Гравитационная система отопления. Плюсы, минусы, монтаж и рекомендации

Гравитационная система отопления: конструкция и советы по обустройству

Для создания комфортной температуры в доме используют различные схемы отопления. Обеспечение принудительной циркуляции теплоносителя эффективно, но не всегда возможно. Если в загородном доме могут быть перебои с электроэнергией или ее отсутствие (дача) – оптимальным вариантом будет другая схема. Спроектированная и установленная своими руками гравитационная система отопления закрытого типа будет выполнять свои функции без установки насоса и другого электрического оборудования.

Особенности гравитационной системы отопления

В основе принципа работы лежит свойство воды расширяться при повышении температуры. Создание разницы давления в замкнутом контуре труб и является основой циркуляции жидкости. Благодаря этому эффекту гравитационная закрытая система отопления получила другое название – самотечная.

Конструктивно она должна состоять из следующих элементов:

• Котел. Прибор, предназначенный для передачи энергии сгорающего топлива (дрова, уголь, газ и т.д.) теплоносителю (воде, антифризу). В гравитационной закрытой системе отопления это происходит с помощью теплообменника, расположенного максимально близко в котле к камере сгорания;
• Трубопроводы. Необходимы для транспортировки нагретой жидкости от теплообменника к приборам обогрева;
• Радиаторы. Являются основным источником тепла в помещении. Их большая площадь обеспечивает максимальный теплообмен между нагретой водой и воздухом в комнате;
• Устройства контроля и безопасности. К ним относятся расширительный бак, гравитационный клапан для отопления, вентили и дроссели.

Во время нагрева воды в теплообменнике происходит ее расширение, что создает избыточное давление. В свою очередь, холодный теплоноситель из обратной трубы имеет более высокую плотность и начинает вытеснять жидкость с высокой температурой. В результате этого происходит циркуляция.

Чем больше объем разгонного коллектора, тем выше скорость теплоносителя. Для этого нужно рассчитать его оптимальное сечение и высоту.

Гравитационная система отопления двухэтажного дома должна быть рассчитана таким образом, чтобы теплоноситель смог максимально равномерно распределяться по нескольким контурам.

Подробное описание системы

В процессе нагрева воды некоторая ее часть будет неизбежно испаряться в виде пара. Для своевременного удаления в самой верхней части системы устанавливается расширительный бак. Он выполняет 2 функции – через верхнее отверстие удаляется избыток пара и происходит автоматическая компенсация потери объема жидкости. Подобная схема получила название открытой.

Однако она имеет один существенный недостаток – относительно быстрое испарение воды. Поэтому для больших разветвленных систем предпочитают делать гравитационную систему отопления закрытого типа своими руками. Основные отличия ее схемы заключаются в следующем.

• Вместо открытого расширительного бака в самой высокой точке трубопровода устанавливают автоматический воздухоотводчик. Гравитационная система отопления закрытого типа в процессе нагрева теплоносителя вырабатывает большое количество кислорода из воды, который помимо избыточного давления является источником ржавления металлических элементов. Для своевременного удаления пара с повышенным содержанием кислорода устанавливают автоматический воздухоотводчик;
• Для компенсации давления уже остывшего теплоносителя перед входным коллектором котла монтируют мембранный расширительный бак закрытого типа. Если гравитационное давление в системе отопления превысит допустимую норму, то эластичная мембрана компенсирует это, увеличив общий объем.

В остальном при проектировании и монтаже гравитационной системы отопления только своими руками, можно придерживаться обычных правил и рекомендаций.

Гравитационные схемы отопления для одноэтажного и двухэтажного дома

Если планируется, что гравитационное отопление под давлением будет устанавливаться в одноэтажном доме – можно применить однотрубную схему «ленинградка».

Особенностью этой схемы является одна труба, к которой параллельно подключаются несколько приборов отопления. Однако это приводит к неравномерному распределению тепла – чем дальше радиатор от котла – тем ниже температура воды, поступающая в него. Для решения этой проблемы можно модернизировать гравитационную систему отопления закрытого типа:

• Установка запорной арматуры. С ее помощью можно уменьшить объем теплоносителя для приборов отопления, расположенных ближе к котлу. Таким образом, снизится тепловая отдача энергии на первых участках системы;
• При удалении от котла увеличивать количество секций радиаторов;
• В месте подключения патрубков к приборам отопления установить трубы большего диаметра. Это снизит гравитационное давление системы отопления на этом участке, что уменьшит скорость циркуляции воды в радиаторе.

Такая схема приемлема при небольшой протяженности магистрали. Однако для двухэтажного дома ее устанавливать не рекомендуется. В этом случае потребуется двухтрубная разветвленная гравитационная система отопления, расчет для которой выполняется по отдельным участкам.

Ее особенность состоит в том, что к центральной трубе, расположенной в верхней части магистрали, ведут отдельные контуры. К каждому из них подключаются приборы отопления. Важно, чтобы их длина была одинакова. В противном случае вся жидкость будет устремляться в область наименьшего сопротивления – в короткий контур.

Для предотвращения движения теплоносителя к выходному патрубку котла уславливается клапан обратный гравитационный для отопления. Это обязательный элемент для гравитационной системы отопления двухэтажного дома.

Расчет гравитационной системы отопления

Прежде чем приступить к монтажу труб и приборов отопления, необходимо выполнить расчет параметров всей системы. Для этого вычисляются гидравлические характеристики, которые впоследствии скажутся на выборе оптимального диаметра трубопровода. Перед расчетом гравитационной системы отопления необходимо узнать основные параметры. Они потребуются для расчета фактического значения циркуляционного напора (Рц):

• Расстояние от центра котла до центра отопительного прибора (h). Чем оно больше, тем лучше будет циркуляция жидкости. Поэтому устанавливая гравитационную систему отопления своими руками рекомендуется монтировать котел в самой нижней точке дома – подвале;
• Циркуляционное давление нагретого (Рr) и остывшего (Ро) теплоносителя.

Независимо от того, рассчитывается гравитационная система отопления для двухэтажного или одноэтажного домов, значение последних параметров напрямую зависит от разницы температуры воды. Эти данные можно взять из табличных данных.

Для примера, при значении h-4 м и разности температур 20° (80/60) гравитационное отопление будет иметь давление 4*112=448 Па. Для дальнейших расчетов рекомендуется воспользоваться специализированными программными комплексами, которые учитывают все параметры гравитационной системы отопления закрытого типа.

Зачастую диаметр трубы , подсоединяемый к выходному патрубку котла должен быть ДУ 40 или ДУ 50. Это обеспечит минимальные потери, возникающие при трении воды о стенки труб.

Еще одной особенностью является разница температур теплоносителя. Чем она больше, тем выше циркуляционное давление. Поэтому помимо равномерного распределения тепла по приборам отопления во время проектирования гравитационной системы отопления самостоятельно нужно обеспечить минимальную температуру жидкости перед входом в теплообменник котла.

Выбор комплектующих и материала изготовления

После появления полимерных труб гравитационная система отопления из полипропилена (ПП) стала очень популярной. Этот материал легко поддается обработке, для соединения отдельных участков требуется минимум оборудования.

Однако не каждый вид этих труб предназначен для установки в качестве элемента отопления. Рассмотрим основные критерии выбора:

• Наличие армирующего слоя. На гравитационную систему отопления из полипропилена могут воздействовать высокие температуры – до 95°С. Для сохранения изначальной формы трубы необходим элемент жесткости, которым является прослойка из фольги или стекловолокна;
• Толщина стенок. В гравитационной системе отопления с закрытым расширительным баком может создаваться большое давление. Во избежание повреждения магистрали, полипропиленовые трубы должны быть класса PN20 или выше. Толщина их стенок зависит от диаметра.

Эта труба может применяться для обустройства разгонного коллектора. Однако для достижения температурной разницы обратную магистраль рекомендуется делать из стали. Помимо снижения температуры теплоносителя перед входом в котел этот материал способствует уменьшению гидравлического сопротивления.

Рекомендации по установке

Выполнив расчет для гравитационной системы отопления, изготовленной из полипропилена или стальных труб, можно приступать к ее установке. Для достижения оптимального КПД специалисты рекомендуют сделать небольшие, но важные правки в стандартную схему:

• Уклон магистралей. Оптимальное гравитационное давление для системы отопления может быть достигнуто уклоном труб после воздухоотводчика и на обратной магистрали за последним прибором отопления;
• Установка циркуляционного насоса на байпасе. Он будет способствовать уменьшению инерционности системы. Время нагрева теплоносителя может быть очень долгим, поэтому насос может увеличить скорость его продвижения по магистрали до достижения нужного температурного режима;
• Минимум поворотных узлов в трубопроводе. Они создают лишнее гидравлическое сопротивление, которое сказывается на уменьшении скорости движения воды;
• Монтаж защитных элементов. Установив обратный клапан для гравитационного отопления, можно избежать циркуляции воды в неправильном направлении. В особенности это необходимо для системы с верхней разводкой и несколькими контурами.

Главными составляющими правильно сделанного гравитационного отопления под давлением являются профессионально сделанный предварительный расчет, выбор правильных материалов и следование технологии установки. Это даст возможность создать эффективную систему поддержания комфортной температуры в доме.

Советы по обустройству и применению гравитационного клапана для отопления при установке теплого пола, дополнительных элементов, можно посмотреть в видео:

Безотказная, гравитационная система отопления для частного дома.

Использование систем отопления с жидким теплоносителем в частных домах сегодня строится на нескольких схемах работы системы. Одной из самых надежных, простых и проверенных временем схем выступает гравитационная система отопления. Основываясь на законах термодинамики гравитационное отопление, получило широкое распространение благодаря небольшому количеству элементов и простоте работ, как по расчету проекта, так и по практическому монтажу. Но, несмотря на кажущуюся простоту для правильной работы необходимо учитывать много моментов, о которых и пойдет речь в этой статье.

Принцип работы гравитационной системы отопления частного дома

Гравитационная система отопления частного дома основана на двух физических принципах. Первый заключается в том, что вещества при разных температурах имеют разную плотность. Второй заключается в том, что давление в системе создается из-за разницы уровней нахождения жидкости, и чем больше разница между верхней и нижней точки, тем выше давление в системе.

Первый принцип гравитационной системы отопления выражается в том, что при нагревании жидкого теплоносителя, и это не обязательно должна быть вода, он меняет свою плотность. Вода в обычном состоянии при температуре 20 градусов имеет плотность большую, чем нагретая до 45 градусов, при нагреве до 80 градусов разница будет такова, что потребуется дополнительный объем для воды. В таком случае теплоноситель одной и той же массы будет занимать разный объем, из-за чего он начинает расширяться и вытесняться за пределы теплообменника. В замкнутом пространстве после начала движения нагретого теплоносителя его место занимает охлажденный теплоноситель. Так под действием нагрева возникает поток, и гравитационная система отопления начинает работать.

Второй принцип работы этой схемы начинает работать с того момента, как только теплоноситель начинает движение. По мере нагрева, у воды или антифриза скорость движения увеличивается, поскольку температура растет быстро и расширение объема заставляет вытеснять жидкость за пределы водяной рубашки котла с большей скоростью. Покидая объем котла, жидкость вырывается по вертикальной трубе к расширительному баку. Достигнув уровня ответвления, жидкость заполняет объем трубы и по петле напора устремляется к трубопроводам ведущим к радиаторам отопления, создавая необходимое давление. Учитывая разницу высот между точкой попадания жидкости в петлю напора и нижней точкой слива создавшееся давление дополнительно воздействует на холодный теплоноситель.

Постепенно прогреваясь, система уменьшает разницу температур между холодным и горячим теплоносителем, и таким образом, скорость движения жидкости в системе увеличивается до максимальной и даже может достигнуть 1 метра в секунду.

Самотечное отопление плюсы гравитационной системы отопления

Прежде чем рассматривать положительные качества самотечных систем отопления с естественной циркуляцией воды стоит отдельно рассмотреть все минусы системы. Для многих первый и главный недостаток гравитационной системы отопления является ее архаичность. Действительно, это одна из самых древних систем отопления использующих жидкий теплоноситель. Именно с этой системы были в дальнейшем выработаны одно и двухтрубные схемы разводки, именно эта система использовалась для массовой установки, когда промышленность освоила отопительные твердотопливные а немного позже и газовые котлы отопления. Но с другой стороны гравитационная система отопления является и одной из самых надежных – срок ее эксплуатации составляет в среднем 45-50 лет. То есть ровно столько, сколько времени необходимо, чтобы под действием теплоносителя металлические трубы потеряли свою герметичность.

Второй момент заключается в невысоком коэффициенте полезного действия гравитационной системы отопления. Действительно, сама схема, основанная на естественной циркуляции воды, подразумевает инертность процесса прогрева помещения, пока отопительный котел наберет необходимую мощность, а разница температур между нагретым и охлажденным теплоносителем достигнет минимума, пройдет довольно много времени. Но с другой стороны, даже после того как котел перестанет поддерживать горение процесс циркуляции продолжается, при этом, большой объем воды в системе будет остывать намного дольше чем в системе с принудительной циркуляцией.

Еще одни минус может записать в свой актив гравитационная система отопления из-за своей громоздкости. На практике, при одинаковой площади отапливаемого помещения система с принудительной циркуляцией по сравнению с самотечной, будет занимать гораздо меньше места. В гравитационной системе отопления кроме батарей будут размещаться и трубы верхней разводки, без которых создание необходимого давления жидкости невозможно.

Ну и конечно, вопрос контроля температуры в отдельных радиаторах, и возможность ее регулировки. Гравитационная система отопления в классическом виде с однотрубной схемой постройки не может обеспечить такую функцию из-за невозможности перекрытия отдельного радиатора.

Но с другой стороны, это идеальная система для установки в домах, где нет электричества или постоянно возникают проблемы с его подачей. Гравитационная система отопления способна работать и без электричества, поскольку основной силой движения теплоносителя по системе выступает не циркуляционный насос, а тепловое расширение объема теплоносителя.

Большой объем теплоносителя в системе позволяет обеспечить плавный прогрев помещения. С другой стороны, такой объем нагретого теплоносителя и остывает гораздо медленнее, чем объем системы с принудительной циркуляцией. Особенно ярко это проявляется при отключении электричества или затухании топлива в топке. Система с принудительной циркуляцией остывает в 3-4 раза быстрее, чем такая архаическая гравитационная система отопления.

Это свойство часто используется при временном пребывании в доме – просто вместо обычной воды в систему вливается антифриз, и даже после полного остывания ни трубам, ни радиаторам угроза разрыва из-за замерзания воды не грозит.

Ну и конечно, просто необходимо отметить, что такая система просто безотказна в работе. При правильной ее эксплуатации она может прослужить около 50 лет, при этом у нее всего два фактора риска. Первый – это угроза перегрева котла, но и здесь это в основном зависит от человеческого фактора, а не от системы. Второй – это замерзание теплоносителя, но и в этом случае, применение антифриза сводит риск этой аварии практически к нулю.

Упрощенный вариант системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

При выборе гравитационной системы отопления частного необходимо провести ряд расчетов, чтобы уяснить, насколько система будет обеспечивать прогрев помещения. При нормальных условиях в схеме построения разводки трубопроводов учитываются объемы отдельных помещений и мощность радиаторов отопления, устанавливаемых в них. При установке радиаторов одного номинала гравитационная система отопления будет прогревать помещения неравномерно. Первый, самый ближний к котлу радиатор будет нагреваться больше, а в самом крайнем от котла радиаторе температура теплоносителя будет существенно ниже. Именно поэтому, при подборе отопительных приборов, первые устанавливаются меньшей мощности, а те, которые дальше, должны быть мощнее.

Немаловажно в выборе элементов конструкции правильно подобрать и расширительный бак. При расчете объема расширительного бака принято брать за основу соотношение 1/10. То есть при объеме воды в системе около 250 литров, объем бака должен быть не меньше 25 литров.

Гравитационная система отопления очень требовательна к материалам конструкции. Прежде всего, это касается труб и трубопроводов. Большой объем теплоносителя и низкое давление в системе требуют, чтобы циркуляция осуществлялась с наименьшими потерями, а это возможно, либо в стальных, либо в полипропиленовых трубах. Но и здесь имеются определенные ограничения. Так, стальные трубы должны соединяться либо сварным способом газовой или электросваркой, либо при помощи резьбовых соединений. И если первый вид позволяет обеспечить надежное соединение практически без получения сварного шва внутри трубы, то резьбовой способ может создавать большое количество неровностей внутри трубопровода. Что касается полипропиленовой трубы, то у нее есть один существенный недостаток. Этот недостаток касается способности трубы выдерживать высокие температуры – максимальная температура, которая по утверждению производителей может выдержать такая труба это +95 градусов, что не подходит для трубы устанавливаемой сразу после котла.

Но даже несмотря на все эти предостережения, упрощенная схема гравитационной системы отопления существенно отличается от системы принудительной циркуляции.

В состав такой системы обязательно должны входить:

• Нагревательный котел ( обязательное условие таких систем это наличие котла с большим объемом водогрейной рубашки);
• Трубы подачи воды большого диаметра 11/2 дюйма;
• Расширительный бак емкостью 1/10 объема жидкости в системе;
• Трубы подачи диаметром 1 дюйм;
• Радиаторы разного размера для обеспечения равномерного прогрева помещений;
• Труба обратной подачи;
• Кран слива жидкости;
• В качестве приборов контроля в системе устанавливаются термометр и манометр в котле, и краны Маевского в радиаторах.

Как видно, система имеет небольшое количество конструктивных элементов и вполне пригодна для того, чтобы собрать ее самостоятельно.

Основные схемы для отопления домов

Сегодня существует несколько видов гравитационных систем отопления. Наиболее популярна самая простая система с напорной петлей и уклоном подающих трубопроводов и труб обратки. Здесь реализуется схема, при которой теплоноситель циркулирует в естественном режиме, а расширительный бак имеет открытый верх. Недостатком этого вида гравитационной системы отопления выступает ее инертность и сложность в реализации. Сложностью реализации в данном случае понимается необходимость выдерживания всех параметров уклонов труб. Так, после того как будет смонтирована напорная петля разводка труб должна делаться с соблюдением наклона 0,05 градуса в сторону от котла. Этого уклона достаточно чтобы обеспечить начальное движение жидкости. Такой же уклон обеспечивается и при прокладке трубопровода обратки.

Такие схемы подразумевают однотрубные варианты построения системы охраны. Более совершенные гравитационные системы отопления подразумевают двухтрубную схему прокладки трубопроводов. Но для этого необходимо обеспечить правильную прокладку магистрального трубопровода. Для нормального функционирования такой системы общая длина подающей трубы должна быть около 25 метров, максимальный размер такой трубы может быть 35 метров. Большая длина трубы будет снижать температуру подачи теплоносителя, для ее прокладки потребуется дополнительный уклон, что потребует в проекте предусмотреть дополнительный объем чердачного помещения или объема внутри комнаты.

На что нужно обратить внимание при проектировании гравитационной системы отопления

Основной проблемой эффективной работы гравитационной системы отопления в малоэтажный частных домах выступает неправильное расположение котла и радиаторов относительно друг друга. Одним из важных параметров системы выступает величина циркуляционного напора. Она показывает расстояние от центра отопительного прибора до центра отопительного котла. Чем выше этот показатель, тем эффективнее работа всей системы.

Неэффективность и низкий КПД отопительных котлов как твердотопливных, так и газовых устанавливаемых в гравитационных системах зачастую связан с небольшой разницей в высотах между радиатором и котлом. Так в обычных условиях такой перепад обычно составляет всего 0,2-0,3 метра. Такое положение не дает экономить до 25 % топлива. Большая часть энергоносителей тратится на перегрев жидкости. В тоже время, если увеличить перепад высот на 0,5 метра и довести его до 0,7-0,8 метра, то эффективность повысится на 6-11%, а при перепаде в 2,0 метра появляется возможность сэкономить до 20% энергии. Именно поэтому при проектировании систем отопления гравитационного типа размещение котла планируется в самой нижней точке, чаще всего в подвальном помещении.

Вместе с тем, рассматривая все варианты и способы устройства систем отопления частного дома, несмотря на кажущуюся простоту реализовывать этот проект рекомендуется доверить профессионалам. Опыт и наличие специального оборудования помогут обеспечить быстрый и главное легкий монтаж всего оборудования, сведя к минимуму риск ошибок.

Гравитационная система отопления: элементы, принцип работы и схемы разводки

За понятием «гравитационная система отопления» стоит простая, удобная и одновременно выгодная отопительная система.

Наибольшее распространение она получила при строительстве небольших загородных двухэтажных домов.

Простая схема системы не требует больших материальных затрат при ее монтаже, который легко выполнить своими руками.

Принцип действия ГСО

Гравитационная система отопления — это не что иное, как система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Другими словами, вода, обогревающая жилище, по трубам движется самотеком.

Она простая в монтаже, к тому же не требует установки дорогостоящего оборудования.

Вода, нагретая в котле, поступает по стояку к отопительным приборам, отдает им тепло, и уже остывшая возвращается снова в котел. Поскольку плотность и масса остывшей воды больше, то она вытесняет горячую воду из котла в систему. Процесс движения теплоносителя в трубах повторяется. Так будет происходить до тех пор, пока работает нагреватель – котел.

Циркуляция воды в системе происходит самостоятельно, без участия насоса. Единственным недостатком этой системы является низкое циркуляционное давление, но с таким недостатком можно успешно бороться. Об этом более подробно расскажем в данной статье.

Монтажная схема

На рисунке представлена упрощенная схема монтажа самотечной системы отопления частного дома.

Основными элементами являются:

• котел отопления;
• приборы нагревания (радиаторы);
• трубы;
• компенсационный (расширительный) бак.

В реальности она должна выглядеть примерно так. Котел устанавливается в самой нижней точке дома на заранее спроектированном месте. От него выводится стояк на самую верхнюю точку. Лучше, если она будет на чердаке. Разгонный стояк должен соединяться с компенсационным или расширительным баком.

Если бак открытого исполнения, то на нем устанавливают переливную трубу, которая выводится как можно ближе к канализационной системе. Когда бак делают закрытым, то его можно располагать в котельной на обратке (В таком исполнении ставится предохранительный клапан сброса). На бак открытого исполнения необходимо устанавливать автовоздушник и от него сделать отпуск. К отпуску приваривается розлив системы.

Все, остов, костяк системы, готов. Осталось подсоединить трубы, радиаторы отопления и готово. Греемся, но, как говорится, «гладко было на бумаге…».

[warning]Важно знать: монтаж котла должен быть обязательно ниже уровня радиаторов.[/warning]

Монтаж

Для увеличения нажмите

При остановке выбора на гравитационной системе отопления в первую очередь необходимо ее спроектировать. Пожалуй, это единственный момент, когда своими руками ничего невозможно сделать.

Эту часть работы необходимо поручить специалистам-теплотехникам. А чтобы система имела эстетический вид, к проектированию желательно привлечь еще и дизайнера. Когда их работа будет выполнена, расчеты произведены, схемы нарисованы, можно приступать непосредственно к монтажу.

Для начала нужно выбрать трубы для отопления. Диаметры и длина уже известны из проекта, осталось выбрать материал. Предпочтение лучше отдать трубам из полипропилена. Положительных сторон у них очень много. Это и малый вес, простота соединения, высокая антикоррозийная устойчивость, высокая шумоизоляция, устойчивость к размораживанию.

Все перечисленные параметры идеально подходят для ГСО. Остальные приборы отопления приобретаются, исходя из возможностей и предпочтения, по показателям, не выходя за рамки проекта.

При монтаже системы предпочтение отдается двухтрубным системам отопления. Это значит, что при монтаже необходимо делать два трубопровода – подающий и обратный.

В этом случае подающая магистраль (с горячей водой) размещается под потолком, а обратная на полу или в подвале.

Если необходимо сделать теплый пол, то придется делать коллекторную врезку. В этом случае каждый контур системы можно запитать через свой регулятор температуры, что создаст дополнительные удобства, но и несколько усложнит систему в целом. Подающий коллектор устраивается в самой верхней точке, желательно на чердаке. При этом нужно не забыть о его утеплении, кстати, как и всего чердака.

Теперь можно приступать к монтажу системы. Начинать нужно с котла подогрева воды. Выдерживая вертикальность как можно точнее, от него выводится на верх труба, которая соединяется с компенсационным баком. Сразу же ее нужно хорошо теплоизолировать. В нижней трети бака врезается труба горячего контура. Ее соединяют с разводкой.

В самом верху бака необходимо врезать переливную трубу, сообщающуюся с канализацией. По ней будут уходить излишки воды в системе.

Далее необходимо проложить трубопровод к приборам обогрева (радиаторам). После выполнения этих работ можно заняться прокладкой обратки – магистрали, по которой уже холодная вода будет возвращаться в котел. Когда все соединения будут завершены, в систему можно заливать воду. При отсутствии подтекания воды из мест соединения, система запускается в работу.

Такая система отопления без труда справляется с обогревом небольшого двухэтажного коттеджа со всеми бытовыми помещениями. Таким образом, из всех типов системы предпочтение желательно отдать двухтрубной.

[advice]Замечание мастера: подающий и обратный трубопроводы монтируются с обязательным уклоном по ходу движения воды. Уклон 5-10 мм на 1 м трубы.[/advice]

Усовершенствование

Для значительного улучшения работы системы в нее дополнительно устанавливают циркуляционный насос.

Он позволяет в разы увеличить скорость прохождения воды по трубам и приборам отопления. В результате повышается КПД всей системы, становится намного теплее в доме.

Кроме того, по отзывам специалистов, наличие насоса в системе с водяным подогревом пола крайне желательно. При движении теплоносителя по трубам самотеком, циркуляционное давление в системе низкое. Отсюда и ограничения на обогреваемую площадь. При установке насоса этот недостаток устраняется полностью.

[warning]Мастера советуют: при выборе насоса предпочтение лучше всего отдать многоскоростному, что впоследствии положительно скажется на экономии бюджета. Хорошо зарекомендовал себя в работе 3-х скоростной насос DAB.[/warning]

Современные котлы с 2-х контурным отоплением в продажу поступают, как правило, укомплектованные насосом.

Преимущества и недостатки ГСО

Гравитационная система отопления становится все более востребованной при отоплении небольших одно-двухэтажных загородных домов.

Широкое распространение она получила, благодаря ряду преимуществ, присущих только ей.

В первую очередь к ним относятся:

• высокая экономичность;
• надежность работы;
• простота обслуживания и ремонта.

Экономия от такой системы отопления бросается в глаза еще на подготовительном этапе. В системе нет подкачивающих насосов. Экономия на покупке насосов и электроэнергии, которую они расходуют, налицо. Сама система очень простая по устройству, значит дорогостоящие ремонты обойдут ее стороной. Эти два аспекта уже дадут значительную экономию.

Гравитационная система отопления способна работать без поломок в течение 40-50 лет. Это обуславливается тем, что в ней нет вибрации от насосов, и долговечностью материалов, которые в ней используются. Аккуратное, бережное отношение и своевременное обслуживание могут увеличить эти цифры.

К недостаткам этой системы отопления, пожалуй, можно отнести затраты на топливо (газ, уголь, дрова). К сожалению, совсем бесплатным может стать только костер в лесу.

Отопительные системы с естественной циркуляцией устанавливаются в небольших 1-2 этажных домах. Длина труб по горизонту должна быть не более 30 метров, иначе функционирование системы может прекратиться. Это связано с низким циркуляционным давлением. При установке подпитывающего насоса длина труб может быть намного увеличена.

Выбирая схему отопления частного дома, необходимо получить развернутую консультацию по этому вопросу у специалистов-теплотехников. В противном случае появится возможность вложить деньги, смонтировать систему отопления, но при этом ожидаемого комфорта можно не получить.

Смотрите полезное видео, в котором специалист разъясняет особенности расчета гравитационной системы отопления:

Teplius

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

Если вы предпочитаете котлы на твердом топливе, но финансы не позволяют запланировать покупку, предлагаем большую инструкцию, с помощью которой вы сможете сделать самодельный твердотопливный котел.

Плюсы и минусы гравитационной системы отопления частного дома

Современному дому необходима электроэнергия. Причем современный дом потребляет ее столько, сколько в советские времена потребляла целая деревня. Cтарые линии электропередач при этом не справляются, и говорить о надежности и безотказности электроснабжения уже не приходится. Бывает так, что даже официально на дом выделяется иногда всего 5 КВт.

При таком раскладе Заказчик часто вспоминает про отопление в бабушкином/дедушкином доме, которое прекрасно работало вообще без электроэнергии – котел грел воду, и она сама циркулировала по системе.

Но у каждой системы есть свои достоинства и недостатки. Достоинство у гравитационной системы очень большое, но только одно – это ее полная независимость от наличия электроэнергии, а вот недостатки…

Во-первых, гравитационная система работает за счет того, что плотность нагретой воды меньше, чем плотность остывшей – горячая поднимается по прямому трубопроводу, остывшая опускается по обратному. Это значит, чем выше температура прямой, тем лучше циркуляция. Но это означает максимальный режим работы котла и максимальную же температуру выбрасываемых в атмосферу дымовых газов. На практике это выражается в увеличении на 30% расхода топлива. В любой деревне каждый владелец такой системы скажет Вам, что после того, как он установил в свою гравитационную систему циркуляционный насос, расход газа/дров заметно снизился.

Во-вторых, чем тоньше трубопровод, тем выше сила его сопротивления – тем больше тормозит он протекающий через него теплоноситель. На практике это выражается в том, что диаметры трубопроводов в гравитационной системе не должны быть менее 1 1/4” (32 мм), а оптимально 2” (50 мм.). Стоимость материалов и монтажных работ из-за больших диаметров будет, естественно, гораздо выше, чем для обычных тонких трубопроводов напорной системы.

В-третьих, в гравитационной системе вода по мере остывания должна иметь возможность опускаться вниз – т.е. такая система не терпит горизонтальных трубопроводов – все ее участки должны быть строго с уклоном, причем чем больше уклон, тем устойчивей работает система. Представьте в своем новом доме в комнате поверх евроотделки трубу Ø2”, проложенную от стояка к радиатору с уклоном 10 мм. на метр, и еще одну такую же, идущую от противоположного угла радиатора обратно к стояку.

В-четвертых, радиаторы должны быть также с проходом не менее 3/4” – этому требованию не отвечают наиболее распространенные и недорогие стальные панельные радиаторы. Кроме того, даже у радиаторов с увеличенным проходным сечением верх всегда будет заметно горячее, а низ заметно холоднее, чем при работе напорной системы.

В-пятых, гравитационную систему, рассчитанную на многолетнюю работу, категорически нельзя монтировать из полимерных материалов – никаких металлопластиков, сшитого полиэтилена, полипропилена. Мало того, что все пластики при высоких (90…1000) температурах имеют очень небольшой срок службы, так еще все они при нагревании свыше 600 сильно размягчаются, трубы провисают между кронштейнами, говорить приходится уже не о сохранении уклонов, а о борьбе с контруклонами и стоящими в них пузырями воздуха. А ведь даже простое нарушение уклона в гравитационной системе означает остывание соответствующего радиатора, а часто и всего стояка.

В-шестых, дом всегда имеет некоторую усадку, а деревянный дом вообще постоянно «дышит» – летом при отключенном отоплении он набирает естественную влажность из воздуха (становится выше), а зимой при включенном отоплении он высыхает, и становится ростом ниже. Гарантировать неизменность уклонов трубопроводов при этом невозможно.

В-седьмых, в гравитационной системе отопления расширительный бак всегда устанавливается на прямом стояке в верхней точке системы. Это необходимо для сброса воздуха из системы и паров при ее закипании в аварийной ситуации. Этот бак всегда большого объема (не менее 100 литров, а иногда и гораздо больше), он всегда имеет высокую температуру из-за того, что установлен на прямом трубопроводе, и он всегда имеет свободную поверхность контакта теплоносителя с воздухом. Этот бак всегда стремятся монтировать на чердаке, чтобы не портить дизайн помещений верхнего этажа. Отсюда большие теплопотери (бак нужно очень хорошо изолировать), отсюда потери теплоносителя от испарения, отсюда проникновение воздуха в теплоноситель (коррозия металлических частей системы), отсюда необходимость изготовления для этого бака переливной трубы, чтобы при вскипании или избыточной подпитке системы верхний этаж не был залит теплоносителем.

В-восьмых, гравитационная система – это система, крайне плохо поддающаяся регулировке. До появления шаровых кранов, эти системы собирались вообще без запорной арматуры. В наше время и радиаторы и котел для облегчения их обслуживания снабжаются отсечными шаровыми кранами, отчего и возникает соблазн систему эту порегурировать. Предположим, на улице -20 С, Вы систему отрегулировали, все радиаторы более-менее теплые. (хотя иногда на эту регулировку требуется день-два). Через пару дней на улице стало -5 С, Вам стало жарко, и Вы убавили температуру на котле. При снижении температуры теплоносителя (воды в том числе) плотность его меняется, вязкость меняется, скорость течения меняется, а теплосъем с радиатора остается примерно тот же. На практике это выражается в том, что радиаторы на верхних этажах остались той же температуры, как были, а все радиаторы на нижних этажах чуть теплые. И Вы опять идете регулировать всю систему кранами. До следующего заметного изменения температуры на улице. Здесь бывает еще очень интересный эффект. Все эти регулировки хороши, если их совершает только один человек. А если после того, как Вы все отрегулировали, кому-то из Ваших гостей покажется в его комнате прохладно, и он полностью откроет вентили на своем радиаторе, весь дом разбалансируется сразу же, где-то станет жарко, где-то холодно, и все нужно будет начинать с самого начала. Снимать барашки с кранов при этом бессмысленно, т.к. при изменении уличной температуры они Вам скоро понадобятся самому.

Существуют, правда, специальные термостатические клапаны с сильно увеличенным проходом, но они очень дороги, а гравитационные системы заказывают, как правило, для бюджетных домов, где соображения экономии играют большую роль.

В-девятых, установленный в гравитационную систему насос для обеспечения принудительной циркуляции невозможно автоматизировать. Для некоторой экономии топлива, хозяин должен вручную открыть отсечные краны на циркуляционном насосе, установленном на бай-пасе, включить его, и перекрыть краном основной стояк. Перед тем, как лечь спать, или уехать, необходимо вновь открыть кран на основном прямом стояке, выключить насос и перекрыть краны на нем. На практике это выражается в том, что рано или поздно, но человек забывает выключить насос и открыть основной стояк. При пропадании электричества насос остановится и превратится в заглушку, практически не пропускающую теплоноситель. А кран на основном стояке закрыт. Котел небольшой мощности эту ситуацию успеет распознать и отключится, а вот котел мощности более 50 КВт, или любой твердотопливный при этом закипит, выбросит вскипевший теплоноситель через предохранительный клапан или через расположенный на чердаке расширительный бак, и уйдет в аварийный режим, для выхода из которого потребуется уже ручной перезапуск котла. Переливная труба из расширительного бака делается, как правило, не толще Ø1” (25 мм), а выброс происходит по основному стояку Ø1 1/4…2”. Ясно, что расширительный бак будет переполнен, а чердачное помещение и потолок верхнего этажа будут залиты.

В-десятых, большие диаметры трубопроводов означают большой объем теплоносителя в системе. Хорошо, если это вода, а ведь часто это дорогостоящий антифриз, и потери при его вскипании и выбросе системы могут быть очень значительными.

В-одиннадцатых, в режиме гравитации наиболее распространенный водогрейный бойлер косвенного нагрева работать не будет, т.к. через его змеевик теплоноситель гравитацией не протолкнуть.

Тем не менее убедить во всем сказанном Заказчика, у которого электричество иногда пропадает, а у бабушки все работает, практически невозможно.

Несмотря на безотказную работу систем, по прошествии нескольких лет ВСЕ эти наши Заказчики просили нас переделать их системы на напорные. По общению чувствовалось, как долго они боролись с собой перед тем, как снова позвонить нам.

Поэтому скажем несколько слов о ситуации с переделкой системы гравитационной в систему напорную.

Во-первых, каждому ясно, что переделка дороже, чем сделать сразу – она включает не только монтаж нового, но и демонтаж старого оборудования.

Во-вторых, вынимать и менять скрытые за отделкой трубы и делать после этого ремонт во всем уже обжитом к тому времени доме никто из Заказчиков не хочет.

Таким образом, работы по переделке системы в напорную сводятся к демонтажу открытого расширительного бака на чердаке, монтажу мембранного расширительного бака в котельной, установке в котельной на бай-пасе циркуляционного насоса и установке на прямой всех радиаторов термостатических вентилей вместо кранов. Из-за конструктивных различий при этом часто приходится подштрабливать стены и перепаивать подводку к радиаторам.

На наш взгляд, из сказанного следует однозначный вывод: гравитационная система хороша только там, где топливо дешево, где требуется его немного, где требования к эстетике помещений низкие, и где квалифицированный персонал полностью отсутствует. Во всех остальных случаях система должна быть напорной с резервным электрогенератором и извещателем, который позвонит Вам на сотовый телефон, если температура в Вашем доме опустится ниже +70.

Когда-то давно гравитационная система отапливала даже Зимний дворец, но ведь сейчас ее там нет. Неудобство эксплуатации, изменившиеся требования к эстетике и дизайну помещений, а главное, постоянный огромный перерасход топлива практически полностью вытеснили ее из повседневного обихода.

Гравитационная система отопления, часть 1

В последнее время системы отопления монтируются с принудительным побуждением циркуляции теплоносителя. Это, конечно, упрощает монтаж систем и удешевляет систему отопления в целом. Целый ряд преимуществ систем с насосной циркуляцией в её простоте с точки зрения монтажа. Не нужно делать уклоны, трубы меньшего диаметра в сравнении с гравитационной системой и, конечно, эстетическая сторона– можно прятать трубы в стену, заштробить. Кроме всего, есть экономия на количестве секций радиаторов, за счёт малого перепада температур подача-обратка. Ещё как достоинство, можно отнести к системе с насосной циркуляцией возможность её регулировки кранами и термоголовками. Как бы сказать, идеальная система отопления, ну и малый недостаток такой системы—это энергозависимость, который легко решается установкой ИБП. Ещё как достоинство данной системы, конечно, обустройство тёплых полов.

Теперь разберём, всё ли здесь так или система с насосной циркуляцией дань моде.

Давайте по порядку, начнём с простоты и сложности монтажа.

Самое первое, с чего начнёте делать систему, а не монтировать и бежать покупать радиаторы и котёл, а проект и трассировка труб. Относится данная рекомендация к монтажу любой системы отопления, с любым видом циркуляции. Если вы найдёте грамотного проектировщика-теплотехника, а лучше инженера, то он вам сможет спроектировать любую систему и учесть ваши рекомендации по трассировке труб. Этот вопрос лучше решить ещё и вместе с дизайнером. Если же вы хотите сделать систему гравитационную, то вам её и спроектируют. При этом вы увидите ещё на стадии проектирования, что больших труб, как это в понимании всех, не будет на виду. Конечно, при условии грамотного проектирования. Сейчас в общепринятом понятии гравитационная система представляет собой следующее: котёл чугунный или стальной, стоит в этаком деревенском доме, деревянном или кирпичном, от котла идут трубы, одна вверх, вторая по полу. Верхняя труба непременно идёт посреди стены и ещё с уклоном, на самом видном месте! На ней же, над котлом стоит расширительный бак, который представляет собой железный ящик, закрытый сверху фанерой или доской.

Далее идут по кругу или по всему периметру дома большие трубы, причём какие нашли на халяву! Это такой вот регистр, он же и система отопления. При топке котла ещё и выбивает воду или пар под потолок из расширительного бачка, и как следствие, обваленная штукатурка над баком и возле него.

Нормально спроектированная и сделанная система отопления такой быть не может! Делается система следующим образом (упрощенный вариант). Ставится котёл, место для него определяется заранее. От котла выводится подающий стояк, причём по заранее определённому месту вверх, на сколько это возможно в здании. Как правило, на чердак или в какую-нибудь кладовку верхнего этажа.

Там устанавливается расширительный бак. Если предполагается открытый, причём герметичный, то есть переливная труба, которая выведена в котельную, либо в какое-то подсобное помещение, где есть канализация. Если же расширительный бак предполагается закрытый, то тогда он устанавливается на обратке в котельной или ином помещении, в самой верхней точке устанавливается автовоздушник. Группа безопасности также устанавливается в котельной на 1 этаже. Котёл, конечно же, желательно установить как можно ниже, в приямке или подвале Если котёл планируется газовый, то в подвале нельзя. С верхней точки, там, где устанавливался открытый расширительный бак или автовоздушник, делается опуск. Получается напорная петля, чуть позже объясню, что это такое и зачем надо.

От опуска варится розлив будущей системы отопления. Для монтажа системы можно использовать не только стальные трубы.

Можно и полипропиленовые, медные, нержавейку и др. Главное, при использовании полимерных труб смотреть на температуру, на которую допустимо использовать данную трубу. К розливу системы потом варятся стояки, которые и служат для подключения радиаторов.

Упрощённо и схематично

Причём, розлив в гравитационной системе может быть по этажам и нижним, так всеми любимым. Но для этого должно выполняться условие: верх котла должен быть по горизонту ниже, чем низ радиаторов. То есть котёл должен стоять в подвале или, как уже говорилось, быть заглублён. Но ничто не мешает сделать смешанную разводку, первый этаж, с верхним розливом, а второй и более верхний с нижним.

Причём, нижний розлив второго или иного верхнего этажа может быть как однотрубным, так и двухтрубным. Теперь вот появилась на рисунке напорная петля, настало время рассказать о ней подробней.

Для чего же она нужна? Проделаем простой опыт.

Возьмём резиновый или пластиковый мячик, утопим его рукой в ванне с водой на небольшую глубину, отпустим его. Мячик вылетит из воды, всплывёт, замеряем расстояние на сколько он вылетит. Проделаем опыт ещё раз, только мячик утопим как можно глубже и так же отпустим, опять замеряем, на сколько он выпрыгнет. Во втором случае мяч выпрыгнет выше. То же самое происходит и с водой в системе. Горячая вода легче, чем холодная, а значит, будет идти вверх. Котёл нагревает воду, и чем выше она поднимется по стояку от котла, да если ещё он прямой и диаметр его не занижен в сравнении с выходом из котла, тем больше вода сможет разогнаться внутри стояка, а стало быть создаст давление. Что и нужно для обеспечения циркуляции.

Горячая вода устремиться вверх и будет за собой из обратки тянуть холодную воду в котёл, где она опять же нагреется. Чем быстрее и лучше будет идти циркуляция, тем меньше у вас в системе будет разница температур подачи и обратки. Скорость воды при хорошо работающей системе может достигать 1м/с.

Раз есть давление, значит, система будет работать. Если известна скорость движения воды, при расчёте берётся примерно 0,8—1мс, то можно рассчитать и сопротивление участка системы или трубы, а так же располагаемое давление напорной петли, пусть не совсем точное выражение, но приемлемое. Методик расчёта сопротивления трубопровода и системы много. Утомлять формулами не буду. Что лично меня удивляет, так это то, что в литературе по сантехнике приводятся рекомендации и готовые схемы для монтажа гравитационных систем отопления в частных домах, как правило, 1-2 комнаты, но информации по созданию давления и по напорной петле не дают.

Вернёмся опять же к системе с принудительной циркуляцией, к эстетической стороне. К тому, что можно заштробить трубы. А почему бы этого не сделать с гравитационной системой? Розлив, конечно в стену не спрятать, а этой задачи и нет. Его можно сделать на чердаке, если верхний, а обратку пустить в подвале. Для снижения теплопотерь от труб розлива их можно и нужно теплоизолировать, там где надо. Если же сделан на втором этаже или третьем нижний розлив, то он сам является греющим плинтусом, трубу можно пустить по плинтусу пола. Это как раз и будет экономией радиаторов. А стояки вполне можно и заштробить в стену. Диаметры их невелики, будут не более 1,0″ Подводка к радиаторам так же будет 1/2″ или 3/4″. Примерно то же, что и в системе с принудительной циркуляцией.

Точно так же систему с гравитационной циркуляцией можно и регулировать! На 1/2″ или 3/4″ подводку вполне можно поставить регулирующий краник или, всеми любимую и модную, термоголовку. Единственная оговорка будет, что краник или термоголовка должны быть с большим проходом. Других препятствий к регулированию нет.

Теперь вернёмся к экономии газа. Да, действительно, системы с естественной циркуляцией потребляют при равной теплоотдаче с системой с принудительной циркуляцией на 6-10% газа больше. Как известно, энергия из ниоткуда не берётся, и на то, чтобы воду двигать по системе, нужна энергия. В данном случае тепловая энергия нагретой воды переходит в механическую.

Но есть ли так рекламируемая экономия? Для движения воды в системе с принудительной циркуляцией работает насос, он потребляет электроэнергию. А электроэнергия, как известно, дороже чем газ. Так что экономии не будет.

Теперь рассмотрим ситуацию с горячей водой. Отечественные котлы с контуром ГВС ,конечно, оставляют желать лучшего, может, когда и придумают что получше.

Но почему бы не поставить бойлер косвенного нагрева или даже пластинчатый теплообменник. Теплоноситель с отопления будет нагревать воду ГВС, как и в системе с принудительной циркуляцией.

Можно в системах с естественной циркуляцией использовать и теплоаккумулятор, что очень хорошо при отоплении дровами или углём, не нужно круглосуточно сидеть и топить котёл

Вы протапливаете систему, нагреваете теплоаккумулятор, потом топить перестаёте, и система работает от теплоаккумулятора, причём так же в гравитационном режиме. Вместо трёхходового крана лучше использовать два шаровых крана, тогда вы сможете прогревать одновременно систему отопления и аккумуляторный бак, а так же избежите образования конденсата на стенках котла и резкого температурного перепада после нагрева системы отопления и переходе на работу котла на аккумуляторный бак.

С тёплым полом при гравитационной системе отопления действительно много ограничений. Кроме того, сложно смонтировать тёплый пол на гравитационной системе—нужна большая толщина стяжки. Сделать тёплый пол можно, но очень много ограничений и условий. Смысла в этом нет. Если всё-таки хотите гравитационную систему и тёплый пол в ванной или в душе, тогда его разумнее сделать с принудительной циркуляцией через теплообменник, либо с насосом и взять теплоноситель обратки.

Ещё достоинство системы с естественной циркуляцией – это её энергонезависимость. Исключены аварийные ситуации, связанные с отключением электроэнергии. Конечно, если котёл газовый энергозависимый, то аварийной ситуации в принципе быть не может при отключении электроэнергии. Пропало питание, отключился котёл и всё! Система остынет, потом выстынет здание, за это время скорее всего энергоснабжение восстановят и котёл включится сам, либо его включат. Совершенно другой сценарий будет с твёрдотопливным энергонезависимым котлом.

Котёл работает, хорошо раскочегарен, накидано хорошенько угля, и вдруг, пропадает электричество. Хорошо, если вы дома, подключили или подключился сам бесперебойник, завели генератор, к тому же он есть и завёлся. А если вас дома нет! В магазин ушли или ещё куда-то, или спать легли. Накидали в топку угля и решили отдохнуть. А тут такое дело. Отключится насос, хорошо, если бесперебойник есть и отработает это дело, а если нет? Тогда что? Котёл мнут через 5-15 закипит, сработает группа безопасности от превышения давления, будет выброс пара, кипятка. Во-первых, это опасно, может ошпарить, а во-вторых, что будет со штукатуркой гипсокартоном, обоями? Нужен будет ремонт в здании. Если открытый расширительный бак, то из него так же будет выброс пара и кипятка. А если система гравитационная, то никаких проблем не будет с отоплением. А дома будет ужин при свечах.

Посему можно сделать вывод—гравитационная система вещь надёжная и безотказная, но её нужно уметь рассчитывать и правильно сделать. Срок её службы ограничивается только старением материала, из которого система сделана. Система, смонтированная из стальных труб, служит по 35-50лет!

Так что полностью пренебрегать и отказываться от гравитационной системы не стоит. Ну и ещё может быть недостатком системы с естественной циркуляцией её стоимость изготовления, материалы и работа. Если по стоимости материала расхождение будет не очень большим с системой с насосной циркуляцией, то стоимость работ будет выше. Тут играет роль квалификация тех, кто будет данную систему делать. Бездумно к этой работе подходить нельзя. Если с насосной циркуляцией кое-какие огрехи в работе и криворукость продавит, то в системе с естественной циркуляцией этого не будет, просто что-то не будет греть, и будете долго искать причину.

Продолжение темы о гравитационной системе отопления читайте в частях: часть 2 и часть 3.

Ликбез по гравитационной системе отопления

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.

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.

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.

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.

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.

Газовое отопление на сегодняшний день является самым надежным, оптимальным и дешевым способом отопления дома в зимнее время. О том, как выбрать газовый котел, мы написали интересную и полезную статью.

Если вы предпочитаете котлы на твердом топливе, но финансы не позволяют запланировать покупку, предлагаем большую инструкцию, с помощью которой вы сможете сделать самодельный твердотопливный котел.

Гравитационная система отопления: плюсы и минусы. Гравитационная система отопления из полипропилена

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.

Недостатки

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.

Можно ли монтировать систему из полипропиленовых труб

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.

VALTEC | Мифы «гравитационки»

Несмотря на то что отопительная техника с каждым годом совершенствуется и дополняется новыми прогрессивными техническими решениями и высокоэффективным оборудованием, системы водяного отопления с естественной циркуляции теплоносителя продолжают занимать весьма существенную долю в теплоснабжении. Они широко и успешно применяются как в индивидуальном жилищном и коттеджном строительстве, так и при сооружении объектов в районах, где электроснабжение либо отсутствует, либо осуществляется с перебоями.

Гравитационная система водяного отопления, принцип действия которой показан на рис. 1, была изобретена еще в 1777 г. французским физиком Боннеманом (Bonneman) для обогрева инкубатора.

Рис. 1. Принцип действия гравитационной системы отопления.

Начиная с 1818 г., системы отопления Боннемана стали широко применяться в Европе, правда, в основном для теплиц и оранжерей. Основы методики теплового и гидравлического расчета систем с естественной циркуляцией были разработаны англичанином Гудом (Hood) в 1841 г. Именно он теоретически доказал пропорциональность скоростей циркуляции теплоносителя квадратным корням из разницы высот центра нагрева и центра охлаждения, то есть перепада высот междукотлом и радиатором. Естественная циркуляция воды в системах отопления была достаточно хорошо изучена и имела мощную теоретическую поддержку. Однако споявлением насосных отопительных систем интерес ученых к «гравитационке» постепенно угасал. Теорию естественной циркуляции бегло и поверхностно освещаютв институтских курсах. При устройстве таких систем монтажники в основном пользуются советами «бывалых» да теми скупыми требованиями, которые изложены внормативных документах. Но нормативные документы лишь диктуют требования, но не дают объяснения причин появления того или иного «постулата». В связи с этим в кругу специалистов циркулирует достаточно много мифов, которые и хотелось бы немного развеять.

Рис. 2. Пример двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией

Для этого используем пример классической двухтрубной гравитационной системы отопления (рис. 2), со следующими исходными данными: первоначальный объем теплоносителя в системе – 100 л; высота от центра котла до поверхности нагретого теплоносителя в баке Н = 7 м; расстояние от поверхности нагретого теплоносителя в баке до центра радиатора второго яруса h2 = 3 м, расстояние до центра радиатора первого яруса h3 = 6 м.

Температура на выходе из котла – 90 °С, на входе в котел – 70 °C. Действующее циркуляционное давление для радиатора второго яруса можно определить поформуле:

Δp2 = (ρ2–ρ1) · g · (H – h2) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 3) = 470,4 Па.

Для радиатора первого яруса оно составит:

Δp1 = (ρ2 –ρ1) · g · (H – h2) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 6) =117,6 Па.

При более точных расчетах учитывается также остывание воды в трубопроводах.

Миф 1. Трубопроводы должны прокладываться с уклоном по направлению движения теплоносителя. Не спорим, так было бы не плохо, но на практике это требование не всегда удается выполнить. Где-то балка покрытия мешает, где-то потолки устроены в разных уровнях и т.п. Что же будет, если выполнить подающий трубопровод с контруклоном (рис. 3)?

Рис. 3. Пример выполнения верхнего розлива с контруклоном

Если грамотно подойти к решению этого вопроса, то ничего страшного не произойдет. Циркуляционное давление если и снизится, то на ничтожно малую величину (несколько паскалей), за счет паразитного влияния остывающего в верхнем розливе теплоносителя. Воздух из системы придется удалять с помощью проточного воздухосборника и воздухоотводчика. Пример этого устройства показан на рис. 4. Дренажный кран служит для выпуска воздуха в момент заполнения системы теплоносителем. В «крейсерском» режиме этот кран закрыт. Такая система останется полностью работоспособной.

Рис. 4. Пример устройства для выпуска воздуха из верхнего розлива

Миф 2. В системах с естественной циркуляцией охлажденный теплоноситель вверх двигаться не может. Это вовсе не так. Для циркуляционной системы понятие «верха» и «низа» очень условны. Если обратный трубопровод на каком-то участке поднимается, то где-то он на эту же высоту и опускается. То есть гравитационные силы уравновешиваются.Все дело лишь в преодолении дополнительных местных сопротивлений на поворотах и линейных участках трубопровода. Все это, а также возможное остываниетеплоносителя на участках подъема должно учитываться в расчетах. Если система грамотно рассчитана, то схема, представленная на рис. 5, вполне имеет право на существование. Мало того, в начале прошлого века такие схемы достаточно широко применялись, несмотря на свою слабую гидравлическую устойчивость.

Рис. 5. Схема с верхним расположением обратного трубопровода

Миф 3. В гравитационных системах подающий трубопровод должен проходить над всеми ярусами радиаторов. Это тоже совсем не обязательно. Расположение подающего трубопровода с надлежащим уклоном под потолком верхнего этажа или на чердаке позволяет удалять воздух из системы через открытый расширительный бак. Однако проблему удаления воздуха можно решить и с помощью автоматических воздухоотводчиков (рис. 6) или отдельной воздушной линии.

Рис. 6. Схема с нижним расположением подающей линии

Миф 4. При естественной циркуляции теплоносителя радиаторы обязательно должны располагаться выше центра теплогенератора (котла). Это утверждение справедливо только при расположении отопительных приборов в один ярус. При количестве ярусов два и более, радиаторы нижнего яруса можно располагать и ниже котла, что, естественно, должно быть проверено гидравлическим расчетом. В частности, для примера, показанного на рис. 7, при H = 7 м, h2 = 3 м, h3 = 8 м, действующее циркуляционное давление составит:

g · [H · (ρ2 –ρ1) – h2 · (ρ2–ρ1) – h3 · (ρ2–ρ3)] = 9,9 · [ 7· (977 – 965) – 3 · (973 – 965) – 6 · (977 – 973)] = 352,8 Па.

Здесь: ρ1 = 965 кг/м3 – плотность воды при 90 °С; ρ2 = 977 кг/м3 – плотность воды при 70 °С; ρ3 = 973 кг/м3 – плотность воды при 80 °С.

Циркуляционного давления вполне достаточно для работоспособности такой системы.

Рис. 7. Однотрубная гравитационная система с расположением радиаторов ниже котла

Миф 5. Гравитационную систему отопления, рассчитанную на водяной теплоноситель, можно безболезненно перевести на незамерзающий теплоноситель. Без расчета такая замена может привести к полному отказу системы отопления. Дело в том, что этилен- и полипропиленгликолевые растворы обладают значительно большей вязкостью, чем вода. Кроме того, удельная теплоемкость этих смесей несколько ниже, чем у воды, что требует, при прочих равных условиях, ускоренной циркуляции теплоносителя. Эти два фактора вместе взятые существенно увеличивают расчетное гидравлическое сопротивление системы, заполненной теплоносителями с низкой температурой замерзания.

Миф 6. В открытый расширительный бак необходимо постоянно доливать теплоноситель, т.к. он интенсивно испаряется. Да, это действительно большое неудобство, но его можно легко устранить. Для этого используется воздушная трубка и гидравлический затвор, устанавливаемый, как правило, ближе к нижней точке системы, рядом с котлом (рис. 8). Такая трубка служит воздушным демпфером между гидравлическим затвором и уровнем теплоносителя в баке, поэтому, чем больше ее диаметр, тем лучше. Тем меньше будет уровень колебаний уровня в бачке гидрозатвора. Некоторые умельцы умудряются закачивать в воздушную трубку азот или инертные газы, тем самым предохраняя систему от проникновения кислорода.

Рис. 8. Воздушная трубка с гидрозатвором

Миф 7. Насос, установленный на байпасе главного стояка, не создаст эффекта циркуляции, т.к. установка запорной арматуры на главном стояке междукотлом и расширительным баком запрещена. Можно поставить насос на байпасе обратной линии, а между врезками насоса установить шаровой кран. Такое решение не очень удобно, т.к. каждый раз перед включением насоса надо не забыть перекрыть кран, а после выключения насоса – открыть. Установка обычного пружинного обратного клапана невозможна из-за его значительного гидравлического сопротивления. Домашние мастера пытаются препарировать обратные клапаны, снимая с них пружинки совсем или устанавливая их «наоборот» (превращая клапан в нормально открытый). Такие переделанные клапаны создадут в системе неповторимые звуковые эффекты из-за постоянного «хлюпанья» с периодом, пропорциональным скорости теплоносителя.Есть гораздо более эффективное решение: на главном стояке между врезками байпаса устанавливается поплавковый обратный клапан для гравитационных систем VT.202 (рис. 9), который скоро появится в ассортименте VALTEC. Поплавок клапана в режиме естественной циркуляции открыт и не мешает движению теплоносителя. При включении насоса на байпасе клапан перекрывает главный стояк, направляя весь поток через байпас с насосом.

Рис. 9. Установка поплавкового нормально отрытого обратного клапана

Водяные системы отопления с естественной циркуляцией окутаны еще многими мифами, которые предлагаем вам развеять самостоятельно:

• расширительный бак можно врезать только над главным стояком;
• в таких системах нельзя ставить мембранный расширительныйбак;
• регулировать тепловой поток от радиаторов в гравитационных системах нельзя;
• естественная циркуляция не работает в межсезонье;
• байпасы перед радиаторами в таких системах недопустимы;
• водяные теплые полы в гравитационных системах работать не будут.

Автор: В.И. Поляков

Гравитационная система отопления — что это такое, и каковы ее особенности

Гравитационная система отопления

Системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя используются уже более двух веков. И даже с появлением циркуляционных насосов они не стали менее популярными. Причина вовсе не в том, что надежность конструкции и качественное обеспечение теплом являются основными достоинствами такой системы. Просто очень часто некачественное и непостоянное снабжение электричеством становится причиной, по которой многие отказываются от использования насоса. Но какое отношение все это имеет к гравитационной системе отопления? Дело в том, что гравитационная система и система с естественной циркуляцией теплоносителя — это одно и то же.

Достоинства и недостатки

Хотя эта схема и популярна, но у нее есть определенные недостатки. Прежде всего, это длина трубопроводов, которые не способны равномерно распределить давление жидкости внутри. Поэтому в гравитационных системах 30 метров по горизонтали — это предел. Больше тянуть трубопроводы не имеет смысла. Чем дальше от котла, тем меньше давление.

Отметим также высокую первоначальную стоимость. Специалисты уверяют, что расходы на такое отопление составляют до 7% от стоимости самого здания. Связано это с тем, что здесь необходимы трубы большого диаметра, чтобы создать необходимое давление при большом объеме теплоносителя.

Еще один недостаток — медленное прогревание приборов отопления. Это опять-таки зависит от значительного количества воды. Чтобы ее прогреть, необходимо определенное время. Кроме того, высока вероятность замерзания теплоносителя в трубах, которые проходят по неотапливаемым помещениям.

Достоинства

Однако достоинств у такой системы тоже не так уж мало:

• Простота конструкции, монтажа и эксплуатации.
• Энергонезависимость.
• Отсутствие циркуляционных насосов, что гарантирует тишину и исключает вибрацию.
• Долговечная эксплуатация до 40 лет.
• Надежность — на сегодняшний день это самое надежное отопление в плане количественного саморегулирования.

Почему же тепловая надежность зависит от количественного саморегулирования? И вообще, что это значит?

При изменении температуры воды в ту или иную сторону меняется и расход теплоносителя. Происходит изменение его плотности, что влияет на теплоотдачу. Чем больше воды, тем выше ее теплоотдача. Все это взаимодействует с теплопотерями помещения, где установлен отопительный прибор. Эти два показателя также взаимосвязаны. Увеличиваются теплопотери — растет теплоотдача.

Схема проточной системы отопления

Имеет значение и обвязка схемы. В двухтрубной системе все проще, потому что циркуляционное кольцо определяется всего лишь одним прибором. Поэтому тепловое саморегулирование происходит по укороченному варианту. А это влияет на качество теплоотдачи радиатора. Чем короче кольцо, тем лучше работает отопление в целом.

С однотрубной развязкой сложнее, потому что в одно циркуляционное кольцо входят несколько отопительных приборов, и распределение тепла может быть неравномерным. Конечно, в этом случае спасает циркуляционный насос. Но это уже не гравитационные системы отопления.

Так что двухтрубная развязка будет оптимальным вариантом при использовании системы с естественной циркуляцией теплоносителя. Однако вертикальная однотрубная разводка позволит увеличить скорость движения воды, а это напрямую повлияет на рост теплоотдачи и равномерное распределение теплоносителя. Чем выше скорость воды внутри отопительных трубопроводов, тем равномернее она распределяется по всей схеме. В этом случае можно будет располагать отопительные приборы ниже котла.

Такую схему часто используют, если необходимо отопить подвал дома.

Схемы гравитационных развязок

Существует прямая зависимость между циркуляционным давлением внутри системы и вертикальным расстоянием от точки максимального тепла (верхняя) до точки минимального тепла (нижняя). При этом верхняя разводка в гравитационной системе будет оптимальным вариантом.

Три независимые системы

Но это еще не все:

• Рекомендуется расширительный бак крепить к вертикальному основному стояку подачи горячей воды. Он используется, в основном, для удаления воздуха.
• Подающая магистраль должна быть с уклоном в сторону движения теплоносителя.
• В радиаторах отопления движение горячей воды необходимо организовать сверху вниз (и лучше по диагонали). Это очень важный момент.

Если все это использовать для сооружения отопления в собственном доме, то у вас получится принципиальная схема. А что с нижней разводкой? Никаких возражений по такому варианту нет. Но здесь придется столкнуться с множеством вопросов. К примеру, как отводить скапливающиеся массы воздуха? Как увеличить давление теплоносителя? И хотя варианты решения данных проблем существуют, они влекут за собой большие расходы. А зачем они нужны, если есть схемы гораздо проще.

Заключение по теме

Когда речь заходит о гравитационных отопительных системах, то чаще всего возникает вопрос правильного распределения теплоносителя по отопительным приборам и равномерного распределения его давления. Это очень важный момент, который не всегда учитывают мастера, занимающиеся монтажом отопительных сетей. А неправильный выбор может принести массу неудобств в процессе эксплуатации отопления в целом. Так что этим вопросом должны заниматься только профессионалы.

Источник http://official-teplodar.ru/gazovoe-otoplenie-chastnogo-doma/gravitaczionnaya-sistema-otopleniya-plyusy-minusy-montazh-i-rekomendaczii

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

Источник http://rinni-pool.ru/raznoe/gravitacionnaya-sistema-otopleniya-iz-polipropilena.html

Источник