Как сделать систему отопления без циркуляционного насоса

Расчет параметров системы отопления с естественной циркуляцией: как добиться бесперебойной работы?

Система отопления с естественной циркуляцией жидкости представляет собой замкнутое устройство гравитационного (самотечного) типа, позволяющее обогреть помещения в частном доме независимо от электропитания.

Такое преимущество конструкции даёт возможность использовать её в регионах с проблемами или полным отсутствием центральной электрической сети. Система экономична, но для её правильного функционирования потребуется сделать точные расчёты.

Описание системы отопления циркуляционного типа без насоса

Устройство водяного отопления, работающее самотеком, включает нагревательный элемент (котёл), трубы, прокладываемые разными способами, расширительный бак и радиаторы.

Принцип действия

Роль теплоносителя в контуре играет вода, которая движется по трубам под влиянием термодинамических сил. Принцип действия системы основывается на разнице физических свойств горячей и холодной воды.

Пока работает котёл, в трубах всегда есть горячая вода, которая постепенно остывает, проходя по контуру и отдавая тепло в окружающую среду.

Плотность и масса воды при нагреве уменьшается, поэтому она легко вытесняется вверх остывшей жидкостью.

После достижения верхней точки контура, горячая вода распределяется по трубам, соединённым с радиаторами, отдаёт тепло через материал батарей, а затем по нижней части контура стекает к котлу, где снова нагревается.

Достоинства установки

Основными достоинствами отопительного контура гравитационного типа являются:

• простота установки и использования;
• высокая отдача тепла и стабильность микроклимата помещений;
• экономичность ресурсов при условии качественного утепления строения;
• отсутствие шума;
• полная независимость от электричества;
• редкие поломки и долгий срок службы при условии проведения периодических профилактических мероприятий.

Справка! Сконструировать систему отопления с естественной циркуляцией можно самостоятельно. Правильный расчёт параметров, выбор схемы контура и грамотная установка всех компонентов гарантирует срок работы конструкции до 35 лет.

Главный недостаток — конструкция может отопить частные дома площадью не более 100 м 2 , имеющих радиус около 30 м.

Существует ещё несколько недостатков, ограничивающих применение самотечной конструкции:

• обязательное наличие чердака для установки расширительного бачка;
• медленный обогрев помещений;
• необходимость утепления контура в неотапливаемых местах для предотвращения замерзания воды в трубах.

Разновидности отопительных систем с естественной циркуляцией

Конструкции могут быть реализованы в однотрубном или двухтрубном вариантах. По типу систем выделяют закрытые и открытые схемы установок. Правильно выбранный вид схемы обеспечит её максимальную эффективность.

Закрытый тип

Циркуляционная конструкция закрытого типа получила широкое распространение в странах Европы, а в России только начинает приобретать популярность.

Принципиальная схема

После нагрева, вода под давлением поднимается к расширительному баку, поделённому на 2 части мембраной. Нижняя часть бака заполняется водой, которая сжимает газ (чаще азот или воздух), находящийся в верхней части над мембраной. Создаётся дополнительное рабочее давление, способствующее движению жидкости.

Фото 1. Закрытый тип системы отопления с естественной циркуляцией. Должен быть оснащен герметичным расширительным баком.

Особенности

Основная особенность конструкции закрытого типа — герметичность бака и создание дополнительного давления в трубопроводе. Иногда для закрытых схем используют циркулярные насосы, которые работают от электросети. Благодаря низкой потребляемой мощности насоса, временное отключение электричества не скажется на работе системы.

Плюсы и минусы

Главные преимущества закрытых отопительных схем связаны с их герметичностью. Благодаря этому система почти не страдает от воздушных пробок, меньше подвергается коррозии, расходует меньшее количество теплоносителя, в качестве которого можно использовать не только воду, но и антифриз. Схема не требует больших уклонов трубопроводов, особенно если используется насос.

Внимание! Основной минус конструкции — необходимость установки большого бака, для которого нужно место. Длительные перебои с электричеством приведут к снижению эффективности схемы с насосом.

Особенности водяного отопления без насоса в частном доме: монтаж и обслуживание

На этапе строительства частного дома нужно задуматься об эффективной системе отопления. Есть много схем. Особое место занимает водяная отопительная система без циркуляционного насоса.

С естественным движением по трубам

Виды конструкций

Отопительный контур — элементы, используемые в качестве системы отопления путем передачи тепловой энергии в воздушную среду. Популярнее всего системы, применяющие в качестве нагревательного источника котлы, бойлеры с подключением к водопроводу. Жидкость, пересекая нагревательные элементы, достигает заданной температуры, направляясь в отопительный контур.

Перемещение теплоносителя обеспечивается двумя методами:

• естественным;
• принудительным.

С принудительной циркуляцией по трубам

Системы с естественным перемещением теплоносителя просты, надежны. Эффективность зависит от грамотного строения контура обогрева. В последнем случае внедряется насос, создающий давление. Теплоноситель двигается по трубопроводу.

Источники тепла для обогрева жидкости — котельное, бойлерное оборудование. Механизм работы основан на превращении одного вида энергии в тепловую. В зависимости от сырья, источника нагрева, котлы работают на газе, твердом топливе, электричестве, мазуте.

Все виды котельных агрегатов можно применить для обогрева частного дома. Популярны газовые, твердотопливные устройства.

В зависимости от соединения обогревательных устройств в отопительном контуре, различают: однотрубные, двухтрубные системы. Однотрубная система — когда батареи соединяются последовательно, вода, пересекая каждый элемент, возвращается в котел.

Однотрубная схема

Минус — неравномерность прогрева помещения. Каждый последующий радиатор получает меньшее количество тепловой энергии.

В двухтрубной схеме отопления батареи подключаются параллельно стояку. Отрицательная сторона системы — сложность конструктивного исполнения, большой расход материала. В многоэтажных зданиях можно использовать только двухтрубную систему отопления.

Двухтрубная схема

Обогрев без насоса

Ранее проектирование водяных отопительных систем производилось без циркуляционных насосов. Сложность возникала при покупке, монтаже приборов, вызывающих принудительную циркуляцию воды в контуре. Когда на рынке появились зарубежные производители, ситуация резко изменилась. Чаще используют схемы с принудительной циркуляцией теплового носителя.

Сбои в подаче электрической энергии устранены не везде.

Как только отключается электричество, циркуляция воды прекращается. Помещение остывает. Батареи становятся холодными. Система отопления работает неэффективно. Вода в контуре промерзает. Требуется запуск источника тепловой энергии.

Преимущества, недостатки

С технической точки зрения, естественная циркуляция воды эффективна в высоких зданиях. Причина — свойства жидкости по передаче давления с поверхности на контур до нижнего узла.

Преимущество гравитационной циркуляции воды — экономия стройматериалов. Не нужны дорогие насосы, подводка электрической сети к контуру. Спроектировать, установить, эксплуатировать систему сможет любой мужчина. Не нужно оплачивать услуги мастера. При грамотном построении, система будет долго, эффективно отапливать дом. Капитальный ремонт не потребуется более 30 лет.

Схема естественной циркуляции воды предполагает процесс саморегулирования. Отопительная система отличается высокой тепловой устойчивостью.

• высокий уровень инертности;
• выдержка регламентированных уклонов труб при монтаже;
• применение труб большого сечения;
• высокая вероятность замерзания, по причине плохого напора воды;
• завоздушивание отопительных приборов.

Чтобы устранить проблему завоздушенности в батареях, потребуются устройства стравливания воздуха. В системе устанавливают расширительный бачок, контролирующий уровень воды в котле.

Естественная циркуляция теплоносителя в трубах:

Принцип действия

Закон физики: после нагревания, тепловая энергия увеличивается в объеме, теряя прежнюю плотность. Агрегат, в котором выполняется обмен тепла между источником и носителем — теплообменник.

Прогретая жидкость легче охлажденной, теплогенератор ставят внизу отопительного контура. Слегка подогретый теплоноситель перемещается вверх. На его место по трубам опускается холодная вода. В случае естественной циркуляции в системе, рассматривается три физических закономерности: трение, расширение тел с повышением температуры, неразрывность струи.

В состав схемы водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя входят:

1. Тепловой генератор — котел. В теплообменнике производится нагрев воды.
2. Трубы. Формируют направление движения воды. Трубопровод подводится к котельному оборудованию, радиаторам.
3. Отопительные приборы — радиаторы в разном исполнении (различаются формой, материалом).
4. Расширительный бак. Защищает на этапе компенсации увеличения объема жидкости из-за теплового расширения. Устанавливается в верхней точке контура отопления.

Простейшая схема без насоса — нагретый теплоноситель, движущийся по трубам, выходит из котла, охлажденная вода поступает обратно. Замкнутый круг.

Схема водяного контура без насоса

Поступив вверх системы, вода начинает распределение по радиаторам. Наблюдаются процессы, противоположные циркуляции в котельном оборудовании. Вытесняя охлажденную жидкость, теплоноситель заполняет радиатор. Вода отдает тепло батарее. Тепловая энергия поступает в воздушную среду, прогревая помещение. Жидкость остывает, циркулирует в направлении котла. Процесс цикличен.

Отопление однотрубного типа

Отличие однотрубных схем — экономичность. Применяются системы редко. Прогретый теплоноситель, поднимаясь по трубам, последовательно минует батареи, расположенные на втором этаже. Направляясь вниз по трубам, проходит радиаторы, располагающиеся на нижнем этаже. Возвращается к котлу.

Температура верхних этажей дома выше, чем в квартирах первого этажа. Для достаточной циркуляции жидкости по трубам, потребуется нагревательный элемент высокой производительности. Для частных домов схема подходит по эффективности, качеству прогрева помещений.

Сделать систему более эффективной можно дополнительным внедрением обходной линии — байпаса. Из трубы выполняется участок замыкания. Диаметр материала не должен превышать размеры трубопровода. Байпас присоединяет вход, выход радиатора. Подключается к тройнику, в верхней точке отопительного контура, перед расширительным баком. Разделяет схему на две части.

Правильный механизм работы схемы отопления зависит от расширительного бака. Габариты — от количества батарей. Не должен заполняться более трех четвертых общего объема.

В частном доме лучше делать вертикальное подключение труб. Выполняется монтаж двух стояков: подъемного, опускного. Установка расширительного бака не потребуется, если сделать для каждой батареи систему автоматического стравливания воздуха, который скапливается вверху конвектора.

Контур двухтрубного типа отопления

В двухтрубной схеме исключается проблема неравномерного распределения тепла. Внедряют сразу два контура. Первый отвечает за циркуляцию горячей воды от источника к радиатору. Второй за отток оставшейся жидкости.

Способы соединения труб: с попутной циркуляцией, тупиковой. Попутное движение характеризуется созданием отводов от батарей одинаковой длины. Сохраняется равномерный прогрев. Схема популярности не обрела из-за большого расхода стройматериалов (труб).

Предпочтение отдают соединительной схеме с циркуляцией воды холодной, горячей в разных направлениях. Батареи, находящиеся ближе к отопительному устройству, прогреваются быстрее.

Разделяют схему отопления по виду разводки труб. Нагретая вода подается из цокольного этажа, подвала. Обратка размещается чуть ниже узла подачи.

Схема с верхней обвязкой труб отопления

Монтаж системы

Конструируя отопительную схему водяного типа без насоса, нужно грамотно расположить котел, нижний радиатор. Чем выше батарея по отношению к котельному оборудованию, тем хуже отток. Устройства обогрева лучше монтировать в подвальном помещении. На скорость циркуляции теплоносителя влияет:

• сечение труб. С уменьшением диаметра трубопровода, увеличивается сопротивление, оказываемое теплоносителю;
• материал труб. Лучше применять полиуретановые изделия;
• количество мест изгибов. С уменьшением количества, увеличивается эффективность работы отопительного контура. Производительность зависит от количества запорной арматуры.

Монтажные работы

Чтобы рассчитать мощность котельного оборудования нужно применять рекомендации СНиП. Для одного квадратного метра отапливаемого помещения нужен обогревательный элемент мощностью 0,1 кВт. При монтаже обогревательного узла, необходимо утеплить стояк горячей воды, помещение с расширительным бачком.

Монтажные работы: устанавливают основной стояк. Сверху монтируют расширительный бак. Подсоединяют разводку на уровне 1/3 высоты комнаты от пола. Отводят трубы к радиаторам. Однотрубная разводка предполагает подключение труб к котлу с последнего радиатора. Двухтрубная — параллельное подсоединение батарей, врезку отводов в общий трубопровод.

Использование пара

Теплоносителем может быть вода, пар. Устанавливают парогенераторы, позволяющие преобразовать воду в пар, подавать по трубам.

Механизм: горячий воздух легче охлажденного. Прогретый пар быстро движется вверх отопительного узла. Искусственный прогрев не требуется. Поступая в батареи, газ охлаждается. Переходит в жидкое состояние. Снова возвращается в котел.

Отопительные системы жидкостного типа без насоса популярны. Это касается проектов частных, загородных домов. Важно произвести расчеты. Это обезопасит от замерзания холодной зимой.

Cхема отопления «Ленинградка». Достоинства и недостатки

При выборе отопительной системы для частного дома владельцы, в первую очередь, руководствуются информацией о том, насколько данная система будет рациональной. На втором месте стоит фактор стоимости. Именно поэтому довольно многие останавливают свой выбор именно на такой системе, как схема отопления ленинградка – однотрубная отопительная система. Прежде всего – она высокоэффективна, а, кроме того, – не требует большого количества материалов. А это, в свою очередь, делает ее весьма экономной и доступной.

Схема отопления ленинградка схема такого типа обладает еще несколькими достоинствами, на которые также непременно обращают внимание при выборе оптимальной системы отопления.

Она не требует специальных знаний или навыков, а также дает владельцу помещения уникальную возможность устанавливать различный температурный режим в помещениях, которые обслуживаются единой отопительной системой.

Разные виды ленинградской системы отопления

Рассмотрим, что являет собой схема отопления ленинградка. Прежде всего, основой данного типа системы является последовательность трубной разводки. То есть, в отопительной сети все необходимые для ее нормальной работы элементы (радиаторы, конвекторы, устройства теплопередачи) должны располагаться в определенной последовательности. При этом система может различаться по типу используемого теплоносителя. В качестве него может выступать антифриз или обычная вода.

Помимо всего вышеуказанного, ленинградская система отопления может также различаться по принципу монтажа разводки. Она бывает двух типов – горизонтальная и вертикальная. При этом каждый из типов может реализовываться как верхним, так и нижним способом. Конечно же, каждый из типов имеет как преимущества, так и недостатки. И их следует учитывать при определении наиболее подходящей именно для вашего здания системы.

Довольно часто основным фактором, который влияет на окончательное утверждение ленинградки в качестве отопительной системы для дома, является то, что она весьма проста в монтаже и не требует привлечения специалистов.

Схема ленинградки

Как было указано выше, ленинградская система отопления видео максимально проста в монтаже. Однако, приступая к ее реализации, следует все же учитывать некоторые особенности системы.

Первый шаг – установка нагревательного котла. Вы можете выбрать модель, которая больше вам подходит по виду топлива (электрический или газовый). От котла по периметру здания прокладывается магистраль, к которой подсоединяются все необходимые отопительные приборы.

При этом магистраль являет собой замкнутое кольцо, которое выходит из котла и им же заканчивается. При такой системе теплоноситель (антифриз или вода) постоянно пребывает в данном замкнутом контуре.

Впрочем, есть и открытая ленинградская схема отопления – но ее выбор напрямую зависит от теплоносителя и котла. Теплоноситель в магистрали может перемещаться как естественным способом, так и посредством подсоединенного к системе насоса.

Важно понимать, что любая современная система отопления требует применения устройств, позволяющих регулировать температуру отдельных радиаторов. Такими элементами являются шаровые клапаны (краны), регуляторы теплоотдачи, термостаты и балансировочные вентили. Применение данных элементов делает однотрубное отопление ленинградка более эффективным.

Именно посредством использования шаровых кранов удалось добиться выставления отдельных температурных режимов в каждом помещении, подключенном к единой сети отопления.

А вот во время возникновения ленинградки такой возможности не было – поэтому систему считали несовершенной и непрактичной.

Есть еще одна новинка, использование которой в сети однотрубная система отопления ленинградка делает ее более удобной. Это байпасные краны. Установив их, вы сможете производить ремонт отдельных элементов сети (радиаторов) без отключения отопления во всем доме.

Горизонтальная схема

Выбор системы отопления следует сделать на этапе проектировки здания. При этом самой простой и практичной является горизонтальная схема однотрубной системы отопления – отопление ленинградка закрытого типа или открытого. Ее принцип прост – отопительная магистраль проходит под полом или непосредственно по его поверхности.

Этот аспект следует определить заранее – поскольку в случае если труба отопления будет проходить под полом, то его монтаж выполняется с учетом дальнейшего прокладывания труб. Необходимо обеспечить надлежащую теплоизоляцию, иначе основное тепло будет попросту уходить в подпол – соответственно, помещение при этом практически не будет отапливаться.

Важное условие – основная отопительная труба должна быть проложена с небольшим уклоном по направлению от котла – это позволяет ускорить ток теплоносителя. А самостоятельное перемещение воды по трубам, в свою очередь, делает необязательным применение насоса, вследствие чего делается система отопления ленинградка без насоса.

Обогревательные элементы системы должны находиться на одном уровне – это также является одним из обязательных условий.

Кроме того, при первом запуске системы необходимо быть довольно внимательными – в ней должен отсутствовать воздух. Стравить его можно, используя краны Маевского, которые должны быть размещены на всех радиаторах.

Вертикальная схема

Одним из основных отличий вертикальной однотрубной отопительной системы является наличие в ней циркуляционного насоса. Именно он создает необходимое давление в трубах, что обеспечивает максимально быструю циркуляцию теплоносителя.

Впрочем, даже когда установлена вертикальная схема системы отопления ленинградка, теплоноситель может перемещаться самостоятельно. При естественном токе воды рекомендуется установка магистральных труб большего диаметра. Соответственно, при наличии насоса в цепи трубы могут иметь любой, даже небольшой, диаметр. При этом естественный ток теплоносителя требует в вертикальной схеме (равно как и в горизонтальной) уклона магистрали.

Вертикальная схема отопления ленинградка имеет несколько недостатков. Прежде всего – существует ограничение продолжительности магистрали.

В случае если выбрана система, не предусматривающая применения циркуляционного насоса, магистраль не должна иметь длину свыше 30 м. Еще один незначительный, но все же довольно неприятный недостаток – менее эстетичный вид помещения.

Обязательным условием при монтаже вертикальной схемы является наличие на каждом радиаторе байпасов. Это позволит производить ремонт отдельного радиатора без прекращения отопления.

Особенности устройства системы

При монтаже отопительной системы открытая или закрытая система отопления ленинградка трубы прокладываются по периметру здания и образуют кольцо, которое замыкается на нагревательном котле.

При этом довольно близко к котлу производится врезка в трубу дополнительного элемента, в верхней части которой необходимо расположить расширительный бак. Он служит для создания давления в магистрали. Подключение всех отопительных приборов (радиаторов) производится непосредственно по нижним патрубкам или же по диагонали.

Преимущества ленинградской системы

Однотрубная система отопления ленинградка закрытого типа или открытого имеет достаточно много плюсов. Прежде всего – она максимально проста в монтаже, поэтому многие и выполняют его самостоятельно. Кроме того, для ее введения в эксплуатацию требуется относительно небольшое количество материалов – то есть, она является более доступной, чем отопительные системы иных типов. Ленинградский проект отопления дает возможность устанавливать индивидуальный температурный режим для каждого помещения посредством регулирования уровня теплоотдачи радиаторов.

Еще одно, довольно важное преимущество – возможность осуществления ремонта отдельного радиатора, не оставляя без отопления все здание.

Недостатки ленинградской системы

Наиболее весомым недостатком горизонтальной схемы лениградки можно назвать то, что ее применение исключает подключение к системе таких дополнительных элементов, как полотенцесушитель. Помимо этого, ленинградка отопление из полипропилена не дает возможности установки «теплого пола».

В случае если в качестве магистральных были выбраны трубы металлические, это значительно увеличивает стоимость необходимых материалов, а также усложняет и сам процесс монтажа системы.

Для достижения максимальной теплоотдачи последний радиатор цепи должен быть больше предыдущих (иметь большее количество секций).

Водяной теплый пол без дополнительного насоса

Смесительный узел в водяной системе обогреваемого пола нужен для корректирования температуры теплоносителя. Установленный котел нагревает теплоноситель до требуемой температуры – 55 градусов. Этого хватает для прогрева пола до 30 градусов. Данный показатель комфортен для холодного периода года. В коллекторе смеситель самостоятельно смешивает горячую и холодную воду до нужной температуры.

Если планируется теплый пол без насоса, то теплоноситель подается в систему с заданной температурой, но для этого требуется отдельный котел или наличие централизованной отопительной системы.

Особенности самотечной системы отопления

Главный минус укладки системы водяного отопления без узлов смесителя и коллектора состоит в том, что требуется минимизировать потери температуры воды на пути следования «нагреватель – контур», ведь температуру на покрытии пола нужно держать постоянной.

Рекомендуется учитывать такие требования:

• утеплить стены здания;
• уложить теплоизоляционный материал в пирог напольного покрытия;
• установить качественные конструкции оконных рам;
• смонтировать напольное покрытие в максимальной близости с нагревателем;
• площадь помещения не должна быть больше 10-15 кв.м, иначе бездополнительного насоса продавить контур не получится;
• трубы для контура теплого пола с естественной циркуляцией лучше выбрать с диаметром 20 мм, чтобы уменьшить в них гидросопротивление.

Возможные схемы подключения

Как правило, теплые полы без циркуляционного насоса подключают к уже существующей радиаторной системе отопления. Врезку делают в подающую линию. Возможны два варианта:

• в квартире с централизованным отоплением;
• в частном доме с индивидуальным отоплением от котла.

Внимание! Помните, что любые врезки в систему центрального отопления требуют согласования. Надзорные организации при обнаружении самовольного подключения выпишут штраф и обяжут демонтировать незаконно установленное оборудование.

В своем доме для работы теплого пола без насоса, рекомендуется выбрать мощный котел, неважно, газовый или электрический. Главное, чтобы его мощности хватало и на радиаторы, и на напольный обогрев. Стоит выбрать котел с встроенным насосом.

Естественная циркуляция теплоносителя

Этот наиболее трудный в реализации вариант для теплого пола.Сделать однотрубную систему отопления батареями, при которой теплоноситель самотёком будет циркулировать не сложно.

Главное правило: центр нагрева (котёл) должен быть ниже центра остывания. Но вот подключить в эту схему тепл.полы сложнее.

Для частного дома возможен такой вариант:

Котел устанавливается ниже ТП, например, в подвале. Для еще большего увеличения давления циркуляции можно увеличить к-во секций в приборах стояка, для компенсации потерь в них по циркуляции и теплу (сопротивление теплого пола), а также увеличить диаметр стояка.

На схеме изображен самый «сильный» вариант для работы ТП. Возможно также установить котел на 1-й этаж. Получится, что теплый пол ниже центра котла. Но кольцо циркуляции через стояк и ТП тоже имеет свой центр охлаждения. Складывая их вместе (ц.о.стояка +ц.о. ТП), образуем общий центр остывания, находящийся выше центра котла. Естественная гравитационная система в этом случае также будет работать.

Котел со встроенным насосом

Более простой вариант подключения — это использование одного насоса на котле для прокачки теплоносителя и по радиаторам и по теплому полу.

Трубы напольного обогрева подключают через термостатический клапан. Монтируют клапан на подачу теплоносителя, а к обратной трубе устанавливается перемычка. Клапан предназначен для регулировки температуры теплоносителя, он представляет собой смеситель, внутри которого установлен термочувствительный элемент. Клапан защищает систему – он автоматически прекращает поток на трубе подачи в нужный момент.

Такие варианты подключения без насоса водяного ТП к котлу оправданы лишь на небольших участках — в сан.узлах, кухне, прихожей. На большой площади самотечный теплый пол реализовать не получится.

С другой стороны, в малых помещениях удобнее монтировать электрический подогрев, не забивая себе голову расчетами гидросопротивления и центра охлаждения.

Вопросы и отзывы оставляйте в комментариях ниже.