Естественная циркуляция в системе отопления диаметр труб: все что нужно знать об этом, рекомендации и советы

Самотечная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией: схема и диаметр труб

Частный загородный дом практически не ограничивает хозяина в выборе типа и схемы прокладки отопительных конструкций. Разнообразие вариантов позволяет сформировать систему для строений малых и больших площадей, оборудовать экономный способ получения тепла из самых разных энергоносителей. Оптимальный вариант – самотечная система отопления, особенности и характеристики которой следует рассмотреть подробно.

Принцип действия системы отопления с естественной циркуляцией

Работа выстроена на физических законах. При нагревании плотность и вес воды снижаются, а при остывании показатели возвращаются к стандартным параметрам. Давление в системе почти отсутствует – в формулах теплотехнических расчетов принимается соотношение 1 атм. на 10 м напорного водяного столба. Таким образом, при обустройстве отопительной системы в 2-х этажном строении расчет гидростатического давления показывает не более 1 атм., в одноэтажных не более 0,7 атм. на 10 м напорного водяного столба.

Из-за увеличения объема прогретой жидкости самотечная система отопления частного дома дополняется расширительным баком, который устанавливается на трубе подачи теплоносителя вверху системы. Задача емкости – компенсировать повышение объема воды.

Самоциркулирующая система используется в частных строениях и позволяет выполнять подключения:

1. К теплым полам. Циркуляционный насос нужен только на водяной контур теплого пола, вся остальная теплосистема будет работать в самотечном режиме. При отключении питания (электричества) комната будет отапливаться посредством радиаторов.
2. К бойлеру косвенного нагрева воды. В этом случае нет нужды в насосном оборудовании, бойлер ставится в верхней точке всей конструкции, рядом или чуть ниже расширительного бака. При невозможности монтажа бойлера, систему дополняют насосом, который ставится на расширительный бак. Для предупреждения рециркуляции теплоносителя на бак устанавливается обратный клапан.

Физические свойства воды помогают транспортировке жидкости по трубопроводам – при нагревании жидкость устремляется вверх самотеком по разгонному участку трубопровода, а после остывания перемещается от радиаторов обратно в котел. Важно выложить трубопровод с определенным углом наклона, иначе гравитационная циркуляция не будет работать.

Преимущества и недостатки самотечной системы

Популярностью система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией пользуется из-за простоты монтажа и удобства эксплуатации. Нет необходимости в установке дорогостоящего дополнительного оборудования, не будет расходов на электроэнергию. Поддержание автономности работы отопления – еще один плюс.

К минусам можно отнести только небольшую эффективность конструкции – отопление с принудительной транспортировкой обладает повышенной теплоотдачей. Это достигается за счет ускорения транспортировки нагретого теплоносителя, вода не успевает остывать и доходит в нужном температурном режиме до самых крайних радиаторов. Однако снижение температуры теплоносителя наблюдается в помещениях значительных площадей, а если обустраивается тепловая конструкция в строении малого объема, отопление самотеком является лучшим выбором.

Основные виды гравитационной системы отопления

Различается 4 типа самоциркулирующейся конструкции с гравитационным течением теплоносителя. Выбор варианта зависит от требований хозяина по производительности отопления, материала строения, утепления дома и прочих нюансов.

Определяя, какое лучше делать водяное отопление в частном доме без насоса, требуется выполнить несколько расчетов, принять во внимание технические характеристики источника тепла, просчитать диаметр трубы и составить проект.

Закрытая система

Рекомендуем к прочтению:

Принцип работы такой:

• Нагрев теплоносителя приводит к вытеснению воды из контура отопления. Под воздействием повышенного давления жидкость перемещается в закрытый расширительный бак с мембраной.
• В этом баке одна половина заполнена газом, вторая – пустая. Пустая половина заливается прогретым теплоносителем, что приводит к сжатию газообразного вещества.
• Как только вода остывает, газ снова расширяется и выталкивает из бака воду.

Простое решение пока не набрало популярность, однако возможность полной автономности и поддержания оптимального давления в трубах – явные плюсы варианта, которые пригодятся хозяевам частных домов небольшой площади. Минус конструкции в повышении объема емкости при необходимости прогревать большие помещения, поэтому закрытая система в основном используется в домах площади до 40 м2.

Открытая система

Этот вариант отличается от закрытого лишь конструкцией расширительного бака. Схему можно увидеть в старых строениях, где бак установлен под кровлей или потолком жилого помещения. Емкость можно сделать самостоятельно, но при такой схеме есть риск завоздушивания радиаторов, что снижает эффективность работы системы. Кроме того, кислород в воде приводит к образованию коррозии, появлению дефектов внутри труб и быстрому выходу элементов из строя.

Важно! При открытой системе самотечного отопления необходимо установить радиаторы под определенным углом и оснастить каждую батарею краном Маевского.

Двухтрубная система

Особенности конструкции:

1. Прокладывается 2 трубы – одна для подачи теплоносителя, вторая для обратки. Подающий трубопровод соединяется входным отводом, обратный подводкой стыкуется с баком и батареей.
2. Двухтрубная схема систем отопления частного дома с естественной циркуляцией обеспечивает равномерное распределение тепла по помещению.
3. Нет необходимости добавлять секции батарей, расположенных далеко от бака, чтобы гарантировать прогрев комнаты.
4. Для контура выбираются трубы меньшего диаметра, регулировать интенсивность подачи теплоносителя и уровень нагрева намного проще.

В 2-х трубной системе можно допустить некоторые отклонения от параметров уклона труб, причем это не скажется на скорости транспортировки теплоносителя. Выполнить работы по силам домашнему мастеру, ошибки в расчетах устраняются в процессе обустройства конструкции.

Однотрубная система

Это простая горизонтальная схема выкладки с одной трубой, которая подключена последовательным образом ко всем батареям. Подача носителя через верхний отвод – отток через нижний, таким образом, вторая батарея получает чуть более остывший носитель, третья – еще более прохладный. От крайнего радиатора обратка возвращается в бак для прогрева.

Обустроить такую самотечную систему не представляет труда, но если количество радиаторов более 3-5 шт., однотрубная система не является целесообразной. Даже если увеличить количество секций последней батареи, температура носителя слишком мала, чтобы обеспечить равномерность отопления.

К достоинствам схемы относят простоту монтажа, экономию средств, а недостаток наблюдается только при установке одной трубы в больших комнатах. Сформировать однотрубную схему в 2-х и более этажных строениях без насоса нельзя – велик риск допустить ошибку в уклонах трубопроводов, из-за чего теплоноситель не будет транспортироваться с нужной скоростью, и строение останется без отопления.

Какое отопление лучше, естественное или принудительное?

Если дом не отличается величиной площадей, насчитывает всего 1 этаж и количество радиаторов не превышает 3-5 шт., самотечная система отопления будет оптимальным решением задачи.

Во всех прочих случаях следует продумать установку циркуляционного насоса, и вот по каким причинам:

Рекомендуем к прочтению:

• При наличии насоса жидкость быстрее прогревается, достигает положенной температуры в + 50 С, расширяется и начинает циркулировать по системе. То есть прогрев помещений будет более быстрым.
• При самотечном движении воды теплоноситель в крайнем радиаторе будет остывшим, поэтому число модулей в батарее нужно увеличить, а это дополнительные расходы.
• Если стоит насос, риск завоздушивания батарей минимальный, даже при формировании открытой системы отопления.

При подключении насоса есть возможность управлять температурой прогрева, интенсивностью подачи теплоносителя в трубы, самотечная система такого не подразумевает.

Правила монтажа системы отопления без насоса

Во всех гравитационных схемах один минус – нет давления в системе, потому нарушения в монтаже приводят к снижению функциональности конструкции. На работу влияют повороты, высокие или низкие уклоны, отсутствие продуманной схемы.

Чтобы сформировать правильную теплосистему, следует обратить внимание на:

• выкладку уклонов;
• тип, диаметр трубы;
• подачу, вид теплоносителя.

Выбор труб и их уклона в системе отопления

Различается несколько видов материала, пригодного для сооружения трубопровода:

1. Сталь. Это трубы с относительно невысокой стоимостью, но увеличенной теплопроводностью, прочностью. Сталь хорошо переносит разницу давлений, стойко противостоит коррозии. Минус – потребуется сварка.
2. Металлопластик. Трубы с гладкой внутренней стороной, минимизирующие образование засоров. Малый вес и линейное расширение – плюсы, небольшой срок эксплуатации (15 лет) и высокая цена – минусы.
3. Полипропилен. Простой монтаж, герметичность, прочность, длительный срок пользования и неподверженность к промерзанию – достоинства труб, а вот цена товара – минус. Следует учитывать, что стыковка осуществляется пайкой, что снижает затраты на монтаж. Срок службы до 25 лет.
4. Медь. Предельно прочный материал, который выдерживает нагрев до +500 С. Срок пользования от 100 лет, предельная стойкость к коррозии – плюсы. Но очень высокая цена и масса – явные минусы трубопроводов.

Что касается выбора диаметра, то его нужно просчитать так:

• учесть потребность помещения в тепловой энергии и к конечной цифре добавить 20%;
• по СНиП найти параметры соотношения мощности теплосети к внутреннему сечению трубы;
• выбрать в таблице материал, из которого сделаны трубы, принять в расчет стандартные параметры, в частности, для стальных труб диаметр должен быть не менее 50 мм, но при подборе широких труб эффективность теплоносителя снижается.

Важно! Чтобы самотечная система работала без сбоев, можно сделать так: после каждого разветвления трубы диаметр снижать на один размер. То есть, если к котлу подсоединяется труба в 2 дюйма, после первой батареи диаметр 1,2 дюйма, после следующей – 1,3 дюйма.

Что касается уклона, то по строительным нормам на каждый погонный метр трубы нужно делать наклон размером в 10 мм. Эти стандарты и нужно принимать в учет, планируя отопление самотеком, а схема выкладки, предварительно составленная в виде проекта, поможет промерить параметры укладки при проведении монтажных работ.

Выбор теплоносителя для системы

Чтобы естественная циркуляция в системе отопления частного дома поддерживалась с нужной скоростью, следует выбрать оптимальный теплоноситель. В большинстве случаев выбирается чистая вода – безопасный и дешевый вариант. Можно применять антифриз, но большая плотность с меньшей теплоотдачей нивелируют достоинства жидкости. Гликолевые составы нужны только при условии, что теплосистема не будет использоваться очень длительное время, антифриз не замерзает, и в отличие от воды не прорывает трубы.

Выбор верхнего или нижнего разлива

Если применяется нижний розлив, то трубопровод прокладывается на уровне напольного покрытия. При формировании однотрубной самотечной схемы нижний розлив считается не теплоэффективным, схема оправдана для трубопроводов с высоким давлением теплоносителя.

Верхний розлив лучше подходит для частных строений. В этом случае горячий поток подается через трубу под потолком, вода вытесняет воздух, который можно стравить краном Маевского. При верхнем розливе можно делать однотрубную схему отопления, теплоэффективность в этом случае поддерживается на оптимальных величинах.

Зная, как сделать циркуляцию воды без насоса, следует внимательно относиться ко всем этапам проектирования и монтажа. Ошибки в работе приводят к переустановке всех элементов, модификации контура или монтажу насоса, а это увеличивает финансовые вложения.

Обвязка котла

Создавая систему отопления в доме, большую часть выбора занимает котел. Это может быть твердотопливный, электрический, газовый (в районах, где он проведен). Помимо типа отопительного устройства важно правильно подобрать требуемую мощность, чтобы в сильные морозы не приходилось мерзнуть. Сделав этот, поистине сложный, выбор, возникает вопрос: «а что же дальше?»

Далее, как правило, следует выбор отопительных приборов (радиаторы или теплый пол). Но не менее важным этапом является обвязка котла.

Для чего нужна обвязка котла?

Обвязку котла делают для того, чтобы оборудование не перегревалось, продлить срок эксплуатации системы отопления. Она будет выполнять следующие функции-

— Предотвратит превышение давления выше максимально допустимого уровня.

— Будет удалять воздух из системы, предотвращая образование воздушных пробок.

— Избавит от песка, окалин и прочих включений, которые циркулируют в отопительной системе.

— Компенсирует избыточное тепловое расширение.

В общем, это комплекс приборов, который обеспечивает безопасное и комфортное использование системы отопления.

Обвязка котла зависит от типа отопительной системы, которые можно разделить на 2 вида:

— с естественной циркуляцией

— с принудительной циркуляцией

Обвязка котла в системе с естественной циркуляцией

Наиболее доступный вариант обвязки котла, при этом простой в исполнении. В этой системе отсутствует циркуляционный насос, а движение теплоносителя осуществляется за счет способности холодных жидкостей выталкивать менее плотные теплые. Расширительный бак в этой системе является открытым.

Судя по схеме обвязки котла в гравитационной системе отопления (она же с естественной циркуляцией), потребуются следующие компоненты:

— Соединители трубы и котла

— Сами трубы

— Расширительный бак открытого типа

— Вентиль (кран) слива теплоносителя

— Вентиль (кран) подпитки системы

— Фильтр сетчатый (косой фильтр)

— Уголки и тройники для изгибов трубопровода и подсоединения расширительного бака, сливной арматуры

Несмотря на кажущуюся простоту монтажа, следует соблюдать несколько правил:

— Минимальный диаметр трубы 40 мм

— Радиаторы должны располагаться выше, чем отопительный прибор

— Горизонтальные участки должны иметь уклон от 5 мм на метр по направлению движения теплоносителя

Плюсами такой системы являются отсутствие сложных узлов, комплектующих, что дает возможность быстро отремонтировать участок, в случае выхода из строя, а также энергонезависимость. Даже есть отключат свет, то теплоноситель будет циркулировать в системе и в доме будет тепло. Ну и наиболее весомый плюс гравитационной системы отопления- цена.

Но минусы тоже довольно весомы. Необходимо соблюдать уклон трубопровода, иначе циркуляция не будет осуществляться, а как следствие и тепло от котла поступать не будет. Касаемо труб также минусом является то, что сделать скрытый водопровод практически невозможно. Из-за того, что нет никаких приборов будет довольно сложно регулировать подачу, к этому тоже необходимо быть готовыми. И самое важное, на что необходимо обратить внимание- такая система подойдет только для небольших площадей (до 80 м2) и радиаторов как отопительных приборов.

Обвязка котла в системе с принудительной циркуляцией

Более современный тип отопления, в котором решены проблемы с отоплением больших площадей, неравномерным прогревом отопительных приборов, среди которых и водяной теплый пол. Благодаря именно этой системе появляется возможность сделать в доме этот вид отопления.

Конструктивные отличия этой системы отопления от варианта с естественной циркуляцией заключаются в изменении расширительного бака (теперь он закрытый, еще он называется мембранный бак) и добавлении таких элементов как циркуляционный насос и воздухоотводчик с предохранительным клапаном (эти два устройства объединяются в одном- группа безопасности котла).

В данной системе мембранный бак компенсирует избыточное тепловое расширение, а если давление превысило максимальное значение, то предохранительный клапан его сбросит и убережет систему от разрыва. Воздухоотводчик убирает скопившийся воздух в трубопроводе, тем самым исключается возможность образования воздушных пробок. Циркуляционный насос прогоняет теплоноситель по всей системе, что дает нам равномерный прогрев отопительных приборов, будь то радиаторы или теплые полы, а также вовремя отводит от котла нагретый теплоноситель, что исключает его закипание. При этом не требуется участие человека, что позволяет просто наслаждаться комфортными условиями.

Для обвязки котла в такой системе отопления потребуются следующие компоненты:

— Соединители трубы и котла

— Трубы

— Мембранный бак

— Фильтр сетчатый (косой фильтр)

— Вентиль (кран) слива теплоносителя

— Вентиль (кран) подпитки системы

— Циркуляционный насос и соединения для него

— Группа безопасности

Независимая от человека работа отопительной системы- самый главный плюс. Также безопасность в эксплуатации сбережет немало денег в случае какой-либо аварии, ведь один котел стоит немалых денег, да и незапланированный ремонт помещения не приносит никакой радости. Равномерный прогрев отопительных приборов дает комфорт в любой комнате, при этом можно максимально эффективно отрегулировать систему. Ведь с солнечной стороны не нужен сильный нагрев, а вот с противоположной можно и добавить температуру. Все эти факторы вместе дают уверенность в надежности и комфорт, а к этому стремится подавляющее большинство людей.

Минус, наверное, единственный- цена. В сравнении с гравитационной системой отопления добавляется несколько недешевых приборов, соответственно стоимость системы увеличивается. Также появляется зависимость от электричества, ведь при его отключении прекратится работа циркуляционного насоса.

Сравнение типов отопительных систем

Наглядно разница в комплектующих у этих систем представлена на изображении

Чтобы разница в цене была более ощутима, мы просчитали примерную стоимость обвязки котла в той и другой системе. Как основной материал была выбрана труба из полипропилена, армированная стекловолокном. «Подопытное» помещение- 50 м², квадратной формы, без разбивки на комнаты. Котел в обоих случаях будет одинаковый, как и количество радиаторов (4 шт)

Стоимость комплектующих гравитационной системы

Стоимость комплектующих принудительной системы

^{*Цены актуальны на январь 2017г}

Из расчета становится понятно, что цена на принудительную систему отопления выше, но если смотреть детально, то стоимость трубы во втором случае ниже за счет меньшего диаметра, да и расширительный бак открытого типа не учтен, так как найти его довольно проблематично, умельцы изготавливают их самостоятельно.

Подводя итог можно отметить, что две системы отопления кардинально различаются и имеют право на жизнь, все зависит от условий эксплуатации. Там, где постоянные перебои с электричеством- однозначно подойдет гравитационная система, но если же таких проблем нет, то стоит задуматься о принудительной системе отопления, которая способна обеспечить комфорт и безопасность при отоплении дома.

Сравнение систем с естественной и принудительной циркуляцией

Система отопления с естественной циркуляцией – это система, в которой теплоноситель движется под воздействием силы тяжести и благодаря расширению воды при повышении ее температуры. Насос отсутствует.

Работает система отопления с естественной циркуляцией так. Определенный объем теплоносителя нагревается в котле. Нагретая вода расширяется и поднимается наверх (поскольку ее плотность ниже, чем у холодной воды) до самой верхней точки отопительного контура.

Она самотеком движется по контуру, постепенно отдавая свое тепло трубам и отопительным приборам – при этом, естественно, остывая сама.  Совершив полный круг, вода возвращается назад к котлу. Цикл повторяется.

Такая система является саморегулирующейся, а также самотечной, или гравитационной: скорость движения теплоносителя зависит от температуры в доме. Чем холоднее, тем он быстрее движется. Это происходит потому, что напор зависит от разницы в плотности воды, выходящей из котла, и ее плотности в «обратке». Плотность зависит от температуры: вода остывает (а чем холоднее в доме, тем быстрее это происходит), плотность увеличивается, скорость вытеснения нагретой воды (с меньшей плотностью) возрастает.

Кроме того, напор зависит от того, на сколько по высоте отстоят котел и нижний радиатор: чем ниже котел, тем быстрее вода переливается в обогреватель (по принципу сообщения сосудов).

Плюсы и минусы самотечных систем

Реализация отопления с естественной циркуляцией

Такие системы очень популярны для квартир, в которых реализована автономная система отопления, и одноэтажных загородных домов небольшого метража (читайте подробнее о реализации систем отопления в загородных домах).

Положительным фактором является отсутствие в контуре подвижных элементов (в том числе насоса) – это, а также то, что контур замкнут (и, следовательно, соли металлов, взвеси и прочие нежелательные примеси в теплоносителе имеются в постоянном количестве), увеличивают срок службы системы. Особенно если вы будете применять полимерные, металлопластиковые или оцинкованные трубы и биметаллические радиаторы, она может прослужить 50 и более лет.

Они дешевле систем с принудительной циркуляцией (как минимум – на стоимость насоса) в сборке и в эксплуатации.

Естественная циркуляция воды в системе отопления означает сравнительно маленький перепад. К тому же и трубы, и отопительные приборы из-за трения оказывают сопротивление движущейся воде.

Исходя из этого, отопительный контур должен иметь радиус порядка 30 метров (или немногим больше). Разнообразные повороты и ответвления увеличивают сопротивление и, следовательно, уменьшают допустимый радиус контура.

Такой контур является высокоинерционным: от момента запуска котла и до прогрева помещений проходит достаточно много времени — до нескольких часов.

Чтобы система функционировала нормально, условно горизонтальные участки труб должны иметь наклон по ходу течения теплоносителя. Воздушные пробки (детально о них читайте здесь) в таком контуре все собираются в самой верхней точке системы. Там монтируют герметичный либо открытый расширительный бачок.

Закипает вода чаще в системе отопления самотечного типа. Например, в случае применения открытого расширительного бачка порой бывает недостаточно воды в системе, а также если трубы имеют слишком маленький диаметр или слишком маленький уклон (из-за этого уменьшается скорость теплоносителя). Также это может произойти из-за завоздушивания.

Скорость движения воды в самотечном контуре

Скорость воды в системе отопления определяется рядом факторов:

• Напором теплоносителя.
• Диаметром труб (чем меньше диаметр, тем выше сопротивление, поэтому лучше использовать трубы с большим диаметром).
• Количеством поворотов и их радиусом, Оптимально – минимальное количество поворотов (лучше всего вообще по прямой, а если они все-таки есть – то с большим радиусом).
• Запорной арматурой: ее количеством и типом.
• Материалом, из которого выполнены трубы. Наибольшее сопротивление оказывает сталь: чем больше на ней отложений, тем выше сопротивление, оцинкованная сталь – меньше, полипропилен – еще меньше, поэтому диаметр полипропиленовых труб может быть меньше, чем стальных.

Принудительная циркуляция

Принципиальная схема, поясняющая работу принудительной циркуляции

Система отопления с принудительной циркуляцией – это система, в которой используется насос: вода движется под воздействием давления, оказываемого им.

Система отопления с принудительной циркуляцией имеет такие преимущества перед гравитационной:

• Циркуляция в системе отопления происходит с гораздо большей скоростью, и, следовательно, прогрев помещений осуществляется быстрее.
• Если в самотечной системе радиаторы прогреваются по-разному (в зависимости от их удаленности от котла), то в насосной они нагреваются одинаково.
• Можно регулировать нагрев каждого участка отдельно, перекрывать отдельные сегменты.
• Схема монтажа является более легко модифицируемой.
• Не образуется завоздушенность.

Недостатки у такой системы также имеютcя:

1. Она дороже в монтаже: в отличие от  гравитационной модели, нужно прибавить стоимость насоса и стоимость запорной арматуры для его отсечения.
2. Она менее долговечна.
3. Зависит от снабжения электроэнергией. Если у вас случаются перебои с ее подачей, необходимо обзавестись источником бесперебойного питания.
4. Она дороже в эксплуатации, так как насосное оборудование потребляет электроэнергию.

Выбор и монтаж насоса

Чтобы выбрать насос, нужно учесть целый ряд факторов:

• Какой именно теплоноситель будет использоваться, какой будет его температура.
• Длина магистрали, материал труб и их диаметр.
• Сколько радиаторов (и каких именно – чугунных, алюминиевых и т.д.) будет подключено, каков будет их размер.
• Количество и виды запорной арматуры.
• Будет ли автоматическое регулирование, и как именно оно будет организовано.

При монтаже насоса на «обратке» продлевается срок службы всех частей контура. Перед ним также желательно установить фильтр для предотвращения поломки крыльчатки.

Перед установкой насос обезвоздушивают.

Выбор теплоносителя

В качестве теплоносителя может использоваться вода, а также один из антифризов:

• Этиленгликоль. Токсичное вещество, которое может привести к летальному исходу. Поскольку протечки все же полностью исключить нельзя – лучше его не использовать.
• Водные растворы глицерина. Их использование требует применения более качественных уплотнительных элементов, деталей из неполярных резин, некоторых видов пластмасс;. Может потребоваться установка дополнительного насоса. Вызывает повышенную коррозию металла. В местах нагрева до высоких температур (в районе горелки котла)  возможно образование ядовитого вещества – акролеина.
• Пропиленгликоль. Это вещество нетоксично, мало того, оно используется в качестве пищевой добавки. На его основе изготавливаются эко-антифризы.

Проектные расчеты всех отопительных контуров базируются на применении воды. В случае применения антифриза следует пересчитать все параметры, поскольку антифриз в 2-3 раза более вязкий, имеет гораздо больше объемное расширение, меньшую теплоемкость. Это означает, что требуются гораздо более мощные (примерно на 40% — 50%) радиаторы, большая мощность котла, напор насоса.

При превышении температуры антифриза он разлагается. При этом образуются кислоты, вызывающие коррозию металла, и твердые осадки, оседающие на стенках труб и внутри радиаторов и ухудшающие движение теплоносителя.

Антифризы также склонны к протечкам, они являются бичом систем с большим количеством резьбовых соединений. Его применение обосновано в том случае, если система отопления может надолго оставаться без присмотра в морозные дни.

Обычную воду в качестве теплоносителя также не рекомендуется использовать: она насыщена солями и кислородом, что приводит к образованию накипи и к коррозии труб и радиаторов.

Обязательно дополнительно прочтите про выбор теплоносителя для системы отопления. В этом вопросе нет мелочей, а нюансов – очень много.

Подготовка воды для системы отопления заключается в ее умягчении (детальнее читайте тут).

Это происходит следующим образом:

• Кипячением: углекислый газ улетучивается, некоторые из солей (но не соединения магния и кальция) выпадают в осадок;
• Использованием химических веществ, умягчитель воды для системы отопления – это ортофосфат магния, гашеная известь, кальцинированная сода. Все соли становятся нерастворимыми и выпадают в осадок, для устранения остатков которого воду нужно подвергнуть фильтрации.
• Дистиллированная вода в системе отопления является идеальным вариантом.

Обязательно рекомендуем уделить 5 минут своего времени и в видео формате посмотреть обзор, в котором сравниваются эти системы, приводятся технические решения.

Надеемся, что разница между естественной и принудительной циркуляций вам понятна. И вы выберете оптимальный для себя тип системы отопления.

Будем благодарны, если нажмете на кнопки социальных сетей. Пусть и другие почитают этот материал. Приглашаем вас также вступить в нашу группу в сети Вконтакте. До встречи!

какой выбрать, последствия заужения к квартире, подбор по таблице

Отопление дома или квартиры — не такая простая инженерная система, как может показаться на первый взгляд. При составлении проекта требуется провести много расчётов, в частности, нужного диаметра трубопровода.

Правильно подобрать диаметр — это залог надёжной, комфортной и эффективной системы обогрева помещений.

К примеру, отопление без насоса, где теплоноситель циркулирует самотёком, вообще может не заработать при слишком узких трубах, а схема с принудительной циркуляцией при занижении диаметра будет шуметь или не прогревать помещения до нужной температуры. Поэтому следует воспользоваться правилами расчёта, которые позволят привести теплопотери к минимуму.

Влияние диаметра труб на КПД для системы отопления в частном доме

Ошибочно полагаться на принцип «больше — лучше» при выборе сечения трубопровода. Слишком большое сечение трубы ведёт к снижению давления в ней, а значит и скорости теплоносителя и теплового потока.

Более того, если диаметр слишком велик, у насоса попросту может не хватить производительности для перемещения такого большого объёма теплоносителя.

Важно! Больший объём теплоносителя в системе подразумевает высокую суммарную теплоёмкость, а значит времени и энергии на его подогрев будет затрачиваться больше, что также влияет на КПД не в лучшую сторону.

Подбор сечения трубы: таблица

Оптимальное сечение трубы должно быть минимально возможным для данной конфигурации (см. таблицу) по следующим причинам:

• маленький объём теплоносителя быстрее нагревается;
• меньший просвет создаёт большее сопротивление движению теплоносителя, оно замедляется, что приводит к уменьшению шума;
• трубопровод небольшого диаметра лучше впишется в интерьер и вызовет меньше трудностей при монтаже;
• от размера трубы зависит её стоимость, поэтому тонкие трубы более выгодны по цене.

Однако, не стоит переусердствовать: помимо того, что маленький диаметр создаёт повышенную нагрузку на соединительную и запорную арматуру, он также не в состоянии перенести достаточно тепловой энергии.

Чтобы определить оптимальное сечение трубы, используется следующая таблица.

Фото 1. Таблица, в которой значения приведены для стандартной двухтрубной схемы системы отопления.

Какие нужны параметры

В описании характеристик на конкретную трубу могут встретиться следующие параметры:

• Внутренний диаметр — основной фактор, влияющий на производительность системы и учитывающийся в расчёте.
• Внешний — измеряется по внешней окружности трубопровода, влияет на то, какие отверстия потребуется сверлить в стенах и перекрытиях.
• Номинальный, или условный — приблизительно совпадает с внутренним сечением трубы, выбирается из фиксированного ряда чисел по ГОСТу, обозначается как DN 100. Для распространённых значений иногда так же обозначается как диаметр резьбы в дюймах, например: 1/2″, 3/4″.

Процедура расчёта, чтобы подобрать размер

Рассмотрим пример типового расчёта сечения трубопровода для обогрева комнаты 40 м².

• Вычислим оптимальное количество энергии для прогрева помещения. Для средней полосы, утеплённого дома и потолков не выше 3 метров, на 10 м² площади требуется 1 кВт тепла. Или для 40 м² — 4 кВт.
• Берём 20% запас (на случай непредвиденных теплопотерь в виде открытых окон и других факторов): 4*1,2 = 4,8 кВт, или 4800 Вт. Под каждым окном в помещении должен стоять радиатор отопления. Допустим, в нашей комнате 3 окна, тогда это 3 радиатора, каждый по ~1,6 кВт.

Внимание! Тепловая мощность указывается в техпаспорте на батарею отопления. Можно использовать более мощный радиатор, но не наоборот, иначе помещение не будет прогреваться достаточно эффективно.

• Теперь обращаемся к таблице и находим в ячейках самое близкое значение мощности к расчётному, округляя в большую сторону.

Согласно таблице, это 5518 Вт и нужно использовать трубопровод с сечением равным 12 мм, а скорость движения теплоносителя составит 0,6 м/с.

Несмотря на присутствие в ячейках других близких значений, используют значения из ограниченной синим цветом зоны, которая заключает в себе приемлемые значения скорости жидкости в трубопроводе.

Подходящая скорость протока теплоносителя по трубам — от 0,3 до 0,7 м/с. Меньшая — приведёт к медленному обогреву помещения и неравномерному прогреву радиаторов, а при большей жидкость просто не будет успевать прогреваться до установленной температуры в теплообменнике котла и создавать ощутимый шум.

Вам также будет интересно:

Особенности выбора в частном доме

В случае наличия центральной отопительной магистрали, подбор диаметра проводится аналогично квартирным отопительным системам. Однако если вы проектируете автономное отопление в частном доме, то необходимо принять в расчёт тип циркуляции теплоносителя: естественный или принудительный.

Принудительная циркуляция жидкости не так привередлива к выбору сечения трубопровода, а вот работа самотёчной системы с естественной циркуляцией очень сильно зависит от диаметра труб на различных участках.

Здесь больший размер трубы означает меньшее сопротивление и лучшую производительность системы, а некоторые участки контура должны обладать меньшим диаметром. Например, при установке байпаса (замыкающего участка) его диаметр рекомендуется на один условный размер меньше, чем основного трубопровода.

Фото 2. Применение байпаса в отопительной системе, в этом случае диаметр труб должен быть меньше, чем у трубопровода.

Последствия заужения стояка в многоквартирном доме

Весь контур системы отопления в идеале должен быть выполнен трубами одного размера. Отдельные узкие участки приводят к локальным повышениям давления и снижению расхода жидкости, что может пагубно отразиться на эффективности отопления.

При переделке системы отопления в квартире и замене стальных труб на пластиковые, можно по невнимательности сделать заужение диаметра на данном участке. Происходит это потому, что толщина стенок трубопровода из полиэтилена гораздо больше толщины у стального. Так при одинаковом внешнем сечении, пластиковая труба будет обладать меньшим внутренним просветом.

Зачастую такое делается только ради экономии времени и усилий, ведь старые отверстия в стенах под стальные трубы придётся расширять, причём немало: с 25 до 32 мм. Гораздо проще сэкономить и поставить трубу с меньшим внутренним сечением.

Однако делать такое категорически нельзя из-за серьезных последствий: в многоквартирном доме у соседей по стояку вы таким образом украдёте 40% тепла и воды, проходящей по трубам.

Как выбрать диаметр подачи и обратки в квартире

В двухтрубной схеме отопления может использоваться различное расположение труб подачи (с горячим теплоносителем) и обратки (с остывшим после передачи части энергии помещению). Если подача и обратка проходят рядом параллельно и каждый радиатор имеет индивидуальное подключение, то их диаметр можно выбрать одинаковым.

Справка! Однако если трубы разнесены, и подача заведена на чердак дома, откуда уже идут ответвления на комнаты, диаметр подающего трубопровода нужен больше обратного, для обеспечения достаточной производительности системы.

Трубопровод как ключ к эффективной работе

Сечение труб, из которых монтируется система отопления, имеет большое значение в эффективности её работы.

Неправильно произведённый расчёт диаметров может не проявить себя до поры до времени.

Например, пока вы не измените температуру теплоносителя или не попытаетесь запустить систему в холодном доме.

Если отопление и так работало «на грани», то изменение температурного режима может понизить давление до таких уровней, что система просто не будет работать.

Полезное видео

Из видео можно узнать некоторые советы специалиста по выбору диаметра труб отопительной системы.

Заключение

Помимо традиционного отопления на базе котла, сегодня набирает популярность геотермальное отопление, использующее тепловую энергию, запасённую в грунте от солнца. Специальное оборудование (тепловой насос) преобразует небольшую температуру +5–8 °C на глубине земли в тепло для обогрева помещений.

К преимуществам данного способа отопления является повсеместная доступность, возобновляемость энергии, экологичность и низкие расходы на эксплуатацию. Но пока такие установки слишком дороги и окупаются через 5–8 лет. К тому же, для питания насоса требуется электричество, что делает такое отопление полностью энергозависимым.

Расчёт диаметра труб для отопления

Трубы являются одними из самых распространённых, разнообразных и необходимых изделий. Их назначения и сферы использования так многочисленны, что и перечислить сложно. Трубопроводы для выполнения самых разных задач изготавливают из металла, стекла, пластика, керамики. Размеры варьируются, могут быть от миллиметра и до огромных труб для транспортировки нефти и газа.

В данной статье разберём, как рассчитать диаметр труб для отопления. Не стоит недооценивать важность расчёта, потому что неточности в выборе трубного диаметра могут существенно ухудшить гидродинамику отопительного контура, снизить коэффициент полезного действия и стать причиной слишком высоких затрат на приобретение труб забольшого диаметра.

Ключевые параметры труб:

• усреднённый диаметр;
• внешний диаметр трубы;
• внутренний трубный диаметр;
• материал трубопровода.

Советы перед расчётом и установкой системы

Узнать необходимый диаметр трубопровода под отопление очень важно, так как именно от этого параметра зависит гидродинамическое сопротивление и пропускная способность контура. Ещё перед расчётом требуется чётко определиться с типом труб и их материалом.

Нанесённая маркировка для изделий различается. Трубы из пластика маркируют с указанием наружного диаметра, а из чугуна и стали – по внутреннему диаметру. Взять на заметку этот факт придётся, если установка трубопровода будет осуществляться комбинированным способом.

Перед самой работой также необходимо составить схему планируемой системы отопления, выбрать диаметр труб для отопления в частном доме и купить все материалы. К тому же найти комплектующие, в том числе тройники, клапаны, переходники и воздушные клапаны.

Расчёт диаметра трубы для отопления должен производиться аккуратно и внимательно, в какой последовательности всё рассчитывать рассмотрим ниже.

Что нужно для расчёта

Как правило, вычисления начинают с определения тепловой мощности – Q. Необходимое количество тепла узнают произведением объёма помещения V в м³ на норму, которая равна 40 Вт/м³.

Q = V х 40 Вт/м³

Затем устанавливают тип системы отопления: одно- или двухтрубная. Для загородных домов лучше подойдёт 2-трубная, однако для будущего расчёта выбор типа системы – не самое важное.

Лучше направить своё внимание на выбор метода движения теплового носителя:

• будет ли он конвекционным либо естественным;
• либо же принудительным, с использованием насоса циркуляции.

Главное отличие этих методов в том, что при организации системы выбирается уклон отопительных труб при естественной циркуляции, где жидкость движется самотёком, а второй вариант подразумевает движение с помощью насоса, что делает скорость обмена тепла намного выше.

Скорость движения теплового носителя – очень важный показатель.

В зависимости от него, в том числе, выбирают диаметр труб для обогрева. Расчётные единицы для естественной циркуляции – от 0,3 м/с. Скорость движения теплоносителя зависит от напора, поэтому при выборе варианта с естественной циркуляцией он определяется высотой подъёма расширительного бачка открытого типа. Каждый метр подъёма добавляет величину давления в 0,1 атм.

В случае с циркуляцией при помощи насоса выбирают величину скорости – 0,7 м/с. Высчитывая скорость необходимо идти на определённые уступки, ведь при высокой скорости появляется шум в системе и существенно повышается гидравлическое сопротивление, а при очень низкой — забольшие размеры отопительных изделий приведут к увеличению финансовых затрат. Потому зачастую выбирают меньший диаметр в связи с:

• облегчённым монтажом;
• относительно низкой стоимостью труб диаметра поменьше;
• увеличением динамичности системы при меньшем количестве жидкости.

Расчёт по этапам

Вы определили исходные данные: нарисовали схему отопительной системы, решили с типом, вовремя рассчитали величину тепловой мощности для всех помещений? Тогда действуйте дальше. Обычно расчёт начинают с наиболее удалённого помещения.

Объёмный расход жидкости вычисляют по формуле:

G = 0.86*Q / 20

где:
G – объёмный расход теплоносителя, кг/ч;
Q – расчётное количество тепла, Вт;
20 – температурная разница в подаче и «обратке». Для расчётов равна 20 °C.

По приведённой формуле определяют массу жидкости, однако горячая вода характеризуется при 80 °C плотностью р = 971.6 кг/м³. Потому объёмный расход Vo вычисляют формуле:

Vo = G / р

При знании объёма и скорости движения нетрудно вычислить площадь поперечного сечения:

S = Vo / (3600 х Vт)

где:
S – площадь поперечного сечения;
Vo – расход (объёмный) теплового носителя;
Vт – выбранная скорость потока жидкости.

И в конце производят расчёт диаметра:

D = корень квадратный из выражения 4S /3,14.

После того, как вы вычислили диаметр для дальней комнаты, рассчитать размер трубопровода для следующего помещения не составит труда. Однако стоит помнить, что через это помещение необходимо пропустить суммарное количество тепла для двух комнат и т.п. Расчёт в целом не трудный, но для тех, кто не занимался ранее подобными вычислениями, достаточно громоздок.

Потому для того, чтобы облегчить сам процесс, существуют таблицы, дающие ответ и решающие задачу – как определить диаметр трубы для отопления. Из таблиц чётко ясно: диаметр отопительных труб с естественной циркуляцией нужен большой, так как скорость движения потока 0,3 м/с. Выбирать трубы стоит по ближайшему большему диаметру, взяв на заметку несовпадение логики маркировки труб из разных материалов:

1. Водогазопроводные трубы из стали – прописан внутренний диаметр.
2. Электросварные изделия из стали – наружный диаметр.
3. Полиэтиленовые, металлопластиковые, из полиэтилена низкого давления, полипропиленовые трубы для отопления – диаметр наружный.

Диаметры медных и стальных труб для отопления:

Таблица диаметров труб

Каким диаметром должны быть трубы отопления полипропилен

Вы решили использовать изделия из полипропилена и не знаете, как подобрать диаметр в связи с вышеприведёнными формулами? Аналогично. Однако у труб из полипропилена большой срок службы, около века, потому система отопления, которая правильно рассчитана и качественно установлена, будет служить довольно долго. Загляните в таблицу диаметров труб для отопления.

Полипропиленовые трубопроводы пользуются популярностью, так как они стоят не так дорого, как металлические, экологичны и внешне привлекательны. К тому же и установка контуров систем при применении подобных изделий становится существенно проще. Существуют специальные аппараты для сварки труб, разные переходники, фитинги, краны и иные нужные комплектующие. Процесс установки чем-то напоминает сборку системы из конструктора.

Оребрённые трубы

Такие изделия изготавливаются методом поперечно-винтовой прокатки. На них наносятся рёбра, увеличивающие площадь поверхности, которая отдаёт тепло. Применение таких труб даёт возможность сократить вес тепловых обменников, потому что тепло будет отдавать и оребрённая труба, по которой циркулирует жидкость.

Оребренная труба

Такая труба, если сравнивать её с обычной гладкой, имеет площадь теплового обмена в 2-3 раза больше. Популярности оребрённых труб мешает их высокая стоимость. Изделия выполняются из алюминия, латуни и меди. Организация системы отопления с использованием такого типа трубопроводов требует существенных денежных затрат, потому их расчёт в этой статье не будем рассматривать.

При не очень разветвлённой и сложной системе трубный диаметр можно рассчитать самостоятельно. Для этого необходимо иметь данные о тепловых потерях помещения и мощность каждого радиатора. Потом, заглянув в таблицу, можно определить сечение трубы, соответствующей подаче нужного количества тепла. Расчёт трудных многоэлементных схем лучше оставить для профессионалов. В крайнем случае, рассчитайте сами, но постарайтесь хотя бы получить консультацию.

Диаметр трубы для отопления частного дома: расчет

Любому профессионалу не составит большого труда определить величину необходимого сечения трубопровода. Для этого существуют специальные таблицы, по которым опытный специалист быстро найдет верный ответ. Намного сложнее обычному владельцу жилья. Он не обладает профессиональными знаниями, а вот желание самостоятельно создать отопительный контур всегда существует. Эта статья поможет правильно определить диаметр трубы для отопления частного дома.

Как сечение трубы влияет на отопительную систему и ее КПД

Высокая эффективность отопительной системы зависит от грамотно разработанного проекта трубопровода. При планировании прокладки труб очень важно правильно рассчитать возможные теплопотери. Нужно стремиться к их максимальному уменьшению. Если этого не сделать, то даже огромные энергетические затраты не помогут нормально функционировать отопительной системе.

Покупая трубы, нужно учитывать некоторые свойства материала изделия:

• физико-химические показатели;
• длину;
• диаметр.

Учет всех этих параметров поможет создать высокоэкономичную отопительную систему, отличающуюся высоким показателем КПД.

Какой диаметр трубы лучше всего использовать для отопления вашего частного дома? От сечения трубы зависят гидродинамические свойства трубопровода. Отсюда следует, что подбор должен осуществляться тщательно, соблюдая все требуемые нормативы.

Существует мнение, что если увеличить диаметр труб для отопления, повысится эффективность отапливающей системы. Однако такое утверждение ошибочно. Когда диаметр неоправданно большой, происходит понижение давления отопительной системы, оно падает до минимальных значений. В результате дом остается вообще без отопления.

Как грамотно подобрать диаметр труб для монтажа трубопровода в собственном коттедже

Выбор диаметра труб для отопления начинается с определения того, как будет происходить подача теплоносителя. Если она осуществляется от централизованной магистрали, проводить расчет нужно аналогично подаче тепла в жилую квартиру.

Если коттедж имеет установленную автономную отопительную систему, то расчет диаметра будет зависеть от вида материала трубы и существующей схемы отопления. 

Например, если осуществляется естественная циркуляция воды, необходимо монтировать трубы с определённым диаметром, а если подключен дополнительный насос, то эта цифра будет совсем другой.

Какие параметры необходимо знать, чтобы сделать правильный расчет диаметра

Очень важным считается значение тепловой мощности. От нее зависит то, насколько эффективно будет обогреваться помещение. Обычно этот параметр определяется на стадии проектирования котельной установки. Если этого не сделано, то приблизительное количество теплоты рассчитывается в зависимости от объема комнаты.

Кубометр помещения будет нормально обогреваться за счет 40 Вт. Следовательно, для определения расхода тепла нужно существующий объем помещения умножить на 40. Результат должен получиться в Ваттах.

Затем определяется вид системы отопления. Он может быть:

• однотрубным;
• двухтрубным.

Второй тип отопительной системы частного дома намного лучше. Он остается самым востребованным и популярным. Однотрубные схемы никто не отменял. Они также применяются в отопительных системах.

Жидкость движется в этих системах по одним и тем же законам, поэтому при определении диаметра трубопровода вид отопления не имеет решающего значения. Намного важнее способ движения теплоносителя. Он может быть нескольких видов:

• конвекционный, или самотечный;
• принудительный: движение осуществляется с помощью циркуляционного насоса.

Эти способы отличаются между собой только движением теплоносителя. При конвекционном методе жидкость перемещается по трубопроводу очень медленно. При принудительном − насос заставляет ее двигаться намного быстрее.

Именно скорость продвижения теплоносителя считается самым важным параметром для расчета такой величины, как диаметр труб отопления. От ее значения зависит пропускная способность магистрали. Рекомендуемая скорость находится в диапазоне 0,3 − 0,7 м/с.

При использовании принудительной системы скорость составляет 0,7 м/с, для конвекционного способа − это 0,3 м/с.

Если скорость жидкости меньше указанного значения, начнется образование воздушных пузырьков. Если диаметр трубопровода будет очень большим, это вызовет значительные затраты.

При высокой скорости трубопровод начнет сильно шуметь, увеличится гидравлическое сопротивление сети, обычный циркуляционный насос с такими условиями может просто не справиться.

Расчет сечения трубы

Чтобы понять методику расчета и познакомиться с таблицей диаметров труб, возьмем типовой расчет монтажа трубопровода комнаты, общей площадью 20 кв. м:

• вычисляется тепловая мощность. Если стены в квартире имеют утепление, высота потолка менее 3 м, то берется 1 кВт на 10 кв. м площади;
• у нас площадь равна 20 кв. м, а это значит, что потребуется 2 кВт мощности;
• к этому значению прибавляются запасные 20 %. В результате получается 2,4 кВт. Следовательно, чтобы в квартире было тепло и уютно, необходимо чтобы отопление имело тепловую мощность не ниже 2,4 кВт;
• если в комнате есть окна, необходимо установить радиаторы отопления. Их количество должно соответствовать числу окон. Например, если имеется 2 окна, требуется установить 2 батареи, мощность каждой из них должна быть не менее 1,2 кВт. Радиаторы устанавливаются под подоконниками. Возможны и другие места в соответствии с дизайном проекта;
• значение мощности отопительных радиаторов разрешается увеличивать, но не уменьшать;
• в таблице в графе внутренних диаметров, необходимо найти величину мощности, равную 2,4 кВт. После этого находится верхний параметр теплового потока. Голубой участок таблицы, показывает оптимальную скорость, с которой движется жидкость;
• такая таблица предназначена для определения необходимых значений двухтрубной отопительной системы. В данном случае учитывается разница между температурой теплоносителя при входе и на его выходе из трубопровода.

После операций с таблицей мы получили следующие значения: чтобы нормально обогреть помещение в 20 кв. м, необходимо чтобы труба имела диаметр 8 мм. Движение теплоносителя будет совершаться со скоростью около 0,6 м/с. При этом расход составит 105 кг/ч, значение тепловой мощности не будет превышать 2453 Вт. Разрешается использовать трубы с сечением 10 мм. Тогда скорость достигнет 0,4 м/с. Расход составит 110 кг/ч. Мощность созданного теплового потока = 2555 Вт.

Теперь вы знаете, какой диаметр трубы выбрать для отопления.

Практические советы

Если неправильно подобрать диаметр трубопровода, возможно появление очень многих проблем:

• протечки;
• высокий расход топлива;
• большие затраты электроэнергии.

Поэтому монтаж такой отопительной системы должен выполняться с учетом всех технологических правил. Для контура из сочетания разнородных труб необходимо сделать специальные расчеты. Отдельно считается пластиковая труба, отдельно металл. Такую задачу должен выполнять только специалист. Самостоятельно рассчитывать диаметр не нужно, ошибка может достигнуть большой величины. Стоимость услуг профессионала намного меньше, чем переделка всех коммуникаций во время отопительного сезона. Все приборы должны подключаться только трубами одинакового сечения.

Похожие статьи:

Схема двухтрубной системы отопления дома

Согласно статистическим данным свыше 70% всех жилых зданий обогреваются посредством водяного отопления. Одной из его разновидностей является двухтрубная система отопления – именно ей посвящена данная публикация.

В статье рассмотрены преимущества и недостатки, схемы, чертежи и рекомендации по монтажу двухтрубной разводки своими руками.

Cодержание статьи

Отличия двухтрубной системы отопления от однотрубной

Любая отопительная система представляет собой замкнутый контур, по которому циркулирует теплоноситель. Однако в отличие от однотрубной сети, где по одной и той же трубе вода поступает ко всем радиаторам поочередно, двухтрубная система предполагает разделение разводки на две линии – подающую и обратку.

Двухтрубная система отопления частного дома, в сравнении с однотрубной конфигурацией, имеет следующие преимущества:

1. Минимальные потери теплоносителя. В однотрубной системе выполняется поочередное подключение радиаторов к подающей линии, вследствие чего проходя сквозь батарею теплоноситель теряет температуру и в следующий радиатор поступает частично охлажденным. При двухтрубной конфигурации каждая из батарей соединена с подающей трубой отдельным отводом. Вы получаете возможность установить на каждый из радиаторов термостат, что позволит регулировать температуру в разных помещениях дома независимо друг от друга.
2. Низкие гидравлические потери. При обустройстве системы с принудительной циркуляцией (необходимо в зданиях большой площади) двухтрубная система требует установки менее производительного циркуляцонного насоса, что позволяет хорошо сэкономить.
3. Универсальность. Двухтрубная система отопления может быть использована в условиях многоквартирного, одно либо двухэтажного здания.
4. Ремонтопригодность. На каждом ответвлении подающего трубопровода можно установить запорную арматуру, что дает возможность отсечь подачу теплоносителя и выполнить ремонт поврежденных труб либо радиаторов без остановки всей системы.

Среди недостатков данной конфигурации отметим двукратное увеличение длины используемых труб, однако это не грозит кардинальным ростом финансовых затрат, поскольку диаметр применяемых труб и фитингов меньше, чем при обустройстве однотрубной системы.

Классификация двухтрубного отопления

Двухтрубная система отопления частного дома, в зависимости от пространственного расположения, классифицируется на вертикальную и горизонтальную. Более распространенной является горизонтальная конфигурация, которая предполагает подключение радиаторов на этаже здания к единому стояку, тогда как в вертикальных системах к стояку подключаются радиаторы разных этажей.

Применение вертикальных систем оправдано в условиях двухэтажного здания. Несмотря на то, что обустройство такой конфигурации обходится дороже ввиду необходимости использования большего количества труб, при вертикально расположенных стояках исключается возможность образования воздушных пробок внутри радиаторов, что повышает надежность системы в целом.

Также двухтрубная система отопления классифицируется по направлению движения теплоносителя, согласно которому она бывает прямоточной либо тупиковой. В тупиковых системах жидкость по трубам обратки и подачи циркулирует в разных направлениях, в прямоточных их движение совпадает.

В зависимости от способа транспортировки теплоносителя системы делятся на:

• с естественной циркуляцией;
• с принудительной циркуляцией.

Отопление с естественной циркуляцией может применяться в одноэтажных зданиях с площадью до 150 квадратов. В нем не предусмотрена установка дополнительных насосов – теплоноситель перемещается благодаря собственной плотности. Характерной особенностью систем с естественной циркуляцией является укладка труб под углом к горизонтальной плоскости. Их преимуществом является независимость от наличия электроснабжения, недостатком – отсутствие возможности регулировки скорости подачи воды.

В условиях двухэтажного здания двухтрубная система отопления всегда выполняется с принудительной циркуляцией.  В плане КПД такая конфигурация более эффективна, поскольку вы получаете возможность регулировать расход и скорость движения теплоносителя с помощью циркуляционного насоса, который устанавливается на выходящей из котла трубе подачи. В отоплении с принудительной циркуляцией используются трубы сравнительно малых диаметров (до 20 мм), которые укладываются без уклона.

Какую разводку отопительной сети выбрать?

В зависимости от расположения подающего трубопровода двухтрубное отопление классифицируется на две разновидности – с верхней и нижней разводкой.

Схема двухтрубной системы отопления с верхней разводкой предполагает монтаж расширительного бака и разводящей магистрали в наивысшей точке отопительного контура, над радиаторами. Такую укладку невозможно выполнить в одноэтажном здании с плоской крышей, поскольку для размещения коммуникаций потребуется утепленный чердак либо специально отведенная комнатка на втором этаже двухэтажного дома.

Двухтрубная система отопления с нижней разводкой отличается от верхней тем, что разводящий трубопровод в ней расположен в подвальном помещении либо в подпольной нише, под радиаторами. Крайним контуром отопления является труба обратки, которая устанавливается на 20-30 см ниже, чем подающая линия.

Это более сложная конфигурация, требующая подключения верхней воздушной трубы, по которой будут выводится излишки воздуха из радиаторов. При отсутствии подвального помещения дополнительные проблемы могут возникнуть из-за необходимости установки котла ниже уровня радиаторов.

Как нижняя, так и верхняя схема двухтрубной системы отопления могут выполняться в горизонтальной либо вертикальной конфигурации. Однако вертикальные сети, как правило, выполняются с нижней разводкой. При таком монтаже нет необходимости устанавливать мощный насос для принудительной циркуляции, поскольку из-за разницы между температурами в трубе обратки и подачи создается сильный перепад давления, увеличивающий скорость движения теплоносителя. Если же ввиду особенностей планировки здания такую укладку сделать невозможно, обустраивается магистраль с верхней разводкой.

Делаем двухтрубную систему своими руками (видео)

Выбор диаметра труб и правила монтажа двухтрубной сети

Монтируя двухтрубное отопление крайне важно выбрать правильный диаметр труб, в противном случае вы можете получить неравномерный прогрев удаленных от котла радиаторов. У большей части котлов для бытовой эксплуатации диаметр подающего и обратного патрубка равен 25 либо 32 мм, что подходит для двухтрубной конфигурации. Если же вы имеете котел с патрубками 20 мм, лучше остановиться на однотрубной системе отопления.

Размерная сетка представленных на рынке полимерных труб состоит из диаметров 16, 20, 25 и 32 мм. Выполнять монтаж системы своими руками нужно с учетом ключевого правила: первая секция разводящей трубы должна соответствовать диаметру патрубков котла, а каждый последующий участок трубы после тройника ответвления на радиатор – на один типоразмер меньше.

На практике это выглядит следующим образом – с котла выходит диаметр 32 мм, через тройник к нему трубой 16 мм подключен радиатор, далее после тройника диаметр подающей магистрали уменьшается до 25 мм, на следующем отводе к радиатору линии 16 мм после тройника диаметр уменьшается до 20 мм и так далее. Если же количество радиаторов больше, чем типоразмеров труб, необходимо разделять подающую магистраль на два плеча.

Выполняя монтаж системы своими руками придерживайтесь следующих рекомендаций:

• подающая и обратная магистраль должны располагаться параллельно друг другу;
• каждый отвод на радиатор необходимо оснастить запорным краном;
• распределительный бак, в случае его установки в чердачном помещении при монтаже сети с верхней разводкой, необходимо утеплять;
• крепление труб на стенах должно размещаться с шагом не более 60 см.

Обустраивая систему с принудительной циркуляцией важно правильно подобрать мощность циркуляционного насоса. Конкретный выбор делается исходя из размеров здания:

• для домов площадью до 250 м² достаточно насоса мощностью 3.5 м³/час и напором в 0.4 МПа;
• 250-350 м² – мощность от 4.5 м3/час, напор 0.6 МПа;
• свыше 350 м² – мощность от 11 м³/час, напор от 0.8 МПа.

Несмотря на то, что двухтрубное отопление своими руками устанавливать сложнее, чем однотрубную сеть, такая система благодаря высокой надежности и КПД полностью оправдывает себя в процессе эксплуатации.

Расход циркуляции — обзор

5.4.2 Расположение компонентов системы первого контура

Разработчик реактора может сделать ряд вариантов размещения ключевых компонентов системы реактора, которые влияют на общую надежность конструкции. Наиболее распространенный и значительный выбор — использовать интегральную конфигурацию, в которой все или большинство компонентов первичной системы содержатся в одном резервуаре. Трудно придумать хорошую автомобильную аналогию; Лучшее, что я могу сделать, это предположить, что традиционная конфигурация петлевого типа похожа на мотоцикл с одной или несколькими прикрепленными колясками, в то время как конфигурация интегрального типа похожа на семейный седан, где все надежно спрятаны внутри.Дело в том, что интегральная конфигурация устраняет множество внешних уязвимостей по аналогии с потенциальным отсоединением коляски.

В нескольких конструкциях SMR в США и других странах используется конструкция встроенного реактора с водой под давлением (iPWR). Это критически важная особенность упрощения конструкции, которая играет ключевую роль как в улучшении безопасности, так и в снижении стоимости установки. Это также основная особенность, которая намеренно поддерживает малую мощность реактора из-за ограниченного объема внутри первичного резервуара.Что наиболее важно, интегральная конструкция исключает сценарий аварии с серьезными последствиями, например, крупную аварию с разрывом трубы и потерей охлаждения. Это также значительно уменьшает размер проходов через корпус реактора, работающий под давлением, что, таким образом, ограничивает скорость, с которой теплоноситель может быть вытеснен из корпуса, если одно из этих проходов будет нарушено. В типичном iPWR максимальный размер трубы, проходящей через корпус реактора, составляет 5-7 см в диаметре, что необходимо для входа питательной воды и выхода пара внутреннего парогенератора.Это контрастирует с трубами диаметром 80–90 см в большом PWR петлевого типа, которые соединяют корпус реактора с внешними корпусами парогенератора. Концептуальное сравнение двух типов основных конфигураций системы приведено на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2. Сравнение PWR петлевого (слева) и интегрального (справа) типа, показывающее отсутствие больших труб теплоносителя первого контура.

Первый (и единственный) коммерческий iPWR был на борту торгового судна NS Otto Hahn, введенного в эксплуатацию в 1968 году и оснащенного встроенным реактором мощностью 35 МВт. ⁹ В конце 1980-х годов проект безопасного интегрального реактора (SIR) мощностью 320 МВт (эл.) Был разработан консорциумом, включающим Агентство по атомной энергии Соединенного Королевства, Combustion Engineering, Stone and Webster и Rolls Royce. ¹⁰ Конструкция SIR была разработана специально для решения проблем безопасности, с которыми сталкивались первые PWR с большой петлей, и является предшественником многих конструкций SMR, появившихся в последние несколько лет. SMR без водяного охлаждения также могут использовать интегральную конфигурацию.В случае реакторов с металлическим и солевым охлаждением эту конфигурацию чаще называют конфигурацией «бассейна», но функционально она такая же, как и интегральная конфигурация.

Упаковка всех компонентов системы первого контура в один резервуар имеет ряд преимуществ, связанных с безопасностью:

•

Устранены все большие трубы охлаждающей жидкости. Только небольшие (диаметром 5–7 см) трубы для питательной воды и пара проходят сквозь стенку первичного резервуара по сравнению с большими (диаметром 80–90 см) трубами для PWR петлевого типа.Проходки меньшего размера значительно снижают скорость, с которой вода теплоносителя первого контура может выходить из резервуара после разрыва трубы, тем самым отсрочивая возможные последствия аварии с потерей теплоносителя.

•

Обычно теплообменники размещаются выше уровня активной зоны, создавая относительно высокую систему, которая способствует более эффективной естественной циркуляции теплоносителя первого контура в случае отказа насоса охлаждающей жидкости. Некоторые конструкции имеют достаточную скорость потока естественной циркуляции, чтобы полностью исключить насосы теплоносителя первого контура, и полагаются только на естественную циркуляцию для нормальной работы.Такой подход полностью исключает сценарии аварий, связанных с отказом насоса.

•

Вся теплоноситель первого контура содержится в одном резервуаре, который должен быть относительно большим (высоким), чтобы вместить все компоненты системы первого контура. Это приводит к тому, что количество воды внутри емкости намного больше на единицу мощности, чем для PWR с внешним контуром, и увеличивает общую теплоемкость и тепловую инерцию системы. Это, в свою очередь, приводит к более медленному реагированию системы на переходные процессы внутренней температуры и дает системе управления установкой и операторам больше времени для реагирования на переходные процессы.Например, запас воды в первичном резервуаре в модуле NuScale примерно в четыре раза больше на единицу мощности, чем для традиционного контура PWR.

•

Наличие парогенераторов внутри первичного резервуара обеспечивает внутренний, легкодоступный радиатор для отвода остаточного тепла и облегчает реализацию вариантов пассивного отвода тепла во вторичной системе.

•

Увеличенная площадь райзера над активной зоной обеспечивает возможность внутреннего размещения приводных механизмов управляющих стержней (CRDM), тем самым исключая другой потенциально серьезный сценарий аварии: аварию с выбросом стержня, при которой стержень управления непреднамеренно перемещается. вверх из активной зоны реактора.При использовании внутренних CRDM перемещение стержня управления ограничивается внутренними компонентами верхнего сосуда. Внутренние CRDM также уменьшают количество проникновений в крышку корпуса реактора, что снижает вероятность возникновения аварийной ситуации, которая произошла на заводе Davis-Besse в 2008 году. В этом случае борная кислота в охлаждающей воде просочилась через регулирующий стержень. проникающее уплотнение и корродировало основной материал сосуда. ¹¹ Только тонкая внутренняя гильза из нержавеющей стали предотвратила серьезное нарушение границы давления в сосуде.Некоторые конструкции iPWR используют эту функцию, в то время как другие используют внешние CRDM.

•

В некоторых конструкциях iPWR между активной зоной реактора и первичным корпусом существует большая область сливного стакана из-за относительного размещения парогенераторов радиально наружу от активной зоны реактора. Дополнительная вода в этой области обеспечивает эффективную защиту от прямого излучения и приводит к более низкому радиационному облучению корпуса реактора. Это снижает уровень активации материала корпуса и снижает еще одну серьезную проблему безопасности: тепловой удар под давлением, который возникает в результате радиационно-индуцированного охрупчивания корпуса реактора.

Основным недостатком интегральной конструкции является то, что она ограничивает реактор относительно небольшими уровнями мощности, то есть заставляет реактор быть «намеренно маленьким». За пределами некоторого практического предела, вероятно, в диапазоне 300–400 МВт, размер судна станет недопустимо большим для производства и транспортировки. Чтобы компенсировать его неспособность масштабироваться в размерах, разработчики iPWR вместо этого полагаются на масштабирование путем репликации, отсюда и интерес к небольшим модульным реакторам .Примером этого является проект NuScale, ¹² , в котором используются двенадцать модулей iPWR мощностью 50 МВт, составляющих эталонный проект станции, и проект Babcock & Wilcox mPower, ¹³ , в котором используются два или четыре модуля мощностью 180 МВт для создания своей установки SMR. .

Конструкция компонентов системы первого контура с высоким соотношением сторон увеличивает безопасность и надежность за счет облегчения естественной циркуляции теплоносителя первого контура. В случае iPWR, размещение всех компонентов первичной системы в одном корпусе, а также ограничение диаметра корпуса до пределов автомобильного или железнодорожного транспорта, приводит к тому, что корпус реактора iPWR становится пропорционально выше, чем для PWR петлевого типа.Например, отношение высоты корпуса к диаметру для типичного большого реактора PWR составляет примерно 3,0, а для большого реактора с кипящей водой (BWR) — примерно 2,0. Напротив, конструкции NuScale и mPower имеют соотношение сторон в диапазоне 6,0–6,5. Это увеличение соотношения сторон усиливает формирование естественной циркуляции теплоносителя под действием силы тяжести, что улучшает отвод тепла от активной зоны и обеспечивает эффективные средства передачи тепла так называемому «конечному поглотителю тепла», даже если мощность для привода насосы циркуляции охлаждающей жидкости не работают.В некоторых конструкциях iPWR, таких как NuScale, движущая сила естественной циркуляции спроектирована так, чтобы быть достаточно сильной для использования в качестве механизма охлаждения активной зоны для работы на полной мощности, что полностью исключает необходимость в насосах. В конструкции Holtec SMR-160 также используется естественная циркуляция для нормальной работы, хотя это не строго конфигурация iPWR. Для этого парогенератор помещается в очень высокий сосуд, который находится сверху и плотно соединен с отдельным корпусом реактора. В таблице 5.2 приведены параметры соотношения сторон для трех конструкций US iPWR по сравнению с традиционным PWR петлевого типа.

Таблица 5.2. Сравнение размеров корпуса реактора для традиционного PWR петлевого типа и нескольких существующих SMR iPWR

% PDF-1.4 % 6571 0 объект > эндобдж xref 6571 122 0000000016 00000 н. 0000002815 00000 н. 0000003045 00000 н. 0000003198 00000 п. 0000044679 00000 п. 0000044841 00000 п. 0000044928 00000 п. 0000045016 00000 п. 0000045119 00000 п. 0000045363 00000 п. 0000045425 00000 п. 0000045602 00000 п. 0000045664 00000 п. 0000045855 00000 п. 0000045981 00000 п. 0000046043 00000 п. 0000046192 00000 п. 0000046254 00000 п. 0000046406 00000 п. 0000046468 00000 н. 0000046795 00000 п. 0000046857 00000 п. 0000047039 00000 п. 0000047101 00000 п. 0000047271 00000 п. 0000047333 00000 п. 0000047507 00000 п. 0000047569 00000 п. 0000047772 00000 п. 0000047834 00000 п. 0000047896 00000 п. 0000048007 00000 п. 0000048069 00000 п. 0000048243 00000 п. 0000048414 00000 н. 0000048476 00000 п. 0000048676 00000 п. 0000048738 00000 п. 0000048884 00000 н. 0000048946 00000 н. 0000049132 00000 п. 0000049194 00000 п. 0000049388 00000 п. 0000049450 00000 п. 0000049593 00000 п. 0000049655 00000 п. 0000049717 00000 п. 0000049826 00000 п. 0000049888 00000 п. 0000050102 00000 п. 0000050164 00000 п. 0000050368 00000 п. 0000050430 00000 п. 0000050540 00000 п. 0000050636 00000 п. 0000050698 00000 п. 0000050834 00000 п. 0000050896 00000 п. 0000051039 00000 п. 0000051101 00000 п. 0000051163 00000 п. 0000051340 00000 п. 0000051402 00000 п. 0000051502 00000 п. 0000051602 00000 п. 0000051664 00000 п. 0000051794 00000 п. 0000051856 00000 п. 0000052000 00000 н. 0000052062 00000 н. 0000052124 00000 п. 0000052312 00000 п. 0000052373 00000 п. 0000052473 00000 п. 0000052587 00000 п. 0000052648 00000 п. 0000052782 00000 п. 0000052843 00000 п. 0000052980 00000 п. 0000053041 00000 п. 0000053177 00000 п. 0000053238 00000 п. 0000053299 00000 п. 0000053413 00000 п. 0000053474 00000 п. 0000053602 00000 п. 0000053733 00000 п. 0000053794 00000 п. 0000053957 00000 п. 0000054018 00000 п. 0000054188 00000 п. 0000054249 00000 п.! +) / П-44 / V 1 / Длина 40 >> эндобдж 6574 0 объект > эндобдж 6691 0 объект > транслировать ‘W- + u_% ģAyWQj | Ԯ Յ T] E \ CxɗD8260I.j / MNLeV | hhW6yt ֏ & 0 ZQYQ @ v ~ (KPVy-O,! & Ɨ ڇ 5 Ћ_b? ​​& Q8! 8Y, 6% ɜezICwmAK ٙ R 蔔 S’N5cQ | K 䀗 lSl6 [~ z4g’ABxVhq.kVS`4; 1aj | /f.vh̽G -0`Nw Отвод тепла от трубопровода

Погружен в воду

Теплоотдача от паровых или водяных труб или трубок, погруженных в воду:

Нет Т.е. при более высокой разнице температур происходит более активное движение воды со стороны воды и увеличивается скорость теплопередачи.Принудительная или вспомогательная циркуляция на стороне воды также приводит к более высокой скорости теплопередачи, как показано ниже.

Для практических применений — скорость теплопередачи может быть примерно установлена ​​на:

Пример — паровой змеевик в воде

A DN25 (1 «) Стандартный паровой змеевик из одного Счетчик погружен в воду с температурой 20 ^o C .Давление пара составляет прибл. 1 бар при температуре пара ок. 120 ^o С .

Площадь погружного змеевика можно рассчитать как:

A = (1 м) 2 π (0,0334 м) / 2

= 0,10 м ²

С паром низкого давления и без Из приведенной выше таблицы мы предполагаем, что скорость теплопередачи составляет 570 Вт / м ^2o C .

Затем можно рассчитать теплопередачу от пара к воде:

Q = (570 Вт / (м ^2o C)) (0.10 м ² ) (120 ^o C — 20 ^o C)

= 5700 Вт

= 5,7 кВт

(PDF) Теплопередача однофазной естественной циркуляции Контур с нагревательными и охлаждающими жидкостями

6 Имя автора / Энергетические процедуры 00 (2017) 000–000

(c) скорость теплопередачи

Рис. 3 Изменение (a) числа Рейнольдса в установившемся режиме, (b) модифицированного числа Грасгофа и (c) скорость теплопередачи

при различных перепадах температуры при различных диаметрах контура

4.Выводы

В данной работе были аналитически исследованы теплообменные и расходные характеристики SPNCL в установившемся режиме с теплообменниками типа «труба в трубе»

для нагрева и охлаждения. Соответствующие формулы получены для расчета

распределений температуры вдоль контура, и показано, что установившееся число Рейнольдса, модифицированное число Грасгофа

и скорость теплопередачи увеличиваются с увеличением ведомой разницы температур.А в устойчивом состоянии

число Рейнольдса увеличивается с увеличением диаметра петли. Влияние диаметра контура на модифицированное число Грасгофа

относительно слабо при более высокой разнице температур. Для скорости теплопередачи она увеличивается с