Как улучшить циркуляцию отопления жилого дома с двухконтурной гравитационной системой?

Valles.ru

Valles.ru

Развоздушивание

Завоздушивание может возникнуть при наполнении системы теплоносителем и в ходе эксплуатации. Ситуации разрешаются по-разному, но сводится все к спуску воздуха с помощью клапанов и кранов, вмонтированных в систему.

Заполнение закрытой системы с принудительной циркуляцией должно происходить в определенной последовательности, чтобы исключить образование воздушных пробок. Подача холодной воды осуществляется снизу вверх, краны для отвода воздуха оставляют открытыми, закрывают только те, что установлены для спуска воды. Поднимаясь, теплоноситель выдавливает воздух через открытые клапаны и краны. Как вода начинает бежать через кран, его закрывают. Так постепенно, обязательно плавно, наполняют систему водой. Насос запускают, когда контур полностью заполнен теплоносителем.

Для спуска воздуха используют ручные или автоматические воздухоотводчики, сепараторы воздуха. Понятно, что установка ручных воздухоотводчиков подразумевает сброс воздуха обслуживающим персоналом или жильцом квартиры (дома). Встречаются такие воздухоотводчики в обычных жилых домах в помещениях верхних этажей или на техэтажах. Кран Маевского известен многим жильцам старых многоэтажек, которые каждый отопительный сезон самостоятельно сбрасывают накопившийся воздух. В новых домах практикуется монтаж ручного спускного клапана на технических этажах.

Автоматическая система воздухоотвода работает обособленно от человеческого участия. Принцип работы автоматических воздухоотводчиков одинаков. В корпусе воздухоотводчика находится поплавок, на который попадает вода. Поплавок давит на подпружиненный шток, открывая доступ вовне. Корпус постепенно заполняется теплоносителем, поплавок давит на шток и перекрывает выходное отверстие. Чтобы воздухоотводчик работал исправно, периодически проверяют чистоту иглы и годность уплотнительного кольца к дальнейшей эксплуатации.

Отопление электро и запас печное. Труба стальная 32 на выходе расходится в две стороны. Правое крыло дома греет хорошо, в другом холодно система однотрубная самотеком расширительный бак самодельный.

Пробовал ставить кран регулирующий, но толку нет все равно холодная сторона плохо греет хотя котел кипит вовсю. Советуют ставить насос, но при отключении электричества получается вся система встанет. Как быть?

Отвечает специалист компании «РСТ»:

Очень распространенный вопрос. Отсутствие тепла в одном из контуров объясняется просто – нет циркуляции или она затруднена. Почему? Причин много.

Вода двигается по пути наименьшего гидравлического сопротивления. А если совсем просто, то куда ей легче «бежать», туда они и «побежит». И если в одно крыло теплоноситель поступает свободно, в другое нет, то там отсутствует циркуляция. Причиной отсутствия циркуляции может быть, заужение диаметра трубы (переход на диаметр меньшего размера), некачественного монтажа трубопровода, неисправная запорная арматура (краны), завоздушивание системы отопления (отсутствие в наивысшей точке трубопровода автоматических воздухоотводчиков), просто элементарный строительный мусор или грязь.

Теперь, что касается циркуляционного насоса. Ставить обязательно. И не нужно бояться отключения электричества. КПД системы поднимется. И это Вы почувствуете сразу. А, что бы циркуляция в системе отопления не прекратилась, при отсутствии электроэнергии, циркуляционный насос необходимо устанавливать на обводной контур (байпас). Тогда теплоноситель, минуя байпас и насос, пойдет по основной трубе гравитационной системы отопления.

>> Нет циркуляции теплоносителя в системе отопления — в чём причины?

Если нет циркуляции теплоносителя в системе отопления, то ни о каком комфортном житие-бытие в доме зимой и говорить нечего. Потому что, сколь котёл ни «раскочегаривай», а радиаторы всё равно будут холодными. Однако думать об этом нужно не тогда, когда система «работала, работала и вдруг перестала», а ещё на стадии проектирования, т. е. сейчас. В этой статье разберёмся с проблемами, приводящими к плохой циркуляции теплоносителя.

Преимущества и недостатки

Естественная циркуляция теплоносителя в частном доме имеет неоспоримые достоинства в виде автономности и незатратной работы. Но также сопровождается недостатками, с которыми приходится сталкиваться при её обустройстве.

Преимущества самотёка:

• Автономная работа отопления, независимая от наличия электричества.
• Доступная цена, один из самых недорогих вариантов обустройства системы.
• Долговечность – использование чугунных радиаторов и чугунных труб большого сечения обеспечивает длительную работу обогрева двухэтажного дома на протяжении 40-50 и более лет.

Недостатки:

• Система отопления имеет громоздкий вид – большие трубы вдоль стен, чугунные радиаторы.
• Невозможно использовать терморегуляторы.
• При обустройстве раздаточного коллектора на чердаке необходима хорошая теплоизоляция – для предупреждения остывания и замерзания воды.
• Достаточно большие теплопотери – в трубах на чердаке и в подвале. А значит – увеличенные расходы на отопление дома.

Отопительные системы с верхней подачей воды

Теплоноситель – в данном случае вода – подлежит нагреву и подаче в верхнюю часть отопительной системы посредством трубопровода. Труба, применяемая для подачи воды должна обладать большим диаметром по сравнению с трубами, которые отвечают за подачу воды к радиатору. Это необходимо для достижения наибольшего сопротивления теплового обмена. Горизонтальные трубы надлежит устанавливать с минимальным уклоном в пределах одного сантиметра на подгонный метр.

Расширительный бак нужно установить в верхней части системы: он будет выполнять функцию приема пара и избытка тепла – это необходимо из-за свойства воды расширяться при нагреве и переходить в состояние пара. На баке должен присутствовать сливной кран и крышка или клапан в его верхней части. После того, как вода нагрета, она распределяется через подающую трубу к вертикальным стоякам и в радиаторы.

Совет: если вы собираетесь применять отопительную систему с естественной циркуляцией воды, помните, что радиаторы необходимо подключать с помощью диагонального способа

После непосредственного отопления помещения вода переходит в котел по специализированной трубе – обратке. Здесь она подогревается заново и цикл движения воды повторяется. Котел для нагрева располагается в самом низком участке системы, под радиаторами. Обычно, эти элементы устанавливаются в котельных, для которых выделяются подвальные помещения.

Принцип работы самотечной системы

Один из принципов, используемых при работе системы, известен всем из школьного курса физики: это подъём вверх горячих воды и воздуха и их опускание вниз – при низких температурах.

После того, как вода прогреется в котле, она начинает своё движение вверх – по стояку. В результате она попадает в отопительный радиатор, где передаёт часть своего тепла, став от этого холодней, чем в сточке. Охлаждённая, вода начинает двигаться вниз – и поступает в очередной радиатор. Так продолжается до возвращения воды в котёл.

Плюсы и минусы самотечной системы

Преимущества гравитационного тока:

1. Простота монтажа, эксплуатации и обслуживания сети.
2. Не нужно монтировать циркуляционное оборудование и систему безопасности.
3. Это полностью энергонезависимая схема, которая может работать при отключении подачи электроэнергии.

Недостаток контуров с естественным током в том, что они не подходят для больших и многоэтажных домов, потому что из-за низкой скорости движения теплоносителя не смогут эффективно и равномерно обогревать постройку.

Используемые радиаторы отопления

Наиболее значимый показатель здесь – это минимальное сопротивление потоку воды. А от ширины просвета радиатора зависит струя теплоносителя, вне зависимости от того, используете вы трубы из полипропилена или из других материалов. Однако, чугунные радиаторы в данном отношении будут просто идеальными, особенно когда используется однотрубная система. Они имеют наименьшее гидравлическое сопротивление.

Хорошо себя зарекомендовали в использовании алюминиевые и биметаллические радиаторы, но нужно обращать внимание на их внутренний диаметр, который не должен быть менее 3/4”. Этого будет для отопления одноэтажного дома вполне достаточно, не используя циркуляционный насос. Разрешается использовать стальные трубчатые батареи.
[advice]Обратите внимание: нежелательно использовать на водяное отопление панельные батареи из стали или другие с маленьким сечением, через которые вода или не сможет протекать вообще, или же будет проходить очень небольшой струйкой, что в однотрубной разновидности ограничит циркуляцию или станет для нее препятствием.[/advice]

Теплоноситель для систем с естественной циркуляцией

Лучшим теплоносителем для таких систем является вода. Использование антифризов возможно, но при планировании нужно учесть этот момент и увеличить площадь радиаторов – или выбирать их большего размера, или увеличивать количество секций. Все дело в том, что эти составы имеют меньшую теплоотдачу, из-за чего хуже отнимают и передают тепло, что часто приводит к перегреву и котла и теплоносителя.

Для систем отопления используют специальные антифризы

Повышение температуры незамерзающей жидкости выше рабочей — очень неприятное явление, так как начинается обильное образование осадков и отложений. За два месяца эксплуатации антифриза с постоянным перегревом теплообменник котла забивается наглухо, система почти зарастает. Так что если планируете использовать незамерзающую жидкость, позаботьтесь о том, чтобы она могла отдавать тепло и не перегревалась.

Нужно учесть, что в системах отопления можно использовать только специализированные составы. Общего назначения или автомобильные абсолютно непригодны, особенно для схем открытого типа, которые контактируют с атмосферой

Планируя использовать антифризы, при выборе материалов обращайте внимание на их совместимость с незамерзающими жидкостями. Далеко не все котлы и трубы «дружат» с ними

О возможности использования незамерзающих жидкостей сообщается обычно в паспортных данных, если такой записи нет, нужно уточнить у продавца, а лучше – у производителя.

Циркуляция теплоносителя в комбинированной (разветвлённой) системе отопления

Начнём разбор циркуляции теплоносителя со сложной системы – тогда с простыми схемами вы разберётесь без проблем.

Вот схема такой системы отопления:

В ней три контура:

1) котёл – радиаторы — котёл;

2) котёл – коллектор — водяной тёплый пол — котёл;

3) котёл – бойлер косвенного нагрева — котёл.

Во-первых, обязательно наличие циркуляционных насосов (Н) для каждого контура. Но этого мало.

Чтобы система работала, как мы того хотим: бойлер отдельно, радиаторы – отдельно, нужны обратные клапаны (К):

Без обратных клапанов, допустим, мы включили бойлер, однако и радиаторы «ни с того, ни с сего» начали греться (а на дворе лето, нам всего-то нужна была горячая вода в водопроводе). Причина? Теплоноситель пошёл не только в контур бойлера, который нам сейчас нужен, а и в контуры радиаторов. А всё потому, что мы сэкономили на обратных клапанах, которые не пропустили бы теплоноситель, куда не надо, а позволили бы каждому контуру работать, независимо от других.

Даже если у нас система без бойлеров и не комбинированная (радиаторы + водяной теплый пол), а «только» разветвлённая с несколькими насосами, то и тогда на каждую ветку ставим обратные клапаны, цена которых однозначно меньше, чем переделка системы.

Уклон в самотечных системах

Все системы самотеком обязательно с использованием уклона труб. Таким образом гравитация помогает движению жидкости. Разные варианты используются разный уклон – от 3 мм до 1 см на 1 метр.

Существует СНиП 41-01-2003 гравитационных систем, согласно которому уклон должен быть не менее 10 мм : 1 метр длины трубы. При наличии на участке трубы соединений, углов, уклон необходимо увеличивать.

Расчет самотечной системы

Чтобы рассчитать и спроектировать отопление с естественной циркуляцией, действуйте в таком порядке:

1. Выясните количество тепла, нужное для обогрева каждой комнаты. Воспользуйтесь для этого нашей инструкцией.
2. Подберите энергонезависимый котел – газовый либо твердотопливный.
3. Разработайте схему, приняв за основу один из предложенных здесь вариантов. Поделите разводку на 2 плеча – тогда магистрали не пересекут входную дверь дома.
4. Определите расход теплоносителя под каждое помещение и рассчитайте диаметры труб.

Примечание. Уклоны вычислять не нужно, принимайте стандартное значение 0.5 см на метр длины. Допускаются отклонения в большую или меньшую сторону в диапазоне 0.7…0.2 см/1 м.

Сразу отметим, что «ленинградку» разбить на 2 ветви не удастся. Это значит, что кольцевой трубопровод обязательно пройдет под порогом входной двери. Чтобы выдержать все уклоны, котел придется ставить в приямке.

Расчет диаметра труб на всех участках гравитационной двухтрубной системы делается так:

1. Берем теплопотери всего здания (Q, Вт) и определяем массовый расход теплоносителя (G, кг/ч) в главной магистрали по приведенной ниже формуле. Перепад температур между подачей и «обраткой» Δt принимаем равным 25 °C. Затем переводим кг/ч в другие единицы – тонны за час.
2. По следующей формуле находим площадь сечения (F, м²) главного стояка, подставив значение скорости естественной циркуляции ʋ = 0.1 м/с. Пересчитываем площадь круга в диаметр, получаем размер основной трубы, подходящей к котлу.
3. Считаем тепловую нагрузку на каждую ветку, повторяем расчеты и выясняем диаметры этих магистралей.
4. Переходим в следующие комнаты, снова определяем диаметры участков по тепловым затратам.
5. Выбираем стандартные размеры труб, округляя полученные цифры в большую сторону.

Приведем пример расчета самотечной системы в одноэтажном доме 100 м. кв. На представленной ниже планировке уже нанесены радиаторы отопления и указаны тепловые потери. Начинаем с основного коллектора котла и движемся в сторону последних помещений:

1. Величина теплопотерь дома Q = 10.2 кВт = 10200 Вт. Расход теплоносителя в главном стояке G = 0.86 х 10200 Вт / 25 °C = 350.88 кг/ч или 0.351 т/ч.
2. Площадь поперечника подающей трубы F = 0.351 т/ч / 3600 х 0.1 м/с = 0.00098 м², диаметр d = 35 мм.
3. Нагрузка на правую и левую ветку составляет 5480 и 4730 Вт соответственно. Количество теплоносителя: G1 = 0.86 х 5480 / 25 = 188.5 кг/ч или 0.189 т/ч, G2 = 0.86 х 4730 / 25 = 162.7 кг/ч или 0.163 т/ч.
4. Сечение правой ветви F1 = 0.189 / 3600 х 0.1 = 0.00053 м², диаметр составит 26 мм. Левое ответвление: F2 = 0.163 / 3600 х 0.1 = 0.00045 м², d2 = 24 мм.
5. В детскую и кухню придут линии DN32 и DN25 мм (округлили в большую сторону). Теперь считаем размеры коллекторов для спальни и гостиной + коридор с теплопотерями 2.2 и 2.95 кВт соответственно. Получаем оба диаметра DN20 мм.

Для подключения небольших батарей можно использовать подводки DN15 (наружный d = 20 мм), на плане указаны размеры DN20

Внимание! Полученные в результате расчетов диаметры указывают на размер внутреннего прохода трубопроводов (обозначение – DN или Ду).

Осталось подобрать трубы. Если варить отопление из стали, на котловой стояк пойдет Ø48 х 3.5, ветви — Ø42 х 3 и 32 х 2.8 мм. Оставшуюся разводку, в том числе подводки к батареям, делаем трубопроводом 26 х 2.5 мм. Первая цифра размера указывает на внешний диаметр, вторая – толщину стенки (сортамент водогазопроводных стальных труб).

Принцип работы отопительной системы с принудительной циркуляцией

Чтобы правильно понять, как работает данная схема, необходимо в первую очередь разобраться в системе с естественной циркуляцией. теплоносителя достаточно проста.

Теплоноситель в отопительном котле набирает необходимую температуру и по законам физики поднимается по стояку вверх. Добравшись до радиаторов, он оставляет часть тепловой энергии, поэтому здесь температура воды снижается.

Под действием вновь поступающей горячей воды охлажденная вода постепенно спускается вниз в котел, где опять нагревается. И весь цикл повторяется заново.

В чем недостатки данной схемы, и почему она не так востребована? Эта схема плохо работает, когда отопительная система имеет однотрубный характер разводки труб. Особенно это касается многоэтажных домов. В этом случае происходит неравномерное распределение тепла по радиаторам. Ближайшие к котлу батареи нагреваются сильнее, а дальние меньше. В одних комнатах температура выше, в других ниже. И чтобы этого не происходило, приходится в дальних комнатах наращивать секции на радиаторах.

Кроме того, количество топлива, потребляемого котлом в системе с естественной циркуляцией, всегда больше, чем при установке циркуляционного насоса. А это на сегодняшний день немаловажный фактор.

Если используется двухтрубная система, то эти проблемы отпадают сами собой.

Теперь понятно, что низкая эффективность такой системы требует монтажа в нее насоса. Он увеличивает скорость движения теплоносителя, а это, в свою очередь, обеспечивает равномерное распределение горячей воды по всем приборам отопления.

Такая система безопасна

Многие могут усомниться в правильности работы такой системы — ведь есть вероятность смешения холодной и горячей воды. Все верно, такая вероятность существовала бы, если бы скорость теплоносителя была слишком большой. Но современные циркуляционные насосы создают небольшое давление, при котором скорость воды внутри отопительной системы практически ничем не отличается от естественной. Незначительное ее повышение есть, но это никоим образом не влияет на смешение воды с разными температурами.

Очень важный момент! Теплоноситель под действием насоса движется всегда в одном направлении, при котором теплопотери минимальны. И если правильно регулировать скорость движения теплоносителя, то можно контролировать количество производимого тепла.

Полезное видео

В видео представлена одна из схем отопительных систем, основанных на движении воды самотеком, в двухэтажном доме.

Схемы отопления

Водяное отопление

С принудительной циркуляцией теплоносителя бывает двух видов — однотрубная и двухтрубная. Разница в них достаточно существенная. Здесь не только различается схема разводки труб, но и их количество, а также набор запорной, регулирующей и контролирующей арматуры.

Однотрубная система отопления

Здесь также надо рассмотреть два варианта, потому что существует горизонтальная и вертикальная схема.

Первый вариант очень простой. Все радиаторы отопления вставляются в контур сети последовательно. То есть, теплоноситель из одного прибора перетекает в другой с последующим переходом по обратному контуру в котел. На каждом приборе установлены краны Маевского, через которые удаляется воздух из системы, а также краны или вентили, с помощью которых можно отсечь часть системы или один небольшой участок. Установленный в такой схеме насос будет очень актуален.

Здесь есть один момент, на который необходимо обратить особое внимание. Эта схема для многоэтажного дома используется в вариации, когда на каждый этаж от стояка отводится своя отдельная ветка.

Вертикальная схема является упрощенной. В ней стояк поднимается выше последнего этажа, где происходит спуск трубы на верхний этаж и распределение ее по радиаторам по горизонтальной схеме от прибора к прибору. Далее труба опускается на этаж ниже, где повторяется горизонтальная разводка. И так далее до первого этажа. Теперь вы понимаете, что радиаторы первого этажа всегда будут в охлажденном виде.

Двухтрубная система отопления

Рисунок двухтрубной системы отопления

В этой схеме также присутствует два вида разводки — горизонтальная и вертикальная. В свою очередь горизонтальная схема разделяется на:

• Тупиковую;
• Попутную;
• Коллекторную.

В чем отличия этих трех схем?

Первая является самой простой, но в ней очень тяжело контролировать температурный режим. У каждого радиатора свой контур, и чем дальше батарея от котла, тем этот контур длиннее.

Во второй схеме данные контуры одинаковы, что обеспечивает легкость регулирования процесса. Но при этом увеличивается длина самого трубопровода.

А вот третья схема самая эффективная, потому что к каждому радиатору подходит свой отдельный трубопровод, и по нему подается теплоноситель. Равномерность тепла в данном случае обеспечена. Недостаток один — большие материальные затраты на приобретение большого количества материалов и немалые трудозатраты на монтажные работы.

Вертикальная схема разделяется тоже на два вида — с нижней разводкой и с верхней. Первый вариант имеет отличительный конструкционный элемент — стояк подачи теплоносителя проходит через все этажи и на верхнем входит в радиатор, от которого идет обратка. По этой трубе вода поступает на нижний этаж, где также попадает сразу в радиатор. И так далее до котла. То есть, в любой комнате у вас будет присутствовать две трубы.

Еще варианты схем принудительного отопления

Второй вариант совершенно другой. Здесь стояк поднимается от котла вертикально до чердачного помещения, где производится разводка труб на каждый радиатор верхнего этажа. А от них на нижний этаж спускается труба. Эта обратка подходит к радиатору нижнего этажа как подача теплоносителя. То есть, в каждой комнате у вас будет всегда одна труба, соединяющая радиаторы на разных этажах.

Как видите, отопительные системы имеют разные схемы. Выбирая какую-либо из них, необходимо решить один очень важный вопрос — сколько денег выделено на монтаж отопления вашего дома.