажного дома с горизонтальной разводкой:
Для справки. В последние годы даже в системы с естественной циркуляцией всё же устанавливаются насосы на обратной магистрали. Это позволяет пользоваться всеми достоинствами обычных СО с принудительной циркуляцией, но при этом в случае сбоев в электроснабжении, можно легко переходить на работу с полностью естественной циркуляцией. Циркуляционные насосы для этого устанавливаются на байпасе, и благодаря крану можно легко переходить с принудительной на естественную циркуляцию.
Заключение
СО с естественной циркуляцией позволяют домовладельцам не переживать о временном отключении электричества и перебоях в работе системы электроснабжения, поскольку для таких систем электричество и не нужно вовсе. Но вместе с электрической независимостью такие системы имеют и ряд недостатков, которые нужно учитывать при выборе той или иной СО. В варианте с горизонтальной разводкой домовладельцам приходится тщательно просчитывать мощности радиаторов, чтобы их хватило на обогрев помещений. Нельзя сбрасывать со счетов и такое немаловажное обстоятельство, как массивные трубы. Да, подающую магистраль можно установить в чердачном помещении, а обратку спрятать в канал у самого пола, но подводки к радиаторам все же будут оставаться на виду.
