Гравитационная система отопления дома: преимущества и правила организации

Содержание

Гравитационная система отопления: плюсы и минусы

Гравитационная система отопления дома: преимущества и правила организации

Внедрение современных технологий привело к постепенному вытеснению гравитационных систем отопления. Новые разновидности обогрева помещений более эффективные и требуют меньших затрат в холодный период.

Тогда почему самотечные системы до сих пор устанавливают в современных частных домах? Ответ на этот вопрос простой: они обладают большой надежностью, основанной на понимании законов физики, а также энергонезависимостью от источников электрического тока.

На каком принципе работает гравитационная система отопления

Гравитационное отопление еще называют системой естественной циркуляции. Ее стали применять для обогрева домов с середины прошлого века. Сначала простое население не доверяло такому способу, но видя его безопасность и практичность, постепенно стали заменять кирпичные печи водяным отоплением.

Затем с появлением твердотопливных котлов необходимость в громоздких печах отпала вовсе. Гравитационная система отопления работает на простом принципе. Вода, находящаяся в котле, нагревается, и ее удельный вес становится меньше холодной.

В результате этого она поднимается по вертикальному стояку до верхней точки системы. После этого остывающая вода начинает свое движение вниз, и чем сильнее она остывает, тем больше скорость ее движения. Создается поток в трубе, направленный к самой нижней точке.

Этой точкой является обратная труба, вмонтированная в котел.

По мере движения от верха к низу вода проходит через радиаторы отопления, оставляя часть своего тепла в помещении. В процессе движения теплоносителя не участвует циркуляционный насос, делая эту систему независимой. Поэтому она не боится отключения электричества.

Расчет гравитационной системы отопления делается с учетом теплопотерь дома. Подсчитывается необходимая мощность отопительных приборов, и на этом основании выбирается котел. Он должен иметь запас по мощности в полтора раза.

Описание схемы

Для того чтобы работало подобное отопление, должны быть правильно подобраны соотношения труб, их диаметров и углов наклона. Кроме того, некоторые виды радиаторов в этой системе не используются.

Рассмотрим, из каких элементов состоит вся конструкция:

  1. Твердотопливный котел. Заход воды в него должен находиться в самой низкой точке системы. Теоретически котел может быть также электрический или газовый, но на практике для подобных систем они не применяются.
  2. Вертикальный стояк. Низ его соединен с подачей котла, а верх разветвляется. Одна часть соединяется с подающим трубопроводом, а вторая соединена с расширительным баком.
  3. Расширительный бачок. В него переливаются излишки воды, которые образуются при расширении от нагрева.
  4. Подающий трубопровод. Для того чтобы гравитационная система водяного отопления работала эффективно, трубопровод должен иметь нижний уклон. Величина его составляет 1-3 %. То есть на 1 метр трубы перепад должен составлять 1-3 сантиметра. Кроме этого, трубопровод по мере удаления от котла должен уменьшать диаметр. Для этого применяют трубы разного сечения.
  5. Отопительные приборы. В качестве них устанавливают либо трубы большого диаметра, либо чугунные радиаторы М 140. Современные биметаллические и алюминиевые радиаторы ставить не рекомендуют. Они имеют малое проходное сечение. А поскольку давление в гравитационной системе отопления малое, то продавить теплоноситель через такие отопительные приборы сложнее. Скорость потока будет снижаться.
  6. Обратный трубопровод. Так же, как и подающая труба, он имеет уклон, который позволяет воде свободно стекать в сторону котла.
  7. Краны для слива и забора воды. Сливной кран устанавливается в самой низкой точке, непосредственно рядом с котлом. Кран для забора воды делается где удобно. Чаще всего это место, близкое к трубопроводу, который соединяется с системой.

Достоинства системы

Самое основное достоинство гравитационной системы отопления – это ее полная автономность. Ввиду простоты все ее элементы не требуют электричества. Другим ее плюсом является надежность, ведь чем система проще, тем меньше она требует обслуживания. Нельзя не отметить тот факт, что более низкое давление в гравитационной системе отопления представляет меньшую опасность.

Сторонники закрытых систем приводят массу недостатков гравитационного отопления. Многие из них выглядят надуманными, но все же их перечислим:

  1. Некрасивый внешний вид. Подающие трубы большого диаметра проходят под потолком, нарушая эстетику помещения.
  2. Сложность в монтаже. Здесь речь идет о том, что подающая и отводящая трубы ступенчато изменяют свой диаметр в зависимости от количества отопительных приборов. Кроме того, гравитационная система отопления частного дома выполняется из стальных труб, а они сложнее в установке.
  3. Низкая эффективность. Считается, что закрытое отопление более экономичное, однако встречаются грамотно спроектированные системы естественной циркуляции, работающие не хуже.
  4. Ограниченная площадь отопления. Гравитационная система хорошо работает на площадях до 200 кв. метров.
  5. Ограниченная этажность. Подобное отопление не устанавливают в домах выше двух этажей.

Кроме перечисленного, гравитационное теплоснабжение максимум имеет 2 контура, тогда как в современных домах часто делают несколько контуров.

Отличия в работе твердотопливного котла

Сердцем любой отопительной системы является котел. Несмотря на то что можно устанавливать одинаковые модели, работа с разным типом отопления будет отличаться.

Для нормальной работы котла температура водяной рубашки должна быть не ниже 55 °C.

Если температура будет ниже, то в этом случае котел внутри будет покрываться дегтем и сажей, в результате чего КПД его будет снижаться. Его нужно будет постоянно очищать.

Чтобы этого не происходило, в закрытой системе на выходе из котла устанавливается трехходовой клапан, который гоняет теплоноситель по малому кругу, минуя отопительные приборы, до тех пор, пока не нагреется котел. Если температура начинает превышать 55 °C, то в этом случае клапан открывается, и начинается подмес воды в большой круг.

Трехходовой клапан для гравитационной системы отопления не требуется. Дело в том, что здесь циркуляция происходит не за счет насоса, а за счет нагрева воды, и пока она не нагреется до высокой температуры, движение не начинается. Топка котла в данном случае остается постоянно чистой. Трехходовой клапан не требуется, что удешевляет и упрощает систему и добавляет плюсов к ее достоинствам.

Безопасность отопления

Как упоминалось выше, давление в закрытой системе больше, чем в гравитационной. Поэтому в них применяется разный подход к обеспечению безопасности. В закрытом отоплении расширение теплоносителя компенсируется в расширительном баке с мембраной.

Он полностью герметичен и имеет регулировку. После превышения предельно допустимого давления в системе излишки теплоносителя, преодолевая сопротивление мембраны, уходят в бак.

Гравитационное отопление называется открытым по причине негерметичного расширительного бачка. Можно установить бак мембранного типа и сделать закрытую гравитационную систему отопления, но ее эффективность будет гораздо ниже, потому что повысится гидравлическое сопротивление.

Объем расширительного бака зависит от количества воды. Для расчета берется ее объем и умножается на коэффициент расширения, который зависит от температуры. К полученному результату добавляют 30 %.

Коэффициент выбирается согласно максимальной температуре, которую достигает вода.

Воздушные пробки и как с ними бороться

Для нормальной работы отопления необходимо, чтобы система была полностью заполнена теплоносителем. Присутствие воздуха категорически не допускается. Он может создать пробку, препятствующую прохождению воды.

В этом случае температура водяной рубашки котла будет сильно отличаться от температуры отопительных приборов. Для удаления воздуха монтируются воздушные клапаны, краны Маевского.

Они устанавливаются в верху отопительных приборов, а также на верхних участках системы.

Однако если гравитационное отопление имеет правильные уклоны подающих и отводящих труб, то никаких клапанов не требуется. Воздух в наклонном трубопроводе будет беспрепятственно подниматься к верхней точке системы, а там, как известно, находится открытый расширительный бак. Это также добавляет преимущество открытому отоплению, сокращая количество ненужных элементов.

Люди, делающие отопление самостоятельно, часто задумываются о том, можно ли сделать гравитационную систему отопления из полипропилена. Ведь пластиковые трубы монтировать легче.

Здесь нет дорогих сварочных работ и стальных труб, а полипропилен может выдерживать высокие температуры. Можно ответить, что такое отопление будет работать. По крайней мере какое-то время. Затем эффективность начнет снижаться.

В чем причина? Дело в уклонах подающей и отводящей труб, которые обеспечивают самотек воды.

Полипропилен имеет большее линейное расширение, нежели стальная труба. После многократных циклов нагревания горячей водой пластиковые трубы начнут провисать, нарушая необходимый уклон. В результате этого скорость потока если не прекратится, то значительно снизится, и придется задумываться об установке циркуляционного насоса.

Сложности установки гравитационной системы в двухэтажном доме

Гравитационная система отопления двухэтажного дома также может работать эффективно. Но монтаж ее значительно сложнее, чем для одноэтажного. Это связано с тем, что не всегда делают крыши чердачного типа. Если второй этаж представляет собой мансарду, то встает вопрос: куда девать расширительный бак, ведь он должен находиться на самом верху?

Вторая проблема, с которой придется столкнуться – это то, что окна первого и второго этажей не всегда находятся на одной оси, следовательно, верхние батареи невозможно соединить с нижними, проложив трубы кратчайшим путем. Это значит, что придется делать дополнительные повороты и изгибы, которые увеличат гидравлическое сопротивление в системе.

Третья проблема – криволинейность крыши, из-за которой, возможно, будет сложно выдержать правильные уклоны.

Советы по монтажу гравитационного отопления в двухэтажном доме

Большинство этих проблем можно решить на этапе проектирования дома. Также есть небольшой секрет того, как увеличить работоспособность отопления двухэтажного дома. Нужно отводящие трубы радиаторов, установленных на втором этаже, подключать напрямую к обратке первого этажа, а не делать обратку на втором.

Еще одна хитрость – это выполнить подающий и обратный трубопроводы из труб больших диаметров. Не менее 50 мм.

Нужен ли насос в самотечной системе отопления?

Иногда возникает вариант, когда отопление было неправильно смонтировано, и разница между температурой рубашки котла и обраткой очень велика.

Горячий теплоноситель, не имея достаточного напора в трубах, остывает, не доходя до последних отопительных приборов. Все переделывать – трудоемкая работа.

Как решить вопрос с минимальными затратами? Помочь может установка циркуляционного насоса в гравитационную систему отопления. Для этих целей изготавливается байпас, в который встраивается маломощный насос.

Большой мощности не требуется, поскольку при открытой системе дополнительный напор создается в стояке, выходящем из котла. Байпас нужен для того, чтобы оставить возможность работы без электричества. Он устанавливается на обратке перед котлом.

Как еще повысить эффективность

Казалось бы, система с естественной циркуляцией уже доведена до совершенства, и ничего повышающего эффективность придумать невозможно, но это не так. Можно значительно повысить удобство ее использования, увеличив время между топками котла. Для этого нужно установить котел большей мощности, чем требуется для отопления, а излишки тепла отводить в теплоаккумулятор.

Такой метод работает даже без использования циркуляционного насоса. Ведь горячий теплоноситель также может подниматься по стояку из теплоаккумулятора, в то время когда в котле прогорела закладка дров.

Источник: http://fb.ru/article/407025/gravitatsionnaya-sistema-otopleniya-plyusyi-i-minusyi

Гравитационная система отопления. Все, что нужно о ней знать

Гравитационная система отопления дома: преимущества и правила организации

Приветствую всех читателей моего блога! Сегодня в этой статье я расскажу вам о гравитационных системах отопления. А конкретно о том, как они работают и где их целесообразно применять.

Постараюсь, как обычно, быть кратким, но информативным, чтобы без лишней «воды» дать вам основное, что нужно о них знать. Для краткости я буду использовать либо жаргонизм «гравитационка», либо сокращение ГСО.

Делается это для того, чтобы не перегружать текст длинными словами. Итак, поехали!

Принцип работы гравитационной системы отопления

ГСО — наиболее архаичная система водяного отопления. Впервые ее применили в первой половине 19 века для обогрева оранжерей. Физический принцип ее действия основывается на том, что разогретая жидкость расширяется и меняется ее плотность (жидкость становится «легче»).

Внутри котла происходит разделение по плотности — нагретый теплоноситель поднимается по подающей магистрали, а холодный стремится вниз по обратной в сторону котла. Из-за эффекта непрерывности струи начинается круговое движение жидкости — циркуляция.

Скорость циркуляции в ГСО зависит от разницы уровней (ниже на рисунке обозначено как H) центра нагрева (котла) и центра охлаждения (радиаторов). Чем больше разница уровней, тем больше будет скорость жидкости внутри системы.

Как устроена гравитационная система отопления

Устроена ГСО достаточно просто. Чтобы не томить вас лишними словами сразу перейдем к рисунку:

На рисунке изображена двухтрубная гравитационная система (ранее я уже писал статью про двухтрубные и однотрубные системы рекомендую ее к прочтению). В самой верхней точке системы располагают в классическом варианте расширительный бак открытого типа.

От котла вверх уходит подающая труба (на рисунке горячая магистраль), по которой разогретый теплоноситель идет к приборам отопления. В них он остывает и идет обратно в котел по обратной трубе (на рисунке обратная магистраль). В двухтрубной ГСО магистрали прокладываются с соблюдением уклонов.

У подающей магистрали уклоны делаются в сторону отопительных приборов, у обратной магистрали уклон идет в сторону котла.

Теперь давайте рассмотрим однотрубный вариант гравитационной системы отопления:

Работает однотрубная ГСО также, как и двухтрубная. Отличием здесь будет наличие разгонного коллектора — специальной трубы в, которой увеличивается скорость теплоносителя под действием силы тяжести.

Из-за последовательного прохождения радиаторов, температура теплоносителя снижается от начального радиатора к конечному.

Чтобы это компенсировать необходимо увеличивать количество секций у последних радиаторов, а это не всегда возможна из-за ограниченности пространства.

Возможен также вариант ГСО с мембранным расширительным баком вместо открытого. В этом случае желательно, чтобы котел был рассчитан на давление 3 атмосферы, так как придется устанавливать группу безопасности на подающую магистраль.

Предохранительный клапан в стандартной группе безопасности как раз рассчитан на 3 атмосферы. Если же ваш котел рассчитан на открытую систему (на давление 1 — 1,5 атм), то при установке мембранного бака и стандартной группы он может выйти из строя.

Мембранный расширительный бак может быть расположен в любом удобном месте ГСО, а в верхней точке системы необходимо установить воздухоотводчик.

Давайте двигаться дальше. Поговорим о том, как рассчитывать гравитационную систему и как выбирать диаметр труб для нее.

Расчет параметров гравитационной системы отопления

Если вы собрались сделать гравитационную систему отопления, то вам необходимо сделать хотя-бы минимум расчетов. А лучше вообще сделать полноценный проект.

Это будет идеал и если ваш бюджет потерпит такие траты, то я их весьма рекомендую. Возможно уже на этапе проекта инженер выявит возможные сложности в реализации и вам удастся избежать переделок.

Итак, давайте начнем рассматривать формулы!

Первая формула, которая нам понадобится:

pниж = pвер + ρgh

Расшифровывается она следующим образом:

  • pниж — давление на нижнем уровне.
  • pвер — давление на верхнем уровне.
  • ρ — плотность жидкости.
  • g — ускорение свободного падения 9,8 м/с².
  • h — разность высот между уровнями.

По этой формуле определяется гидростатическое давление в системе отопления. Из нее следует очевидный вывод, что давление в системе будет тем больше, чем больше ее высота. Но теплоноситель (в частном случае вода) циркулирует по ГСО  и этот момент учитывает равенство Бернулли, которое выглядит так:

p =  (ρv²/2) + ρgh

Уравнение Бернулли показывает, что полное давление зависит не только от высоты, но и от скорости движения жидкости в системе.

Однако, вклад гидродинамического давления в полное значительно меньше, чем гидростатического (менее 5%) поэтому им пренебрегают для простоты расчетов.

Как известно, циркуляция в ГСО происходит из-за разности давлений, создаваемых горячей и холодной водой. Эта разность называется естественным циркуляционным давлением и вычисляется по следующей короткой и простой формуле:

Δp = pхол — pгор =  gh(ρхол — ρгор).

Расшифровывается это так:

  • ρхол — плотность холодной воды.
  • ρгор — плотность горячей воды.
  • Δp — естественное циркуляционное давление.

Плотности воды при определенных значениях температуры являются справочными величинами, которые просто узнать из справочников. Эта формула подходит для расчета естественного циркуляционного давления в одноэтажном доме, где имеется один центр охлаждения. в двухэтажном доме таких центров будет уже 2 и формула примет следующий вид:

Δp = g〈h1(ρ1 — ρг) + h2(ρ2 — ρг)〉,

где:

  • h1, ρ1 — уровень центра охлаждения плотность воды на первом этаже.
  • h2, ρ2 — уровень центра охлаждения плотность воды на втором этаже.

После расчета естественного циркуляционного давления необходимо рассчитать расход воды. Делается это следующим образом:

G = Q/(C•Δt)

Расшифровка здесь такая:

  • G — расход теплоносителя кг/сек.
  • Q — количество теплоты, генерируемое котлом.
  • С — удельная теплоемкость.
  • Δt — разность температур между горячим и остывшим теплоносителем.

Для наглядности предлагаю посмотреть короткое видео с примером расчета ГСО:

Выбор труб для гравитационной системы отопления

При выборе труб нам необходимо, чтобы они обеспечивали необходимый расход воды, а естественного циркуляционного давления должно хватать для компенсации потерь на трение о стенки и преодоление местных сопротивлений (тройники, отводы, вентиля и так далее). Падение давления, вызванное трением определяется по равенству Дарси Вейсбаха:

Здесь:

  • ΔP — падение давления на участке трубопровода.
  • λ — коэффициент потерь на трение по длине участка. Табличная величина.
  • L — длина участка.
  • D — диаметр трубы на участке.
  • V — скорость жидкости в трубе.
  • ρ — плотность жидкости.

Общие потери давления в системе будут определяться как сумма потерь на всех участках труб и местных сопротивлениях (потери в местных сопротивлениях находятся по формуле ΔPарматура = ξ*(v²ρ/2), где ξ — табличные коэффициенты) . Об этом я писал в своей статье, посвященной гидравлическим расчетам. Для того, чтобы появилась циркуляция, естественное давление циркуляции должно превысить общие потери давления в ГСО:

Δp ≥ ΔP + ΔPарматура

Для того, чтобы сэкономить время, строители давно разработали специальные таблицы, которым можно быстро выбрать необходимый диаметр трубы.

Скажу сразу, что в ГСО металлическая труба начинается от 50-го диаметра, а пластиковые трубы могут использоваться начиная от диаметра 63 мм. Их самым главным недостатком будет их цена.

Кроме того, есть определенные сложности с их монтажом. Тут нужно будет привлекать опытного человека, который сможет соблюсти все уклоны и прочие нюансы системы.

Источник: http://znayteplo.ru/otoplenie/gravitacionnaya-sistema-otopleniya-vse-chto-nuzhno-o-nej-znat/

Ликбез по гравитационной системе отопления

Гравитационная система отопления дома: преимущества и правила организации

Уже более двух веков для обогрева дома используется система с естественной циркуляцией теплоносителя. Несмотря на появление циркуляционных насосов, менее популярной эта система не стала.

И это вполне объяснимо, так как перебои с электроснабжением, особенно в частном секторе и коттеджных поселках, является основной причиной, по которой большинство хозяев отказывается от установки насоса.

Мало кто знает, что система отопления с естественной циркуляцией (ЕЦ), конвекционная и гравитационная система – это одно и тоже. Когда будете встречать все четыре названия, имейте в виду, что имеется в виду система, где движение теплоносителя достигается за счет силы земного притяжения, а не за счет работы насоса.

Суть работы системы

Как возникает циркуляционный напор

Поточное движение по трубам теплоносущей жидкости обусловлено тем, что при понижении и повышении её температуры она изменяет свою плотность и массу.

Изменение температуры теплоносителя происходит за счёт нагрева котла.

В трубах отопления находится более холодная жидкость, отдавшая радиаторам свое тепло, поэтому её плотность и масса больше. Под воздействием гравитационных сил в радиаторе холодный теплоноситель замещается горячим.

Иными словами, достигнув верхней точки, горячая вода (это может быть и антифриз) начинает равномерно распределяться по радиаторам, вытесняя из них холодную воду. Остывшая жидкость начинает опускаться в нижнюю часть батареи, после чего и вовсе уходит по трубам в котел (её вытесняет поступившая из котла горячая вода).

Как только горячий теплоноситель попадает в радиатор, начинает происходить процесс отдачи тепла. Стенки радиатора постепенно нагреваются, а затем передают тепло в само помещение.

Теплоноситель будет циркулировать в системе до тех пор, пока будет работать котел.

Плюсы и минусы

Хотя естественная система отопления пользуется большой популярностью, она не лишена определенных недостатков.

В первую очередь – это ограниченная длина трубопровода.

Длинный трубопровод не способен распределить равномерно давление жидкости внутри всей системы, поэтому максимально допустимая длина по горизонтали составляет 30 метров. Превышать этот показатель не имеет смысла, так как чем больше расстояние между котлом и трубой, тем меньше в ней давление.

Также среди недостатков системы с ЕЦ выделяют высокую стоимость установки.

По подсчетам специалистов, расходы на монтаж гравитационной системы отопления составляют порядка 7% от стоимости строительства самого дома. Это связано с приобретением труб большого диаметра, которые необходимы для создания нужного давления для большого объема теплоносителя.

Еще одно отрицательное качество: медленное прогревание радиаторов отопления.

Но и преимуществ у такой системы тоже не мало.

Система с естественной циркуляцией является самым надежным видом автономного отопления в плане количественного саморегулирования.

Гравитационная система отопления двухэтажного дома

При изменении температуры рабочей жидкости изменяется и её расход.

Чем больше в системе теплоносителя, тем выше теплоотдача радиаторов. Этот показатель взаимодействует и с теплопотерями помещения, в котором они установлены. Чем больше теплопотери помещения, тем выше теплоотдача.

Это и называется саморегуляцией.

Другие плюсы гравитационной системы:

  • простотой монтаж и эксплуатация;
  • отсутствие циркуляционного насоса, а значит – полная энергонезависимость;
  • продолжительный срок службы – около 40 лет;
  • высокая надежность.

Особенности проектирования и монтажа

В основные узлы гравитационной системы входят:

  • отопительный котел, в котором нагревается вода или антифриз;
  • трубопровод (двойной или одинарный);
  • батареи отопления;
  • расширительный бак.

При проектировании, а также непосредственно при монтаже системы очень важно соблюсти одно обязательное условие: труба, по которой будет двигаться теплоноситель, должна быть под уклоном в сторону котла отопления. Уклон должен быть не менее 0,005 м. на один метр погонный трубы.

В общем, если котел и радиатор расположены на одном этаже, то вход в радиатор трубы должен быть немного выше.

Схема гравитационной системы с уклоном труб

Наличие этого уклона объясняется следующими факторами:

  • по наклонной трубе холодный теплоноситель быстрее будет поступать в котел;
  • наличие уклона также необходимо для того, чтобы появившиеся в процессе нагрева теплоносителя пузырьки воздуха эффективнее поднимались в расширительный бак, из которого они испаряются в атмосферу.

Расширительный бак создает дополнительное давление, которое благотворно сказывается на скорости передвижения воды по трубам.

Скорость движения рабочей жидкости напрямую зависит от разницы таких величин, как масса, плотность и объем теплоносителя в холодном и горячем состоянии. На скорость перемещения потока также влияет и уровень расположения радиаторов относительно котла.

Гравитационное давление в системе отопления в некоторой степени расходуется на то, чтобы преодолеть сопротивление трубопровода. В качестве дополнительных препятствий выступают повороты и разветвления в системе, дополнительные радиаторы.

Поэтому для максимального обогрева помещения при проектировании гравитационной системы нужно следить за тем, чтобы подобных препятствий было как можно меньше.

Количество контуров в системе

Два контура

Двухтрубная система отопления частного дома, которая предусматривает наличие двух контуров, считается наиболее сложной.

По одному контуру нагретый теплоноситель перемещается от котла к радиаторам, а по второму охлажденный теплоноситель возвращается из радиаторов в котел. Такая схема с естественной циркуляцией требует более тщательного проектирования и увеличенного расхода материала (труб).

Непосредственно монтаж двухконтурной самотечной системы представляет собой достаточно трудоемкий процесс.

Его можно разделить на несколько этапов:

  1. установка основного стояка, который нужно проложить от расширительного бака к котлу (по нему будет двигаться горячая жидкость);
  2. на уровне 1/3 высоты помещения от уровня пола необходимо соединить основной стояк с разводкой, от которой будут прокладываться трубы к радиаторам;
  3. в расширительный бак необходимо врезать трубу перелива, по которой лишняя жидкость будет стекать в канализацию;
  4. в нижнюю часть радиаторов врезаются трубы обратки, по которым остывший теплоноситель будет поступать для нагрева обратно в котел.

Самое главное – это тщательно рассчитать уровень расположения расширительного бака, котла и радиаторов. Только при правильном планировании можно достичь необходимого давления в системе.

Один контур

Схема однотрубной системы отопления считается самой простой. Она предусматривает расположение контура отопления максимально высоко, практически под потолком, а трубы обратки располагаются над уровнем пола.

Чем обусловлена популярность этой схемы:

  • малый расход материала при ее монтаже;
  • установка системы проходит быстро и легко, так как нет необходимости замуровывать трубы в стену;
  • она будет работать даже если радиаторы и котел будут расположены на одном уровне.

Объем расширительного бака в одноконтурной самотечной системе напрямую зависит от размера и количества используемых радиаторов. Как правило, бак заполняется на три четверти от своего объема.

Нужно постоянно следить за тем, чтобы уровень теплоносителя в расширительном баке не опустился ниже уровня трубы, по которой распределяется к радиаторам горячий теплоноситель! Если такое произойдет, то подача теплоносителя прекратиться.

При проектирование естественной отопительной системы нужно особое внимание уделить правильному распределению теплоносителя и равномерному распределению давления во всех узлах системы.

Это весьма важный момент, который мастера самоучки не всегда учитывают.

Неправильно смонтированная система принесет в процессе эксплуатации массу проблем. Чтобы этого не произошло, установку системы с естественной циркуляцией лучше всего доверить профессионалам.

Источник: http://teplius.ru/sistemy/tcirkulyatsiya/gravitatsionnaya.html

Гравитационная система отопления: принцип работы и советы по организации – Stroim24.info

Гравитационная система отопления дома: преимущества и правила организации

Что это такое — гравитационное отопление? В статье вы найдете рассказ о принципе, лежащем в основе работы таких систем, и ряд рекомендаций по их устройству.

Текст статьи не содержит дремучей теории — это лишь изложение практического опыта сантехника с солидным стажем.

Так выглядит простейшая схема автономного отопления.

Первое знакомство

Вы никогда не задумывались, что заставляет воду течь через батареи отопления?

В многоквартирном доме все понятно: там циркуляцию создает перепад давлений между подающим и обратным трубопроводами теплотрассы. Ясно, что если в одной трубе давление больше, а в другой меньше  — в замыкающем их друг с другом контуре вода придет в движение.

В частных домах отопительные системы часто бывают автономными, использующими электричество или тепло сгорания различных видов топлива. В этом случае теплоноситель приводится в движение, как правило, циркуляционным насосом отопления — крыльчаткой с маломощным (до 100 ватт) электромотором.

Но ведь электрические насосы появились намного позже водяного отопления. Как без них обходились раньше? Наверняка этот опыт можно использовать и сейчас…

Когда-то котлы не комплектовались насосами. Отопление, однако же, работало.

Использовалась естественная циркуляция нагретой воды. Тепловое расширение порождает так называемую конвекцию: любая субстанция при нагреве уменьшает свою плотность и вытесняется окружающими ее более плотными массами вверх. В случае, если речь идет о замкнутом объеме — в верхнюю его точку.

Если создать контур соответствующей формы, конвекцию можно использовать для постоянного движения в нем теплоносителя по кругу.

Система с естественной циркуляцией представляют собой, упрощенно говоря, два сообщающихся сосуда, соединенных трубками (контуром отопления) в кольцо. Первый сосуд — котел, второй — отопительный прибор.

Обратите внимание: если быть точными в аналогиях, первым сосудом, где конвекция приводит воду в движение, правильнее будет назвать котел вместе с разгонным коллектором — начинающимся от котла вертикальным участком контура.

Чем большую суммарную высоту имеет этот сосуд, тем большую скорость он придаст поднимающемуся вверх теплоносителю.

В котле вода, нагревшись, устремляется вверх. Природа не терпит пустоты, и ее место занимает более холодная (и плотная) вода из радиатора. Горячий же теплоноситель попадает в радиатор и там остывает, постепенно опускаясь в его нижнюю часть и далее — на повторный цикл в котел.

Несколько мер позволят ускорить циркуляцию в замкнутой системе:

  • Котел опускается как можно ниже относительно отопительных приборов. Если это возможно — он выносится в подвал.

От высоты H на схеме линейно зависит скорость циркуляции в контуре.

  • Разгонный коллектор, как правило, заканчивается под потолком или даже на чердаке. Там монтируется расширительный бак  для отопления.
  • Постоянный уклон от расширительного бачка к котлу тоже будет способствовать циркуляции. Остывающая вода на всем пути через отопительные приборы будет двигаться по вектору гравитации.

Кроме того, при проектировании такой системы отопления своими руками нужно понимать одну вещь. На скорость циркуляции влияют два взаимодействующих фактора: перепад в контуре и его гидравлическое сопротивление.

От чего зависит последний параметр?

  • От диаметра розлива. Чем он больше — тем проще воде течь по трубе.
  • От количества поворотов и изгибов контура. Чем их больше — тем больше сопротивление контура потоку. Именно поэтому контур стараются делать максимально близким к прямой линии (насколько это позволяет форма здания, конечно).
  • От количества и типов запорной арматуры. Каждый вентиль, задвижка, обратный клапан оказывают сопротивление потоку воды.

Следствие: сама запорная арматура в основном отопительном контуре должна иметь в открытом состоянии просвет, максимально близкий к просвету трубы. Если контур размыкается вентилем — то только и исключительно современным шаровым.

Узкие ходы и сложная форма винтового вентиля обеспечат куда большую потерю напора.

В открытом состоянии шаровый вентиль имеет такой же просвет, как ведущая к нему труба.  Гидравлическое сопротивление потоку воды минимально.

Типично гравитационные системы делаются открытыми, с негерметичным расширительным баком. Он не только вмещает избыток теплоносителя при нагреве: в него же вытесняются пузыри воздуха при заполнении сброшенной системы. При падении уровня воды она просто доливается в бак.

Достоинства и недостатки

Предположим, что мы с нуля проектируем отопительную систему в частном доме. Стоит ли полагаться на естественную циркуляцию или лучше озаботиться покупкой циркуляционного насоса?

Плюсы

  • Перед нами саморегулирующаяся система. Скорость циркуляции будет тем больше, чем холоднее теплоноситель в обратном трубопроводе. Эта особенность системы вытекает из самого используемого физического принципа.
  • Отказоустойчивость — выше всяких похвал.

    В самом деле, что может случиться с контуром из толстой трубы и радиаторами? Подвижных и изнашивающихся элементов ведь нет; в результате гравитационные системы отопления способны работать без ремонта и обслуживания до полувека.

    Задумайтесь: вы можете сами сделать нечто, что послужит вашим детям и внукам!

  • Энергонезависимость — тоже огромный плюс. Представьте себе длительное отключение электричества среди зимы.

    Что вы будете делать без насоса, если метель повалила на столбы линии электропередач или на районной подстанции произошла авария?

Нарушенные линии энергоснабжения могут восстанавливаться несколько дней. Остаться на это время без отопления невесело.

  • Наконец, такая система проста в изготовлении. Вам не придется ломать голову над ее устройством: оно просто и понятно.

Минусы

Не обольщайтесь: все не так радужно, как может показаться на первый взгляд.

  • Система будет иметь большую тепловую инерционность. Говоря проще, от момента, когда вы разожжете котел, до прогрева последних в контуре радиаторов может пройти не один час.
  • Простота разводки и обвязки котла не означает ее дешевизну. Вам придется использовать толстую трубу, цена погонного метра которой достаточно высока. Впрочем, она дополнительно увеличит площадь теплообмена отопления с воздухом.
  • При некоторых схемах разводки разброс температуры между радиаторами будет значительным.
  • Из-за низкой скорости циркуляции при малой интенсивности нагрева есть вполне реальные шансы заморозить расширительный бак и вынесенную на чердак часть контура.

Немного здравого смысла

Уважаемый читатель, давайте на секунду остановимся и задумаемся: а почему, собственно, в нашем сознании естественная и принудительная циркуляция — это нечто взаимоисключающее?

Наиболее разумным решением будет следующее:

  • Проектируем систему, способную работать в качестве гравитационной.
  • Разрываем контур перед котлом вентилем. Разумеется, без снижения сечения трубы.
  • Врезаем обвод вентиля меньшим диаметром трубы и устанавливаем на обводе циркуляционный насос. Он при необходимости отсекается парой вентилей; перед насосом по ходу воды монтируется грязевик.

На фото — правильная врезка насоса. Система может работать и с принудительной, и с естественной циркуляцией.

Что мы приобретаем?

Полноценную отопительную систему с принудительной циркуляцией и всеми ее плюшками:

  • Равномерным нагревом всех отопительных приборов;
  • Быстрым прогревом комнат после запуска котла.

Систему вовсе не обязательно делать закрытой: насос прекрасно сможет работать и без избыточного давления. В случае, если электричество пропало — нет проблем: мы просто отсекаем насос и открываем вентиль на байпасе. Система продолжает функционировать уже как гравитационная.

Один этаж

Как уже говорилось, автор — практик и рискнет дать рекомендации по проектированию разводки, опираясь на собственный опыт.

Для одноэтажного дома лучшая схема — это так называемая ленинградка, или барачная схема отопления.

Что она представляет собой в правильной реализации?

  • Основной контур опоясывает весь дом по периметру. Единственный допустимый разрыв контура — тот самый вентиль на байпасе в месте установки насоса. Материал — труба не тоньше ДУ 32.

Полезно: естественная циркуляция отчего-то ассоциируется у многих исключительно со стальными трубами. Напрасно: в этом случае можно смело применять даже полипропилен без армирования. Открытая система подразумевает отсутствие избыточного давления; температура при нормальной циркуляции никогда не превысит точки кипения воды.

  • Отопительные приборы врезаются параллельно контуру. Подключение — нижнее или диагональное.

Первый вариант врезки — правильный. Второй и третий для наших целей категорически не подходят.

  • На подводках к радиатору (они обычно выполняются трубой ДУ20) ставятся вентиля или пара вентиль-дроссель. Запорная арматура позволит отключить радиатор полностью для ремонта; кроме того, она сделает возможной балансировку отопительных приборов.
  • При нижнем подключении в верхние радиаторные пробки устанавливается воздушник — кран Маевского, вентиль или обычный водоразборный кран.

Два этажа

Как реализовать отопление с естественной циркуляцией в двухэтажном доме?

Начнем с того, что делать нельзя.

Нельзя организовывать несколько контуров, подключенных к котлу параллельно и разных по длине. С чем связана инструкция — понять несложно: более короткий контур будет шунтировать длинный, пропуская через себя большую часть теплоносителя.

Нельзя использовать классическую двухтрубную схему без балансировочных вентилей или дросселей. В этом случае вода пойдет только через ближние отопительные приборы. Автору довелось столкнуться с последствиями такой реализации отопления: при первых серьезных заморозках дальние радиаторы были разморожены.

Такая разводка станет работоспособной лишь после балансировки стояков дросселями. Без нее вся вода будет циркулировать только через ближние отопительные приборы.

Простая в реализации и беспроблемная схема разводки может быть такой:

  • Разгонный коллектор заканчивается на втором этаже или чердаке расширительным баком. Непосредственно от него с постоянным уклоном начинается розлив диаметром  40 — 50 миллиметров.
  • Нижний контур (обратка) опоясывает дом по периметру на уровне пола первого этажа.

Полезно: да, вынести нижний розлив в подвал при его наличии будет лучше и с точки зрения эстетики, и в плане эффективности схемы. Но это стоит делать лишь в том случае, если температура в подвале не падает ниже нуля даже при холодном котле. Впрочем, если ваш контур с тосолом или другим антифризом — разморозки можно не бояться.

  • Радиаторы размыкают стояки; при этом как минимум на одном отопительном приборе на стояке установлен дроссель. Балансировка, помните? Без нее мы опять-таки получим крайне неравномерный нагрев батарей.

На схеме использован другой, менее точный способ балансировки стояков. На ближнем к котлу больше отопительных приборов. Такая схема тоже работоспособна.

Если есть возможность вынести розливы на чердак и в подвал — это имеет как минимум одну хорошую сторону. Таким образом, будет решена одна из проблем гравитационной системы — эстетическая. Все же толстая труба с уклоном редко украшает жилище.

Оборотная сторона медали — в том, что при самой качественной теплоизоляции большое количество тепла от толстого розлива будет рассеиваться бесцельно, вне жилого помещения.

При большом диаметре розлив рассеивает много тепла. В подвале оно пропадет бесцельно.

Заключение

Хотите узнать больше о системах с естественной циркуляцией? У вас остались вопросы о каких-то аспектах их работы? Посмотрите видео в конце статьи. Возможно, именно там вы найдете нужный вам ответ.

Теплых зим!

Поделитесь с друзьями в соц.сетях

Источник: https://stroim24.info/gravitacionnaya-sistema-otopleniya-princip-raboty-i-sovety-po-organizacii/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.