Как улучшить циркуляцию воды в системе отопления?

Модернизация радиаторной системы отопления частного дома

Задача просто обогреть дом, в общем-то, особых проблем не вызывает. С этим способна более-менее справиться обыкновенная печь или даже незамысловатая «буржуйка». Вопрос в том, как это сделать наиболее эффективным и экономичным способом.

Свежий взгляд на тепло

Домашний уют, особенно в холодное время года, во многом зависит от температуры основных жилых помещений. Однако задача системы отопления дома не ограничивается одной лишь функцией обогрева. Куда важнее её способность поддерживать наиболее комфортный и естественный для нашего организма микроклимат.

Вопрос правильной организации системы отопления актуален не только для застройщиков. Доставшийся «в наследство» от советских времён уровень газификации существующих посёлков традиционно достаточно велик, однако огромное количество индивидуального жилья до сих пор обогревается малоэффективным и неэкономичным способом.

Пути улучшения качества отопления

Наиболее распространённая ещё не так давно схема отопления предусматривала естественную циркуляцию теплоносителя в системе. Движение воды по трубам обеспечивалось работой простейшего физического закона: горячая вода обладает меньшей плотностью и меньшим весом, чем холодная. В таких системах выходящая из котла нагретая вода поднимается по подающему стояку вверх и, пройдя самую верхнюю точку, стекает вниз по трубам к отопительным приборам. Отдавая своё тепло, вода остывает (при этом «тяжелея») и по обратному трубопроводу возвращается назад к котлу.

Недостаток способа в сложности поднять горячую воду на достаточную, чтобы обеспечить требуемый напор, высоту. Для улучшения циркуляции приходится разогревать воду практически до температуры кипения, что приводит к перегреву всех компонентов системы, большим бесполезным потерям тепла и перерасходу газа.

Иногда приходится отказываться от радиаторов, применяя стальные трубы большого диаметра, причём прокладывать их под определённым углом. Что абсолютно не украшает интерьер комнат. Такая система обладает огромной тепловой инерцией, поэтому регулировать микроклимат в комнатах можно только «форточным» методом.

Располагать трубы и отопительные приборы можно в любом порядке, в том числе пряча их в пол и стены. На подогрев быстро циркулирующего теплоносителя требуется гораздо меньше газа, а это существенная экономия. Кроме того, интенсивность отопления можно регулировать с помощью переключателя скорости насоса. Конечно, в этом случае работоспособность системы отопления дома зависит от надёжности электроснабжения. Однако этот вопрос вполне решаем.

Насос обычно устанавливается на «обратку», поскольку здесь температура воды ниже. Для бытовых нужд подойдут циркуляционные насосы для систем отопления, работают совершенно бесшумно и потребляют очень мало электроэнергии, примерно 80-100 Вт. Ось насоса должна располагаться горизонтально, а стрелка на корпусе соответствовать направлению движения теплоносителя. Многие модели имеют ступенчатые переключатели, позволяющие регулировать частоту вращения ротора и, соответственно, скорость циркуляции воды в системе.

Основные параметры насоса подача и напор. От подачи (Q, м3/час) зависит скорость циркуляции теплоносителя в системе. Если она слишком велика, происходит перегрев системы даже на малых оборотах двигателя (вода не успевает остывать, доме становится жарко, воздух пересушивается), что может привести к выходу из строя котла и самого насоса. При слишком большом напоре (Н, м. водного столба) из-за избыточного давления увеличивается нагрузка на арматуру и отопительные приборы. При недостаточном напоре насос не может преодолеть гидравлическое сопротивление контуров.

Многие модели современных отопительных котлов уже имеют встроенные насосы для циркуляции теплоносителя. Однотрубная горизонтальная система обычно позволяет обойтись таким встроенным насосом настенного котла. В ней обеспечивается минимальная длина трубопровода.

После протекания через приборы отопления теплоноситель обратно возвращается в систему подачи. При этом температура воды снижается, а значит площадь поверхности радиаторов по мере удаления от котла должна возрастать. Существенный недостаток горизонтальной однотрубной системы в невозможности регулировки потока тепла.

Частичное регулирование выполняется при помощи вспомогательных устройств. Но это экономически не всегда оправдано.

Двухтрубная система водяного отопления более прогрессивна. В случае её применения, каждый отопительный прибор имеет две подходящих к нему трубы: для подачи и отвода теплоносителя. Монтируют систему в виде звезды или в виде шлейфа. В первом случае обратная и прямая трубы от общего трубопровода идут к каждому прибору отопления. В шлейфе и прямая, и обратная трубы обходят последовательно каскад отопительных приборов. Недостаток двухтрубной системы в потере гидравлического давления в каждом контуре (то есть в каждом радиаторе).

Для котлов с естественной циркуляцией был очень важен диаметр труб, ведь при его сужении тепло до дальних точек системы просто не доходит, да и КПД существенно снижается. Появление насосов позволило использовать трубы с меньшим диаметром. Сегодня особенно распространены металлопластиковые и полипропиленовые трубы, меньше нержавеющие и медные.

Окончание: Немного об отопительных газовых котлах

Источник: https://domidei.ru/articles/modernizaciya-radiatornoi-sistemy-otopleniya-chastnogo-doma

Как улучшить циркуляцию воды в системе отопления?

В квартирах с индивидуальным отоплением и небольших загородных домах самой распространенной считается система отопления с естественной циркуляцией.

Отопление с естественной циркуляцией включает в себя водонагревательный котел, обратный и подающий трубопроводы, нагревательные радиаторы и расширительный бачок.

Такой принцип обогрева помещений весьма практичен, сами системы могут прослужить без капитального ремонта больше 40 лет.

Они используют лишь природные законы физики и не требуют дорогостоящего оборудования или дополнительных источников энергии.

Недостатками этих вариантов отопления являются:

1. Достаточно малый радиус действия. По горизонтали эти системы не могут быть длиннее 30м, поскольку в них очень небольшое циркуляционное давление.
2. Большая инертность обеспечивает замедленное ее включение, что еще и обусловлено большой теплоемкостью воды и низким давлением.
3. Повышенная вероятность замерзания воды в бачке расширения или трубах, подводящих воду к нему. Такой бачек обычно устанавливается в неотапливаемых помещениях.
4. Увеличение затрат для приобретения труб большего диаметра.

Отопление с естественной циркуляцией включает в себя водонагревательный котел, обратный и подающий трубопроводы, нагревательные радиаторы и расширительный бачок.

Отопление с естественной циркуляцией воды – принцип работы

Подогреваемый в котле теплоноситель (вода) протекает по подающему трубопроводу, а затем по стояку в радиаторные батареи, которым отдается тепло.

После этого вода по обратным трубопроводам снова возвращается в котел, где опять происходит ее нагрев до необходимой температуры. Цикл многократно повторяется.

Подогретая вода, поднимаясь по стоякам из-за температурного расширения, выдавливается более холодным потоком воды, исходящим из обратки. После этого подогретая вода растекается самотеком по горизонтальным отводам, а охлажденная вода (таким же образом) поступает в котел.

Наклон труб способствует отведению воздушных пузырьков к расширительному баку, поскольку газ легче, чем вода — он устремляется вверх, а наклонные трубы помогают ему не задерживаться и поступать в расширитель, а после — в атмосферу.

Расширительный бак оставляет давление во всей системе постоянным, он служит для принятия увеличивающейся при нагревании объема воды, а после охлаждения снова отдает ее в трубопровод.

Схема отопления с естественной циркуляцией вызывает подъем воды за счет расширения при нагреве или же под воздействием гравитации.

Схема отопления с естественной циркуляцией. Нажмите для увеличения.

Гравитационное давление растрачивается на перенос теплоносителя, а также на преодоление сопротивления в трубопроводной сети. Эти сопротивления вызываются особым трением водного потока о стенки труб, а также присутствием в самой системе местных сопротивлений.

К таким местным сопротивлениям относят повороты и ответвления труб, арматуру, а также сами нагревательные приборы. От того, насколько большое внутреннее сопротивление будет возникать в трубопроводах, будет зависеть гравитационное давление. Для уменьшения трения применяют трубы увеличенного диаметра.

Как появляется циркуляционный напор?

Графическая схема возникновения циркуляционного напора. Нажмите для увеличения.

Циркуляционный напор зависит от:

1. разной плотности охлажденной и горячей воды;
2. разности отметок средины котла и средины нижнего отопительного прибора — чем выше эта разница высот, тем лучше будет перетекать теплоноситель по системе.

Отопление с естественной циркуляцией характеризуется скачкообразным изменением температуры в радиаторах и котле. Она изменяется вдоль центральной оси этих приборов.

В верхней части котла или радиатора находится горячая вода, а в нижней части — более холодная.

Нагретая вода имеет плотность и вес несколько меньший, чем холодная.

Такая вода, под действием гравитационных сил, вынуждена перемещаться из верхних сосудов в нижние.

Из-за того, что высокий столб утяжеленной воды после прохождения радиаторов все время выталкивает более низкий столб охлажденной воды впереди котла и подталкивает воду, возникает естественное циркулирование.

Другими словами — чем выше размещены центры радиаторов от центра котла отопления, тем большим будет циркуляционный напор.

Высота установки батарей отопления является одним из основных показателей напора воды. Уклон подающего трубопровода в сторону радиаторов, а также обратки в сторону котла будет лишь еще более способствовать этому процессу, одновременно помогая воде преодолевать в трубах местное сопротивление.

Монтаж отопления с естественной циркуляцией для частного дома нужно осуществлять таким образом, чтобы котел находился ниже всех отопительных приборов (к примеру, в подвале).

Следующим показателем, от которого зависит величина циркуляционного напора, является разница между плотностью протекающей горячей и холодной воды. Следует отметить, что системы с естественным циркулированием теплоносителя относят к саморегулирующимся.

Для проведения эффективной настройки, при изменениях температуры подогрева воды, в такой системе возникает самопроизвольное изменение — увеличивается расход теплоносителя.

Чем больше нагрета в котле вода и чем быстрее она охлаждается в радиаторах, тем скорее она будет циркулировать. Нажмите для увеличения.

Иными словами, если мы включаем котел на полную мощность, то получаем сильно нагретую воду с уменьшенной плотностью.

Заходя в батареи радиаторов, она будет отдавать им свою теплоту, а плотность ее при этом будет пропорционально повышаться. Чем существеннее разница между плотностью горячей и охлажденной воды, тем большим будет циркуляционный напор во всей системе.

Таким образом, чем больше нагрета в котле вода и чем быстрее она охлаждается в радиаторах, тем скорее она будет циркулировать, «бегать» по трубам. Этот процесс будет замедляться по мере прогревания помещений.

После теплоноситель начнет остывать в батареях меньше, а плотность его уже не так сильно будет отличаться от плотности только что вышедшего потока из котла, поэтому циркуляционный напор будет уменьшаться.

Вода не так быстро «бегает» в трубах, не носится как «угорелая», чтобы обогреть помещения, а медленно и степенно перетекает в них.

И лишь после того, как в помещении температура начнет снижаться, к примеру, из-за резкого похолодания снаружи или же просто долго открытой двери, напор циркулирования начнет повышаться и вода побежит в трубах быстрее, стремясь поскорее выровнять температуру.

Естественное отопление – преимущества

К достоинствам этих систем отопления можно отнести:

1. простоту монтажа и ввода в эксплуатацию;
2. относительную экономичность;
3. отсутствие насоса для перекачивания воды в системе позволяет избежать шумов и вибраций;
4. высокую долговечность (свыше 40 лет без капитальных ремонтов);
5. способность к саморегуляции. Одновременное изменение температуры воды и ее расхода обеспечивает хорошую теплоотдачу приборов отопления, которая необходима для поддержки заданного параметра температуры в помещении. Такие системы сами себе придают тепловую устойчивость.

Естественное отопление дома имеет большую инертность, что помогает поддерживать заданный комфортный режим микроклимата без дополнительного расходования энергии.

Виды систем отопления домов

Отопление с естественной циркуляцией имеет несколько разновидностей. Оно может быть:

1. двухтрубным с верхней разводкой;
2. двухтрубным с нижней разводкой;
3. однотрубным с верхней разводкой.

В системах с естественным перетеканием теплоносителя в малоэтажных строениях величина циркуляционного давления сравнительно небольшая.

Поэтому в них не стоит допускать очень больших скоростей перетекания воды по трубам. Для таких систем рекомендуется устанавливать трубы большого диаметра.

Рассчитывая диаметры и расстояния до труб, можно уравнивать параметры сопротивления, а также количество воды, перемещаемой по системе.

Двухтрубные системы отопления

В двухтрубных системах отопления все нагревательные приборы, которые размещены с отопительным котлом на одном уровне или же ниже его, не будут нагреваться вообще.

Двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией. Нажмите для увеличения.

Практика показывает, что для этих систем наименьшее расстояние между центров нагревательных элементов, располагающихся на первых этажах и центром отопительного котла должно быть не меньшим, чем 3 метра.

Источник: https://gscomplect.com/kak-uluchshit-tsirkulyatsiyu-vody-v-sisteme-otopleniya/