Обустраиваем отопление с естественной циркуляцией: принцип работы. Естественная циркуляция в системе отопления диаметр труб
Энциклопедия сантехника Расчет естественной циркуляции. Гравитационный напор
Расчет отопления с естественной циркуляцией. Гравитационный напор
Многие полагают, что естественная циркуляция существует только в системах отопления с естественной циркуляцией.
Естественная циркуляция присутствует даже в системах отопления с принудительной циркуляцией.
Принудительная циркуляция - это система отопления с насосом. А естественная циркуляция - без насоса.
В этой статье я научу Вас находить естественный напор в системах отопления.
Купить прогамму
Пример 1
Представим циркуляционное кольцо в виде четырех труб разделенных отводами.
Нам необходимо найти силу, которая будет заставлять теплоноситель двигаться. Данная сила называется гравитационным напором. Принимаем во внимание, что весь вертикальный столб одной температуры.
Зададим данные:
t1=60 градусов Цельсия
t2=40 градусов Цельсия
Теплоноситель = обычная вода
H = 6 метров.
Решение.
F=g•H•(ρ2-ρ1), [Па]
g - ускорение свободного падения 9,81 м/с2
Н - высота столба
ρ1 и ρ2 - плотность воды при разных значениях температуры.
Согласно справочнику:
ρ2(60) = 983 кг/м3
ρ1(40) = 992 кг/м3
F=9.81•6•(992-983)=530 Па
530 Па = 0,05 м.в.ст.
Ответ: Естественный напор составляет 530 Па или 0.05 м.в.ст.
Из реального примера
Распространенные насосы в частных домах в среднем до 6 м.в.ст. Напор, получаемый естественной циркуляцией, составит 0,05 м.в.ст. Это очень мало. Но даже такой напор может заставить двигаться теплоноситель. И чем больше диаметр трубы, тем меньше сопротивление и соответственно больше расход.
Рассмотрим приближенный к реальности вариант
Условие:
t1=60 градусов Цельсия
t2=40 градусов Цельсия
Теплоноситель = обычная вода
H = 3 метра.
Решение.
Согласно справочнику:
ρ2(60) = 983 кг/м3
ρ1(40) = 992 кг/м3
F=9.81•3•(992-983)=265 Па
265 Па = 0,027 м.в.ст.
Ответ: Естественный напор составляет 265 Па или 0.027 м.в.ст.
Давайте для примера рассчитаем, какой расход будет в этой схеме при естественной циркуляции без насоса.
Условие задачи:
Трубой будет являться сталь с внутренним диаметром 25 мм, такой же диаметр, как и у секционного радиатора. Примем, для упрощенного расчета, что сопротивления радиатора и котла равны нулю. Мы посчитаем только сопротивление трубопровода и найдем расход. Примем, что перепад температур между подающим и обратным теплоносителем равно 20 градусов Цельсия.
Чтобы найти расход, воспользуемся калькулятором гидравлического сопротивления. Нам необходимо найти расход при известном сопротивлении. То есть сопротивлением будет являться значение естественного напора 265 Па.
Скачать калькулятор расчетов гидравлического сопротивления.
Подставляя расход такой, который бы создал сопротивление равное 265 Па или 0,027м.в.ст.
В калькуляторе вводим такие данные:
Стальная труба 25мм длиной 8 метров. Температуру задаем среднюю 50 градусов. Равнопроходных отводов 4 шт. Перепад высот не указываем.
Ответ: Расход равен 5,4 литр/мин.
То есть при расходе 5,4 литр/мин. калькулятор выдал результат сопротивления: 265 Па или 0,027м.в.ст.
Если рассчитать что при расходе 5,4 литра в минуту тратится 20 градусов, то это означает, что в радиаторе теплоноситель теряет около 7,4 кВт.
Если радиатор не тратит такое количество тепла, то перепад по температуре будет меньше и соответственно естественный напор будет меньше. Существуют способы, как найти точный расход через радиатор, но необходимо связать еще некоторые законы по теплопотерям через радиатор. Это то, что если в радиаторе будет мало теряться температуры, то температурный перепад будет меньше. Соответственно гравитационный напор будет меньше. А за ним и расход.
Но если данный радиатор потребляет такое количество тепла, что при расходе в 5,4 литра в минуту расходуется 20 градусов, то решение верное.
Естественно данная задача только для примера. И теплопотери радиатора вымышленные. Вы можете подставлять различные данные по перепаду температур и соответственно находить для своей схемы пригодные параметры. Что касается сопротивления котлов, и радиаторов, то их можно посчитать в различных программах или самому по формулам. Можно данные по сопротивлениям найти в справочниках.Если хотите понять, как я узнал, сколько теряется тепла в отопительном приборе, то познакомьтесь с этими статьями:
Законы переноса тепла по трубам
Расчет потерь тепла через радиатор
| Если Вы желаете получать уведомленияо новых полезных статьях из раздела:Сантехника, водоснабжение, отопление,то оставте Ваше Имя и Email. | ||
infobos.ru
схема, фото диаметра труб и видео
Традиционной и самой распространенный системой отопления частного дома или квартиры является водная. Связано это с относительно простой ее конструкцией, большим выбором оборудования и качествами такого универсального теплоносителя как вода. Однако схемы действия водных отопительных систем могут заметно отличаться друг от друга.
Отопление с естественной циркуляцией
Водная система включает в себя источник тепла – котел любой разновидности, расширительный бачок, трубопровод – прямой и обратный, и радиаторы. В котле вода нагревается до температуры, указанной контроллером, поступает в подающий трубопровод, а затем в радиаторы, где охлаждается, отдавая тепло воздуху в помещении. Охлажденная жидкость поступает в обратный трубопровод, достигает котла, и цикл нагревания повторяется заново. Расширительный бачок поддерживает постоянное давление в системе: в него попадает избыток воды при ее 
нагреве, а при охлаждении воды снова уходит в трубопровод.
Движение воды в системе отопления можно поддерживать двумя способами.
- Принудительная циркуляция – описанное перемещение воды осуществляется под действием наосов. Этот вариант реализуется для больших площадей и многоэтажных зданий.
- Естественная циркуляция – перемещение теплоносителя осуществляется благодаря действию гравитационного давления, за счет разницы в плотности нагретой и охлажденной воды.
Водная система является замкнутой и в нерабочем состоянии теплоноситель в ней находится на одном уровне во всех 
элементах – трубах, радиаторах, котле. При нагревании воды равновесие нарушается. Нагретый теплоноситель имеет меньшую плотность по сравнению с охлажденной жидкостью и устремляется в верхнюю часть контура – верхний стояк и подающие трубы с тем, чтобы позднее оказаться в батареях. Возникшая разница давлений заставляет холодную воду перемещаться к котлу, в свою очередь, выталкивая горячую воду. Чем больше разница в температуре нагретой и охлажденной жидкости, тем более высокий перепад давления возникает, и соответственно, тем выше становится циркуляционный напор.
Преимущества и недостатки отопления с естественной циркуляцией
- Главное достоинство системы – экономичность. Для ее функционирования нет нужды в дополнительном
оборудовании – электронасосах, соответственно, сокращаются расходы на электричество и не предвидится затрат на ремонт электрических приборов. На фото – пример отопления с естественной циркуляцией. - Независимость от электричества – при его отсутствии или отключении отопление будет функционировать, пока есть топливо для котла.
- Отсутствуют дополнительные шумы и вибрация, которые вызывает работа электрооборудования.
- Саморегуляция – цикличность работы обеспечивается разницей температур нагретой и охлажденной жидкости, при изменении величины увеличивается или уменьшается циркуляционный напор. Такая схема дает возможность подавать одинаковое количество тепла на все батареи.
- Простота монтажа – систему вполне возможно установить своими руками при наличие соответствующего опыта. Участие специалистов обязательно только в том случае, если предполагается использование газового котла.
- Инерционность – качестве в равной степени являющееся как достоинством, так и недостатком. После отключения котла тепло какое-то время будет сохраняться и передаваться в помещение. Включение же системы и обогрев здания занимает довольно много времени.
Недостатки.
- Отопление с естественной циркуляцией подходит только для малоэтажных зданий. Площадь одного контура не должна превышать 30 кв. м. по горизонтали.
- Объем воды в системе примерно в три раза больше, чем в вариантах с электронасосом, что обеспечивает высокую инерционность.
- Избирательность материалов – трубопровод может быть только металлическим. Полимерные трубы не выдерживают действия высоких температур. Это затрудняет процесс монтажа и ремонта и снижает КПД отопления.
Обязательные требования
Для обеспечения высокого уровня естественной циркуляции котел должен размещаться как можно ниже уровня радиаторов – тем самым увеличивается напор холодной воды, перемещающийся из радиаторов по обратке. В одно- и двухэтажных домах он располагается в подвале.
Обязательным является наличие расширительного бака открытого типа. Последний должен быть размещен в самой высокой точке системы. В двухэтажных домах бачок помещается на чердаке. За уровнем воды в нем необходимо следить: если уровень теплоносителя окажется ниже трубы для вывода нагретой воды, существует реальная опасность закипания жидкости в стояке и взрыва котла. На фото – бачок с теплоизолированной основной трубой.
Верхний стояк, от которого начинается распределение нагретого теплоносителя, должен находиться как можно выше самого высокого радиатора.
Горизонтальные, вне зависимости от диаметра, трубы монтируются под наклоном в сторону движения, обеспечивая самотек воды. Также благодаря наклону появляется возможность отвести в расширительный бак пузырьки попавшего внутрь воздуха. Уклон составляет 5 мм на погонный метр трубы.
Минимально возможный диаметр трубы составит 5 см. Величина эта зависит от количества объектов сопротивления – поворотов, ответвлений, батарей. Все они заметно снижают давление, что требует, в свою очередь, увеличения диаметра трубопровода.
Схемы отопления для двухэтажного дома
Однотрубная система – по сути, представлена описанной выше простейшей схемой. Нагретая вода из верхнего стояка подается по одной трубе по очереди к каждому радиатору, а затем из последнего по обратке перемещается в котел. Недостатки такого варианта очевидные сразу: в помещение, которое обогревается в последнюю очередь, теплоноситель попадает уже остывший. В результате здание отапливается неравномерно. На фото приведен образец.
Двухтрубное отопление – предполагает наличие двух контуров: по верхнему подается горячая вода, а по нижнему охлажденная самотеком перемещается к котлу. Монтаж ее своими руками сложнее, но эффективность заметно выше, так как на радиатор в каждое помещение подается теплоноситель установленной температуры, а, значит, двухэтажный дом можно обогреть равномерно.
Установка имеет следующие особенности:
- расширительный бак располагается на потолке в комнате второго этажа или на чердаке – последний должен быть утеплен;
- в бак врезается труба верхнего контура, а затем соединяется с разводкой. Монтаж производится на высоте 1/3 помещения;
- в бачок устанавливается переливная труба для сброса лишней жидкости в канализационную систему;
- от разводки прокладываются трубы к радиаторам;
- от каждой батареи выводные трубы собираются в обратку и подводятся к котлу.
Реализация такого варианта отопления требует тщательных предварительных расчетов, монтировать ее своими руками нежелательно, если отсутствует опыт.
На видео демонстрируется монтаж двухтрубного отопления с естественной циркуляцией.
kamingid.ru
видео-инструкция по монтажу своими руками, цена, фото
Отопление – это одно из самых важных составляющих жилого помещения, без которого сложно представить себе комфортное проживание в холодные времена года. Это именно та часть обустройства жилища, о которой владелец должен позаботиться в первую очередь, так как именно от нее зависит тепло и уют в доме — без правильно налаженной системы отопления пребывание в помещении будет как минимум дискомфортным.
Чаще всего, отопление в доме устанавливают профессионалы, так как это достаточно трудоемкий процесс, который требует наличия определенных навыков и инструментов. Однако в некоторых случаях монтаж отопления своими руками допустим, при условии, что у вас имеются некоторые практические навыки и знания, необходимые для правильной подборки компонентов отопительной системы.
Отопительные трубы фото
В этой статье вам будет предоставлена подробная инструкция + видео о том, как выбрать диаметр трубы для отопления – данный параметр является одним из основополагающих для корректной работы системы.
Выбор диаметра
Общие сведения
Полипропиленовые трубы
Промежуточные трубы между тепловыми элементами (радиаторами, регистрами) являются своего рода магистралью для теплоносителя для систем отопления, которая должна обладать достаточной пропускной способностью, для обеспечения нормального движения. То есть от того насколько удачно будет подобран данный параметр — будет целиком зависеть нормальная работа системы в целом.
Однако в отличие от автомагистрали, где действует принцип “чем шире – тем лучше” отопительная система нуждается в оптимальных значениях, так как присутствие труб со слишком большим сечением будут также нежелательно, как и использование малого диаметра. Недостаточно большой размер будет вызывать шум – вследствие повышенной скорости циркуляции.
Чрезмерно большой диаметр требует наличия большого количества теплоносителя (в данном случае воды) в системе, что в свою очередь приведет к большим теплопотерям и неравномерному обогреву помещений. В таких случаях обычно происходит так, что водяные радиаторы отопления в комнате, которая находится ближе к котлу, прогревается достаточно хорошо, а остальных же комнатах температура в отопительных элементах начинает резко снижаться.
Трубы из нержавеющей стали
Также нерационально большое сечение является причиной большого количества затрачиваемых ресурсов на поддержание необходимой температуры вследствие увеличенного количества теплоносителя. Соответственно, чем меньше размер – тем меньше будет цена затрат на обогрев помещения.
Обратите внимание!Здесь необходимо не забывать о том, что чрезмерное уменьшение диаметра приведет к образованию постоянного шума в системе, о чем сказано выше.
Формула подбора
Для вычисления диаметра следует определиться с тем, какой расход энергии потребуется для обогрева того или иного помещения. Первоначально необходимо произвести расчет квадратуры помещения – измерить длину и ширину комнаты, а затем умножить оба значения между собой. Таким образом, в результате вы получите точное количество квадратных метров.
Для обогрева 10 квадратных метров площади при высоте потолков не более 3 метров потребуется 1 кВт энергии. Исходя из данного стандарта — вычисляется общее значение энергопотребления всех помещений в доме.
Обратите внимание!Данная формула рассчитана на дом с утепленными стенами, которые соответствуют всем стандартам СНиП и не учитывают теплопотери при несоответствии данным параметрам.
Подбор диаметра трубы для отопления из меди
То есть, чтобы обогреть комнату площадью в 40 квадратных метров необходимо 4 кВт энергии + 20 %. Посредством этих расчетов, осуществляется выбор диаметра труб для отопления, исходя из списка предоставленного ниже.
В нем также присутствует обозначение оптимальной скорости циркуляции, которая должна быть не менее 0.2 и не более 1.5 метров в секунду.
Если скорость движения воды будет меньше 0.2 м/сек, то это приведет к возникновению воздушных пробок и плохому обогреву.
Если же она будет превышать 1.5 м/сек, то велика вероятность появления посторонних шумов, которые являются следствием прохождения теплоносителя через различные препятствия:
- разводки,
- повороты и т. д.
Наиболее оптимальным значением является промежуток от 0.3, до 0.4 м/сек.
Обратите внимание!Ниже будут приведены усредненные данные, которые были составлены на основе необходимых вычислений.Для определения данного значения собственноручно следует произвести расчеты по различным формулам, которые в этой статье приводиться не будут.
Радиатор с двутрубной системой
- Для 3 — 5 кВт целесообразнее применить 20 мм, скорость теплоносителя составит 0.2 — 0.4 м/сек;
- Для 6 — 9 кВт оптимальным значением является 25 мм, значение скорости движения теплоносителя в данном случае составит 0.3 — 0,4 м/сек;
- Для 10 — 15 кВт желательно использовать трубы с сечением 32 мм, в которых циркуляция будет составлять 0.3 – 0.4 м/сек. Допустимо использование труб с сечением 20 мм, однако в этом случае скорость теплоносителя составит от 0.5, до 0.7 м/сек;
- Для 16 — 21 кВт — оптимальным будет значение 40 мм, значение скорости движения теплоносителя в данном случае будет составлять от 0.3, до 0.4 м/сек;
- Для 22 — 32 кВт лучшим будет значение 50 мм, скорость циркуляции в данном случае будет находиться в пределах 0.3 – 0.4 м/сек;
Обратите внимание!Данный список составлен для системы с разницей входящей и исходящей температурой в 20 (80 – 60)градусов по Цельсию.
Итог
Правильно смонтированное отопление является залогом тепла и уюта в доме – установив его собственноручно, вы сэкономите существенное количество средств, практически не потеряв в качестве монтажа. Данная статья внесет ясность в один из самых главных параметров при установке отопительной системы для дома и поможет вам избежать серьезных ошибок.
otoplenie-gid.ru
