Правила проектирования и требования законодательства
Все работы, направленные на организацию отопительной системы, должны проводиться в полном соответствии с положениями законодательных актов, действующих на территории нашей страны. Сферу отопления контролируют многие нормативы, в частности, положения ГОСТа, различные строительные нормы и правила. В соответствии с этими нормами, готовый проект отопления должен будет пройти согласование с государственными органами, специалисты которых проверяют правильность проектирования и соответствие технических характеристик системы установленным нормативам.
Выполняя проектные работы, специалисты должны учитывать не только нормы законодательства, но также и негласные правила, касающиеся данной сферы. Так, среди специалистов принято выполнять проектные работы таким образом, чтобы схемы и чертежи были максимально понятны не только профессионалам, монтажникам и инспекторам, но и самим собственникам, а также будущим жильцам помещений. Более того, проектировщики должны учитывать, кто именно будет выполнять монтаж спроектированной системы отопления. Владелец здания должен заранее сообщить специалистам, если он планирует выполнить установку отопительной системы собственными силами. В этом случае проектировщики постараются составить максимально простой в монтаже проект отопления.
Многих собственников частных домов интересует не только функциональность организуемых инженерных систем, но и другие их параметры, в частности, экономичность. Стоимость выбираемого оборудования, уровень потребления им энергетических ресурсов и другие особенности, которые будут влиять на цену эксплуатации отопления, должны предварительно оговариваться с владельцем помещения. На рынке отопительного оборудования представлено множество разнообразных технических средств, которые отличаются между собой по многим параметрам, в том числе и экономичностью.
Общая информация
Основные моменты
Отсутствие циркуляционного насоса и вообще подвижных элементов и замкнутый контур, в котором количество взвесей и минеральных солей конечно, делает срок службы системы отопления этого типа весьма продолжительным. При использовании оцинкованных или полимерных труб и биметаллических радиаторов — не менее полувека.
Естественная циркуляция отопления означает довольно небольшой перепад давлений. Трубы и отопительные приборы неизбежно оказывают движению теплоносителя определенное сопротивление. Именно поэтому рекомендованный радиус интересующей нас системы отопления оценивается примерно в 30 метров. Понятно, это не означает, что при радиусе в 32 метра вода застынет — граница довольно условна.
Инерционность системы будет довольно большой. Между растопкой или запуском котла и стабилизацией температуры во всех отапливаемых помещениях может пройти несколько часов. Причины понятны: котлу предстоит прогреть теплообменник, и лишь тогда вода начнет циркулировать, причем довольно медленно.
Все горизонтальные участки трубопроводов делаются с обязательным уклоном по ходу движения воды. Он обеспечит свободное движение остывающей воды самотеком с минимальным сопротивлением
Что не менее важно — в этом случае все воздушные пробки будут вытеснены в верхнюю точку отопительной системы, где монтируется расширительный бачок — герметичный, с воздушником, или открытый.
Весь воздух соберется в верхней точке.
Саморегуляция
Отопление дома с естественной циркуляцией — саморегулирующаяся система. Чем холоднее в доме, тем быстрее циркулирует теплоноситель. Как это работает?
Дело в том, что циркуляционный напор зависит от:
Разницы в высоте между котлом и нижним отопительным прибором. Чем ниже котел относительно нижнего радиатора — тем быстрее вода будет переливаться в него самотеком. Принцип сообщающихся сосудов, помните? Этот параметр стабилен и неизменен в процессе работы отопительной системы.
Схема демонстрирует принцип работы отопления наглядно.
Любопытно: именно поэтому отопительный котел рекомендуется устанавливать в подвале или просто как можно ниже внутри помещения. Однако автору доводилось видеть прекрасно функционирующую систему отопления, в которой теплообменник в топке печи был заметно выше радиаторов. Система была полностью рабочей.
Разницы в плотности воды на выходе из котла и в обратном трубопроводе. Которая, понятно, определяется температурой воды. И вот именно благодаря этой особенности естественное отопление делается саморегулирующимся: как только температура в помещении падает, отопительные приборы остывают.
С падением температуры теплоносителя его плотность увеличивается, и он начинает быстрее вытеснять нагретую воду из нижней части контура.
Скорость циркуляции
Помимо напора, скорость циркуляции теплоносителя будет определяться рядом других факторов.
- Диаметром труб разводки. Чем меньше внутреннее сечение трубы, тем большее сопротивление она будет оказывать движению жидкости в ней. Именно поэтому для разводки в случае естественной циркуляции берутся трубы с намерено завышенным диаметром — ДУ32 — ДУ40.
- Материалом трубы. Сталь (особенно поврежденная коррозией и покрытая отложениями) оказывает потоку в несколько раз большее сопротивление, чем, к примеру, полипропиленовая труба с тем же сечением.
- Количеством и радиусом поворотов. Поэтому основную разводку по возможности лучше делать максимально прямой.
- Наличием, количеством и типом запорной арматуры. разнообразных подпорных шайб и переходов диаметра трубы.
Каждый вентиль, каждый изгиб вызывает падение напора.
Именно из-за обилия переменных точный расчет системы отопления с естественной циркуляцией выполняется крайне редко и дает весьма приблизительные результаты. На практике же достаточно воспользоваться уже приведенными рекомендациями.
Вид розлива
Естественная циркуляция воды в системе отопления зависит от принципа подачи теплоносителя от котла к отопительным приборам. Различаются контуры с нижним и верхним розливом.
Нижний розлив дает возможность обойтись без монтажа высоких вертикальных труб – коммуникации прокладывают на уровне пола. Такой вариант пригоден только для однотрубных контуров и относится к малоэффективным без установки циркуляционного насоса.
Верхний розлив – оптимальный вариант, поскольку распределительная труба двухтрубной системы располагается под потолком и обеспечивает активную подачу нагретого теплоносителя в каждый радиатор, из которого остывшая вода уходит в трубу обратки, размещенную вдоль пола. Для однотрубной системы розлив верхнего типа также предпочтительнее.
Двухтрубная система отопления с верхним розливом
Рекомендации по монтажу своими руками
Для прокладки основных линий естественной циркуляции лучше использовать полипропиленовые или стальные трубы. Причина – большой диаметр, полиэтилен Ø40 мм и больше стоит слишком дорого. Радиаторные подводки делаем из любого удобного материала.
Как правильно сделать разводку и выдержать все уклоны:
- Начните с разметки. Обозначьте места установки батарей, точки подключения подводок и трассы магистралей.
- Размечайте трассы на стенах карандашом начиная от дальних батарей. Величину наклона регулируйте длинным строительным уровнем.
- Двигайтесь от крайних радиаторов к котельной. Когда вы прочертите все трассы, то поймете, на каком уровне ставить теплогенератор. Входной патрубок агрегата (для остывшего теплоносителя) должен располагаться на одном уровне или ниже обратной линии.
- Если уровень пола топочной слишком высокий, попытайтесь сместить все обогреватели вверх. Следом поднимутся горизонтальные трубопроводы. В крайнем случае делайте под котлом углубление.
Прокладка обратной линии в топочной с параллельным подключением к двум котлам После нанесения разметки пробейте отверстия в перегородках, вырежьте борозды под скрытую прокладку. Затем проверьте трассы еще раз, внесите корректировки и приступайте к монтажу. Соблюдайте тот же порядок: сначала закрепите батареи, потом кладите трубы в сторону топочной. Установите расширительный бачок со сливным патрубком.
Самотечная сеть трубопроводов заполняется без проблем, краны Маевского трогать не нужно. Просто медленно закачивайте воду через кран подпитки в нижней точке, весь воздух уйдет в открытый бачок. Если после прогрева какой-либо радиатор остается холодным, воспользуйтесь ручным воздухоотводчиком.
Разновидности гравитационных схем
Существует четыре схемы монтажа контуров с гравитационной циркуляцией. Выбор определенной разновидности делают с учетом особенностей постройки и требуемой производительности. Для выбора схемы выполняют гидравлический расчет, оценивают параметры котла и определяют диаметр трубопровода.
Закрытая
Принцип работы контуров закрытого типа следующий:
- Нагретый и расширившийся теплоноситель вытесняет воду из отопительного контура.
- Вытесненная вода попадает в расширительный бак закрытого типа. Это емкость с эластичной мембранной перегородкой, разделяющей газовую и водяную камеры.
- Поступившая под давлением жидкость продавливает мембрану и сжимает газ в воздушной камере. При остывании теплоносителя давление снижается, и газ выдавливает жидкость из емкости в трубопроводы.
Главный недостаток такой схемы в зависимости работы сети от объема расширительного бака. В доме большой площади с протяженным контуром придется устанавливать вместительную емкость.
Рекомендуем к прочтению:Назначение и принцип действия гидравлической стрелки для отопления
Открытая
Если используется отопление самотеком, схема открытого типа отличается от предыдущей разновидности только конструкцией расширительного бака. В этом случае расширительную емкость можно изготовить самостоятельно из подходящих материалов. Бачок небольшого размера устанавливают на чердаке или высоко под потолком.
Главный минус открытого контура в том, что через расширительную емкость в сети попадает кислород, который способствует коррозии трубопроводов и радиаторов. Еще один недостаток в завоздушивании системы, поэтому на каждый прибор монтируют кран Маевского.
Двухтрубная
Двухтрубная схема системы отопления частного дома с естественной циркуляцией делается с использованием подающего и отводящего трубопровода, то есть все радиаторы подключаются к разводке параллельно, что способствует равномерному прогреву каждой комнаты и всего дома.
Преимущества двухтрубной разводки:
- Тепло равномерно распределяется по всему строению.
- Не нужно устанавливать дополнительные секции для регулировки теплоотдачи приборов.
- Отрегулировать работу сети с двухтрубной разводкой намного проще.
- Можно использовать трубы меньшего диаметра, чем при использовании однотрубной разводки.
- Эффективность и простота конструкции.
Главный недостаток в высокой материалоемкости системы. Перед монтажом нужно провести расчеты. От правильности их проведения и соблюдения технологии монтажа зависит эффективность отопительной сети.
Однотрубная
Однотрубная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией применяется редко, потому что не отличается эффективностью. В такой сети каждый отопительный прибор последовательно подключается к трубопроводу. Из-за этого в каждую последующую батарею поступает жидкость с меньшей температурой, чем в предыдущий. Для компенсации тепловых потерь приходится увеличивать количество секций в дальних радиаторах.
Преимущества однотрубной разводки:
- Простота монтажа и использования. Не нужно проводить сложные расчеты для прокладки сети.
- Экономия на материалах, потому что прокладывается только один трубопровод, к которому подключаются все приборы. Обратка поступает от последнего радиатора к котлу.
Главный недостаток однотрубной разводки в необходимости увеличения количества секций в дальних радиаторах, а также в неравномерном прогреве постройки. Удаленные от котла комнаты отапливаются хуже.
Самотечное отопление
В основе системы, где используется естественная циркуляция, лежит конвекция. Согласно этому принципу, нагретая жидкость стремится перейти в верхний слой воздуха по трубе, а ее место занимают холодные слои атмосферы. Котел начинает постепенно нагревать воду, которая теряет свой вес и двигается по трубе через вертикальное сооружение – после этого она постепенно расходится по нескольким ветвям батареи. Такую систему можно часто увидеть в двухэтажных зданиях. Особенности установки этой схемы:
- Используется горизонтальная верхняя разводка, которая начинается от общей части стояка. Сам же он начинает подниматься над котлом, где на вершине монтируют расширительный бак, активно взаимодействующий с атмосферой.
- При укладке специалисты следят, чтобы минимальный наклон составлял 3 мм на метр. Труба подачи всегда склоняется в сторону к радиатору, а обратная часть наклоняется к источнику тепловой энергии.
- Если сравнить тип труб со стандартными напорными системами, то здесь они намного больше – подразумевается, что здесь вода будет двигаться с небольшой скоростью.
Если дом одноэтажный, то радиаторы будут подключены поодиночке. Здесь вся подающая часть проводится через потолок или чердак, а обратные элементы находятся под полом. Здесь уже не получится смонтировать нижнюю разводку, поскольку теплоноситель двинется в сторону батареи, а значит, что количество тепла в помещении уменьшится.
Самотечная система отопления с естественной циркуляцией
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
Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам. Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.
Преимуществ у данного решения несколько:
- Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
- 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:
- Подача и обратка проходят по разным трубам.
- Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
- Второй подводкой батарея подключается к обратке.
В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:
- Равномерное распределение тепла.
- Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
- Проще выполнить регулировку системы.
- Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
- 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.
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:
- Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
- 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:
- Подача и обратка проходят по разным трубам.
- Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
- Второй подводкой батарея подключается к обратке.
В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:
- Равномерное распределение тепла.
- Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
- Проще выполнить регулировку системы.
- Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
- 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.
Особенности отопления нагретым воздухом Объектов промышленной и производственной сферы
Перечислим эти нюансы, с которыми обычно сталкиваются наши специалисты на промышленных Объектах:
- Высокая мощность отопительного оборудования, большие габаритные размеры воздуховодов, как правило – сложная геометрия схем их прокладки
- Более сложные конструктивные решения в отопительных системах
- Как следствие – необходимость специальной эксплуатационной службы предприятия, ответственной за бесперебойную работу отопительной системы
- Отсутствие высоких требований к эстетике. Как следствие – воздуховоды и оборудование, как правило, не закрывают подвесными потолками и гипсокартонными перегородками
- Более сложный монтаж, в том числе на большой высоте
Как сделать отопление в частном доме без насоса из пластика самотеком: расчет самотечной системы
Обустройство самотёчного отопительного контура сопряжено с риском получить неэффективную систему обогрева. Неточности проектирования и монтажа могут привести к тому, что котёл закипит, а теплоноситель не будет двигаться в трубах. Чтобы гравитационная система работала должным образом, её предварительно рассчитывают, определяя мощность котлоагрегата, геометрические параметры и протяжённость трубопроводов.
Естественная циркуляция среды в закрытых или открытых сосудах осуществляется благодаря гравитации. При нагреве плотность уменьшается, из-за чего холодные слои опускаются вниз, а тёплые поднимаются вверх. Чтобы этот физический эффект смог обеспечить циркуляцию теплоносителя по трубопроводам, отопительная система должна иметь ряд конструктивных особенностей:
- Диаметры входного и выходного патрубков котлоагрегата должны быть не меньше 40 мм.
- На выходе из котла обязательно монтируют разгонный стояк, который заканчивается расширительным баком.
- Греющие трубы прокладывают с небольшим уклоном в сторону входного патрубка.
Важным критерием эффективности обогрева является скорость движения теплоносителя. В современных системах циркуляцию воды обеспечивают насосы. В них скорость варьируется в широких пределах и может доходить до нескольких метров в секунду. Для гравитационных контуров этот показатель не превышает значения в 0,25 м/с.
Отталкиваясь от предельной скорости рассчитывают систему и выбирают диаметры трубопроводов:
- Определяют количество теплоты, необходимое для обогрева здания. Как правило, на каждые 10 м2 площади приходится 1 кВт тепловой энергии.
- Рассчитывают количество теплоносителя. Для этого тепловую энергию делят на разницу температур между подачей и обраткой и умножают на поправочный коэффициент, равный 0,86.
- Вычисляют площадь проходного сечения и диаметры труб. Первый параметр определяют, умножая объём теплоносителя на принятую скорость движения воды и делят на 3600. Зная площадь сечения, определяют минимальный диаметр трубы, а затем сравнивают полученное значение с производимым сортаментом и выбирают ближайший больший экземпляр.
Принцип функционирования оборудования
Система предусматривает проталкивание горячей воды наверх. Использование данной схемы отопления дома позволяет выполнять монтаж котла ниже отопительных радиаторов.
С верхней части вода в трубе с небольшим углом продвигается дальше
Здесь нужно обратить внимание на трубы, что отходят от главной ветки, подключенные к отопительным батареям, поскольку они должны быть тоньше
Наиболее актуальным этот принцип является для систем с верхним типом раздачи, откуда самотечная система проталкивает воду к радиаторам.
В случае, когда используется схема, подразумевающая нижнюю раздачу, отопление частного двухэтажного дома самотечным способом возможно, только если есть разгонный контур. Это означает, что следует создать перепад высот, путем подключения трубы к котлу, подымающуюся к расширительному бачку. Далее труба опускается на уровень окон и оттуда делается разводка по батареям.
Следует учесть: помехой самотечной системы отопления может быть низкий потолок, поскольку предусмотрено, что труба от верхней точки котла должна на 1,5 метра отходить, и плюс расстояние на расширительный бачок.
Наибольшим плюсом, которым обладает гравитационная отопительная система, является, то, что самотек воды выполняется без участия других систем. Это означает, что в случае использования дровяного котла, горячая вода будет поступать в систему самотеком без использования насоса или какого-либо другого оборудования, требующего включения электричества.
Правда, при помощи таких схем можно обогревать только дома небольшой площади, поскольку существует ограничение длины контура труб не более 30 метров. Такая система еще носит название ленинградка.Разновидности самотечных отопительных систем
Используется одна или две трубы, и это не влияет на принцип работы, поскольку вода поднимается как можно выше, где учитывается уклон, а далее она поступает во все элементы системы. Двухтрубный вариант системы закрытого типа отличается тем, что вода переходит в соседнюю ветку, через вход обратки котла.
Отличием однотрубной системы является то, что здесь на вход вода поступает от последнего радиатора. Подобный принцип применяется и в отопительных системах, сделанных своими руками.
