Можно ли использовать закрытую систему отопления без насоса
Содержание статьи
схема без циркуляционного насоса, диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией, как сделать
Содержание:
Чтобы в построенном загородном доме можно было жить в любое время года, он нуждается в качественном отоплении. Среди большого разнообразия отопительных приборов подчас бывает сложно определиться, что именно нужно в той или иной ситуации. Одним из самых простых вариантов, которые возможно обустроить самостоятельно, является система отопления без насоса, то есть с естественным типом циркуляции теплоносителя. Именно о таком типе отопления мы и расскажем далее в материале.
В каких случаях без насоса можно обойтись
Движение теплоносителя внутри отопительного контура происходит под воздействием законов физики. Это значит, что нагреваясь, жидкость поднимается вверх, а по мере остывания – вновь опускается, обеспечивая тем самым обогрев помещения.
Более всего система отопления без циркуляционного насоса востребована именно в загородных домах и на дачах, поскольку в условиях пригорода электроснабжение не всегда бывает стабильным или отсутствует вовсе. В связи с этим оборудование отопления с принудительным типом циркуляции нецелесообразно.
Примечательно, что отопление с естественной циркуляцией теплоносителя вполне возможно обустроить самостоятельно. К тому же, такой системой очень удобно пользоваться.
Строение и разновидности систем с естественным типом циркуляции
Обычно схема отопления без насоса включает перечень обязательных компонентов:
- нагревательный прибор – котел или печь, которую можно топить доступным в том или ином регионе видом топлива;
- расширительный бачок, который позволяет сбросить лишнее давление или долить воды в отопительный контур;
- трубы, образующие контур, по которому будет двигаться вода в системе;
- батареи, которые позволяют более качественно обогреть помещение за счет увеличения площади теплоотдающей поверхности.
Диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией будет несколько большим, чем при условии применения циркуляционного насоса.
Исходя из того, какой именно теплоноситель будет использоваться, системы отопления с естественной циркуляцией могут быть водяными или паровыми.
Приведем отличительные особенности каждого из типов отопления.
Отопление с водой в качестве теплоносителя
Функциональные особенности водяных отопительных систем с естественным типом циркуляции теплоносителя определяются рядом характеристик.
Исходя из того, какой расширительный бак используется для обустройства системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, различают:
- Системы открытого типа. В данном случае расширительный бак устанавливают как можно выше, чтобы создать избыточное давление в расширительном бачке. Кроме того, благодаря этому можно избавиться от воздушных пробок в отопительном контуре. Время от времени через открытый расширительный бак в трубы доливают воду, частично испарившуюся в процессе эксплуатации отопления.
- Системы закрытого типа. В таком отоплении с естественной циркуляцией расширительный бак заменен специальным мембранным гидроаккумулирующим баллоном. Он обеспечивает дополнительное давление в контуре в пределах 1,5 атмосфер. В целях безопасности системы такой конструкции обычно оборудуют блоком с манометром, задача которого состоит в корректировке давления внутри трубопровода.
Еще один принципиальный момент, который отличает конструкции отопительных систем с естественным типом циркуляции воды, состоит в схеме подключения нагревательных элементов.
По способу подключения отопительных приборов к газовому котлу без насоса можно выделить такие варианты:
- Однотрубная разводка отопления. При таком типе отопления выполняется последовательное подключение всех радиаторов к одной и той же трубе. То есть, вода проходит сквозь каждый последующий отопительный прибор и только после этого движется дальше. Среди достоинств оборудования однотрубной разводки можно назвать простоту ее монтажа, а также низкую материалоемкость.
- Двухтрубная разводка в системе отопления с естественным типом циркуляции. В данном случае все радиаторы, которые входят в состав системы отопления, подключаются к трубопроводу параллельно. При этом температура теплоносителя, который попадает в каждый радиатор, одинаковая. После того, как вода пройдет через весь радиатор и остынет, по обратной трубе она возвращается в теплообменник котла.
Считается, что двухтрубная схема разводки является наиболее целесообразной с точки зрения эффективности обогрева жилья. Правда, чтобы оборудовать такую систему, потребуется достаточно много труб и доборных элементов для монтажа отопительного контура.
Стоит отметить, что определяясь, как сделать отопление без насоса, учитывайте свои практические навыки, а также финансовые возможности для приобретения расходников.
Паровой тип отопления
Некоторые потребители путают паровое отопление с водяным. В сущности, эти системы очень похожи, за исключением того, что теплоносителем служит пар, а не вода.
Внутри отопительного котла системы с естественным типом циркуляции вода нагревается до температуры кипения и преобразуется в пар, который затем перемещается в трубопровод и далее подается к каждому радиатору в контуре.
В конструкцию паровой системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя входят такие компоненты:
- специальный отопительный котел, внутри которого вода нагревается до температуры кипения, и аккумулируется пар;
- клапан для выпуска пара в систему отопления;
- трубопровод;
- отопительные радиаторы.
Обратите внимание, что паровой тип отопительной системы эксплуатируется в условиях очень высоких температур, поэтому применять пластиковые трубы для выполнения трубопровода категорически нельзя.
Классификация отопления парового типа по схемам разводки и другим критериям точно такая же, как и у водяных отопительных систем. В последнее время используют и бойлер для отопления частного дома, что тоже имеет свои преимущества.
Как правильно монтировать отопление
Чтобы готовая система отопления с естественным типом циркуляции функционировала правильно и эффективно, при ее монтаже важно придерживаться некоторых правил.
В целом схема установки выглядит так:
- Радиаторы отопления необходимо установить под окнами, желательно на одном уровне и с соблюдением необходимых отступов.
- Далее устанавливают теплогенератор, то есть выбранный котел.
- Монтируют расширительный бак.
- Выполняют разводку труб и стыкуют зафиксированные ранее элементы в единую систему.
- Отопительный контур наполняют водой и выполняют предварительную проверку герметичности соединений.
- Заключительный этап состоит в запуске отопительного котла. Если все работает правильно, значит, в доме будет тепло.
Обратите внимание на некоторые нюансы:
- Котел должен быть расположен в самой нижней точке системы.
- Монтаж труб необходимо выполнять с уклоном в сторону обратного потока.
- Поворотов в трубопроводе должно быть как можно меньше.
- Для повышения эффективности отопления необходимы трубы с большим диаметром.
Надеемся, данная статья будет для вас полезной, и вы сможете самостоятельно смонтировать систему отопления без циркуляционного насоса в вашем загородном доме.
Источник
Отопление дома без насоса: устройство системы, плюсы и минусы
Отопительная система с предусмотренной естественной циркуляцией горячей воды устанавливается в многих частных домах сегодня. Существует несколько основных способов выполнения такой схемы. Механизм гравитационной циркуляции будет работать нормально, только если система спроектирована и оборудована без каких-либо ошибок. Принцип функционирования, достоинства и недостатки таких систем описываются в данной статье.
Содержание
Принцип работы отопительной системы без насоса
Варианты систем отопления
Подключение радиаторов
Преимущества и недостатки реализации данной системы
Принцип работы отопительной системы без насоса
Принцип действия такой системы базируется на элементарных законах физики. В процессе нагревания снижается плотность и масса жидкости. Когда вода в контуре остывает, становится тяжелее и более плотной. Какое-либо давление в контуре полностью отсутствует при этом. В разрабатываемых теплотехнических формулах присутствует соотношение 1 атм на 10 м напора.
При определении безнасосной системы в двухэтажном доме гидравлические показатели не будут выше 1 атм. Одноэтажные конструкции оборудуются системами с давлением 0,5-0,7 атм.
Поскольку в процессе нагревания объем жидкости увеличивается, для нормальной циркуляции придется оборудовать расширительный бак. Жидкость, проходящая через установленный водяной контур, будет нагреваться, это значительно увеличит объем. Расширительный бачок нужно размещать на подаче теплоносителя в самой верхней части отопительного контура. Основным функциональным назначением такой буферной емкости считается компенсация повышения объема жидкости.
Устройство отопления в частном домостроении без насоса может устанавливаться, если такие виды подключения подходят к установке:
- Присоединение к системе теплого пола всегда будет требовать монтажа насосного устройства. Распределение теплоносителя по радиаторам не будет требовать никаких насосов. Когда электричество будет отключено, жилое помещение будет обогреваться оборудованными радиаторами.
- Взаимодействие с бойлером косвенного нагрева воды. Взаимодействие с системой естественной циркуляции всегда может быть организовано без насоса. Чтобы это было возможно, бойлер монтируется в самой верхней точке оборудованной системы. Если осуществить подобное затруднительно, насосом можно оборудовать накопительную емкость при дополнительной установке обратного клапана для устранения рециркуляции горячей воды.
В механизмах с гидравлической циркуляцией течение теплоносителя организовывается самотеком. Благодаря процессу естественного расширения воды, разогретая жидкость будет стремиться вверх по так называемому разгонному участку, а затем будет стекать через радиаторы и двигаться в направлении котла для последующего нагрева.
Варианты систем отопления
Система отопления ЕЦ может оборудоваться в однотрубных или двутрубных механизмах. В обоих вариантах принцип работы остается один и тот же. На максимальную возможную высоту от котла вверх направляется труба. Только после этого теплоноситель распределяется по всему контуру. Отличие от однотрубной системы заключается в том, что в двухтрубном механизме холодная вода аккумулируется в другой магистрали, а потом заводится на вход обратной части котла. В однотрубном механизме на этот вход направляется труба от выхода последнего радиатора.
Все однотрубные системы с вертикальными стояками требуют больше материалов при оборудовании, однако отличаются удобством и возможностью присоединения отопительных устройств отдельно к каждому стояку на всех этажах. В двухэтажных зданиях достаточно просто оборудовать систему водяного отопления без насосного устройства с горизонтально расположенной разводкой.
Чтобы активизировать процесс циркуляции, на втором этаже можно оборудовать специальный разгонный коллектор, после которого несколько контуров с горячей водой будут распределяться по второму этажу. Дополнительный контур должен опуститься на первый этаж, где он будет разделен на несколько основных веток. В некоторых случаях на первый этаж дополнительно распределяются стояки, от радиаторов, расположенных в самом конце контура.
Подключение радиаторов
Вариант подключения радиатора считается одним из наиболее значимых при оборудовании системы. Можно использовать несколько доступных методов подключения:
- Вертикальный;
- Диагональный;
- Боковой;
- Горизонтальный;
- Нижний.
Диагональное подключение помогает обеспечить как можно меньше тепловых потерь. Процесс циркуляции в подобных случаях осуществляется между диагонально расположенными верхним и нижним патрубками. Не таким эффективным может оказаться боковое подключение, когда трубы присоединены к радиатору только с оной стороны. Нижнее подключение подразумевает максимальный показатель теплопотери. Процесс циркуляции выполняется через нижние патрубки отопительного устройства.
Методика подключения радиаторов может оказывать максимальное воздействие на качество систем отопления. Особенно это относится к однотрубным системам ЕЦ.
Различают такие виды подключения:
- Прямое.
- С байпасными линиями.
Когда выполняется прямое соединение, горячая вода проходит через каждую батарею последовательно. В каждом радиаторы теплоноситель все больше остывает. На последнем установленном радиаторе температура воды существенно отличается от первого. Чтобы в дальних комнатах отопление было как можно более эффективным, домовладельцам приходится увеличивать количество секций в радиаторах.
Когда входное и выходное отверстие соединяются при помощи байпасов, подобных недостатков удается немного избежать. Таким образом часть потока может проходить мимо радиатора. Это позволит поддерживать более высокую температуру теплоносителя и доводить до последнего радиатора воду температурой повыше.
Преимущества и недостатки реализации данной системы
К недостатком систем ЕЦ можно отнести их сравнительную громоздкость и массивность. В таких механизмах всегда должен быть падающий и обратный трубопровод, которые дополняются расширительными бачками. При установке таких систем отопления определяется самое нижнее место в здании. В таком месте устанавливается котел. Это может быть подвал или углубленная ниша на первом этаже.
Расширенный бачок напротив следует оборудовать в мансарде или даже на чердаке. Если в помещении, где монтируется накопительная емкость, нет отопления, его нужно обязательно утеплить. Чтобы в интерьере помещения было как можно меньше видимых трубных конструкций, подающий стояк размещается на чердаке и как следует утепляется.
Эффективная работа отопительной системы может быть обеспечена только при присутствии уклона труб в направлении теплоносителя. Такое требование реализовать сравнительно непросто, поэтому оборудование и монтаж считается одним из наиболее сложных этапов по сравнению с принудительной циркуляцией устройства теплоносителя.
Энергонезависимость таких систем считается наиболее явным их преимуществом. Это качество позволяет монтировать систему естественной циркуляции в тех местах, где сравнительно непросто обеспечить подходящее подключение к электросети. Никакими другими достоинствами по мнению экспертов система отопления без насоса не обладает.
Однако к недостаткам можно отнести другие ее особенности:
- Для оборудования такой системы потребуется большое количество материалов. В результате это существенно влияет на стоимость отопительного контура;
- В обустроенном открытом бачке теплоноситель систематически испаряется, его объемы снижаются. В результате нормальная циркуляция может быть нарушена. Поэтому уровень теплоносителя в отопительном контуре постоянно должен контролироваться;
- Такой механизм затруднительно будет гармонично вписать в интерьер. Количество труб слишком большое, поэтому далеко не все устройства удастся скрыть;
- Монтаж открытой системы подразумевает определенные трудности. Потребуются немалые физические усилия и как можно более точный расчет;
- В такой системе не очень большое гравитационное давление, поэтому площадь отапливаемых помещений может быть небольшая.
Все эти факторы существенно снижают возможности установки систем отопления без насоса. Поэтому подобные системы характерны зачастую для старых конструкций зданий, размещенных в сельской местности без каких-либо коммуникаций, находящихся на расстоянии от ЛЭП и т.п.
Источник
Система отопления без насоса: виды и принцип работы, водяной и паровой контур для частного дома
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.
1
Виды конструкций
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:
- естественным;
- принудительным.
Контура с естественным движением воды просты и надёжны, но для их эффективного использования нужна правильно построенная система. Для второго же способа используется насосное оборудование, которое, создавая давление, заставляет воду перемещаться.
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.
Любой из этих видов котлов может использоваться в системе отопления частного дома без насоса, но наиболее популярным является газовый и твердотопливный.
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.
Расчёт циркуляционного насоса для системы отопления
2
Обогрев без насоса
До начала девяностых годов отопление в частном секторе строилось именно на системах без использования насосного оборудования. Связано это было с проблематичностью покупки и установки устройства, создающего давление в контуре. Потом в страну стало завозиться хорошее европейское оборудование, многие потребители перешли на отопление с принудительной циркуляцией теплоносителя.
Но все еще существуют места, в которых случаются перебои с подачей электроэнергии.
При отключении электричества движение воды практически прекращается, в радиаторах она быстро остывает, котлы начинают работать неэффективно, а то и вовсе отключаются от перегрева. Помещение перестаёт отапливаться, а это приводит к дополнительным затратам из-за замерзания системы и необходимости запуска источника энергии на его максимальных возможностях.
Организация вентиляции подкровельного пространства
2.1
Преимущества и недостатки
Необходимо понимать, что естественная циркуляция (гравитационная) эффективнее работает в высоких зданиях. Связано это с физическим свойством воды передавать давление с поверхности на весь свой объём до самой нижней точки. Это было доказано ещё в 1648 году физиком Паскалем. Он провёл эксперимент: установив герметичную бочку и подсоединив к ней вертикально трубу, Блез Паскаль вылил сверху в неё кружку воды. Давление в бочке увеличилось настолько сильно, что её разорвало.
Экономичность — вот главное достоинство гравитационного движения теплоносителя по трубам. Конструирование такой системы не требует затрат в покупке дорогостоящих циркуляционных насосов и подведения электричества к системе. Проектировка, монтаж и обслуживание может быть выполнено самостоятельно, без привлечения дорогостоящих консультантов и мастеров. Такая система при правильном построении сможет проработать около тридцати лет без капитальных ремонтов.
При отоплении возникает процесс саморегулирования, из-за чего система имеет хорошую тепловую устойчивость.
Но наряду с этим выделяют и ряд недостатков: высокую инертность, выдерживание необходимых уклонов при монтаже, использование труб большого диаметра, опасность замерзания из-за слабого потока воды. Самая большая неприятность, которая может возникнуть в контуре, это завоздушенность. Поэтому на радиаторах устанавливаются устройства стравливания воздуха, а в системе монтируется расширительный бак, в котором приходится контролировать уровень теплоносителя.
Схема установки насоса в систему отопления частного дома
2.2
Принцип действия
Согласно физическим законам, все тела при нагревании увеличиваются в объёме, а их плотность снижается. Это утверждение относится и к воде. Устройство, в котором происходит теплообмен между источником тепла и носителем, называется теплообменником. Фактически это место, в котором вода нагревается до определённой температуры.
Учитывая, что нагретая вода легче холодной, теплогенератор размещается внизу системы. Подогретая им вода начинает подниматься, а её место заполняет холодная. При естественной циркуляции действуют три закона физики: всемирного тяготения, расширения физических тел при повышении их температуры, неразрывности струи. Отопление с естественным движением воды состоит из следующих элементов:
- 1. Теплогенератор. Представляет собой котёл, который в своём теплообменнике осуществляет нагрев носителя тепла.
- 2. Трубопровод. Формирует направление потока воды и подводит её к котлу и батареям.
- 3. Отопители. Чаще всего это радиаторы, выполненные из различного материала и имеющие всевозможные формы.
- 4. Расширительный бачок. Используется как элемент защиты для компенсации увеличения объёма воды из-за теплового расширения. Располагается он в самой верхней точке системы.
В упрощённом виде схема отопления без насоса выглядит так: нагретый теплоноситель поднимается по трубам, покидая котёл, а охлаждённая вода опускается в него.
Достигнув верха, горячая вода начинает распределяться по радиаторным батареям. В них начинают происходить процессы движения воды, аналогичные циркуляции в котле. Холодная вода вытесняется, а подогретая занимает объём батареи. Отдавая своё тепло радиатору, который далее передаёт его воздуху помещения, вода охлаждается и спускается обратно к котлу. Процесс будет повторяться по циклу, пока источник нагрева будет подогревать воду.
2.3
Отопление однотрубного типа
Такие системы выгодно отличаются своей экономичностью, но их монтаж встречается довольно редко. Горячая вода поднимается и последовательно проходит все отопительные радиаторы, расположенные на втором этаже, а затем, спускаясь вниз, обходит батареи, стоящие на нижнем этаже, и возвращается в котёл.
На верхнем этаже температура нагрева комнаты будет выше, чем на первом. Для того чтобы поднять воду, необходимо использовать нагревательное устройство с большой производительностью, поэтому в одноэтажном строении подобная схема более эффективна.
Эффективность системы может быть повышена с помощью использования обходной линии — байпаса. Этот замыкающий участок выполняется из трубы, диаметр которой не больше основного трубопровода. Он может соединять вход и выход батареи, или быть подключён к тройнику, расположенному в верхней точке системы перед расширительным баком, разделяя контур на две линии.
Правильная работа системы во многом зависит от расширительного бачка. Его размеры напрямую связаны с количеством используемых радиаторов, а его заполнение не должно превышать ¾ объёма.
Для частного сектора оптимальным вариантом будет вертикальное подключение. Монтируются два стояка: подъёмный и опускной. Расширительный бак можно не использовать, если предусмотреть систему автоматического стравливания воздуха в радиаторе, находящемся в самой верхней точке.
2.4
Контур двухтрубного типа
Усложнённый по сравнению с однотрубной системой контур отопления избавлен от недостатка неравномерного прогревания радиаторов. Для этого в конструкции используется сразу два контура. По первому передвигается горячий теплоноситель от источника нагрева к батареям, а по второму происходит отток остывшей воды.
Существует два подхода реализации такого типа соединения: с попутным движением и тупиковым. При применении попутного движения все циркуляционные отводы от радиаторов стараются сделать одинаковой длины, поэтому и прогрев выходит равномерный. Но этот метод практически не используется из-за большого расхода материалов. Поэтому применяется соединение, при котором горячая и остывшая вода движется в разных направлениях. Это приводит к неодинаковой длине колец циркуляции, что сказывается на равномерности отопления. Радиаторы, находящиеся ближе к отопительному котлу, будут прогреваться сильнее.
Классифицируется такое отопление по типу разводки. Оно может быть с нижней или верхней обвязкой. Иными словами, подача нагретой воды происходит из цокольного этажа или подвала. Обратный трубопровод располагается там же, но установлен он должен быть ниже подачи.
3
Монтаж системы
Проектируя схему водяного отопления без насоса, очень важно правильно расположить котёл и нижний отопительный прибор. Чем котёл будет ниже радиатора, тем быстрее будет происходить проток воды. Поэтому и рекомендуется устанавливать устройство нагрева в подвале. На скорость движения воды также влияет:
- 1. Диаметр труб. Чем меньше труба, тем большее сопротивление она оказывает теплоносителю.
- 2. Материал трубопровода. Наилучшими характеристиками обладает полипропиленовая труба.
- 3. Количество изгибов. Чем их меньше, тем эффективность контура выше. На производительность системы также влияет количество запорной арматуры.
Для расчёта мощности котла используется рекомендация СНиП. Она предполагает, что для помещения площадью в один квадратный метр необходим обогреватель с мощностью не менее 0,1 кВт. Монтируя контур обогрева, следует утеплить стояк горячей воды для уменьшения потери тепла, а также помещение, в котором располагается расширительный бак.
Сам монтаж происходит в следующем порядке. Сначала устанавливается основной стояк, сверху которого монтируется расширительный бак. На расстоянии трети высоты помещения от пола к стояку присоединяется разводка. Это то место, от которого прокладываются трубы к батареям. При однотрубном исполнении с последнего радиатора труба опускается и подключается к месту её забора котлом. Система двухтрубного типа прокладывается параллельно подаче горячего теплоносителя, а отводы от приборов отопления врезаются в неё.
4
Использование пара
В качестве теплоносителя необязательно использовать воду. В частном доме можно применить и паровое отопление. Специальный котёл (парогенератор) превращает воду в пар и подаёт по трубам отопительного контура.
В работе такого типа обогрева используется принцип, что горячий воздух легче холодного. Поэтому нагретым парам очень легко подняться наверх системы и без искусственного нагнетания. Попадая в радиаторы, газ охлаждается и переходит обратно в жидкое состояние. После чего по обратному стояку возвращается назад в котёл.
При нахождении в системе горячего пара трубопровод и радиаторы нагреваются до температуры выше ста градусов по Цельсию. Схема разводки используется двухтрубная. Из-за высокой температуры трубопровод изготавливается из стали или меди. Но паровое отопление используется редко из-за сильного нагревания труб и меньшего срока службы всей системы по сравнению с другими видами отопления.
Использование отопления дома без насоса остаётся актуальным и сейчас. При проектировании системы отопления здания крайне важно все просчитать и продумать. Выбрав наилучший способ, можно не беспокоиться о том, что дом останется непрогретым в холодное время года.
Источник