Естественная циркуляция в системе отопления частного дома. Схема и принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией. Преимущества и недостатки системы
Это максимально простой, экономичный, надежный, а потому и наиболее распространенный вариант организации отопления небольших загородных коттеджей. Самопроизвольное движение теплоносителя в данных системах стимулирует гидростатический напор. Простейшая схема отопления с естественной циркуляцией не требует установки дорогостоящего оборудования, не нужны дополнительные источники энергии.
Тепловые насосы преобразуют солнечную энергию, хранящуюся в грунте, в грунтовых водах или в воздухе в тепловую. Используя свободную теплоту окружающей среды, они предлагают лучшее, чем среднее соотношение между используемой энергией и вырабатываемой теплотой.
Современные тепловые насосы могут генерировать многократную полезную энергию с одного киловатт-часа электрической энергии. Если условия правильные, окружающая среда обеспечивает до 75% энергии для отопления и горячей воды. Использование только электричества.
Используя регенеративную экологическую теплоту, тепловой насос как система отопления вносит свой вклад в сохранение природных ресурсов. Тепловой насос и его технология Тепловой насос приносит тепло, содержащееся в почве, воде и воздухе, до уровня повышенной температуры, с которым его можно использовать для отопления.
Отопительные системы с естественной циркуляцией устраивают только в малоэтажных не слишком габаритных строениях. Из-за небольших значений циркуляционного давления радиус действия этого варианта не может превысить 30ти метров по горизонтали. Не многим нравится низкая скорость включения сети в действие. Но в пользу выбора именно этой схемы отопления многозначительно говорят иные веские аргументы.
Принцип работы холодильника Принцип теплового насоса соответствует режиму работы холодильника: в то время как холодильник удаляет тепло из своей внутренней части и выпускает его снаружи, тепловой насос удаляет тепло из окружающей среды, которое затем подает в дом в качестве тепловой энергии. Чем ниже разность температур между источником тепла и системой отопления, тем эффективнее будет этот процесс. Поэтому использование поверхностного или напольного отопления имеет смысл, которые работают при низких температурах.
Тепловой цикл В замкнутом контуре циркулирует хладагент, который испаряется при низкой температуре и давлении. В теплообменнике испарителя эта среда поглощает тепло от окружающей среды и испаряется. Компрессор всасывает результирующие пары хладагента и сжимает его вместе. Для этого требуется энергия от электричества. Увеличение давления также повышает температуру - среда «накачивается» до более высокого уровня температуры, так сказать. В конденсаторе хладагент высвобождает поглощенную окружающую среду и подает энергию на циркуляцию воды в системе отопления и снова разжижает - цикл начинается снова.
Система отопления с естественной циркуляцией — рациональный выбор для обустройства небольшого дома
Преимущества именно такой системы отопления
Главенствующее достоинство – экономичность, как в монтаже, так и в обслуживании с эксплуатацией. Для инициации движения теплоносителя по системе не нужны электронасосы, значит, владельцам не угрожают разорительные счета от энергосбытовых компаний. Нет насосного оборудования – нет шума, вибрации, сложных поломок, дорогого ремонта.
Источники тепла Тепловые насосы генерируют энергию из внешнего воздуха, почвы и грунтовых вод. Какой источник энергии наиболее подходит для конкретного здания, зависит от ряда факторов: местных условий, местоположения здания, размера собственности, существующих или модернизированных требований к отоплению.
Использование геотермальных зондов или геотермальных коллекторов подчиняется особым условиям собственности. Также в строительном материале это решение желательно из-за их высокой эффективности, но часто это невозможно. Всегда стоит проверять комбинацию с солнечной системой.
При грамотном монтаже и соблюдении правил эксплуатации такой обогревательный контур будет безотказно работать 40 лет. Как с монтажом, так и с устранением поломок вполне сможет справиться сам хозяин.
Есть еще одно значимое достоинство — тепловая устойчивость, обусловленная способностью к саморегулированию. Циклическое движение теплоносителя в отопительном контуре непрерывно повторяется за счет изменения температуры и плотности. Непрерывность самопроизвольного процесса обеспечивает равнозначную передачу тепла во всех помещениях с установленными обогревательными приборами.
Геотермальное тепло. В грунте преобладают круглогодичные относительно постоянные температуры. К этому источнику тепла относятся два разных метода. Тепловой насос удаляет тепло от земли с помощью вертикальных зондов, встроенных в землю. Они вводятся в почву через скважины глубиной до 100 метров и характеризуются их небольшой площадью. В зависимости от теплового насоса и геологических условий несколько зондов могут быть соединены вместе, чтобы сформировать одну систему, так что даже большие здания могут быть легко снабжены геотермальной энергией.
Принцип действия
Движение теплоносителя к обогревательным приборам и возвращение его обратно в котел стимулируют изменения плотности и массы, происходящие при понижении-повышении температуры. То есть, нагрев воды в тепловом генераторе уменьшает ее плотность и массу, при остывании в трубах масса и плотность теплоносителя увеличивается. Отдавшую радиаторам тепло холодную воду сменяет горячий теплоноситель на основании действия сил гравитации.
Виды схем отопления для естественной циркуляции
В зависимости от варианта тепловой насос в этой системе также может использоваться для охлаждения летом. Предпосылкой является достаточно большой, незапечатанный земельный участок. Сборщики земли недороги при установке. Они особенно подходят для односемейных домов с низкими требованиями к нагреву.
Грунтовые воды Из-за постоянного, относительно высокого уровня температуры источника тепла, тепловой насос грунтовых вод работает с благоприятными показателями производительности в течение года. Предпосылкой являются достаточные водные ресурсы подходящего качества и глубины. Из всасывающей скважины подаются грунтовые воды для испарения теплового насоса и оттуда через отстойник обратно в землю.
Схема возникновения циркуляционного давления
Нагретая в котле легкая вода устремляется в главный стояк, поднимается по нему, затем распределяется трубопроводной разводкой по установленным в помещениях радиаторам. Там вода остывает, отдавая тепло материалам отопительной системы, которые передают затем полученную тепловую энергию окружающей атмосфере. Остывший, тяжелый теплоноситель оседает на дне приборов, под действием вновь поступившей из котла нагретой воды с меньшей плотностью, но увеличенным объемом он вытесняется из радиаторов. «Отяжелевшая» часть теплоносителя возвращается в котел и вытесняет из него легкую горячую воду в трубопровод с отопительными приборами.
Это относительно легко и недорого для осуществления, бурение скважин или работы с грунтом не требуются. Устройства настроены в подвале или на улице. В случае ремонта необходимо проверить, требуется ли еще дополнительная работа на корпусе здания для теплоизоляции и новых окон, чтобы достичь желаемой эффективности использования энергии. В моноэнергетическом режиме они имеют встроенный электрический автономный отопитель, который автоматически включается, чтобы покрыть максимальную нагрузку при экстремальных температурах.
Также возможно, что используется комбинация со вторым теплогенератором, который поддерживает нагрев в течение короткого особо холодного времени года. Системы отопления с водой тихие и ровные и покрывают всю комнату. Естественные медленные движения воздуха приводят к тому, что у этого есть здоровая, а также естественная влажность. Водонагреватели там не привлекают внимания - это то, что мы называем теплом с качеством. Котел не только обеспечивает приятное и бесшумное тепло, но также обеспечивает горячую воду для душа и кладовой.
Этот транспортный цикл будет совершаться непрерывно, пока работает нагревательный генератор энергии — котел.
Типовая схема отопительной сети с самопроизвольной транспортировкой теплоносителя
Стандартный Замкнутый отопительный контур с естественной циркуляцией включает:
- котел, осуществляющий нагрев теплоносителя (воды), работающий на любом из видов топлива;
- трубопровод (одинарный или двойной с обраткой);
- радиаторы;
- расширительный бачок.
В этом случае смесь воды и гликоля нагревается, а затем прокачивается через конвекторы и трубы. Конвекторы расположены на внешних стенках и нагревают воздух. Это поднимает и нагревает стены и мебель. Возвышающийся теплый воздух образует воздушный барьер перед окнами, который препятствует простуде. Когда теплый воздух достигает потолка, он опускается на землю и затем снова нагревается конвекторами.
У каждого автомобиля должна быть вентиляция, которая подает свежий воздух и удаляет использованный воздух. Свежий воздух проходит через изолированный воздухозаборник, в котором имеется конвектор с очень плотно связанными ребрами. Это также нагревает входящий воздух во время работы системы отопления. Использованный воздух удаляется через крышные клапаны и вентиляторы.
Простейшая схема системы отопления с естественной циркуляцией
Все горизонтальные трубопроводы устанавливают с уклоном в сторону движения теплоносителя, благодаря чему холодная вода самотеком устремляется обратно в нагревательный агрегат. Уклоны трубопроводов требуются также для отвода в расширительный бак пузырьков воздуха, возникающих при нагреве теплоносителя. Наклонные участки способствуют выходу легкого газа через расширитель в атмосферу. Значит, расширительный бачок кроме функции приема и отдачи теплоносителя выполняет еще и работу по стабилизации давления.
Для того, чтобы получить систему отопления для максимального комфорта, мы также рекомендуем подогрев полов. Трубы в полу соединены с другим нагревателем и могут легко управляться вручную или с помощью шунтирующего пакета. Благодаря небольшому, умному дизайну эти малообъемные котлы содержат системы отопления и горячего водоснабжения.
Знание потребностей и соответствующих возможностей каждого дома и каждой семьи является фундаментальным условием при выборе системы отопления, которая наилучшим образом подходит для нашего дома. Варианты отопления дома все более инновационны. Каждый со своими свойствами предлагает особые преимущества, которые зависят от местоположения дома, типа потребления, места, где будут располагаться источники тепла, изоляции отверстий и потолков, но, прежде всего, вкусов каждого пользователя, Тип подключения, безопасность, эффективность, тарифы, распределение и условия потребления системы, выбранной для кондиционирования воздуха, - это некоторые переменные, которые вместе с предыдущими влияют на решение, которое мы принимаем: речь идет о поиске наиболее эффективное решение для каждого пользователя, которое может гарантировать максимальный тепловой комфорт в зависимости от условий дома.
Обратите внимание. Оптимальный уклон 0,005м на погонный метр трубопровода.
Сила движения воды по отопительной системе находится в зависимости от разницы плотности, объема, веса холодного и горячего теплоносителя. На силу движения воздействует высота расположения радиаторов относительно нагревательного котла и сопротивление трубопровода. Расход гравитационного давления происходит за счет преодоления теплоносителем сопротивления трубопровода.
Прежде чем подробно рассказывать о некоторых вариантах, важно отметить, что так важно, как выбрать правильную систему отопления, - это меры предосторожности и детали, которые необходимо принять, чтобы обеспечить такую комфортную температуру при низком потреблении энергии и без потери тепла. Альтернативой, которая предлагает здоровое тепло, даже и не изменяет влажность окружающей среды, является нагрев горячей водой. Котел работает путем нагрева воды, циркулирующей в трубах, и распределяется по оконечным элементам, как правило, радиаторам или лучистым полам.
Если трубопровод оснащен многочисленной арматурой, дополнительными отопительными приборами и у замкнутого контура много ответвлений и поворотов, преодолеть с потерей давления придется еще и эти препятствия. Следовательно, для обеспечения оптимального давления необходимо или уменьшить количество объектов сопротивления, снижающих гравитационное давление, или увеличить диаметр труб.
Все чаще присутствующие в современной архитектуре, они предлагают отличные результаты с точки зрения теплового комфорта. Что касается радиаторов, которые обеспечивают быструю теплопроводность к окружающей среде, они могут быть установлены в уже построенных домах и позволяют регулировать температуру каждой комнаты в соответствии с потребностями помещений. Между тем, лучистый пол идеально подходит для новых зданий, принимая во внимание, что сеть труб, через которые циркулирует горячая вода, помещается под папку.
Также с системой котла центральная система отопления разрабатывается горячим воздухом; он осуществляется трубопроводами горячего воздуха, подключенными к котлу, который может или не может быть подан на газ; Он должен быть установлен ниже первого этажа дома, чтобы обеспечить естественную циркуляцию горячей воды. Холодный воздух изнутри или снаружи поступает в камеру и становится теплым воздухом, когда он соприкасается с горячими стенками котла. Он предлагает преимущество быстрого нагревания окружающей среды при включении, но также при выключении окружающая среда быстро охлаждается, поэтому они являются отличным вариантом для мест, которые не живут постоянно.
Двухтрубный отопительный контур с естественной циркуляцией
Данная система отопления с естественной циркуляцией называется так из-за специфики конструкции, предопределяющей наличие двух линий для движения теплоносителя. По верхней части контура транспортируется горячая вода, по нижней составляющей движется охлажденный теплоноситель.
Существуют также другие альтернативные системы для использования солнечной энергии, которые сочетают систему центрального отопления с солнечными батареями. Еще одна новинка - системы, основанные на тепловых насосах геотермального обмена; они используют недра в качестве раковины или в качестве источника тепла. 50 метров погребены в почве, поглощая тепло зимой и рассеивая ее летом. Эти зонды подключены к тепловому насосу, который будет генерировать энергию для обеспечения санитарной горячей воды и подачи различных систем кондиционирования воздуха.
Двухтрубная система отопления:
1. нагревательный котел; 2. расширительный бак; 3. разводящий трубопровод; 4. отопительные приборы; 5. обратка
Двухтрубный контур сооружают следующим образом:
- От нагревательного агрегата отводится вверх основная труба, которую соединяют с расширительным баком.
Важно. Для предотвращения потерь тепловой энергии на данном этапе циркуляции основную трубу необходимо обернуть теплоизоляционным материалом.
Между тем, аэротермические теплообменные насосы, которые конденсируются воздухом, заменяют различные обычные устройства для кондиционирования воздуха и создания санитарной горячей воды. В контексте повышения тарифов на газ определенную роль играют различные системы электроснабжения. Рынок предлагает несколько моделей печей и обогревателей, работающих с электричеством. Его использование обычно адекватно в комнатах и небольших комнатах. Что касается традиционных газовых печей, мы можем различать сбалансированное и открытое пламя.
- Бак устанавливают под потолком или на утепленном чердаке.
Не менее важно. Чердак обязательно нужно утеплить, чтобы исключить замерзание отопительной системы.
- В нижней трети бака врезается труба верхней линии контура, по которой перемещается горячий теплоноситель. Ее соединяют с разводкой на расстоянии приблизительно одной трети от всей высоты помещения (расстояние отсчитывают от плоскости пола).
- В бачок врезается еще и переливная труба, необходимая для отвода излишков теплоносителя в канализацию.
- От развязки трубопровод прокладывается к обогревательным приборам.
- Из нижней части радиаторов выводятся трубы, соединяемые в магистраль – обратку. По ней холодная вода возвращается в котел. Обратный трубопровод прокладывается параллельно верхней трубопроводной части, он проходит через все помещения, где проложены трубы для движения горячей воды.
На рынке существует несколько моделей, которые постоянно обновляются, чтобы предложить лучшие условия энергосбережения и безопасности. Следует отметить, что нагреватели, не выходящие наружу, подают свое сгорание с использованием кислорода окружающей среды и также загорают продукт сгорания в окружающую среду, поэтому их не следует устанавливать в ванных комнатах или спальнях. Традиционная система дров выделяется своей эстетикой и теплотой; Домашние печи и саламандры предлагают высокие тепловые характеристики.
Как регулировать температуру в однотрубной разводке?
Благодаря технологическим достижениям с точки зрения производства и эффективности реализуются продукты, которые сочетают заботу об окружающей среде и здоровье с необходимостью умерить дома. В нем подчеркивается, например, саламандры с двойной герметичной системой сжигания, которые позволяют нагревать окружающую среду без загрязнения, поддерживая постоянный контроль во время процесса горения и гарантируя свободное пространство от дыма и газов. Они автономны, они не требуют электрических или газовых соединений.
Трубопровод для холодной воды располагается параллельно трубам для поставки нагретого теплоносителя
Организация двухтрубной системы требует точных расчетов расположения трубопроводов. Необходимо четко просчитать и досконально продумать разницу высот. Для обеспечения рабочего уровня давления нагревательный котел устанавливают ниже уровня расположения радиаторов. Только такое положение обеспечит работу системы. Обычно это подвал, цоколь или специально сделанное для агрегата углубление в полу.
Сооруженная по этой схеме система без затруднений справится с обогревом четырех комнат с подсобками и бытовками.
Однотрубная сеть отопления с естественной циркуляцией
Максимально простой отопительный контур предопределяет прокладку трубопровода почти под потолком и вывод обратной магистрали под полом между лагами. Эту систему предпочитают из-за малочисленности оборудования и труб, которые не обязательно замуровывать в стены.
1. нагревательный агрегат; 2. бачок расширительный; 3. разводящая магистраль; 4. батареи; 5. трубопровод для обратки
Циркуляционное давление в двухтрубном обогревательном контуре, например, зависит от высоты установки нагревательных приборов: чем больше разница между уровнем воды в нагревательном агрегате и уровнем теплоносителя в радиаторах, тем больше сила. При расположении батарей и котельной установки на одном уровне двухтрубная система функционировать вообще не будет. А на работоспособность однолинейной сети вот это фактор никак не влияет.
В зависимости от использованных в организации системы отопительных приборов выбирается расширительный бак с определенным объемом. Чаще всего его вместительность составляет 25 литров. Однако заполнять его нужно всего лишь на ¾ полного объема.
Трубопровод для горячей воды, проложенный под потолком
Важно. Уровень воды в баке необходимо постоянно контролировать. Ему нельзя опускаться ниже точки врезки трубы для вывода нагретого теплоносителя. Если горячая вода не сможет выходить через предназначенную для нее трубу, циркуляция прекратится. Затем закипит вода в стояке и взорвется котел.
Для пополнения воды в теплосети нужно в крышке бачка сделать отверстие или врезать специальный патрубок с краном, соединенный с водопроводной системой. Еще один патрубок с краном необходим для слива теплоносителя из всей системы в канализацию, если потребуется ремонт.
В заключении
Простой практичный отопительный контур с естественным движением теплоносителя – выбор практичного владельца загородного дома, умеющего считать и знающего, что разумно экономить нужно не только в период сооружения, но и при дальнейшей многолетней эксплуатации. Конечно, с отоплением большого загородного особняка эти схемы не справятся, если не модернизировать, например, двухтрубную систему насосом. Но для малогабаритного домика лучшего выбора нет.
Стоимость отопительной системы значительно увеличивается за счет использования насосного оборудования и не только для создания принудительной системы отопления. Самая простая и дешевая система отопления с естественной циркуляцией. Хотя она имеет свои недостатки, для дома не более ста квадратных метров она сможет обеспечить необходимое тепло.
Особенности и преимущества гравитационной системы
Система отопления с естественной циркуляцией считается самой простой и дешевой конструкцией. Однако для ее реализации важно учесть большое количество нюансов. Для нормального передвижения теплоносителя необходимо создать идеальные условия. Передвижение осуществляется за счет внутреннего гидростатического давления в трубопроводе.
Обратите внимание! Гравитационную систему отопления можно внедрить только в дома с небольшой площадью, а именно до 100 м2. Также имеются ограничения касательно горизонтального радиуса самотечи, трубопровод системы не должен превышать 30 метров.
Такие ограничения связаны с тем, что внутри системы отсутствует большое давление. Но несмотря на это, имеются явные достоинства, которые делают выбор очевидным и в пользу использования данной технологии:
- Доступные цены на оборудование, материалы, обслуживание и монтаж.
- В среднем эксплуатационный срок составляет 40 лет.
- Простое обслуживание и возможность самостоятельного ремонта.
- Схема может быть саморегулирующей, в результате чего достигается хорошая тепловая устойчивость. Это объясняется тем, что тепло распространяется благодаря разнице температуры отопителя.
Циркуляционный напор – от чего он зависит?
Чтобы в системе было достаточный циркуляционный напор, все расчеты необходимо осуществлять на этапе проектирования. Напор будет зависеть от различия между нижним радиатором и уровнем середины котла. Перемещение жидкости будет лучшим, если этот перепад будет большим. Кроме этого, на скорость потока теплоносителя влияет и разница плотности между остывшей и горячей воды.
Цикличные изменения температуры в котле и теплообменнике, происходящее по центральной оси, является главным отличием гравитационной системы. Холодная находится внизу, а горячая вода вверху. Под действием силы гравитации холодная вода направляется вниз. Здесь также влияет и высота установленных батарей. Чем дальше тянется трубопровод, тем выше они будут устанавливаться, так как уклон подачи от котла направлен к радиаторам, а обратка к котлу. Такая схема позволяет теплоносителю без особых трудностей преодолевать имеющееся сопротивление в трубах.
Если такое отопление используется в частном доме, то котел устанавливается в самой низкой точке. Так, все радиаторы будут находиться выше его.
Обратите внимание! Данная схема крайне редко внедряется в квартирные дома, так как обеспечить достаточный уклон не всегда возможно.
Виды схем отопления для естественной циркуляции
Схема отопления с естественной циркуляцией будет зависеть от:
- места прокладки магистрали горячей воды. Предпочтение лучше отдать верхней или нижней разводке;
- метода соединения подающего стояка с батареями. Это может быть двухтрубная или однотрубная;
- наличия попутного или тупикового движения тепла;
- схемы монтажа трубопровода;
- расположения трубопровода: вертикально или горизонтально.
Отталкиваясь от этих факторов, выбирается наиболее доступная схема.
Как регулировать температуру в однотрубной разводке?
Для такой системы существует только один метод проводки труб – верхняя. Она не имеет трубы с обраткой. Как охлажденная вода поступает обратно в котел? Охлажденный теплоноситель возвращается в подающей трубе. Это движение образовывается за счет разницы температуры в верхней и нижней части батареи. Чтобы во всем помещении (на 2 или 3 этаже) была одинаковая температура, последние радиаторы должны быть большего размера. Их размер идет по нарастающему. В охлажденную воду в верхнем теплообменнике поступает горячая вода в нижнюю часть батареи. Однотрубная система реализовывается двумя методами:
- Движение одной части теплоносителя идет по стояку к следующим батареям, а другая часть поступает внутрь радиатора.
- Движение всего объема теплоносителя осуществляется через все батареи. В результате такого подключения в цокольном и на первом этаже помещения, батареи получают только охлажденный теплоноситель.
При первом варианте для регулировки температуры в батареях можно использовать краны. В другом варианте использование запорной арматуры запрещено, так как значительно упадет скорость запитки теплоносителя к последующим батареям. А если полностью перекрыть кран, то процесс циркуляции и вовсе прекратится.
Выбирая метод подключения лучше отдать приоритет методу с возможностью контролировать температуру в каждом теплообменнике. В результате в каждой отдельной комнате можно настраивать температуру, которая в данный момент там необходима. Более того, так можно экономить объем затраченной энергии. Как следствие система отопления становится эффективной и гибкой.
Обратите внимание! Реализовать однотрубную разводку возможно только если есть чердачное помещение. В этом месте располагается подающая труба.
Среди недостатков можно выделить невозможность запуска отопления частично. Однако среди достоинств это простота монтажа отопления, а также значительное его удешевление. Как следствие по дому будет проходить меньше труб, которые намного легче будет спрятать.
Особенности устройства двухтрубной разводки
Отопление с естественной циркуляцией также возможно и при двухтрубной разводке. В этой схеме используется два параллельных трубопровода: подача и обратка. В верхнем трубопроводе будет циркулировать горячая вода, а в нижнем, остывшая вода. Также от котла будет отходить труба, которая соединяет его с расширительным бачком. Далее, от расширительного бачка тянется труба с горячим контуром, которая будет соединяться с общей разводкой. Дополнительно от бака может отходить переливная труба. Но это будет зависеть только от объема воды и размера емкости бака. Лишняя вода по переливной трубе будет отправляться в канализацию. Труба, которая выходит из нижней части радиатора будет подключаться в обратную магистраль. Именно по ней и будет происходить гравитация холодного теплоносителя к котлу отопления. С эстетичной стороны, такая схема имеет свой недостаток, ведь в комнате будет проходить сразу две трубы: подача и обратка. Поэтому спрятать трубопровод будет гораздо сложней.
Итак, принимая решение о выборе схемы с циркуляционным отоплением, учитывайте все за и против. Возможно, предоставленное видео поможет вам принять правильное решение, которое обеспечит приятный микроклимат в холодный период года.
