Принцип работы отопления с естественной циркуляцией. Естественная циркуляция: особенности работы системы и нюансы монтажа

В некоторых случаях пользователи отдают предпочтение принципу естественной циркуляции при монтаже системы отопления.

Обычно, такой вариант выбирают, когда нет возможности использовать циркуляционный насос или котел, зависимый от электричества.

Как происходит естественное движение воды в трубопроводе

Принцип работы состоит в том, что горячая вода поднимается вверх и продвигается по трубопроводу. Холодная жидкость имеет большую плотность и вес, поэтому она опускается вниз. Горячий теплоноситель движется по верхнему трубопроводу, заходя в каждый радиатор, вымещая из него холодную в нижнюю магистраль. Холодная вода снова попадает в котел и нагревается. После того, как вода в радиаторе остывает, он опускается вниз и дает возможность вновь нагретой жидкости снова попасть в него. Чем вода горячее, тем больший напор будет в системе. Это обусловлено законами физики. Когда котел работает на полную мощность, вода при поступлении в радиаторы и быстром остывании (если, например, в комнатах холодно), еще быстрее продвигается дальше. В этом случае скорость циркуляции высокая. Когда комната прогреется, скорость движения жидкости уменьшится.

Естественно, что в природе энергия не теряется и если она принимается водой в одном месте, ее можно найти в другом месте. Чтобы нагревать в два раза больше воды до той же температуры, требуется в два раза больше энергии. Поэтому вопрос заключается в том, увеличится ли количество энергии, которое будет подзаряжаться, и, следовательно, эффективность нагрева, в интересующих нас помещениях увеличится в два раза. Это не должно быть истинным утверждением. Наверное, в момент доставки в чашку воды будет холодно, а в пузыре еще теплее.

Естественно, влияет отношение объема поверхности к воде. В случае чашки это отношение намного выше, чем у пузыря. Конечно, чем лучше изоляция труб, тем ниже потеря. Дальнейшие эффекты могут возникать при нагревании домов - обычно тепло от водопроводной системы, подключенной к ТЭЦ, переносится в закрытый и закрытый контуры воды в здании с использованием теплообменника. Целью теплообменника является эффективная сбор тепла от ТЭЦ и передача его во внутреннюю цепь. Рекуператор оптимально настраивается на скорость потока воды через внешнюю цепь, что косвенно означает количество циркулирующей воды.

Чтобы вода самотеком продвигалась, нужно соблюдать ряд условий:

котел должен быть установлен ниже уровня радиаторов;
трубы должны быть большого диаметра, обычно порядка одного дюйма или больше;
монтаж труб производится с небольшим уклоном, обычно 1 см на метр;
в систему устанавливается расширительный бачок;
температура теплоносителя должна быть больше 55°C.

Бак выполняет очень важную задачу. Он забирает излишки воды, которая увеличивается в размере из-за нагрева. После ее охлаждения и снижения давления в системе, запускает жидкость обратно. Устанавливать бак нужно выше уровня котла и радиаторов. Например, его можно поставить на чердачном помещении.
При монтаже труб немаловажно создать как можно меньше сопротивлений для движения теплоносителя. Такими могут выступать повороты, подъемы, разветвления. Поэтому важно тщательно прорисовать схему, выбирая путь для прокладки трубопровода наиболее благоприятным способом.

Таким образом, эффективность нагрева зависит от уменьшения потерь энергии в системе и эффективного теплообмена. Эти параметры оптимизированы для различных количеств, циркулирующих в системе водоснабжения. Принцип работы тепловых насосов довольно прост. Блок упаковывает тепло из низкотемпературной зоны в систему отопления. Воздушный контур обращен на «естественный» и требует дополнительного привода, которое приведет к переходу тепла от более высокой температуры к нижней. Благодаря этому температура нагревательной среды будет увеличиваться, что поможет разогревать помещения.

Материал изготовления трубы (металлопластиковые или металлические) особой роли для данной системы не имеет. Чтобы выбрать, нужно определить их возможности и недостатки. Так, металлопластиковая выглядит более эстетично, не требует покраски, легче по весу, что облегчает доставку, проста в монтаже. За счет особого метода соединения (пайки), можно делать различные повороты и изгибы, если это необходимо. Металлическая труба отличается тем, что при прохождении по ней теплоносителя, она также нагревается. За счет большого диаметра, труба позволяет дополнительно прогревать комнаты и сократить количество нагревательных элементов.

Нам нужно электричество, чтобы управлять насосом. Мы предполагаем, что устройство потребляет 1 кВтч электроэнергии. Этого значения достаточно, чтобы получить около 2-4 кВт-ч энергии от окружающей среды. Общее количество потребляемой электроэнергии и энергии используется для обогрева помещений. Таким образом, мы видим, что стандартный насос обеспечивает больше тепла, чем потребленный ток. Благодаря этому его эксплуатационные расходы очень низки и эффективность высокая.

Тепловые насосы особенно полезны в энергоэффективных домах. Стоимость строительства такого дома на самом деле выше, чем в традиционных домах, но позволяет значительно снизить затраты на последующие эксплуатационные расходы. Вы узнаете больше о стоимости строительства энергоэффективного дома.

Способы монтажа системы отопления

При монтаже системы специалисты иногда используют трубы с разным диаметром. Например, ближние к котлу выполняют из меньшего диаметра, чем дальние. Это позволит достичь более равномерного нагревания во всех комнатах. Ведь, до последнего радиатора вода будет доходить менее горячая, чем до первого. Если дом небольшой, в такой разницы между размерами труб нет необходимости. Магистрали отходящие и входящие в котел должны быть большего диаметра, чем ответвления к радиаторам.
Монтировать систему можно несколькими способами:

В торговых предложениях мы находим несколько типов тепловых насосов. Основным критерием деления является способ получения тепловой энергии. В распоряжении инвесторов. Воздушный тепловой насос - внизу в этом случае воздух. Этот тип устройства пользуется большой популярностью из-за простоты установки. К сожалению, воздушный тепловой насос наиболее эффективен во время положительных наружных температур. Чем ниже температура наружного воздуха, тем больше тепловой насос потребляет больше электроэнергии.

При очень низких температурах устройство работает гораздо менее эффективно. Большинство моделей имеют электрический нагреватель, который запускается при низких температурах наружного воздуха и восстанавливает работоспособность всего устройства. К сожалению, это решение будет генерировать очень высокие эксплуатационные расходы и не будет иметь много общего с возобновляемыми источниками тепла. В наших климатических условиях воздушный тепловой насос работает оптимально в течение большей части отопительного сезона и создает значительную экономию.

Основной стояк, который отходит от котла, необходимо утеплять, чтобы избежать теплопотерь. С этой же целью рекомендуется утеплять расширительный бак. От стояка происходит ответвление магистрали к нагревательным элементам. Лучшее расстояние для врезки отводов — треть высоты от уровня пола. Обратный трубопровод размещается вдоль линии пола, проходит под всеми радиаторами и включает слив от каждого.
К расширительному баку необходимо осуществить подвод воды. При необходимости дополнить систему (если упало давление), бачок заполнит ее до необходимого уровня. Также нужно предусмотреть возможность перелива излишков. При нагреве теплоносителя, в бак поступит лишний объем воды. Так как бак может наполнятся на две-трети, излишки он сбросит в сливную трубку.

Однако, когда возникают холодные зимы, его эффективность снижается до минимума. Поэтому лучше использовать кондиционеры в странах с более дружелюбным климатом. Существует два типа воздушных насосов. Единственное различие заключается в том, что кондиционер поднимает теплый воздух, и насос переносит его в помещения. Использование насосов воздух-воздух не требует сложных скважин или помех в окружающей среде. Система может работать полностью без технического обслуживания и обеспечивать высокий уровень комфорта. Воздушный тепловой насос - вода - это воздух, который нагревает воду, нагревая среду. Тепловой насос «воздух-вода» можно подключать непосредственно к напольному отоплению, отопительной установке или использовать для подачи водопроводной воды и водопроводной воды горячей воды. Он аналогичен по производительности устройствам «воздух-воздух», но он лучше работает при низких температурах наружного воздуха. Тепловой насос «воздух-вода» также является относительно небольшой инвестиционной стоимостью и без проблем. К сожалению, этот тип устройства имеет неблагоприятные отзывы. Насос может удовлетворять потребности в горячей воде или в качестве дополнения к стандартным системам отопления. Однако он не так эффективен, как насос для грунтовых вод и не подходит для самонагрева здания.

Насос воздух-воздух является самым дешевым и доступным.
Они поглощают теплый воздух снаружи и переносят его в жилое пространство.
Их конструкция и принцип работы напоминают кондиционеры.

Наземный тепловой насос - он более эффективен, чем его воздушные коллеги, но его сложнее установить, а стоимость покупки обычно намного выше.

Котел к данной системе подойдет практически любой: твердотопливный, газовый, комбинированный. В целях экономии можно использовать водогрейные аппараты (АОГВ), так как большинство современных котлов имеют электророзжиг или встроенный насос, который для естественной циркуляции не нужен. Выбрать лучше оборудование, которое не зависит от электричества. В местности, где наблюдаются перебои с энергоснабжением, это особенно актуально. Обычно, именно для таких условий и используют естественную циркуляцию. Если перебоев не наблюдается, рекомендуется отдать предпочтение системе с принудительным движением теплоносителя.

Наземные тепловые насосы часто называют геотермальными, поскольку тепло поступает из подземных вод непосредственно из подземных вод. Следует подчеркнуть, что наземное устройство слабо зависит от температуры наружного воздуха. Температура в рассоле и грунтовых водах постоянна. Благодаря этому насос будет функционировать плавно в течение отопительного сезона. В предложения производителя входят тепловые насосы с горизонтальными и вертикальными коллекторами.

Насос с горизонтальным коллектором - в случае тепла в этом случае солнечная энергия хранится на поверхности земли. Для их использования червячные редукторы размещаются между 1, 5 и 2 метрами от земли. Вышеупомянутое решение имеет положительные отзывы специалистов и характеризуется высокой эффективностью. Любая другая растительность не указана из-за возможности перерастания корня. Трубы устанавливаются вертикально со специальными сверлениями. Их преимуществом является большая независимость от внешних условий. Солнечный коллекторный насос очень эффективен, работает в любое время года и имеет положительную обратную связь. Однако его самым большим недостатком является высокая стоимость покупки и сборки.

К сожалению, это также ограничивает возможность организации района вокруг дома.
На полу над горизонтальными коллекторами мы можем посадить траву.

Тепловой насос ГВС обычно имеет относительно низкую мощность и работает в воздушно-водяном режиме.

Преимущества и недостатки системы

Главным преимуществом считается автономность и независимость от электроснабжения. Также можно выделить следующие плюсы данной системы:

Экономичность. Нет необходимости покупать и устанавливать насос. Система работает без потребления электричества.
Бесшумная работа.
Теплоноситель циркулирует беспрерывно.
Простота в монтаже.
Долговечность.

Использование естественной циркуляции при обогреве имеет и ряд недостатков:

Мощность устройства, приспособленная для нужд одного семейного дома, составляет около 2 кВтч. Также важно подчеркнуть, что насос горячей воды может стать хорошей альтернативой солнечным коллекторам. Он может обрабатывать воду хорошо, и ее стоимость будет намного ниже.

Давайте также помнить, что тепловой насос ГВС будет легче устанавливать и работать позже. Продукт в меньшей степени зависит от погодных условий, чем от солнечных систем, и может работать в любое время года. Некоторые производители рекомендуют подключение насоса для приточно-вытяжной вентиляции. Тепло, полученное из помещения в этом случае, переносится в насос и используется для нагрева воды. Эти тепловые насосы ГВС могут быть немного дороже, чем их стандартные аналоги, но они обеспечивают высокую эффективность для всей системы.

Необходимость прибегнуть к помощи специалистов для расчетов: схема разветвления, диаметр стояка, подводящих труб и т.д.
Так как это система открытого типа, вода постепенно испаряется и необходимо доливать теплоноситель.
Менее эффективна в домах большой площадью. Идеальна для комнат размером до 25 м2. Чем длиннее и разветвленней трубопровод, тем дольше будет прогреваться дом.
Способ монтажа подающей трубы на видном месте (выше уровня радиатора) создает не эстетичный вид в комнатах.

Инвестиционные затраты за счет теплового насоса

К сожалению, приборы для обогрева помещений уже намного дороже. Будет доступен еще более эффективный наземный насос. Покупка наземного насоса не является даже половиной стоимости. Гораздо дороже - выполнение скважин, адаптация котельной, резервуара для хранения, нижнего установочного комплекта, установочного комплекта для горячей воды, дополнительного циркуляционного насоса и буферной емкости. Однако имейте в виду, что геотермальные тепловые насосы характеризуются наивысшей эффективностью, а их срок службы составляет не менее 25 лет.

ВНИМАНИЕ! ЭТИ МАТЕРИАЛЫ ВАМ ОБЯЗАТЕЛЬНО БУДУТ ПОЛЕЗНЫ

Принцип работы и особенности монтажа циркуляционного насоса

Стоимость отопительной системы значительно увеличивается за счет использования насосного оборудования и не только для создания принудительной системы отопления. Самая простая и дешевая система отопления с естественной циркуляцией. Хотя она имеет свои недостатки, для дома не более ста квадратных метров она сможет обеспечить необходимое тепло.

Стоит ли инвестировать в тепловые насосы?

Решение о том, как нагреть дом, непросто. Мы должны учитывать все факторы, которые будут влиять на эффективность, производительность и стоимость инвестиций. Мы не можем четко определить, как долго будет возвращаться тепловой насос. Как ни парадоксально, чем лучше здание, тем лучше инвестиции. Стоимость отопления хорошо изолированного дома не слишком высока, и поэтому инвестиции в насос будут погашены в течение многих лет.

Прежде чем принимать окончательное решение, давайте рассмотрим некоторые преимущества установки тепловых насосов. Первая - это плавная и не требующая обслуживания работа системы отопления. Насосы поддерживают постоянную температуру во всех помещениях и являются одной из самых безопасных систем отопления. Нам не нужно хранить топливо или использовать легковоспламеняющийся газ. Теплота возобновляется, и это единственные затраты, которые мы понесем для питания системы.

Особенности и преимущества гравитационной системы

Система отопления с естественной циркуляцией считается самой простой и дешевой конструкцией. Однако для ее реализации важно учесть большое количество нюансов. Для нормального передвижения теплоносителя необходимо создать идеальные условия. Передвижение осуществляется за счет внутреннего гидростатического давления в трубопроводе.

Таким образом, мы видим, что возврат инвестиций может быть довольно долгим. Поэтому покупка и установка теплового насоса должны быть хорошо продуманы и адаптированы к потребностям всех пассажиров. Прежде чем принимать окончательное решение, полезно определить энергетические потребности вашего дома, определить спрос на горячую воду, а также ориентировочную инвестиционную стоимость.

В Польше все больше компаний, специализирующихся на продаже и установке тепловых насосов. Их предложение отличается. Поэтому вы должны посмотреть хотя бы несколько предложений и ознакомиться с ценой продавцов. В некоторых регионах страны инвестор может рассчитывать на благоприятные инвестиционные субсидии. Рассмотрим это решение. Можно получить финансирование из Фонда термомодернизации и ремонта.

Обратите внимание! Гравитационную систему отопления можно внедрить только в дома с небольшой площадью, а именно до 100 м2. Также имеются ограничения касательно горизонтального радиуса самотечи, трубопровод системы не должен превышать 30 метров.

Такие ограничения связаны с тем, что внутри системы отсутствует большое давление. Но несмотря на это, имеются явные достоинства, которые делают выбор очевидным и в пользу использования данной технологии:

Многие инвесторы задаются вопросом, какова минимальная стоимость строительства отдельно стоящего дома. Без сомнения, это дорогостоящие инвестиции, которые должны быть посвящены множеству финансовых ресурсов.

Поэтому стоит спросить себя, можете ли вы построить дом с «300 тысячами злотых»?
Будет ли эта сумма достаточной для того, чтобы довести имущество «под ключ»?

Многие инвесторы также имеют возможность субсидировать часть инвестиций из муниципалитетов или округов. Объем финансирования и условия его получения зависят от местных договоренностей.

Доступные цены на оборудование, материалы, обслуживание и монтаж.
В среднем эксплуатационный срок составляет 40 лет.
Простое обслуживание и возможность самостоятельного ремонта.
Схема может быть саморегулирующей, в результате чего достигается хорошая тепловая устойчивость. Это объясняется тем, что тепло распространяется благодаря разнице температуры отопителя.

Циркуляционный напор – от чего он зависит?

Чтобы в системе было достаточный циркуляционный напор, все расчеты необходимо осуществлять на этапе проектирования. Напор будет зависеть от различия между нижним радиатором и уровнем середины котла. Перемещение жидкости будет лучшим, если этот перепад будет большим. Кроме этого, на скорость потока теплоносителя влияет и разница плотности между остывшей и горячей воды.

Цикличные изменения температуры в котле и теплообменнике, происходящее по центральной оси, является главным отличием гравитационной системы. Холодная находится внизу, а горячая вода вверху. Под действием силы гравитации холодная вода направляется вниз. Здесь также влияет и высота установленных батарей. Чем дальше тянется трубопровод, тем выше они будут устанавливаться, так как уклон подачи от котла направлен к радиаторам, а обратка к котлу. Такая схема позволяет теплоносителю без особых трудностей преодолевать имеющееся сопротивление в трубах.

Если такое отопление используется в частном доме, то котел устанавливается в самой низкой точке. Так, все радиаторы будут находиться выше его.

Обратите внимание! Данная схема крайне редко внедряется в квартирные дома, так как обеспечить достаточный уклон не всегда возможно.

Виды схем отопления для естественной циркуляции

Схема отопления с естественной циркуляцией будет зависеть от:

места прокладки магистрали горячей воды. Предпочтение лучше отдать верхней или нижней разводке;
метода соединения подающего стояка с батареями. Это может быть двухтрубная или однотрубная;
наличия попутного или тупикового движения тепла;
схемы монтажа трубопровода;
расположения трубопровода: вертикально или горизонтально.

Отталкиваясь от этих факторов, выбирается наиболее доступная схема.

Как регулировать температуру в однотрубной разводке?

Для такой системы существует только один метод проводки труб – верхняя. Она не имеет трубы с обраткой. Как охлажденная вода поступает обратно в котел? Охлажденный теплоноситель возвращается в подающей трубе. Это движение образовывается за счет разницы температуры в верхней и нижней части батареи. Чтобы во всем помещении (на 2 или 3 этаже) была одинаковая температура, последние радиаторы должны быть большего размера. Их размер идет по нарастающему. В охлажденную воду в верхнем теплообменнике поступает горячая вода в нижнюю часть батареи. Однотрубная система реализовывается двумя методами:

Движение одной части теплоносителя идет по стояку к следующим батареям, а другая часть поступает внутрь радиатора.
Движение всего объема теплоносителя осуществляется через все батареи. В результате такого подключения в цокольном и на первом этаже помещения, батареи получают только охлажденный теплоноситель.

При первом варианте для регулировки температуры в батареях можно использовать краны. В другом варианте использование запорной арматуры запрещено, так как значительно упадет скорость запитки теплоносителя к последующим батареям. А если полностью перекрыть кран, то процесс циркуляции и вовсе прекратится.

Выбирая метод подключения лучше отдать приоритет методу с возможностью контролировать температуру в каждом теплообменнике. В результате в каждой отдельной комнате можно настраивать температуру, которая в данный момент там необходима. Более того, так можно экономить объем затраченной энергии. Как следствие система отопления становится эффективной и гибкой.

Обратите внимание! Реализовать однотрубную разводку возможно только если есть чердачное помещение. В этом месте располагается подающая труба.

Среди недостатков можно выделить невозможность запуска отопления частично. Однако среди достоинств это простота монтажа отопления, а также значительное его удешевление. Как следствие по дому будет проходить меньше труб, которые намного легче будет спрятать.

Особенности устройства двухтрубной разводки

Отопление с естественной циркуляцией также возможно и при двухтрубной разводке. В этой схеме используется два параллельных трубопровода: подача и обратка. В верхнем трубопроводе будет циркулировать горячая вода, а в нижнем, остывшая вода. Также от котла будет отходить труба, которая соединяет его с расширительным бачком. Далее, от расширительного бачка тянется труба с горячим контуром, которая будет соединяться с общей разводкой. Дополнительно от бака может отходить переливная труба. Но это будет зависеть только от объема воды и размера емкости бака. Лишняя вода по переливной трубе будет отправляться в канализацию. Труба, которая выходит из нижней части радиатора будет подключаться в обратную магистраль. Именно по ней и будет происходить гравитация холодного теплоносителя к котлу отопления. С эстетичной стороны, такая схема имеет свой недостаток, ведь в комнате будет проходить сразу две трубы: подача и обратка. Поэтому спрятать трубопровод будет гораздо сложней.

Итак, принимая решение о выборе схемы с циркуляционным отоплением, учитывайте все за и против. Возможно, предоставленное видео поможет вам принять правильное решение, которое обеспечит приятный микроклимат в холодный период года.