Обратные клапаны для отопления, где ставятся, схемы применения

Обратные клапаны предотвращают движение жидкости в обратном направлении, при изменении режима работы системы. Специалисты отмечают, что в любительских схемах обратные клапаны часто встречаются в местах, где они не нужны, загромождая схему, увеличивая ее стоимость, и нарушая нормальный режим работы. Когда и где ставятся обратные клапаны, каких разновидностей встречаются…

Дисковые клапана

Прямой поток отодвигает диск от седла, жидкость проходит по контуру диска. Обратный поток прижимает диск к кольцу (уплотнению).

Клапан отличается простотой и дешевизной, но при этом довольно большой резкостью закрытия с образованием микро-гидроударов, что в большинстве схем не критично. Устройство создает заметное гидравлическое сопротивление прямому току, которое можно узнать из характеристик прибора. Конструкции неразборные, не ремонтируемые, дешевые и компактные, применяются широко в сетях с небольшим (до 3 бар) давлением.

Шаровые

Шаровые обратные клапаны по конструкции похожи на дисковые, только перекрытие сечения осуществляется прорезиненным шариком. Варианты — с горизонтальным перемещением шарика, или с подъемом. Корпуса их обычно разборные, поэтому можно обслужить, почистить.

Но к недостаткам относится направленность монтажа, — требует вертикальной установки, при которой шарик опускается к седлу уже под собственным весом при недостаточно большом токе жидкости. Также имеется некоторая массивность конструкции, повышенное давление на открытие. В самотечных схемах поэтому не применяются.

Лепестковый обратный клапан

Лепестком здесь называется перекрывающая сечение пластина, но на этот раз она закреплена на оси и может откидываться.

• Одностворчатые, – с одним лепестком на оси, расположенной сбоку от сечения. Жидкость откидывает лепесток в сторону, открывая сечение. Обратный поток прижимает пластину в исходное положение. Здесь вращение может быть подпружининным.

• Двустворчатые лепестки размещаются на оси, проходящей по центру трубы и они откидываются в разных направлениях.

Для обоих вариантов характерно повышенное гидравлическое сопротивление прямому потоку, некоторая сложность конструкции с повышенной ценой. Но в тоже время легкость открытия беспружинного клапана позволяет использовать его при слабых потоках, например, в самотечных схемах.

Подъемные клапаны

Еще одна конструкция клапанов является весьма распространенной. В ней сдвижение тарельчатого клапана осуществляется по вертикальной оси. Клапан приподнимается прямым потоком, но опускается уже при его ослабевании под собственным весом.

Для изделий характерна ремонтопригодность, они легко чистятся, и работают довольно надежно. Но в тоже время создают сопротивление потоку повышенное, а установка их возможна только в горизонтальной трубе (или в близком к этому положению), с разворотом корпуса клапана строго вверх.

Подразделение клапанов по способу крепления.

• Муфтовые клапаны применяются при малых диаметрах труб, включительно до 50 мм. Их отличает предельная дешевизна и простата установки. На металлических резьбах лучшим уплотнителем оказывается все тот же лен со смазкой.

• Фланцевые крепятся на фланцы к трубам большого диаметра, начиная с 40 мм, с использованием болтов и прокладок из резины, силикона между фланцами.

• Сварные. Металлические ввариваемые клапана встречаются редко, поэтому это скорее относится к изделиям в полипропиленовых корпусах.

Наиболее дешевыми окажутся пластиковые обратные клапана, но они же и не практичные. Лучше ставить американки и обратный клапан из металла на резьбе. Наиболее прочными и долговечными остаются из нержавеющей стали.

Схемы – как применяются обратные клапана

В системах отопления и водоснабжения обратные клапана ставятся в параллельных ветвях, в которых возможен обратный ток жидкости при изменении режима в соседних.

Простейший пример: много контуров с насосами от одной трубы. При включении любого насоса, в соседних будет меняться давление, — где нежелателен обратный ток жидкости, там и ставят обратный клапан.

Наиболее типичные широко применяемые схемы с обратными клапанами.

• Подключение резервного котла, включающегося автоматически без участия человека. Типичная схема совмещения твердотопливного котла и электрокотла. Обратный клапан предотвращает движение жидкости через параллельный котел, пока один работает. Здесь должны быть клапана с минимальным сопротивлением движению жидкости, но возможно с большим усилием на открытие.

• Другой типовой вариант – установка насоса твердотопливного котла с сохранением возможности самотека. Обратный клапан, большого диаметра в самотечной трубе предотвратит закорачивание струи, когда включится (автоматически) насос. Здесь уместен клапан с легким открытием для обеспечения самотека, а большой диаметр нивелирует его местное сопротивление.

• Подключение подпитки любой системы отопления от водопровода. В принципе, здесь обратный клапан является не столь обязательным… устанавливается на тот случай, если во время наполнения системы вдруг в водопроводе исчезнет давление. Не заметив этого вовремя можно выпустить обратно в водопровод весь теплоноситель…
• Обратный клапан всегда ставится в составе водоснабжения для насоса, предотвращая слив трубопровода самотеком обратно в источник.

Как ставится обратный клапан для насоса

Остается заметить основное правило монтажа, – на корпусе любого клапана имеется стрелка, обозначающая направление, по жидкость движется свободно, в обратном направлении будет происходить автоматическое закрытие клапана…

Как самостоятельно сделать обратный клапан

Обратный клапан для отопления схема подключения, виды и рекомендации по эксплуатации

Для чего нужна принудительная циркуляция

Естественная циркуляция теплоносителя происходит по физическим законам: нагретая вода или антифриз поднимаются в верхнюю точку системы и, постепенно остывая, опускается вниз, возвращаясь в котел. Для успешной циркуляции необходимо строго выдерживать угол наклона прямой и обратной трубы. При небольшой протяженности системы в одноэтажном доме сделать это несложно, и перепад высоты будет невелик.

Для домов большой площади, а также многоэтажных домов. такая система чаще всего непригодна — в ней возможно образование воздушных пробок, нарушение циркуляции и, как следствие, перегрев теплоносителя в котле. Эта ситуация опасна и может стать причиной повреждения элементов системы.

Поэтому в обратную трубу, непосредственно перед вводом в теплообменник котла, устанавливают циркуляционный насос, который создает в системе нужное давление и скорость циркуляции воды. При этом нагретый теплоноситель своевременно отводится в отопительные приборы, котел работает в штатном режиме, а в микроклимат в доме остается стабильным.

Схема: элементы системы отопления

• система устойчиво работает в зданиях любой длины и этажности;
• можно использовать трубы меньшего диаметра, чем при естественной циркуляции, что экономит затраты на их приобретение;
• допускается располагать трубы без уклона и прокладывать их скрыто в полу;
• к принудительной системе отопления можно подключить теплые водяные полы ;
• стабильный температурный режим продлевает срок службы фитингов, труб и радиаторов;
• существует возможность регулировать нагрев для каждого помещения.

Недостатки системы с принудительной циркуляцией:

• требуется расчёт и установка насоса, подключение его к электросети, что делает систему энергозависимой;
• насос при работе издает шум.

Недостатки успешно решаются правильным размещением оборудования: насос ставят в отдельном помещении котельной рядом с отопительным котлом и устанавливают резервный источник электропитания — аккумуляторную батарею или генератор.

Принцип работы самотечной отопительной системы

Принцип работы отопления выглядит просто: вода передвигается по трубопроводу, движимая гидростатическим напором, появившимся вследствие различной массы нагретой и остывшей воды. Еще такую конструкцию называют самотечная или гравитационная. Циркуляция – это перемещение остывшей в батареях и потяжелевшей жидкости под гнетом собственной массы вниз к нагревательному элементу, и вытеснение легкой нагревшейся воды в подающую трубу. Система функционирует, когда котел с естественной циркуляцией располагается ниже радиаторов.

В контурах открытого типа он напрямую сообщается с внешней средой, и лишний воздух уходит в атмосферу. Увеличившийся от нагрева объем воды ликвидирован, постоянное давление нормализовано .

Естественная циркуляция возможна и в закрытой системе отопления, если та оснащена расширительным баком с мембраной. Иногда конструкции открытого типа переоборудуют в закрытые. Закрытые контуры стабильнее в работе, теплоноситель в них не испаряется, но они так же независимы от электричества. Что влияет на циркуляционный напор

Циркуляция воды в котле зависит от разницы в плотности горячей и холодной жидкости и от величины перепада высоты между бойлером и самым низко расположенным радиатором. Эти параметры просчитываются еще до начала монтажа отопительного контура. Естественная циркуляция возникает, т.к. температура обратки в системе отопления низкая. Теплоноситель успевает остыть, двигаясь через радиаторы, становится тяжелее и своей массой выталкивает из котла разогретую жидкость, заставляя ее продвигаться по трубам.

Схема циркуляции воды в котле

Высота уровня батарей над котлом усиливают напор, помогая воде легче преодолевать сопротивление труб. Чем выше расположены радиаторы по отношению к котлу, тем больше высота столба охлажденной обратки и с тем большим давлением она выталкивает нагретую воду вверх, когда достигает котла.

Плотность также регулирует напор: чем сильнее прогревается вода, тем меньше становится ее плотность в сравнении с обраткой. В результате она выталкивается с больше силой и напор увеличивается. По этой причине самотечные отопительные конструкции причисляют к саморегулирующимся, ведь если изменить температуру нагрева воды, поменяется и давление на теплоноситель, а значит, изменится его расход.

При монтаже следует располагать котел в самом низу, ниже всех других элементов, чтобы обеспечить достаточный напор теплоносителя.

Трубы для систем с естественной циркуляцией

При подборе диаметра труб играют роль не только размеры системы и количество радиаторов, но и материал, из которого они сделаны, вернее, гладкость стенок. Для гравитационных систем это очень важный параметр. Хуже всего дело обстоит у обычных металлических труб: внутренняя поверхность шероховатая, а после использования она становится еще более неровной из-за процессов коррозии и накопившихся отложений на стенках. Потому такие трубы берут самого большого диаметра.

Стальные трубы через несколько лет могут выглядеть так

Предпочтительнее с этой точки зрения металлопластиковые и армированные полипропиленовые. Но в металлопластиковых используются фитинги, значительно заужающие просвет, что для самотечных систем может стать критичным. Потому более предпочтительными выглядят армированные полипропиленовые. Но они имеют ограничения по температуре теплоносителя: рабочая температура 70 о С, пиковая – 95 о С. У изделий из особого пластика PPS рабочая температура 95 о С, пиковая – до 110 о С. Так что в зависимости от котла и системы в целом можно использовать эти трубы, с условием, что это качественные фирменные изделия, а не подделка. Подробнее о полипропиленовых трубах читайте тут.

Металоопластик и полипропилен также может использоваться для монтажа систем отопления

Но если предполагается установка твердотопливного котла. то никакой полипропилен таких тепловых нагрузок не выдержит. В этом случае или все-таки использовать стальные, или оцинковку и нержавейку на резьбовых соединениях (сварку при монтаже нержавейки не использовать, так как швы очень быстро протекают)

Подойдет и медь (о медных трубах написано тут ), но она также имеет свои особенности и с ней нужно обращаться осторожно: не со всеми теплоносителями она будет нормально себя вести, а уж с алюминиевыми радиаторами ее в одной системе лучше не использовать (они быстро разрушаются)

Особенность систем с естественной циркуляцией – их невозможно рассчитать из-за образования турбулентных потоков, которые расчетам не поддаются. Проектируют их основываясь на опыте и усредненных, опытным путем выведенных, нормах и правилах. В основном действуют правила:

• поднять как можно выше точку разгона;
• не заузить трубы подачи;
• поставить достаточное количество секций радиаторов.

Потом применяют еще одно: от места первого разветвления и каждое последующее ведут трубой меньшего на шаг диаметра. Например, от котла идет 2-х дюймовая труба, далее от первого разветвления 1 ¾, потом 1 ½ и т.д. Отбратку собирают от меньшего диаметра к большему.

Есть еще несколько особенностей монтажа гравитационных систем. Первая – трубы желательно делать под уклоном в 1-5% в зависимости от протяженности трубопровода. В принципе при достаточном перепаде температур и высоты, можно сделать и горизонтальную разводку, главное чтобы не было участков с отрицательным уклоном (наклоненных в обратную сторону), которые из-за образования в них воздушных пробок перекроют движение потока воды.

Самотечная система однотрубная с вертикальной разводкой на два крыла (контура)

Вторая особенность – в самой высокой точке системы нужно установить расширительный бак и/или воздухоотводчик. Расширительный бак может быть открытого типа (система тоже будет открытой) или мембранного (закрытая). При установке открытого отводить воздух нет необходимости он собирается в наивысшей точке – в бачке и выходит в атмосферу. При установке бака мембранного типа требуется также установка автоматического воздухоотводчика. При горизонтальной разводке не помешают краны «маевского» на каждом из радиаторов – с их помощью легче убрать все воздушные пробки в ветке.

Схема монтажа самотечных систем отопления

Поскольку циркуляция воды в системе отопления происходит без участия насоса, для беспрепятственного течения жидкости по магистралям, они должны иметь диаметр больше, чем в схеме, где циркуляция воды обеспечивается принудительно. Самотечная система функционирует за счет снижения сопротивления, которое приходится преодолевать воде: чем дальше труба от котла, тем она шире.

Водяное отопление с естественной циркуляцией может иметь верхнюю или нижнюю разводку. Когда разводка проектируется двухтрубной, нагретая вода поступает непосредственно в каждую батарею, а не проходит их поочередно, как в однотрубной схеме.

Верхняя разводка, при которой теплоноситель сначала поднимается под потолок, а уже оттуда спускается к батареям, наилучшим образом подходит, чтобы осуществить монтаж такой конструкции. Если же разводка планируется нижняя. то сооружается разгонный контур: перепад высот, при котором вода от котла сначала идет наверх, где в верхней точке трубопровода попадает в расширительный бачок, а потом уже опускается к радиаторам отопления .

Чем выше располагается нагревательный прибор, тем выше давление внутри трубопровода. Поэтому батареи верхних этажей часто прогреваются лучше, чем те, что на нижних. Соответственно, если делать отопление с естественной циркуляцией двухтрубным, батареи, размещенные на одном уровне с котлом или ниже, прогреваются недостаточно.

Чтобы избежать такой ситуации, котельную основательно заглубляют, обеспечивая достаточно высокое давление для прохода теплоносителя по трубам с требуемой скоростью. Котел помещают в подвальном помещении, приблизительно на 3 метра ниже центра самого нижнего отопительного элемента. Трубы с горячей водой, наоборот, поднимают максимально вверх, располагая в высшей точке конструкции расширительный бачок, а затем вода от подающей трубы спускается к радиаторам.

Типы разводки однотрубной системы

В однотрубной системе нет разделения на прямую и обратную трубу. Радиаторы подключены последовательно, и теплоноситель, проходя по ним, постепенно остывает и возвращается в котел. Эта особенность делает систему экономичной и простой, но требует настройки температурного режима и правильного расчёта мощности радиаторов.

Упрощенный вариант однотрубной системы подходит только для небольшого одноэтажного дома. В этом случае труба проходит через все радиаторы напрямую, без регулирующих температуру вентилей. В результате первые по ходу теплоносителя батареи оказываются значительно горячее, чем последние.

Для протяженных систем такая разводка не подходит. ведь остывание теплоносителя будет существенным. Для них используют однотрубную систему «ленинградка», при которой общая труба имеет регулируемые отводы на каждый радиатор. В результате теплоноситель в основной трубе более равномерно распределяется по всем помещениям. Разводка однотрубной системы в многоэтажных строениях делится на горизонтальную и вертикальную.

Горизонтальная разводка

При горизонтальной разводке прямая труба поднимается до верхнего этажа по главному стояку. От него на каждом этаже отходит горизонтальная труба, проходящая последовательно по всем батареям на данном этаже.

Они объединяются в стояк обратной магистрали и поступают обратно в котел или бойлер. Краны для регулировки температуры находятся на каждом этаже, а краны Маевского — на каждом радиаторе. Горизонтальная разводка может быть выполнена как проточной, так и по системе «ленинградка».

Вертикальная разводка

При этом типе разводки горячий теплоноситель поднимается на самый верхний этаж или чердак, а оттуда по вертикальным стоякам проходит через все этажи до самого нижнего. Там стояки объединяются в обратную магистраль. Существенный недостаток этой системы — неравномерный нагрев на разных этажах, который не поддается регулировке при проточной системе.

Выбор системы разводки для частного дома зависит в основном от его планировки. При большой площади каждого этажа и небольшой этажности дома лучше выбирать вертикальную разводку, так можно добиться более ровной температуры в каждом помещении. Если площадь невелика — лучше выбирать горизонтальную разводку, так как ее проще регулировать. Кроме того, при горизонтальном типе разводки не придется делать лишних отверстий в перекрытиях.

Видео: однотрубная система отопления

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией пользуется популярностью благодаря следующим преимуществам:

• Простой монтаж и обслуживание.
• Отсутствие необходимости в установке дополнительного оборудования.
• Энергонезависимость – во время работы не требуются дополнительные расходы на электроэнергию. При отключении электричества, система обогрева продолжает работать.

Принцип работы водяного отопления, с использованием самотечной циркуляции, основан на физических законах. При нагревании уменьшается плотность и вес жидкости, а при остывании жидкостной среды, параметры возвращаются в первоначальное состояние.

При этом, давление в системе отопления практически отсутствует. В теплотехнических формулах принимается соотношение 1 атм. на каждые 10 м. напора водяного столба. Расчет системы отопления 2-х этажного дома покажет, что гидростатическое давление не превышает 1 атм. в одноэтажных зданиях 0,5-0,7 атм.

Так как при нагреве жидкость увеличивается в объеме, для естественной циркуляции, обязательно потребуется расширительный бак. Вода, проходящая через водяной контур котла, нагревается, что приводит к увеличению в объеме. Расширительный бачек должен находиться на подаче теплоносителя, в самом верху системы отопления. Задачей буферной емкости является компенсация увеличения объема жидкости.

Система отопления с самоциркуляцией может применяться в частных домах, делая возможным следующие подключения:

• Подсоединение к теплым полам – требует установить циркуляционный насос, только на водяной контур, уложенный в пол. Остальная система продолжит работать с естественной циркуляцией. После отключения электричества, помещение продолжит отапливаться с помощью установленных радиаторов.
• Работа с бойлером косвенного нагрева воды – подключение к системе с естественной циркуляцией возможно, без необходимости в подключении насосного оборудования. Для этого бойлер устанавливают в верхней точке системы, чуть ниже воздушного расширительного бака закрытого или открытого типа. Если это невозможно, тогда насос устанавливают непосредственно на накопительную емкость, дополнительно устанавливая обратный клапан, чтобы избежать рециркуляции теплоносителя.

В системах с гравитационной циркуляцией, движение теплоносителя осуществляется самотеком. Благодаря естественному расширению, нагретая жидкость поднимается вверх по разгонному участку, а после, под уклоном «стекает», через трубы, подключенные к радиаторам, обратно к котлу.

Увеличение температур

Другой фактор заключается в разнице между плотностью холодной и горячей воды. Отметим следующий факт – отопление с естественной циркуляцией относится к саморегулирующемуся типу. Таким образом, если увеличить температуру нагрева воды, то меняется ее расход и становится выше циркуляционный напор.

Сильный прогрев жидкости в немалой степени способствует более быстрой циркуляции. Но так происходит только в холодном помещении: когда температура воздуха в них достигнет определённой отметки, батареи будут остывать гораздо медленнее.

Плотность, как прогретой в котле, так и уже попавшей в радиаторы воды практически сравняется. Напор снизится, быстрое обращение воды сменится размеренной циркуляцией внутри системы.

Как только температура помещений частного дома вновь опустится до определённого уровня, это послужит сигналом для увеличения напора. Система попытается выровнять температурные условия. Для этого придётся заново запустить процесс быстрой циркуляции. Отсюда и происходит способность к самостоятельной регуляции.

Вкратце правило следующее – одномоментная смена температуры и объёма воды позволяет получить нужную тепловую отдачу от батарей для отопления помещений.

Как результат, поддерживаются комфортные температурные условия.

Схема действия

В состав системы водяного отопления входит котёл (водонагреватель), трубопроводы обратного и подающего типа, а также нагревательное оборудование, расширительный бачок и защитный клапан. Жидкость прогревается до нужной температуры в котле и поднимается в подающий трубопровод и стояки, благодаря расширению.

Оттуда она переходит в нагревательное оборудование – батареи и радиаторы, которым отдаёт часть тепла. Затем обратный трубопровод направляет воду в котёл, где она опять прогревается до заданной температуры. Цикл повторяется, пока система находится в рабочем состоянии.

Важно помнить, что горизонтальные трубы монтируют с уклоном по отношению к движению рабочей среды

Проектирование отопления с принудительной циркуляцией

Подробная схема отопления дома

Первоочередной задачей при самостоятельном монтаже водяного отопления с циркуляционным насосом является составление корректной схемы. Для этого необходим план дома, на котором наносится расположение труб, радиаторов, запорной арматуры и групп безопасности.

Расчет системы

На этапе составления схем необходимо правильно рассчитать параметры насоса для принудительной отопительной системы частного дома. Для этого можно воспользоваться специальными программами или сделать вычисления самостоятельно. Существует ряд простых формул, которые помогут сделать расчет:

Где Рн – номинальная мощность насоса, кВт, р – плотность теплоносителя, для воды этот показатель равен 0,998 г/см³, Q – уровень расхода теплоносителя, л, Н – требуемый напор, м.

Пример программы по расчету отопления

Для вычисления показателя напора в принудительной системе отопления дома необходимо знать общее сопротивление трубопровода и теплоснабжения в целом. Увы, но сделать это самостоятельно практически невозможно. Для этого следует воспользоваться специальными программными комплексами.

Вычислив сопротивление трубопровода в системе водяного отопления с циркуляцией, можно рассчитать требуемый показатель напора по следующей формуле:

Где Н – вычисляемый напор, м, R – сопротивление трубопровода, L – протяженность наибольшего прямого участка магистрали, м, ZF – коэффициент, который обычно равен 2,2.

По полученным результатам подбирается оптимальная модель циркуляционного насоса.

Если расчетные показатели мощности насоса у системы отопления с принудительной циркуляцией, устанавливаемой самостоятельно, велики, – рекомендуется приобрести спаренные модели.

Монтаж отопления с циркуляцией

Пример скрытого монтажа коллекторного отопления

На основе расчетных данных подбираются трубы нужного диаметра, а к ним – запорная арматура. Однако на схеме не показан способ монтажа магистрали. Трубопроводы могут быть установлены скрытым или открытым способом. Первый рекомендуется применять только при полной уверенности в надежности всей системы отопления частного коттеджа с принудительной циркуляцией.

Нужно помнить, что от качества компонентов системы будет зависеть ее работоспособность и эксплуатационные показатели. В особенности это касается материала изготовления труб и запорной арматуры. Помимо этого для двухтрубной схемы системы отопления с принудительной циркуляцией рекомендуется прислушаться к советам профессионалов:

• Установка аварийного источника подачи электроэнергии для циркуляционного насоса в случае отключения электропитания;
• При использовании антифризов в качестве теплоносителя следует проверить его совместимость с материалами изготовления труб, радиаторов и котла;
• По схеме отопления дома с принудительной циркуляцией котел должен располагаться в самой низкой точке системы;
• Кроме мощности насоса необходимо сделать расчет расширительного бака.

Технология установки отопления циркуляционного типа ничем не отличается от стандартной

Важно учитывать особенности контурного дома – материал изготовления стен, его тепловые потери. Последнее напрямую влияет на мощность всей системы

Аналитика параметров систем отопления с принудительной циркуляцией поможет составить объективное мнение о ней:

Что это такое

Если для системы с принудительной циркуляций нужен перепад давлений, создаваемый циркуляционным насосом или обеспеченный подключением к теплотрассе, то здесь картина иная. Отопление естественной циркуляцией использует простой физический эффект — расширение жидкости при нагреве.

Если отбросить технические тонкости, принципиальная схема работы такова:

• Котел нагревает некий объем воды. Так, понятное дело, расширяется и, благодаря меньшей плотности, вытесняется более холодной массой теплоносителя вверх.
• Поднявшись в верхнюю точку отопительной системы, вода, постепенно остывая, самотеком описывает круг по системе отопления и возвращается к котлу. При этом она отдает тепло отопительным приборам и к тому моменту, когда снова оказывается у теплообменника, имеет большую плотность, чем вначале. Далее цикл повторяется.

Полезно: понятное дело, ничто не мешает включить в схему циркуляционный насос. В штатном режиме он будет обеспечивать более быструю циркуляцию воды и равномерный прогрев, а при отсутствии электричества отопительная система будет работать с естественной циркуляцией.

Работа насоса в естественной системе циркуляции.

На фото видно, как решена проблема взаимодействия насоса и системы естественной циркуляции. При работе насоса срабатывает обратный клапан, и вся вода идет через насос. Стоит его выключить — клапан открывается, и по более толстой трубе вода циркулирует за счет теплового расширения.

Котел для гравитационных систем

Так как в основном такие схемы нужны для устройства независимого от электричества отопления, то и котлы должны работать без использования электричества. Это могут быть любые неавтоматизированные агрегаты, кроме пеллетных и электрических.

Чаще всего в системах с естественной циркуляцией работают твердотопливные котлы. Всем они хороши, но во многих моделях прогорает топливо быстро. А если за окном сильные морозы, а дом не утеплен в достаточной мере, то чтобы ночью удержать приемлемую температуру приходится вставать и подкидывать топливо. Особенно такая ситуация часто встречается там, где топят дровами. Выход – купить котел длительного горения (энергонезависимый, конечно). Например, в литовских твердотопливных котлах Stropuva, при определенных условиях дрова горят до 30 часов, а уголь (антрацит) до нескольких суток. На котлы Сandle заявлены чуть хуже характеристики: минимальное время горения дров 7 часов, угля – 34 часа. Есть котлы без автоматики и насосов и у немецкой кампании Buderus, чешских Viadrus и у польско-украинских Wikchlach, а также у российских производителей: «Энергия», «Огонек».

Энергонезависимый котел длительного горения Stropuva

Есть газовые энергонезависимые котлы российского производства, например «Конорд». которые производят в Ростове-на-Дону. Их можно использовать в системах с естественной циркуляцией. На том же заводе выпускают энергонезависимые универсальные котлы «Дон», которые также подходят для работы без электричества. Работают в системах с естественной циркуляцией напольные газовые котлы итальянской фирмы Bertta – модель Novella Autonom и некоторые другие агрегаты евопейских и азиатских производителей.

Второй способ, который поможет увеличить время между топками, – повысить инерционность системы. Для этого устанавливают теплоаккумуляторы (ТА). Работают они хорошо именно с твердотопливными котлами, у которых нет возможности регулировать интенсивность горения: излишек тепла отводится на теплоаккумулятор, в котором энергия накапливается и расходуется по мере остывания теплоносителя в основной системе. Подключение такого устройства имеет свои особенности: его нужно располагать на подающем трубопроводе внизу. Причем для эффективного отбора тепла и нормальной работы — максимально близко к котлу. Впрочем, для гравитационных систем это решение далеко не самое лучшее. Они достаточно медленно выходят на нормальный режим циркуляции, но зато являются саморегулируемыми: чем холоднее в помещении, тем сильнее остывает теплоноситель, проходя по радиаторам. Чем больше разница в температурах, тем больше получается перепад плотности и быстрее движется теплоноситель. А установленный ТА делает отопление более инерционным, и времени, и топлива на разгон требуется намного больше. Правда, и отдается тепло дольше. В общем, решать вам.

Для стабилизации температуры в системе устанавливают тепловой аккумулятор

Примерно те же проблемы у печного отопления с естественной циркуляцией. Тут роль аккумулятора тепла играет сам массив печи и также требуется много энергии (топлива) на разгон системы. Но в случае использования ТА обычно предусматривается возможность его исключения, а в случае с печью это нереально.

Из законов физики

Предположим, в радиаторах и котле температура жидкости изменяется скачками по центральным осям: верхние части содержат горячую жидкость, а в нижних находится холодная.

Горячая вода отличается меньшей плотностью, что снижает ее вес в сравнении с холодной. В результате система отопления представляет собой два сообщающихся сосуда замкнутых между собой, в которых сверху вниз перемещается жидкость.

Высокий столб, образуемый охладившейся водой с большим весом, по достижению радиаторов выталкивает столб низкий. В результате горячая жидкость подталкивается и возникает циркуляция.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:

• При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
• Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
• При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Преимуществ у данного решения несколько:

1. Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
2. Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования ).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:

1. Подача и обратка проходят по разным трубам.
2. Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
3. Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

1. Равномерное распределение тепла.
2. Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
3. Проще выполнить регулировку системы.
4. Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
5. Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.

Расчет мощности

Эффективная тепловая мощность котла рассчитывается теми же способами, что и во всех других случаях.

По площади

Простейший способ — рекомендованный СНиП расчет по площади помещения. 1 КВт тепловой мощности должен приходиться на 10 м2 площади помещения. Для южных районов берется коэффициент 0,7 — 0,9, для средней полосы страны — 1,2 — 1,3, для районов Крайнего Севера — 1,5-2,0.

Как и любой грубый подсчет, этот способ пренебрегает многими факторами:

• Высотой потолков. Она далеко не везде составляет стандартные 2,5 метра.
• Утечками тепла через проемы.
• Расположением помещения внутри дома или у внешних стен.

Все способы расчетов дают большие погрешности, поэтому тепловая мощность обычно закладывается в проект с некоторым запасом.

По объему с учетом дополнительных факторов

Более точную картину даст другой способ расчета.

• За основу берется тепловая мощность в 40 ватт на кубический метр объема воздуха в помещении.
• Районные коэффициенты действуют и в этом случае.
• Каждое окно стандартного размера прибавляет к нашим подсчетам 100 ватт. Каждая дверь — 200.
• Расположение комнаты у внешней стены даст в зависимости от ее толщины и материала коэффициент 1,1 — 1,3.
• Частный дом, у которого внизу и вверху — не теплые соседние квартиры, а улица, рассчитывается с коэффициентом 1,5.

Однако: и этот расчет будет ОЧЕНЬ приблизительным. Достаточно сказать, что в частных домах, построенных по энергосберегающим технологиям, в проект закладывается мощность обогрева в 50-60 ватт на КВАДРАТНЫЙ метр. Слишком многое определяется утечками тепла через стены и перекрытия.

Преимущества монтажа двухтрубной системы

Проектируя водяное отопление с принудительной циркуляцией для частного дома, выбирают, исходя из материальных возможностей владельца, однотрубную или двух трубную схему. Однотрубная система дешевле, проще в монтаже, а двухтрубная система – эффективнее в работе. При монтаже горизонтальной двухтрубной системы отопления возможны три схемы прокладки трубопровода: тупиковая, попутная и коллекторная.

Три схемы устройства горизонтальной двутрубной системы отопления в частном доме: А) тупиковая; Б) попутная; В) коллекторная (лучевая)

Сразу отметим, что наибольшей эффективностью обладает последняя, а именно коллекторная разводка труб. Однако при ее воплощении увеличивается расход материалов, а также трудоемкость выполнения монтажных работ.