- Функціонування самопливної системи
- Види самопливних систем
- закритий тип
- відкритий тип
- однотрубний контур
- Двотрубний контур
- особливості розрахунку
- Ухил труб
- вибір труб
- Діаметр труб
- вид розливу
- вибір теплоносія
- висновок
Система водяного опалення з природною циркуляцією в віддаленому від міста приватному або дачному будинку - рішення, затребуване в місцевості з нестабільним електропостачанням. Крім того, гідравлічна система не вимагає фінансових вкладень в електрообладнання, без якого не обійтися при облаштуванні радіаторного обігріву з подачею теплоносія насосом.
Незалежна система опалення доступна для самостійного розрахунку та монтажу.
Функціонування самопливної системи
Схема опалення приватного будинку з природною циркуляцією має ряд переваг:
- немає потреби в купівлі дорогого обладнання;
- енергонезалежність (підбирається відповідний котельний агрегат);
- монтаж легко здійснити власними руками;
- невимогливість в обслуговуванні.
Циркуляція в такій системі забезпечується за рахунок того, що щільність рідини в результаті нагрівання зменшується (вона стає легше), а в ході охолодження щільність повертається до початкової.
У самопливної конструкції практично відсутній тиск - розрахунки показують, що на 10 метрів напору водяного стовпа тиск становить 1 атмосферу. Таким чином, гідростатичний тиск в опалювальній системі одноповерхового споруди складе 0,5-0,7 атм., А в трубопроводі двоповерхового будинку - не перевищить 1 атм.
Гравітаційна циркуляція відбувається завдяки розширенню та зменшенню щільності нагрівається теплоносія - він піднімається по вертикальному розгінному ділянці і з верхньої точки переміщається вниз по трубопроводу, змонтованого з ухилом і проходить через послідовно підключені прилади опалення, на шляху назад до котла.
До трубопроводу з самопливним переміщенням води приєднується розширювальний бак - резервуар для «надлишків» теплоносія, який утворюється за рахунок теплового розширення рідини. Буферна ємність (мембранна або відкрита) монтується у верхній точці контуру на трубу подачі.
Опалювальна самопливна система здатна функціонувати в комплексі:
- З водонагрівачем непрямого нагріву. Якщо бойлер встановити у верхній частині системи нижче розширювального бака, нагрів води для ГВП буде здійснюватися без використання електрообладнання. При неможливості такого монтажу бойлер комплектується насосом і ставиться зворотний клапан, який запобігатиме рециркуляцию теплоносія.
- З теплою підлогою. На прокладений в підлозі контур встановлюється циркуляційний насос. При тимчасовому відключенні електропостачання кімната продовжить обігріватися настінним радіатором.
Види самопливних систем
плануючи змонтувати опалення приватного будинку з природною циркуляцією своїми руками схеми підбирають відповідно до планованої продуктивністю системи і особливостями будівлі.
Контури опалення з самопливним рухом теплоносія поділяються на типи за різними параметрами:
- за влучним висловом розширювального бака (відкриті і закриті);
- за принципом підключення радіаторів опалення (однотрубні і двотрубні).
Щоб визначити оптимальний варіант, необхідно провести гідравлічні розрахунки з урахуванням розташування і діаметра труб, прийняти до уваги характеристики котельного агрегату і теплові потреби приміщень. Розрахунок краще довірити професіоналам, так як навіть незначні неточності негативно вплинуть на ефективність обігріву будинку.
закритий тип
Закрита система безнасосной циркуляції теплоносія з успіхом застосовується для опалення одноповерхового і двоповерхового будинку. Функціонує вона наступним чином:
- при розширенні теплоносія надлишки рідини витісняються з опалювального контуру;
- рідина потрапляє в розширювальний бак мембранного типу - це закрита ємність з еластичною мембраною, яка розділяє призначену для теплоносія частина і секцію бака, заповнену повітрям або азотом;
- нагріта рідина розтягує мембрану, стискаючи газ в другій секції бака, при охолодженні теплоносія газ розширюється і виштовхує рідину назад в систему, в результаті чого водяний контур постійно залишається заповненим.
Установка мембранного бака в самопливний опалювальний контур знижує ризик корозії металевих елементів системи. Але в Росії таке рішення використовується відносно рідко, так як вартість мембранного бака в рази перевищує витрати на покупку або самостійне виготовлення ємності відкритого типу.
відкритий тип
Принцип функціонування той же, що і у закритого варіанта. Але в цьому випадку надлишки теплоносія витісняються в бак відкритого типу, який монтується під стелею приміщення або на горищі.
Відкритий бак представляє собою резервуар з негерметичной кришкою, який постачають аварійним переливом - трубою, виведеною за межі горища на вулицю або підключеної до каналізації .
До недоліків відкритої системи відноситься постійне надходження кисню в теплоносій, що прискорює корозію металу, з якого виготовлені елементи контуру. Відбувається і завоздушіваніе трубопроводу - щоб уникнути цього, радіатори кріплять під невеликим ухилом і в верхній частині монтують автоматичні воздухоотводчики - крани Маєвського.
Крім цього, рідина з бака відкритого типу випаровується і потрібно регулярно підливати воду, щоб відкрита система могла нормально функціонувати. Підливають воду в бак вручну з відра, або підводять водопровідну трубу з вентилем.
Переваги баків відкритого типу - доступна вартість і можливість своїми руками виготовити резервуар необхідних габаритів.
однотрубний контур
Однотрубна система опалення з природною циркуляцією не відноситься до ефективних. Вона не підходить для прогріву приміщень двоповерхового будинку і застосовується в одноповерхових будівлях невеликій площі.
Теплоносій проходить по розгінному ділянці трубопроводу вертикально вгору, потім потрапляє в трубу, яка веде до горизонтального трубопроводу, послідовно з'єднує радіатори опалення. Від крайнього радіатора остиглий теплоносій повертається безпосередньо в котел.
При такій схемі підключення приладів опалення температура радіаторів знижується в міру віддалення від подає стояка - це серйозний недолік системи. Щоб підвищити ефективність, використовують байпаси - з'єднують перемичками трубу подачі в тих місцях, де підключені радіатори. Це сприяє більш рівномірному прогріванню приміщень.
До переваг однотрубної системи відносяться проста конструкція, мінімальні фінансові витрати на її монтаж. Крім того, не потрібно монтувати труби під стелею, погіршуючи інтер'єр приміщення.
Однотрубна горизонтальна схема навіть за умови точних розрахунків рідко виправдовує себе, якщо мова не йде про опалення двох-трьох невеликих приміщень одноповерхового будинку. В інших випадках її модернізують, додавши циркуляційний насос.
Двотрубний контур
Конструктивні особливості соматичного двотрубного контуру:
- для подачі і обратки монтуються окремі труби;
- труба подачі підключається до кожного приладу опалення через окремий вхідний відведення;
- труба обратки під'єднується до кожного приладу опалення окремо.
Двотрубна самопливна система опалення приватного будинку відрізняється від однотрубної тим, що в усі радіатори подається не встиг охолонути теплоносій, завдяки чому:
- тепло в будинку розподіляється рівномірно;
- не потрібно збільшувати кількість секцій в радіаторі з метою поліпшити обігрів;
- легше регулювати температуру в системі;
- для монтажу трубопроводу потрібні труби меншого діаметру, ніж для однотрубного контуру;
- відсутні жорсткі вимоги до дотримання ухилу при монтажі елементів системи - деякі відхилення від розрахункових значень не критичні.
Двотрубна система опалення з розводкою верхньої і нижньої проста в монтажі і ефективна, її можна використовувати для обігріву двоповерхового будинку.
особливості розрахунку
Розрахунок системи опалення з природною циркуляцією значно складніше підготовки проекту опалювальної системи з примусовою подачею теплоносія. Так як тиск в контурі відсутній, на працездатність системи безпосередньо впливає кількість поворотів трубопроводу, кут ухилу кожного відрізка. Неправильний розрахунок або похибки в монтажі відображаються на функціональності контуру.
При розрахунку безнасосного контуру приймається до уваги:
- мінімально допустимий кут ухилу;
- матеріал виготовлення труб і їх діаметр;
- принцип подачі теплоносія;
- різновид теплоносія.
Ухил труб
При розрахунках слід спиратися на будівельні норми для опалювальних систем з самопливної циркуляцією (СНиП 41-01-2003 для гравітаційних систем). На переміщення теплоносія в трубопроводі негативний вплив надає гідравлічний опір в складних місцях - на поворотах, в кутах і т.д.
Згідно СНиП, труби монтуються під ухилом не менше 10 мм на 1 метр довжини. Інакше системі загрожує завоздушіваніе, поганий прогрів далеких радіаторів.
вибір труб
Від матеріалу виготовлення трубопроводу залежить гідравлічна опірність контуру, його стійкість до корозії і теплотехнічні параметри, технологія монтажу. У список затребуваних матеріалів входять:
- Сталеві труби. Доступні за ціною, стійкі до механічних навантажень. Недоліки: монтуються зі зварюванням або великою кількістю фітингів, схильність труб до корозії і заростання.
- Металопластикові труби. Внутрішня поверхня ідеально гладка, що перешкоджає наростанню відкладень, стійкість до корозії, невелика вага, стійкість до термічного розширення. Недоліки: висока вартість, обмежений термін експлуатації (близько 15 років), необхідність використовувати зварні фітинги або регулярно підтягувати різьбові з'єднувальні елементи.
- Поліпропіленові труби. Гладкі всередині, довговічні (термін служби від 25 років), стійкі до високих температур. Недоліки: висока вартість, монтаж за допомогою спеціального інструменту.
- Мідні труби. Максимальна тепловіддача і довговічність (понад 100 років), стильний зовнішній вигляд. Недоліки: висока вартість, необхідність пайки при монтажі.
Діаметр труб
Щоб розрахувати діаметр труб, потрібно:
- Виконати тепловий розрахунок приміщень і додати до результату близько 20%.
- Розрахувати переріз трубопроводу виходячи зі співвідношення теплової потужності і внутрішнього перерізу труби (значення вказані в таблицях СНиП).
- Підібрати діаметр труби, базуючись на виконаних теплотехнічних розрахунках і з урахуванням матеріалу виготовлення труб. Для сталевих труб мінімальний розмір внутрішнього перетину становить 50 мм.
Щоб самоплив був інтенсивніше, застосовують наступний принцип: діаметр труби, що подає після кожного розгалуження повинен бути менше попередньої на 1 розмір. Обратка повинна збиратися з розширенням.
Таким чином, розрахунок дозволяє визначити мінімальний діаметр прямому та зворотному труби, щодо цього значення визначаються параметри труб на різних ділянках системи згідно з підготовленою схемою для одноповерхового або двоповерхового будинку .
вид розливу
Природна циркуляція води в системі опалення залежить від принципу подачі теплоносія від котла до опалювальних приладів. Розрізняються контури з нижнім і верхнім розливом.
Нижній розлив дає можливість обійтися без монтажу високих вертикальних труб - комунікації прокладають на рівні підлоги. Такий варіант придатний тільки для однотрубних контурів і відноситься до малоефективним без установки циркуляційного насоса.
Верхній розлив - оптимальний варіант, оскільки розподільна труба двотрубної системи розташовується під стелею і забезпечує активну подачу нагрітого теплоносія в кожен радіатор, з якого захолола вода йде в трубу обратки, розміщену вздовж статі. Для однотрубної системи розлив верхнього типу також краще.
Двотрубна система опалення з верхнім розливом
вибір теплоносія
Теплоносієм може служити вода або антифриз. Для самопливної системи краще використання води, оскільки у антифризу вище щільність і менше тепловіддача, для його нагрівання потрібно більше теплової енергії - тобто, витрата палива вище. Якщо в системі встановлюється мембранна буферна ємність, її обсяг повинен бути більше, ніж у бака для теплоносія-води, так як антифриз розширюється сильніше.
Використання «незамерзайки» має сенс в тому випадку, якщо будинок в зимовий період опалюється нерегулярно з великими перервами. В цьому випадку воду довелося б постійно зливати, щоб труби не розірвало при перемерзання.
висновок
Пристрій безнасосной системи опалення дозволяє зробити свій опалювальний будинок енергонезалежним на випадок перебоїв з електроживленням. Така система підключається до опалювального котла без електрообладнання для регулювання потужності або до звичайної твердопаливної печі з водяним теплообмінником в котельній камері.