Схема самотечной системы отопления с естественной циркуляцией

Централизованная система отопления постепенно отживает свое, поскольку, как можно заметить, она не способна справиться с возложенными на нее задачами по отоплению помещений. Поэтому, все чаще можно встретить использование автономного отопления. Наиболее актуальным данный вопрос является для частных домов, по причине отсутствия какого-либо источника тепла. Существует несколько схем отопления, что дает возможность каждому выбрать свою по душе и в соответствии с финансовыми предпочтениями.

• 2 Принцип функционирования оборудования
• 3 Используемые радиаторы отопления
• 4 Разновидности схем подключения радиаторов
• 5 Выбор труб
• 6 Особенности систем самотеком

Что такое? Принцип работы

Самотечная – система, основанная на законах физики, т.е. естественном движении теплоносителя по трубам. Горячая жидкость поднимается, холодная опускается. Наиболее часто применяется данная система отопления для частного дома, если отсутствует подключение электричества или поступает нестабильно.

Единственным ограничением может явиться высота потолка. Поскольку труба должна отходить от котла вверх 1,5 метра, еще нужно место для расширительного бачка. Имеются ограничения у системы, как стоимость создания системы, сниженная эффективность. Цена ее примерно в 1,5 раза выше, чем создание простого принудительного контура отопления. Также необходимая точность установки системы, соблюдение всех уклонов при соблюдении внешнего вида интерьера.

Принципом работы самотечной системы отопления является продвижение жидкости до верхней точки данной системы под воздействием физических законов, когда теплая жидкость является более легкой, поднимается, затем по трубам с небольшим уклоном теплоноситель продвигается, постепенно отдавая тепло, остывает, далее также самотеком к котлу для прогрева вновь. Она не подразумевает никаких приспособлений, ускоряющих движения воды, поэтому она высоко инертна.

Двухтрубная отопительная система

Двухтрубная система отопления является более сложной, в ней предусмотрено наличие двух линий отопительной системы. По одной происходит уток горячей жидкости, которая течет от котла к батареям отопления. А вторая линия предназначена для течения остывшей жидкости от батарей к котлу. Двухтрубная система отопления подразумевает более внимательного проектирования и использования большего количества труб.

Монтаж двухтрубной разводки

Монтаж двухтрубной системы отопления представляет собой более кропотливый процесс. Начнем с монтажа стояка для движения горячей жидкости. Труба поднимается от нагревательного котла к баку. Лучшее место стыковки стояка и бака это самая нижняя треть его высоты, где труба стыкуется с разводкой, от которой будут проводиться трубы к радиаторам.

Для безопасного использования расширительного бака и своевременного сброса излишков жидкости в канализацию, к баку присоединяется труба для выброса. Трубы для оттока холодной жидкости рационально закрепить в нижнюю часть батареи. По этим трубам вода стекает к котлу, для нагрева. Трубы оттока устанавливаются параллельно трубам подачи горячей жидкости.

Труба стояка отопления для подачи обогрева обязательно утепляется, чтобы существенно не терять тепло. Также утепляют помещение с расширительным баком, в противном случае это приведет к замерзанию части теплоносителя, зачем последует поломка системы.

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.

Порядок монтажа

Собирается однотрубная система следующим образом:

• В хозяйственном помещении устанавливается на пол или вешается на стену котел. С помощью газового оборудования может быть устроена самая надежная и эффективная однотрубная система отопления двухэтажного дома. Схема подключения в этом случае будет стандартной и позволит произвести все работы, при желании, даже и самостоятельно.
• На стены вешаются радиаторы отопления.
• На следующем этапе монтируются стояки «подводящий» и «обратный» на второй этаж. Располагают их в непосредственной близости от котла. Внизу к стоякам присоединяется контур первого этажа, вверху – второго.
• Далее выполняется подключение к магистралям батарей. На каждый радиатор следует установить запорный кран (на подводящем отрезке байпаса) и кран Маевского.
• В непосредственной близости от котла на «обратной» трубе монтируется расширительный бак.
• Также на «обратной» трубе поблизости от котла на байпасе с тремя кранами подключается циркуляционный насос. Перед ним на байпасе врезается специальный фильтр.

На заключительном этапе производится опрессовка системы в целях выявления неисправностей оборудования и протечек.

Как видите, однотрубная система отопления двухэтажного дома, схема которой максимально проста, может очень даже удобным и практичным оборудованием

Однако при желании использовать такую простую конструкцию, на первом этапе важно произвести все необходимые расчеты с максимальной точностью

Задумываясь над установкой отопления, первоначально определяются, какой вид топлива будет использоваться

Но наряду с этим крайне важно решить, насколько планируемый обогрев будет действительно независимым. Так, по-настоящему автономной будет система отопления без насоса, которой для работы не нужна электроэнергия. Для эффективной работы понадобится лишь источник тепла и правильно расположенный трубопровод

Для эффективной работы понадобится лишь источник тепла и правильно расположенный трубопровод.

Контур отопления — это совокупность элементов, предназначенных для обогревания жилища путём передачи тепла воздуху. Наиболее распространённым видом отопления является система, использующая в качестве источника нагрева котлы или бойлеры, подключённые к водопроводу. Вода, проходя через нагреватель, достигает определённой температуры, а после направляется в отопительный контур.

В системах с теплоносителем, в качестве которого используется вода, циркуляция может быть организована двумя путями:

В качестве источника тепла, служащего для нагревания воды, используются котлы (бойлеры). Их принцип действия основан на превращении определённого для них рода энергии в тепло с последующей его передачей теплоносителю. По типу источника нагрева котельное оборудование бывает газовым, твердотопливным, электрическим или мазутным.

По типу соединения элементов контура система отопления может быть однотрубной или двухтрубной. Если все приборы контура включены относительно друг друга последовательно, то есть теплоноситель проходит по порядку все элементы и возвращается в котёл, то такая система называется однотрубной. Её существенным недостатком является неравномерность прогрева. Это связано с тем, что на каждом элементе происходит потеря какого-то количества тепла, поэтому разница температур котла может быть существенной.

Система двухтрубного типа подразумевает параллельное подключение радиаторов к стояку. К недостаткам такого подключения относят осложнение конструкции и увеличенный в два раза расход материала по сравнению с однотрубной системой. Но построение контура обогрева для больших многоэтажных помещений выполняется только таким соединением.

Система с гравитационной циркуляцией чувствительна к ошибкам, допущенным во время монтажа отопления.

Схемы самотечного отопления

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.

Существует несколько распространенных схем разводки:

• Однотрубная
• Двухтрубная
• Паук
• Ленинградка

Выбор схемы зависит от количества этажей, площади дома, планировки. Рассмотрим каждый вариант отдельно.

Однотрубная

Самая простая самотечная система отопления, но не самая эффективная. Самое главное – соблюдение технологии сборки. Стояк горячей воды должен быть без каких-либо изгибов, поворотов, стыков, т.е. прямой, все трубы должны располагаться под постоянным технологическим уклоном.

Установку однотрубной системы можно выполнить самостоятельно. Не требует специальных знаний, требует просто соблюдение технологии. Конечно, невозможно избежать наличие стыков, поворотов, но их необходимо минимизировать. Их использование снижается эффективность всей системы.

Важным фактором отопления однотрубной самотечной системы является диаметр трубы, по которому движется теплоноситель. Чем он больше, тем лучше идет циркуляция. Рекомендуется для однотрубной системы использовать диаметр трубы не менее 1 дюйма, наиболее оптимальным является 1,5 дюйма. Больший диаметр трубы – меньший уровень сопротивления току теплоносителя.

Располагать котел необходимо на самой нижней точке системы, стояк с горячей водой поднимать максимально высоко. Укладка труб осуществляется с постоянным уклоном. Он должен соответствовать 1 см на метр трубы. Уклон должен быть постоянный, является основным параметром, обеспечивающим работоспособность системы.

Большинство схем требует расположение трубы с горячей водой под потолком, чердачном пространстве, обратный контур над полом. Однотрубная система предполагает создание одного контура, по которому вода поступает к радиаторам, возвращается по тому же контуру для нагрева.

Двухтрубная

Самотечная система отопления, основанная на двух контурах. Первый контур отходит от основного стояка общей трубы с горячей жидкостью. От нее питаются все радиаторы, к ним отходит отдельное соединение для каждого. Остывшая вода из радиаторов и возврат ее в котел осуществляется по другой трубе.

Двухтрубная самотечная система позволяет обеспечить все радиаторы теплоносителем одинаковой температуры и обеспечивает равномерное распределение тепла по дому. Можно уменьшать ток жидкости через один из радиаторов, что не окажет воздействие на отопление остального дома.

Паук

Самотечная система по схеме Паук состоит из системы, при которой от общего стояка отопления с горячей жидкостью отходит ветка к каждому радиатору отдельно. Для стояка используется труба большого диаметра, а ветки к радиаторам идут с трубами меньшего диаметра

Эта схема считается самой надежной, работоспособной. Конечно, имеет определенные трудности в монтаже и разводке, но в связи с меньшим диаметром труб, проще их прокладывать, а также не обязательно делать у потолка комнаты.

Схема Паук использует значительное количество труб, соединений, технически значительно усложняет проект. Каждое соединение – риск протечки. Экономия за счет снижения диаметра также нивелируется за счет длинны используемых труб и количеству соединений.

Обратный контур к котлу делается классически, соединяя все радиаторы по кругу. Здесь также применяется наклон возвратной трубы для естественного тогда жидкости в котел для прогрева.

Ленинградка

Система построенная принципом Ленинградки строится следующим образом: вдоль пола идет одна ветка коллектора и подключаются все радиаторы. Также требуется создание разгонной петли, т.е. возвышение единственного коллектора при отхождении от котла, затем возврат на уровень пола и уже там соблюдение уклона от подачи до возвратки.

У самотечной системы Ленинградка есть преимущества: надежность, меньшее количество материалов. Недостатки: ограниченное количество радиаторов, необходимость увеличенного диаметра труб, ленивое затекание жидкости в радиатор.

Ограниченное количество радиаторов используется, потому что при соединении схемой Ленинградка тепло отдается первыми радиаторами, остывшая жидкость поступает обратно в общий коллектор, что снижает температуру общего теплоносителя. Ленивое затекание жидкости к радиатору значительно снижает эффективность работы каждого радиатора, так как сто процентно не заполняется, использовать КПД данного радиатора на 100% невозможно. И данную схему не сделать с 2 ветками.

Виды водяных систем отопления в частном доме

Существует несколько видов водяного отопления для частных домов. Здесь мы подразумеваем стандартные системы обогрева с помощью радиаторов, теплые полы и плинтусное отопление. Отдельные виды могут совмещаться друг с другом, что позволяет достичь эффективного обогрева. Например, в спальнях и гостиных монтируются обычные радиаторы, а в ванных комнатах и туалетах нередко прокладываются теплые полы – отличное решение для тех, кто не выносит холода и не любит холодный кафель. Давайте разберемся в отдельных видах отопления и в их преимуществах.

Радиаторные

Радиаторные системы отопления являются неустаревающей классикой. Принцип их работы заключается в передаче тепла от теплоносителя через устанавливаемые в помещениях радиаторы. Такие отопительные системы смонтированы в подавляющем большинстве зданий различного назначения – в жилых, производственных, административных, хозяйственных и многих других. Они отличаются относительной легкостью в монтаже – достаточно протянуть трубы и подключить к ним радиаторы.

Раньше водяное отопление в частном доме предусматривало монтаж громоздких чугунных радиаторов. Со временем им на смену пришли более легкие и тонкие стальные радиаторы, изготовленные из стойкой к коррозии стали. Позднее на свет появились алюминиевые батареи – они отличаются легкостью, дешевизной и выносливостью. Для частного дома это самый идеальный вариант батарей.

Главным плюсом радиаторных систем является то, что для их прокладки не нужно заливать бетонные стяжки. Весь монтаж сводится к установке котла и радиаторов с их последующим подключением. Радиаторы обеспечивают эффективный прогрев помещений и не нарушают дизайн интерьеров, особенно, если в качестве них выступают современные алюминиевые многосекционные батареи.

Теплый пол

Водяное отопление пола в частном доме может работать как в самостоятельном режиме, так и во вспомогательном. В самостоятельном режиме надобность прокладывать трубы с радиаторами отпадает, а все тепло испускают полы. Благодаря этому на таких полах могут без опаски играть дети, их не продует и не просквозит. У вас постоянно мерзнут ноги? Тогда вам обязательно придутся по душе всегда теплые полы. Во вспомогательном режиме они работают как дополнение к радиаторным системам.

Системы теплых полов хороши на кухнях, в ванных комнатах и туалетах, где на полу чаще всего лежит вечно холодная плитка. Прокладка отопления поможет сделать полы теплыми и комфортными. Например, в ванной комнате вам больше не придется становиться босыми ногами на холодную плитку. То же самое относится и к туалету. Если у вас на кухне лежит кафельный пол, смело укладывайте системы теплых полов и здесь. Еще одно место, где теплый пол станет атрибутом комфорта, это спальня – согласитесь, мало приятного вылезать из-под теплого одеяла и становиться пятками на холодные полы.

Для теплых полов характерна низкая температура теплоносителя, не превышающая +55 градусов, что позволяет создавать экономичные системы отопления. Но необходимость делать бетонные стяжки и проходить сквозь стены и дверные коробки является весомым минусом. Лучше всего продумать необходимость монтажа системы еще на этапе постройки дома.

Плинтусные

Современные отопительные системы, построенные на основе классических алюминиевых радиаторов, отличаются тем, что тепло от них распространяется только вверх – за счет естественной конвекции. В результате весь теплый воздух поднимается, а на его место поступает холодный воздух. Нет ничего удивительного в том, что у домочадцев начинают мерзнуть ноги. Единственным плюсом является отсутствие холода от окон, так как он уносится конвекцией к потолку. Но что делать с отоплением? Не опускать же радиаторы на самый пол?

Выходом из ситуации становятся плинтусные системы отопления. Здесь используются малогабаритные радиаторы, сделанные из латуни или алюминия. Подача теплоносителя осуществляется с помощью пластиковых труб небольшого диаметра. Система дополняется кранами, спускниками воздуха и прочими необходимыми аксессуарами.

Все это уложено в специальный пластиковый плинтус – попадающий сюда воздух нагревается и нагревает находящиеся сверху стены. Далее помещение согревается инфракрасным излучением от нагретых стен и полов. Сквозняки, дующие по полу, в обогреваемых помещениях отсутствуют. Здесь прогреваются не только стены, но и сами полы, делая комнаты теплыми и комфортными.

Достоинством плинтусного отопления является то, что его можно проложить на любом этапе, даже после завершения строительства. Недостатки – высокая стоимость монтажа и куча требований к размещению плинтусов и прочих элементов. Допускается и одновременный монтаж всех видов описанных систем.

Трубы для самотека

Важной точкой принятия решения является выбор материала, из которого изготовлены трубы самотечной системы отопления.

Рассмотрим наиболее распространенные в настоящий момент трубы:

1. Медные трубы. Из плюсов этих труб: максимальная теплоотдача, невероятно долгий срок службы – до 100 лет, прекрасный внешний вид. Но есть минусы: колоссальная стоимость материала, необходимость применения пайки на всех соединениях при монтажных работах, ее сложность, ведь найти хорошего мастера на такие работы очень сложно, а стоимость его работы так же будет высокой.
2. Полипропиленовые трубы. Является усредненным вариантом. Средний срок службы – до 25 лет. Они имеют гладкую внутреннюю поверхность, что снижает возможность образования наростов отложений, легкий материл, устойчивый к коррозии – основные положительные стороны этих труб. Из минусов: монтаж осуществляется специализированным инструментом, самому сделать сложно, высокая стоимость труб, хоть и меньшая чем у медных, так же снижают привлекательность материала.
3. Стальные трубы. Самый доступный материал из всех. Данный тип труб очень устойчив любым механическим воздействиям. Есть недостатки материала: монтаж осуществляется с применением сварки, большого количества фитингов, а также у данного материала есть риск коррозии, зарастания отложениями.

Используемые радиаторы отопления

Наиболее значимый показатель здесь – это минимальное сопротивление потоку воды. А от ширины просвета радиатора зависит струя теплоносителя, вне зависимости от того, используете вы трубы из полипропилена или из других материалов. Однако, чугунные радиаторы в данном отношении будут просто идеальными, особенно когда используется однотрубная система. Они имеют наименьшее гидравлическое сопротивление. Хорошо себя зарекомендовали в использовании алюминиевые и биметаллические радиаторы, но нужно обращать внимание на их внутренний диаметр, который не должен быть менее 3/4”. Этого будет для отопления одноэтажного дома вполне достаточно, не используя циркуляционный насос. Разрешается использовать стальные трубчатые батареи.

Закрытая самотечная система

Большой диаметр труб предполагает большое количество теплоносителя. А при нагреве любой жидкости, она расширяется. Для этого создаются расширительные бачки. Такие расширительные баки бывают двух видов: открытые, закрытые.

Открытые собой открытые емкости, куда выдавливаются из системы излишки теплоносителя. Дополнительная безопасность, чтобы не было перелива устанавливают трубу, отходящую к стоку, которая так называется – перелив. Данный расширительный бак можно изготовить самостоятельно, а можно приобрести. Данная система открыта, из расширительного бачка жидкость испаряется, поэтому для такой отопительной системы можно использовать только воду, так как антифриз быстро испариться. Периодически требуется доливать воду для пополнения общего объема, сохранении его наполненности.

Закрытые расширительные баки – емкости, разделенные на две части специальной мембраной. Одна половина такого бака заполняется излишками теплоносителя, вторая половина заполнена газом (воздухом или азотом). Нагретая вода вытесняется в расширительный бачок, растягивает мембрану, сжимая газ во второй полости, когда температура жидкости снижается, давление газа и мембрана возвращают теплоноситель в систему. Итогом будет отсутствие потери жидкости, система отопления всегда заполнена, нет необходимости доливать теплоноситель, можно использовать антифриз.

Монтаж отопления из полипропиленовых труб

Создание отопления из полипропиленовых труб своими руками начинается с установки котла. Безошибочный монтаж могут выполнить только профессионалы.

Бойлерная, фрагмент системы отопления пп трубами

Они выдадут документ, подтверждающий грамотную установку. Он не позволит потерять гарантию компании-производителя оборудования.

Очередность обвязки

Сначала проводятся подготовительные работы. Определяются места монтажа радиаторов. Это позволяет выполнить при необходимости гидравлический расчет. Потом процесс проводится в следующей очередность:

• Монтируется стояк от котла, расширительная емкость и стартовая магистраль.
• Закрепляются отопительные приборы в каждом помещении.
• Намечаются точки установки фитингов и запорных вентилей.
• Выполняется подключение циркуляционного насоса.
• Монтируются ПП трубы. При прокладке в конструкциях здания используется изоляционный материал.
• Радиаторы подсоединяются к созданному тепловому контуру дома.

В завершение выполняются контрольные испытания системы. Трубопроводная сеть заполняется под давлением водой или воздухом для проверки герметичности стыков. После успешно проведенных испытаний осуществляется полноценный запуск отопительной системы.

Соединение пайкой

Для стыковки полипропиленовых элементов применяется раструбная пайка, если ПП трубы имеют разный диаметр. Прямолинейные детали вставляются друг в друга. Для разогрева элементов используется специальный паяльник. Такое же оборудование применяется при стыковке с помощью фитингов.

Элементы с большим одинаковым диаметром соединяются торцевой пайкой без использования муфт. Для нагрева деталей применяется другой вид оборудования. В его комплект нередко входит торцеватель.

Оборудование для пайки

Инструмент в виде паяльника оснащается насадками разного диаметра. Его стоимость примерно от 20 до 100 долларов.

Пайка осуществляется следующим образом:

• Прямолинейные участки нарезаются необходимой длины с помощью трубореза.
• При необходимости торцы зачищаются для удаления заусенцев и мусорных включений.
• На паяльнике закрепляются насадки нужного диаметра.
• Два соединяемых элемента нагреваются.
• Одна деталь вставляется в другую до упора без поворотов вокруг оси.

Созданный стык удерживается в неподвижном состоянии несколько секунд до остывания полипропилена. В результате получается герметичное и долговечное соединение.

Прокладка в стенах

Из-за расширения полипропилена при нагреве прокладка ПП труб в конструкциях дома выполняется с теплоизоляционным материалом. Это стекловата, минвата или другой теплоизолятор.

При скрытом монтаже выполняется минимум стыков. В местах соединения лучше устанавливать люки.

Штробы в стенах создаются с помощью болгарки и перфоратора. После укладки трубопроводов обязательно проверяется герметичность всех стыков. Только по завершении испытаний штробы заделываются цементным или гипсовым раствором.

Схемы по типам подвода теплоносителя

Радиатор будет эффективно работать, если теплоноситель равномерно распределяется по всем секциям.

Теплая и холодная вода отличается плотностью. Нагретый теплоноситель всегда стремится вверх. В системе его вытесняет холодная более плотная вода. Эта особенность учитывается при подводе теплоносителя к батареям.

Подвод теплоносителя схемы

Верхняя подводка

В каждом радиаторе имеются вертикальные каналы, соединяющие горизонтальный верхний и нижний коллектор. Наличие этих элементов позволяет теплоносителю циркулировать в приборе.

При верхней подводке нагревается в основном только верх батареи. Чтобы предотвратить такой эффект после первого ребра по ходу движения теплоносителя устанавливается перемычка. Поэтому нагретая вода сначала опускается в нижний коллектор.

Потом проходит по всем секциям радиатора и попадает в обратный трубопровод. В результате верхняя подводка превращается в диагональный способ подключения батареи.

При отсутствии перемычки в радиаторе подающая труба подключается в верхней части, а обратная в нижней точке с противоположного торца батареи. Этот вариант называется диагональной обвязкой.

Нижняя подводка

Это самый простой способ обвязки. Схема предполагает установку котла в подвале или на цокольном этаже. От теплогенерирующего агрегата главный трубопровод выводится на чердачное помещение, где монтируется расширительный бак. От емкости прокладывается стартовая магистраль, но не ниже 1,5 м до первого радиатора.

Подача и обратка подключаются к батареям в нижних точках с противоположных сторон. Все радиаторы в системе соединяются с трубопроводами по такой же схеме и устанавливаются последовательно.

При установке теплового контура с естественной циркуляцией трубы прокладываются под уклоном. Последняя батарея обязана располагаться выше котла. Перепад высот между конечным радиатором и теплогенерирующей установкой не должен превышать 3 м.

Выполняется подключение:

• циркуляционного насоса;
• байпасов;
• запорных вентилей;
• кранов Маевского.

Насосное оборудование работает от электричества. При его отключении циркуляция теплоносителя возможно только естественным способом. Поэтому трубопроводы лучше прокладывать под уклоном.