Система отопления с естественной циркуляцией: принцип построения и правила монтажа

Схема работы

Что представляет собой однотрубная система отопления частного дома? Ее можно сравнить с замкнутым кольцом, куда вмонтирован нагревательный котел – основной отопительный элемент. Котел может работать на различных видах топлива, его вид и тип зависит от предпочтений хозяина дома. Само кольцо представляет собой трубу с определенным диаметром и длиной. В трубу последовательно врезаются радиаторы или регистры.

Самые важные составляющие идеально работающей системы отопления – температура, скорость движения и давление теплоносителя. Добиться правильного сочетания этих параметров при проектировании и монтаже – главная задача. И она не так проста, как кажется. Поэтому, прежде чем решиться на монтаж отопления своими руками, необходимо взвесить все «за» и «против» и при сомнениях обратиться к профессионалам.

Гравитационная система

Такую разводку отопления дома еще называют естественной. Это потому, что теплоноситель движется самостоятельно, без посторонних физических сил. Такое движение возможно благодаря уменьшению плотности воды при нагревании. Из-за этого жидкость становится легче, и ее без сложностей выжимает из теплообменника более тяжелая, постоянно стекающая в котел холодная вода.

Нагретый теплоноситель под давлением, созданным охлажденной водой, способен не только выплыть из котла, но и подняться по стояку на крышу двухэтажного дома.

Сложности использования такой системы заключаются в том, что вода в теплообменнике может нагреваться до различных температур, то есть по-разному уменьшается ее плотность, из-за чего скорость ее движения по теплосети бывает разной. При этом давление, которое заставляет горячий теплоноситель двигаться, является не таким уж большим. Поэтому если использовать такую разводку в очень большом частном доме, то внутри последних радиаторов теплоноситель практически не будет двигаться.

Еще один минус заключается в том, что расширительный бачок является открытым. Поэтому в теплоноситель попадает воздух, который при контакте со сталью вызывает ее коррозию. Следствием этого является преждевременный выход из строя теплообменника котла и стальных радиаторов.

Для улучшения движения горячей воды в этой разводке делают следующее:

Используют большие по диаметру трубы.
Трубы всегда размещают под углом 3-5°.
Устанавливают своими руками разгонный коллектор. Он представляет собой высокую трубу, верх которой находится выше всех регистров. Этот конец размещается чуть ниже открытого расширительного бачка.
Расширительный бачок размещают выше всех других узлов системы.
Длину одного контура делают не более 30 м.

Отопление с горизонтальной установкой для одноэтажного дома

В доме с одним этажом, как правило, монтируется схема однотрубной системы отопления горизонтального типа. Все отопительные приборы на этаже включены последовательно.

Система с горизонтальной подводкой.

Если насос для движения теплоносителя не используется, то горизонтальная магистраль труб прокладывается обязательно с небольшим уклоном для использования естественных физических законов перемещения жидкостей в трубах. Минусом здесь можно назвать то, что не всегда удается добиться эстетической красоты при установке труб с уклоном. Но зато система без насоса позволяет оставаться независимым от электричества и не бояться охлаждения дома при его отсутствии.

Одним из видов горизонтальной установки отопления является специфическая схема «Ленинградка». В ней прокладка труб осуществляется над поверхностью пола или в самой конструкции пола. Обязательно устанавливается теплоизоляция.

Отопление с вертикальной установкой для многоэтажного дома

Такая схема предполагает расположение труб вертикально, путем монтажа стояков, подводящих тепло к радиаторам. В этом случае последовательно подключаются отопительные приборы, установленные на разных этажах здания.

Вертикальная система.

Здесь используется естественная циркуляция воды при отсутствии циркуляционного насоса. Горячая вода по стояку из котла подается в верхнюю точку, проходит в магистраль подачи, нагревательные приборы, перемещается по подающим стоякам, отдавая тепло в радиаторы.

Преимущества и недостатки коллекторной системы

В связи появлением разнообразных пластиковых и полиэтиленовых труб коллекторная система отопления вытеснила тройниковую систему, благодаря следующим преимуществам:

При монтаже и эксплуатации коллекторной системы отопления можно обойтись без специалистов высокой квалификации.
Коэффициент полезного действия (КПД) повышается за счет того, что теплоноситель быстрее и с меньшими потерями доносит тепло до радиаторов. Это достигается за счет работы циркуляционного насоса и плохой теплопроводности пластиковых труб. Эти трубы с наименьшими потерями доносят тепло до радиаторов, которые благодаря специальной своей конструкции эффективно обогревают помещение.
Повышение КПД отопительной системы дает возможность уменьшить диаметры труб и мощность котла, а также экономит топливо.
Так как пластиковые трубы от отопительных приборов до коллекторов не имеют разъемов (стыков), то их можно замуровывать в полы и стены дома. Это придает эстетичный вид помещению.
Дает возможность отапливать дом без традиционных радиаторов, используя теплые полы.
Высокая ремонтопригодность. Так как можно отключить любой участок трубопровода от водоснабжения, при этом, не нарушая работоспособность всей отопительной системы.
Простота проектирования, так как нет необходимости применять сложные математические расчеты.
Возможность регулировки температурного режима на каждом отопительном приборе. Что создает определенный комфорт

Недостатками коллекторной системы отопления являются:

Завоздушивание системы. Воздух остается в системе после заполнения ее теплоносителем, который поступает в отопительные приборы горизонтально и быстро под воздействием насоса. Воздух из микроскопических пузырьков объединяется и накапливается в наивысших точках радиаторов.
Высокая стоимость, из-за наличия насоса, коллекторов, запорной арматуры и большого количества труб для перемещения теплоносителя.
Не может работать без циркуляционного насоса.
Необходимо специальное помещение для коллекторного шкафа.
Трудоемкость монтажа и материалоемкость.

Нюансы осуществления процедуры развоздушивания радиаторов отопления описаны в данной статье:

Из вышесказанного видно, что коллекторная система отопления считается надежной и комфортной для малоэтажного коттеджа. Но стоимость этой системы намного выше тройниковой.

Преимущества

Однотрубная система отопления одноэтажного дома имеет перед двухтрубной ряд преимуществ. В частности, однотрубная схема дает возможность охватить весь периметр по внутренней части дома одним замкнутым кольцом, ведь только одна труба идет от котла. Помимо экономичности, наличие одной трубы имеет следующие положительные моменты:

Проектировать систему отопления с одной трубой можно независимо от планировки помещения и с минимальным расходом материалов;
Трубы монтируются в непосредственной близости к полу или прячутся под пол, что позволяет скрыть всю инженерную конструкцию и проектировать интерьер без учета открытых глазу коммуникаций;
В однотрубное отопление встраивается любое оборудование по желанию хозяина – полотенцесушители, радиаторы, насосы, аксессуары;
Легко поддается регулированию температура теплоносителя, а, значит, и более гибкой становится процедура создания максимального температурного комфорта в доме;

Особенности одно- и двухтрубной схем

Однотрубная схема предполагает последовательное подключение радиаторов к одной общей трубе. Такой принцип организации приводит к тому, что теплоноситель попадает в первый радиатор, выходит из него, попадает в другой, также выходит из него, движется в третий и т. д. Такая схема очень проста и требует минимального количества труб. Однако она имеет несколько минусов:

Каждый последующий радиатор нагревается меньше, чем предыдущий, ведь к нему поступает более холодная вода.
Кроме этого в такой разводке невозможно управлять уровнем теплоотдачи каждой отдельной батареи.

Двухтрубная система предусматривает подачу воды к батареям по одной трубе, а отвод ее – по другой. Благодаря этому все регистры прогреваются равномерно. Кроме этого появляется возможность отдельного регулирования каждым радиатором.

Правда, для создания такой системы в частном доме нужно закупить вдвое больше труб. Понятно, что расходы и трудоемкость всех монтажных работ также растут.

Сложности в эксплуатации

В процессе эксплуатации редко удается добиться необходимой для максимальной теплоотдачи скорости теплоносителя и его давления. Для организации надежной и правильной работы устанавливается коллектор разгона. Система вертикального отопления в многоэтажном доме не имеет таких сложностей, и, соответственно, может функционировать с полной отдачей и без монтажа насоса, позволяя создать необходимое естественное давление за счет высоты. Несмотря на то, что системы без насоса вполне имеют право на существование, рекомендуется все же предусматривать насос в цепочке однотрубной горизонтальной системы отопления.

Коллектор разгона.

Коллектор разгона выполняет свою основную задачу – разгоняет нагретый теплоноситель для распределения по трубам и радиаторам и непрерывно поддерживает такой разгон. Эффективность работы зависит от высоты расположения верхней части коллектора, высота петли разгонного коллектора должна быть больше 2.2 м. При такой высоте обеспечивается достаточная скорость движения теплоносителя и бесшумность работы.

Система с двухконтурным котлом

Ее разводка несколько сложнее, ведь включает в себя еще и второй контур. Его организация может проводиться по любой из вышеописанных схем. На практике наиболее часто для этого контура используют тот способ разводки, который был выбран для создания отопительного контура. В результате получается, что разница между разводкой отопления от двухконтурного котла и разводкой от одноконтурного агрегата заключается в дополнительном количестве труб.

Минусы

Выбирая однотрубный тип отопления, следует иметь в виду ряд его недостатков, а именно:

Последовательное соединение радиаторов

Она не дает возможности проводить индивидуальную регулировку интенсивности нагрева радиатора так, чтобы это не отражалось на остальных приборах.

Таким образом, нет возможности корректировать температуру в отдельных частях дома в зависимости от внешних погодных условий, а также устанавливать наиболее комфортные условия для каждого из проживающих в доме.

Высокие температуры

Однотрубное отопление нуждается в более высоких показателях температуры при эксплуатации, что ведет к усиленному выкипанию теплоносителя и необходимости контроля уровня воды и ее регулярного долива.

При использовании в однотрубной системе воды в качестве теплоносителя обязательно устанавливают расширительную емкость под крышей дома.

Варианты исполнения однотрубной системы отопления

Различаются естественный и принудительный тип циркуляции, также схема может разделяться по типу:

Источника тепла. Это могут быть твердотопливный, газовый, электрический котлы.
По теплоотдающим приборам, в качестве которых применяются радиаторы или контур теплого пола.
По устройству транспортировки. Если теплоноситель поступает самотеком, требуется разгонный участок движения, если монтируется принудительная циркуляция, устанавливается насос.
В зависимости от оборудования для компенсации избыточного давления. Используются расширительные баки открытого или закрытого типа.

Также в расчет берутся виды труб по материалу изготовления, виды водопроводной арматуры.

Схемы с естественной и принудительной циркуляцией

Естественная циркуляция обозначает, что теплоноситель транспортируется по трубе самотеком, принудительная – с помощью насоса. Первый вариант требует монтажа трубопроводов с определенным уклоном для обеспечения тока воды. Также нужен разгонный участок для получения нужного давления, которое и перемещает жидкость. Разгонный участок – вертикальный патрубок, отходящий от котла. По патрубку поднимается теплоноситель, затем по трубопроводу, соединенному с патрубком, поступает вниз, заполняя всю тепловую магистраль и радиаторы.

Если схема однотрубного отопления самотеком выполняется с верхней разводкой для 2-х этажных домов, разгонным участком служит подающий патрубок, только он поднимается на нужный уровень. При монтаже одноконтурной системы в одноэтажном строении с горизонтальной разводкой нужен разгонный коллектор высотой не меньше 150 см от уровня первого установленного радиатора.

Самотечные схемы зависят от количества поворотов – чем их больше, тем труднее транспортировка носителя, поэтому рекомендуется делать не более 2-х поворотов на всю магистраль. Также гравитационный тип транспортировки создает проблемы с прогревом крайнего прибора отопления – остывающая вода плохо прогревает батарею, приходится увеличивать количество секций.

Поможет установка насоса, который можно ставить на любом повороте магистрали. Работа насоса нивелирует все недостатки одноконтурной схемы, ускоряет движение теплоносителя, гарантирует проход жидкости по любым поворотам. Перед монтажом насоса нужно определиться с зоной – несмотря на возможность ставить в любой точке, в расчет принимается взаимодействие резиновых деталей с горячей водой, что снижает срок службы прибора. Поэтому рекомендуется ставить насосы на трубопроводе обратного течения носителя, где циркулирует вода с малой температурой.

Выбирая схему, следует учитывать достоинства принудительной вентиляции:

упрощенная реализация сложных схем отопления с поворотами, подъемом теплоносителя на 2-й этаж, мансарду;
не придется покупать трубы разного диаметра;
нет нужды просчитывать угол наклона каждого отрезка трубопровода.

Есть и недостатки – зависимость от электропитания, возможность засорения прибора и наличие затрат на обслуживание (оплата счетов за электричество).

Открытая и закрытая системы

Различаются схемы по типу расширительного бака, который монтируется вместе с системой. Если это закрытая емкость – система закрытая, если нет крышки – открытая. Устанавливается бак в самой высокой точке системы. В герметичных баках есть отвод для слива излишков воды или внутреннее пространство разделено мембраной расширительного типа – при избытках жидкости газ в одной половине сжимается, мембрана вытягивается, как только объем жидкости нормализуется, мембрана возвращается в исходное положение и обеспечивает нужное давление. Закрытая система очень проста в монтаже и применении.

Открытый бак также ставится в самой высокой точке схемы, но при этом у бака нет крышки, поэтому не исключено взаимодействие с кислородом, поступающим в трубы, – повышается риск завоздушивания. Плюс использования именно открытой системы в отсутствии необходимости следить за давлением и возможностью изготовления расширительного бака из подручного материала. Пользователи отмечают еще ряд минусов – в бак нужно доливать воду, нельзя применять антифриз (теплоноситель будет испаряться, а его пары ядовиты), кислород в теплоносителе быстрее изнашивает трубы.