Самотечная система отопления дома. Чем она хороша?

Что такое? Принцип работы

Самотечная – система, основанная на законах физики, т.е. естественном движении теплоносителя по трубам. Горячая жидкость поднимается, холодная опускается. Наиболее часто применяется данная система отопления для частного дома, если отсутствует подключение электричества или поступает нестабильно.

Единственным ограничением может явиться высота потолка. Поскольку труба должна отходить от котла вверх 1,5 метра, еще нужно место для расширительного бачка. Имеются ограничения у системы, как стоимость создания системы, сниженная эффективность. Цена ее примерно в 1,5 раза выше, чем создание простого принудительного контура отопления. Также необходимая точность установки системы, соблюдение всех уклонов при соблюдении внешнего вида интерьера.

Принципом работы самотечной системы отопления является продвижение жидкости до верхней точки данной системы под воздействием физических законов, когда теплая жидкость является более легкой, поднимается, затем по трубам с небольшим уклоном теплоноситель продвигается, постепенно отдавая тепло, остывает, далее также самотеком к котлу для прогрева вновь. Она не подразумевает никаких приспособлений, ускоряющих движения воды, поэтому она высоко инертна.

Правила расчета емкости резервуара

Расширитель любого типа будет эффективным только при правильном выборе объема. Для этого следует учитывать способность жидкости расширяться в период нагревания. Вода в отопительных кольцах расширяется на как минимум 3 % от общего объема водяной системы, антифриз – практически на 5%.

Жидкости относятся к разряду несжимаемых сред, поэтому бачок им должен обеспечить достаточный резерв на тепловое расширение с некоторым запасом. При условии полного заполнения контура теплоносителем даже тепловое расширение в расчетных объемах может привести к сбросу жидкости через предохранительный клапан и проливу теплоносителя на пол.

Поэтому чтобы превышение объема расширяющегося теплоносителя не приводило к авариям, закрытые бачки для небольших контуров в частных домах приобретают так, чтобы их объем был равен 10 % от полного объема циркулирующего по системе теплоносителя. Это правило действительно для систем емкостью до 150 л.

Если по отопительному кольцу перемещается больше 150 л теплоносителя, то емкость закрытого бака рассчитывают путем умножения полного объема жидкости на коэффициент ее расширения при конкретных значениях рабочей температуры в системе.

К полученному значению нужно прибавить размер водяного затвора, т.е. объема теплоносителя, образовавшегося в баке в результате стандартного статического давления жидкости. Для больших отопительных колец этот показатель, как правило, равен 0,5% от полного объема теплоносителя, для малогабаритных, вместимостью до 150 л, он принимается 20%.

Полученная сумма умножается на поправочный коэффициент, определяемый по значениям предварительного и окончательного давления в отопительной системе. Предварительное принимается из расчета, что на 10 м высоты контура приходится 1 бар. Окончательное давление формируется в результате работы системы.

Расчет объема бачка закрытого типа для крупных сложных отопительных конструкций выглядит так:

В расчетах использовано: Vn – номинальный объем закрытого бачка; Ve – объем теплоносителя при тепловом расширен (вычисляется по формуле Vсистемы×n%, где n это коэффициент температурного расширения теплоносителя); Vv – водяной затвор; po – предварительное давление; pe – показатель окончательного давления, равен значению предельного давления предохранительного клапана за минусом 0,5 бар

Вместимость открытого типа строго не регламентируется нормативами, но есть правило: объем открытого бачка до патрубка перелива должен составлять 3,5 – 4 % от общего объема теплоносителя в отопительном контуре.

Такой оценки достаточно для небольшого дачного домика, а вот строение для постоянного проживания потребует более точного расчета. В первую очередь потребуется выяснить общий объем системы отопления.

Варианты расчета общей емкости отопления

Этот показатель можно определить с разной степенью точности тремя основными способами. Во-первых, на основе паспортных данных котла. Так, на единицу мощности котельного оборудования необходимо около 15 литров жидкости. Чтобы получить нужные данные, потребуется 15 умножить на мощность котла, указанную в техпаспорте.

Во-вторых, можно выяснить объем с помощью водомера при наполнении системы. По мере наполнения учитывается количество использованной жидкости. Это более точный и хлопотный вариант.

Третий способ предполагает рассчитать суммарный объем всех элементов системы отопления. Это самый точный вариант. Емкость теплообменника котла, радиаторов, конвекторов, измерительных приборов можно выяснить по паспортным характеристикам. Для вычисления емкости труб применяются данные из таблицы.

В таблице указаны размеры труб в дюймах и их объем в литрах на 1 метр, который используется для суммирования общего объема

В таблице указан объем труб на метр длины, выполненных из самых ходовых и современных материалов. Внутренний диаметр указан в дюймах от 0,5 до 1,5 единиц.

Еще один способ, претендующий на высокую точность, – вычисление по формуле:

Vобщ = π x D2 x L/4,

где:

π – равно 3,14;
D – обозначает параметры внутреннего диаметра труб;
L – указывает на протяженность трубопровода системы.

После получения необходимых данных их суммируют и получают общий объем системы, который используют в дальнейших расчетах.

Шаги и формулы полного цикла расчетов для проектирования и организации отопления частного дома приведены здесь. Рекомендуем ознакомиться с полезной информацией.

Выбор расширительного бака по таблице

При наличии необходимых данных оптимальный вариант расширителя можно подобрать по таблице объемов и расчетного давления.

Общий объем системы рассчитывается по указанной методике, параметры давления актуальны только для закрытых модификаций и указаны в паспортных данных оборудования.

Данные из таблицы позволяют выбрать объем расширителя от 4 до 300 литров

Этот вариант не требует специальных расчетов, кроме вычисления общего объема системы. Использование таблицы значительно облегчает и ускоряет выбор расширителя с необходимой емкостью резервуара.

Использование формул для расчета

Если данных таблицы недостаточно, есть возможность рассчитать необходимый показатель объема емкости самостоятельно.

Для этого используют следующую формулу:

Vb = Vc x k/D,

где:

Vb – обозначает искомую емкость расширителя;
Vc – общую емкость системы;
k – коэффициент расширения жидкости при нагреве;
D – коэффициент эффективности расширителя.

Из необходимых для расчета данных неизвестными остаются коэффициенты k и D. Первый – величина табличная, а второй вычисляют по отдельной формуле.

Также существует и используется таблица температурного расширения. Она позволяет определить коэффициент для систем с водой или антифризом. Величина не является линейной, меняется при нагреве, в зависимости от наличия и концентрации гликоля в жидкости.

С помощью этих данных можно определить параметры коэффициента расширения жидкости при нагреве (k), необходимые для расчета объема расширительного баллона

Для воды концентрацию этиленгликоля принимают за «0», для антифриза концентрацию определяют по данным, заявленным производителем. Температурой нагрева считают эксплуатационную для конкретной системы.

Чтобы самостоятельно рассчитать коэффициент эффективности расширительного бака, применяется формула:

(Qm – Qb) : (Qm + 1),

где:

Qm – максимальное давление системы по паспортному порогу срабатывания предохранительного клапана;
Qb – предварительное давление в воздушной камере расширителя по техпаспорту.

Если последний параметр неизвестен, его измеряют при накачке либо путем стравливания через ниппель баллона.

Другие способы расчета

Помимо самостоятельных подсчетов с помощью формул и таблиц есть альтернативные способы. Доступный вариант расчета – помощь онлайн калькулятора.

Недостатка в сетевых ресурсах, предлагающих онлайн подсчитать искомую величину, нет. Их просто найти по ключевому запросу

Еще один вариант получить нужные данные – обращение к профессиональным проектировщикам. Это максимально надежный способом, но точность полученной информации обойдется достаточно дорого.

С правилами установки и подключения расширителей закрытого и открытого типа ознакомит следующая статья, посвященная этим вопросам.

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.

Схемы самотечного отопления

Одним из первых шагов при установке рассматриваемой отопительной системы является выбор схемы, определяющий дальнейший рабочий процесс и эффективность эксплуатационного периода.

Последствия сделанного выбора сказываются на дизайне помещений и равномерности распределения тепла, на удобстве эксплуатации, а прежде всего на общем объёме работ и цене за использованные при установке материалы.

Несмотря на наличие в виртуальном пространстве огромного количества схем и чертежей, в том числе видео, самостоятельно – без специалиста – разобраться в них достаточно сложно, и самое главное – каждая схема требует её адаптации под отдельно взятый заказ.

Существует несколько распространенных схем разводки:

Однотрубная
Двухтрубная
Паук
Ленинградка

Выбор схемы зависит от количества этажей, площади дома, планировки. Рассмотрим каждый вариант отдельно.

Однотрубная

Самая простая самотечная система отопления, но не самая эффективная. Самое главное – соблюдение технологии сборки. Стояк горячей воды должен быть без каких-либо изгибов, поворотов, стыков, т.е. прямой, все трубы должны располагаться под постоянным технологическим уклоном.

Установку однотрубной системы можно выполнить самостоятельно. Не требует специальных знаний, требует просто соблюдение технологии. Конечно, невозможно избежать наличие стыков, поворотов, но их необходимо минимизировать. Их использование снижается эффективность всей системы.

Важным фактором отопления однотрубной самотечной системы является диаметр трубы, по которому движется теплоноситель. Чем он больше, тем лучше идет циркуляция. Рекомендуется для однотрубной системы использовать диаметр трубы не менее 1 дюйма, наиболее оптимальным является 1,5 дюйма. Больший диаметр трубы – меньший уровень сопротивления току теплоносителя.

Располагать котел необходимо на самой нижней точке системы, стояк с горячей водой поднимать максимально высоко. Укладка труб осуществляется с постоянным уклоном. Он должен соответствовать 1 см на метр трубы. Уклон должен быть постоянный, является основным параметром, обеспечивающим работоспособность системы.

Большинство схем требует расположение трубы с горячей водой под потолком, чердачном пространстве, обратный контур над полом. Однотрубная система предполагает создание одного контура, по которому вода поступает к радиаторам, возвращается по тому же контуру для нагрева.

Двухтрубная

Самотечная система отопления, основанная на двух контурах. Первый контур отходит от основного стояка общей трубы с горячей жидкостью. От нее питаются все радиаторы, к ним отходит отдельное соединение для каждого. Остывшая вода из радиаторов и возврат ее в котел осуществляется по другой трубе.

Двухтрубная самотечная система позволяет обеспечить все радиаторы теплоносителем одинаковой температуры и обеспечивает равномерное распределение тепла по дому. Можно уменьшать ток жидкости через один из радиаторов, что не окажет воздействие на отопление остального дома.

Паук

Самотечная система по схеме Паук состоит из системы, при которой от общего стояка отопления с горячей жидкостью отходит ветка к каждому радиатору отдельно. Для стояка используется труба большого диаметра, а ветки к радиаторам идут с трубами меньшего диаметра

Эта схема считается самой надежной, работоспособной. Конечно, имеет определенные трудности в монтаже и разводке, но в связи с меньшим диаметром труб, проще их прокладывать, а также не обязательно делать у потолка комнаты.

Схема Паук использует значительное количество труб, соединений, технически значительно усложняет проект. Каждое соединение – риск протечки. Экономия за счет снижения диаметра также нивелируется за счет длинны используемых труб и количеству соединений.

Обратный контур к котлу делается классически, соединяя все радиаторы по кругу. Здесь также применяется наклон возвратной трубы для естественного тогда жидкости в котел для прогрева.

Ленинградка

Система построенная принципом Ленинградки строится следующим образом: вдоль пола идет одна ветка коллектора и подключаются все радиаторы. Также требуется создание разгонной петли, т.е. возвышение единственного коллектора при отхождении от котла, затем возврат на уровень пола и уже там соблюдение уклона от подачи до возвратки.

У самотечной системы Ленинградка есть преимущества: надежность, меньшее количество материалов. Недостатки: ограниченное количество радиаторов, необходимость увеличенного диаметра труб, ленивое затекание жидкости в радиатор.

Ограниченное количество радиаторов используется, потому что при соединении схемой Ленинградка тепло отдается первыми радиаторами, остывшая жидкость поступает обратно в общий коллектор, что снижает температуру общего теплоносителя. Ленивое затекание жидкости к радиатору значительно снижает эффективность работы каждого радиатора, так как сто процентно не заполняется, использовать КПД данного радиатора на 100% невозможно. И данную схему не сделать с 2 ветками.

Особенности отопления нагретым воздухом Объектов промышленной и производственной сферы

Организация воздушного отопления совмещенного с вентиляцией в частных жилых домах имеет отличия от выполнения систем обогрева воздухом Объектов промышленной недвижимости – складов, цехов, ангаров, ремонтных мастерских и т.д. Эти отличия связаны с масштабом промышленных Объектов, большим объемом обогреваемых пространств, повышенными требованиями к функциональности и надежности.

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

Трубы для самотека

Важной точкой принятия решения является выбор материала, из которого изготовлены трубы самотечной системы отопления.

Рассмотрим наиболее распространенные в настоящий момент трубы:

Медные трубы. Из плюсов этих труб: максимальная теплоотдача, невероятно долгий срок службы – до 100 лет, прекрасный внешний вид. Но есть минусы: колоссальная стоимость материала, необходимость применения пайки на всех соединениях при монтажных работах, ее сложность, ведь найти хорошего мастера на такие работы очень сложно, а стоимость его работы так же будет высокой.
Полипропиленовые трубы. Является усредненным вариантом. Средний срок службы – до 25 лет. Они имеют гладкую внутреннюю поверхность, что снижает возможность образования наростов отложений, легкий материл, устойчивый к коррозии – основные положительные стороны этих труб. Из минусов: монтаж осуществляется специализированным инструментом, самому сделать сложно, высокая стоимость труб, хоть и меньшая чем у медных, так же снижают привлекательность материала.
Стальные трубы. Самый доступный материал из всех. Данный тип труб очень устойчив любым механическим воздействиям. Есть недостатки материала: монтаж осуществляется с применением сварки, большого количества фитингов, а также у данного материала есть риск коррозии, зарастания отложениями.

Многоуровневый пол

Для зонирования пространства мастера монтируют полы на разном уровне. Они советуют устанавливать подиум для разграничения кухни и столовой. Этот вариант считается одним из самых практичных, поскольку, кроме прочего, у хозяев дополнительное свободное место, где можно что-нибудь прятать.

Для этого удобно использовать коробки или ящики. Хорошо будут выглядеть плетеные корзиночки. Но такое пространство может оставаться свободным.

Однако такую конструкцию не стоит делать, если в семье есть маленькие дети, так как подиум может стать для него препятствием. Кроме того, можно использовать различные покрытия для пола.

Они будут зонировать пространство между гостиной с кухней и защитят подиум от повреждений. К пример, в кухонной зоне укладывают плитку, в столовой — ламинатное покрытие. Главное подобрать цвета и фактуры, правильно сочетать отделку.

Дата: 25 сентября 2022

Закрытая самотечная система

Большой диаметр труб предполагает большое количество теплоносителя. А при нагреве любой жидкости, она расширяется. Для этого создаются расширительные бачки. Такие расширительные баки бывают двух видов: открытые, закрытые.

Открытые собой открытые емкости, куда выдавливаются из системы излишки теплоносителя. Дополнительная безопасность, чтобы не было перелива устанавливают трубу, отходящую к стоку, которая так называется – перелив. Данный расширительный бак можно изготовить самостоятельно, а можно приобрести. Данная система открыта, из расширительного бачка жидкость испаряется, поэтому для такой отопительной системы можно использовать только воду, так как антифриз быстро испариться. Периодически требуется доливать воду для пополнения общего объема, сохранении его наполненности.

Закрытые расширительные баки – емкости, разделенные на две части специальной мембраной. Одна половина такого бака заполняется излишками теплоносителя, вторая половина заполнена газом (воздухом или азотом). Нагретая вода вытесняется в расширительный бачок, растягивает мембрану, сжимая газ во второй полости, когда температура жидкости снижается, давление газа и мембрана возвращают теплоноситель в систему. Итогом будет отсутствие потери жидкости, система отопления всегда заполнена, нет необходимости доливать теплоноситель, можно использовать антифриз.

Разновидности подключения радиаторов

Основными способами подключения приборов отопительных систем является несколько типов:

Боковое (стандартное) подключение;
Диагональное подключение;
Нижнее (седельное) подключение.

Боковое подключение

Боковое подключение радиатора.

Подключение с торца прибора – подача и обратка находятся с одной стороны радиатора. Это наиболее распространенный и эффективный способ подключения, он позволяет снять максимальное количество тепла и использовать полностью теплоотдачу радиатора. Как правило, подача находится сверху, а обратка снизу. При использовании специальной гарнитуры возможно подключение снизу–вниз, это позволяет максимально спрятать трубопроводы, но снижает теплоотдачу радиатора на 20 – 30%.

Диагональное подключение

Диагональное подключение радиатора.

Подключение по диагонали радиатора – подача находится с одной стороны прибора сверху, обратка с другой стороны снизу. Такой тип подключения используется в тех случаях, когда длина секционного радиатора превышает 12 секций, а панельного 1200 мм. При установке длинных радиаторов с боковым подключением присутствует неравномерность прогрева поверхности радиатора в наиболее удаленной от трубопроводов части. Чтобы радиатор прогревался равномерно, применяют диагональное подключение.

Нижнее подключение

Нижнее подключение с торцов радиатора

Подключение с низа прибора – подача и обратка находятся внизу радиатора. Такое подключение используется для максимально скрытого монтажа трубопроводов. При монтаже секционного прибора отопления и подключения его нижним способом подающий трубопровод подходит с одной стороны радиатора, а обратный с другой стороны нижнего патрубка. Однако эффективность теплоотдачи радиаторов при такой схеме снижается на 15-20%.

Нижнее подключение радиатора.

В случае когда нижнее подключение используется для стального панельного радиатора, тогда все патрубки на радиаторе находятся в нижнем торце. Конструкция самого радиатора при этом выполнена таким образом, что подача поступает по коллектору сначала в верхнюю часть, а затем обратка собирается в нижнем коллекторе радиатора, тем самым теплоотдача радиатора не снижается.

Нижнее подключение в однотрубной схеме отопления.

Пошаговое руководство

Работы по монтажу отопления из полипропилена начинаются с занесения труб внутрь помещения для их «акклиматизации» и ликвидации последствий расширения или сужения на жаре либо при сильном морозе.

Основной работой при соединении труб является сварка полипропилена (спайка). Для этих целей следует выбрать паяльник. Сам процесс не занимает много времени и несложен. Главное – быстро соединять нагреваемые концы элементов, стараясь не перегреть их. Продолжительность нагревания зависит от диаметра трубы. Чем он больше, тем более продолжительным должен быть нагрев. Сечение насадки паяльного прибора при этом должно соответствовать диаметру трубы.

Технология пайки труб

Пошаговая инструкция по сборке отопительного трубопровода выглядит следующим образом

составляется схема разводки;
на стенах для всех участков выполняется разметка, ориентируюсь на которую, будут укладываться элементы системы обогрева;
подбираются фитинги;
определяется время, предназначенное для установки и выполнения сварочных работ;
трубы намечаются и нарезаются отрезками определенной длины, рез выполняется под прямым углом к оси;
для обезжиривания и удаления микрочастиц пыли торцы протираются спиртом, пыль удаляется сухой чистой тряпкой;
обезжиривается насадка паяльника, устанавливается в рабочее положение и прогревается до +265 °С;
в насадку помещаются фитинг и труба, производится их совместный нагрев и состыковка друг с другом;
выждав необходимое для остывания время, соединенный участок крепится к стене посредством клипс.

Отопление из полипропилена своими руками требует также установки контрольного оборудования, котла, отопительных устройств, расширительного бачка, насоса. Монтаж их осуществляется по инструкции и рекомендациям изготовителя.