Отопление с естественной циркуляцией

В такой холодной стране, как Россия, жильё без отопления не строят. Для небольших одноэтажных зданий, особенно на дачных участках, где цена за электричество значительно выше, чем в случае жилья в городе, а также в сельской местности оптимальным вариантом теплоснабжения считается монтаж системы с гравитационной (естественной) циркуляцией.

Естественная циркуляция имеет такое важное преимущество перед принудительной, как энергонезависимость. Кроме того, она значительно проще в обустройстве, доступна для самостоятельных расчётов и реализации, значительно дешевле обходится, а одноэтажность зданий, для которых она и предназначена, позволяет использовать самые экономичные схемы.

Для конвекционной системы не требуется электрооборудование, необходимое для отопления, основанного на радиаторном принципе с циркуляционным движением теплоносителя. Гравитационная система имеет массу преимуществ перед принудительной, если речь идёт об отоплении одноэтажных зданий:

• энергонезависимость;

• простота монтажа и возможность его осуществления своими руками;

• почти 100-процентное отсутствие необходимости в ремонте и дорогостоящем обслуживании.

Принцип работы конвекционной системы заключается в законах физики, гидравлики и термодинамики. Движение жидкости по трубам происходит благодаря разнице температур на выходе носителя из котла и на входе. Горячая жидкость имеет меньшую плотность, следовательно, она легче, чем холодная. Последняя с лёгкостью выталкивает её из занимаемого объёма, таким образом и происходит постоянное движение теплоносителя самотёком во время работы теплогенератора.

Ещё одним преимуществом самотёчного варианта является минимальное давление. Как правило, не более 1 атм на 10-метровый водяной столб. А это значит, что на все соединительные узлы практически не оказывается никакого давления.

Отопление частного дома с естественной циркуляцией воды способно взаимодействовать:

• с косвенным водонагревателем, что означает установку ёмкости для воды ниже расширителя и естественный нагрев без использования электричества;

• с системой «Тёплый пол», когда к проложенному в бетонной стяжке контуру подсоединяется циркуляционный насос, при отсутствии энергии обогрев внутренних помещений продолжается с помощью настенных радиаторов.

Отопительная система для одно-, двухэтажного дома может быть собрана из полипропиленовых, металлопластиковых и металлических труб, быть единой или комбинированной, например, настенные радиаторы плюс разводка «Тёплый пол». Рекомендуемый диаметр труб — 30-40 мм, вся разводка осуществляется с небольшим уклоном.

Монтаж в частном доме отопительного контура с естественной циркуляцией производится в соответствии с выбранной системой, что, в свою очередь, зависит от особенностей здания. Ниже перечислены наиболее распространённые схемы.

Контуры этого типа могут быть открытыми и закрытыми, что означает использование расширителя открытого или закрытого (мембранного) типа. По типу присоединения конвекторов — однотрубные и двухтрубные. Для правильного выбора следует воспользоваться результатами гидравлических расчётов с учётом технических характеристик котла, сечения труб и необходимой теплопотребности.

Система этого типа эффективна для одно- и двухэтажных жилых строений. Особенность контура в том, что он оснащён герметичным расширительным баком, разделённым внутри на два отсека, перекрытых эластичной мембраной. Одна часть заполнена инертным газом, вторая остаётся свободной для поступления туда излишков теплоносителя, расширяющегося при нагреве. Мембрана при этом сжимается, уплотняя газ, при остывании теплоносителя этот же газ выдавливает его обратно в трубу.

Принцип работы отопления этого типа ничем не отличается от вышеописанного, за исключением разницы в расширителях и того, что в открытой системе теплоноситель контактирует с кислородом через открытое отверстие в расширителе. Излишки горячей жидкости также вытесняются в бак, где и находятся до момента остывания. Подобные расширители устанавливают в верхней точке отопительного контура, нередко в чердачном пространстве, снабдив его аварийным переливом, например, шлангом, выведенным на улицу или в канализационный слив.

Одним из явных минусов открытого расширителя является соприкосновение теплоносителя с кислородом (природным окислителем), из-за чего возникают коррозионные процессы и образование воздушных пробок. Для противодействия последним радиаторы монтируют с малозаметным уклоном и устанавливают в верхней части краны Маевского, выполняющие роль воздухоотводчиков. При этом требуется регулярная проверка уровня жидкости в баке, поскольку она постоянно испаряется.

На сегодняшний день однотрубный тип пользуется невысокой популярностью из-за своей малоэффективности. Его практически нельзя использовать, за некоторым исключением – для обогрева 2-3-этажного строения. Это отличный вариант для небольшого дома из-за его экономичности. «Разгонная» зона направляет теплоноситель вверх, затем по трубам к радиаторам, где он возвращается обратно, и так, пока не достигнет последнего. В результате чем дальше жидкость от котла, тем она холоднее. При больших пространственных объёмах система просто не в состоянии прогреть весь воздух.

Двухтрубный контур основан на прямой подаче горячего теплоносителя в трубу и обратной подаче уже охлаждённого в котёл, причём каждый поток имеет отдельный трубопровод и свой отвод. Преимущество 2-контурного отопления состоит в равномерном обогреве всех конвекторов, более равномерном распределении тепла в пространстве. В такой системе можно использовать трубы меньшего сечения, регулировать в них температуру, нет строгой необходимости соблюдать обязательный уклон — допустимы небольшие отклонения.

Именно такую систему используют для отопления 2-этажных особняков.

После выбора типа отопительной системы будущим владельцам предстоит произвести определённые расчёты, иначе нет никакой гарантии, что средства не будут потрачены зря, а работа – проделанной впустую. При этом простота контура с естественной циркуляцией никак не влияет на сложность расчётов, напротив, они гораздо сложнее, чем для циркуляционной разновидности.

Из-за отсутствия давления в системе приходится учитывать число колен, поворотов и углы уклона. Просчёты способны нарушить возможность естественного движения теплоносителя, что крайне важно в этом случае.

Данные для проведения расчётных вычислений:

• минимально возможный угол наклона;
• материал изготовления труб;
• диаметр сечения;
• способ подачи теплоносителя и его разновидность: вода, антифриз, пропиленгликоль и т. д.

Рекомендуемый уклон труб должен соответствовать строительным нормативам, разработанным специально для отдельных видов отопительных систем, в том числе для гравитационных — СНиП 41-01-2003. Немалое влияние на конечный результат оказывает материал, из которого изготовлены трубы:

• медные;

• стальные;

• полипропиленовые;

• металлопластиковые.

Тип подачи теплоносителя:

• нижний — при сборке системы не используются вертикальные стояки, все коммуникации прокладываются вдоль напольной поверхности, способ подходит для однотрубного контура и нуждается в тандеме с циркуляционным насосом;

• верхний — такая подача используется при двухконтурном обогреве, при этом подача расположена на верхнем уровне, обратный ход – на нижнем.

Если на больших производствах теплоносителем может быть газообразная среда, например, горячий пар, то в условиях жилого дома используют водопроводную или дистиллированную воду, различные антифризы: этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, бишофит. Учитывая, что заливать дистиллят в систему довольно дорого, а сделать его самому в домашних условиях и в таких количествах проблематично, обычно отстаивают обычную воду, затем аккуратно сливают её, чтобы была без осадка, заливают в систему и доливают дистиллятом или антифризом.

Вообще, для самотёчной системы вода является оптимальным решением из-за меньшей плотности и более высокой теплоотдачи по сравнению с антифризом, тем более он нужен, чтобы жидкость не замёрзла в трубах и не разорвала их. Однако если это жилой и регулярно отапливаемый дом, то нет смысла переплачивать за незамерзайку, ведь в пересчёте на объём для системы выходит довольно затратно.

Перед установкой котла и сборкой всей системы следует сделать если не профессиональный проект, то хотя бы схему, где пронумеровать и промаркировать все узлы, места креплений и радиаторы. Установка любого котла должна происходить с соблюдением строительных норм:

• настенный — не менее 50 см от потолка, 30 см от пола и не менее 1 м до препятствий перед лицевой панелью;

• напольный — от 70 см до боковых стен и не меньше 1 м от стены или окна до лицевой панели.

Для парапетных котлов с коаксиальным дымоходом заранее проделывают отверстие под дымоход в соответствии с инструкцией, особое внимание уделяя углу наклона (2-3 градуса) наружу для стока капель конденсата. Твердотопливные котлы подключают к вертикальному дымоходу, выходящему на крышу, и заметно выше конька. Не допускается установка котлов на деревянных или выполненных из других горючих материалов полах и стенах.

Под напольным теплогенератором должна быть бетонная плита толщиной от 10 см, выступающая с каждой стороны минимум на 10 см. Электрический теплогенератор можно устанавливать без согласования с контролирующими организациями, но сделать это надо с соблюдением определённых рекомендаций:

• не рекомендуется устанавливать котёл в помещениях с повышенной влажностью (ванная комната, сауна и пр.);

• подключение производится только через УЗО (устройство защитного отключения), иначе в случае форс-мажорных ситуаций под напряжением могут оказаться связанные в единую сеть радиаторы;

• под электрокотёл также необходима огнеупорная и диэлектрическая подложка;

• при монтаже следует внимательно соблюдать все рекомендации производителя, использовать только соответствующую проводку — подробные данные можно узнать в специальных таблицах, причём сечение должно быть одинаковым по всей длине проводки;

• все узлы, задействованные в системе, должны соответствовать мощности агрегата;

• при выборе между однофазной и трёхфазной сетями предпочтение отдают последней, снижая таким образом нагрузку на бытовую проводку.

Кроме того, для котлов нужны грязевые фильтры, чтобы гарантированно защитить теплообменник от попадания в него пыли, стружки, грязи, особенно если в дело идут использованные радиаторы. Новые изделия могут нанести не меньший вред агрегату.

Для монтажа системы своими руками проще всего использовать гофрированные трубы из нержавейки, отличающиеся высокой сопротивляемостью коррозионным процессам и простотой соединения. Для этого используют фитинги. Армированный полипропилен легко собрать в единую систему с помощью специального утюга и ножниц-труборезов. К сожалению, полипропиленовый вариант совершенно не подходит для систем с повышенным давлением.

При встраивании в систему радиаторов используют краны Маевского, муфты и заглушки.

Конвекторы монтируют к стенам или устанавливают на полу (последний вариант наименее популярный и почти не встречается). Все они не должны плотно прилегать к стенам, чтобы была возможность свободного прохождения воздуха.