Гравитационная система отопления: принцип работы, элементы,

Как и за счет чего работает гравитационное отопление?Что воздействует на циркуляцию теплоносителя? Какое оборудование нужно для полноценной и беспроблемной работы системы? В этом материале мы попытаемся отыскать ответы на эти и многие другие вопросы.

Что это такое

В любой системе водяного отопления распределения и функцию переноса тепла по отопительным устройствам делает теплоноситель — жидкое вещество со большой удельной теплоемкостью.

Значительно чаще эту роль делает простая вода; но в тех случаях, в то время, когда в зимние холода дом может остаться без отопления, часто употребляются жидкости с более низкими температурами фазового перехода.

Независимо от типа теплоносителя его необходимо вынудить двигаться, переносить тепло.

Способов сделать это не верно уж большое количество.

• В системах центрального отопления функцию побуждения циркуляции делает перепад давления между подающим и обратным трубопроводами теплотрассы.

• Автономные системы с принудительной циркуляцией для данной цели комплектуются циркуляционными насосами.
• Наконец, теплоноситель в гравитационных (самотечных) системах движется лишь за счет трансформации собственной плотности при нагреве.

Как это работает

Принцип

Давайте попытаемся более наглядно представить себе механизм работы подобной системы.

Упрощенно говоря, она представляет собой два сообщающихся сосуда, соединенные трубами (отопительным контуром) в единое кольцо. Первый сосуд — котел, второй — фактически система отопления, складывающаяся из радиаторов, подводок и розлива. Высота обоих сосудов однообразна.

Уточним: в большинстве случаев, отопительный контур имеет большую высоту. Как минимум — куда громадную, чем котел. Дабы преодолеть эту проблему, контур сразу после котла комплектуется разгонным коллектором — вертикальным участком, в который вытесняется нагретый теплоноситель.

По окончании нагрева теплообменника его содержимое устремляется вверх, вытесняемое более холодными весами. Достигнув верхней точки разгонного коллектора, тёплый теплоноситель начинает спускаться вниз, по пути проходя через отопительные устройства и неспешно отдавая им тепловую энергию.

Остывая, он увеличивает свою плотность и в нижней точке своего маршрута уже готов вытеснить нагревшуюся жидкость, находящуюся в теплообменнике котла, в разгонный коллектор, начав новый цикл работы системы.

Факторы

Разумеется, что чем больше скорость циркуляции — тем более равномерным будет распределение тепла в контуре, тем меньше будет разброс температуры батарей. Чем определяется эта скорость?

Балансом двух противодействующих друг другу факторов: создаваемого при работе гидравлического сопротивления и системы напора контура.

От чего зависит любой из факторов?

Напор

• От высоты разгонного участка контура (другими словами суммарной высоты участка котел — разгонный коллектор). Для его повышения котел, в случае если имеется возможность, монтируется в подвале, а верхняя часть розлива выносится на чердак.
• От уклона розлива. В большинстве случаев, он делается постоянным: из верхней точки розлив спускается к котлу, теряя не меньше сантиметра высоты над уровнем пола на погонный метр длины. Благодаря уклону остывший теплоноситель проделывает свой маршрут, увлекаемый собственной тяжестью.

Гидравлическое сопротивление

Чем оно ниже, тем легче воде либо другому теплоносителю при фиксированном напоре выполнить свой путь.

Что воздействует на гидравлическое сопротивление системы?

• Диаметр розлива. Чем он больше, тем меньшее сопротивление труба оказывает потоку воды. Полный минимум диаметра — 32 миллиметра; чаще при сооружении гравитационной системы своими руками в качестве розлива употребляется труба размером 40 — 50 мм.
• Протяженность розлива. Контур протяженностью свыше сотни метров при разумном диаметре будет просто-напросто неработоспособен. В большинстве случаев гравитационные системы отопления не делают дольше 40-50 метров.
• Количество переходов и изгибов диаметра. Любой из них увеличивает сопротивление перемещению воды.
• тип и Количество запорной арматуры. Чем меньше завихрений на дросселирующих приспособлениях — тем лучше.

Практическое следствие: лучше не применять в гравитационной системе винтовые вентиля. Кроме того, что их конструкция в далеком прошлом устарела морально, их ходы создают куда большее гидравлическое сопротивление, чем ровная прорезь шарового вентиля.

• Наконец, сильнейшее влияние на сопротивление перемещению потока оказывает ее возраст и материал трубы. В случае если быть правильным, определяющим причиной есть так называемый коэффициент шероховатости. Сравните его значение для различных труб.

Практическое следствие: при монтаже лучше применять пластик либо металлопластик. Перегрева возможно не опасаться: пока в контуре имеется вода, температура труб не превысит 100 градусов.

Оборудование

Гравитационной возможно как закрытая система, не сообщающаяся с атмосферным воздухом, так и открытая в атмосферу. От типа системы зависит комплект оборудования, в котором она испытывает недостаток.

Открытая

Фактически, единственным необходимым элементом есть открытый расширительный бак.

Он совмещает пара функций:

• Вмещает избыток воды при перегреве.
• Отводит в атмосферу пар и воздух, образующийся при закипании воды в контуре.
• Помогает для долива воды, компенсирующего ее испарение и утечку.

В тех случаях, в то время, когда на отдельных участках розлива радиаторы расположены выше него, их верхние пробки комплектуются воздушниками. В данной роли смогут выступать как краны Маевского, так и простые водоразборные краны.

Для сброса системы она в большинстве случаев дополняется отводом, ведущим в канализацию либо легко за пределы дома.

Закрытая

В закрытой гравитационной системе функции открытого бачка распределяются на пара свободных устройств.

• Мембранный расширительный бак системы отопления снабжает возможность расширения теплоносителя при нагреве. В большинстве случаев, его количество берется равным 10% от общего объема системы.
• Предохранительный клапан сбрасывает избыточное давление при переполнении бака.
• За отвод воздуха отвечает ручной воздушник (к примеру, тот же кран Маевского) либо непроизвольный воздухоотводчик.
• Манометр показывает давление.

Принципиально важно: в гравитационной системе как минимум один воздушник обязан находиться в ее верхней точке. В отличие от схемы с принудительной циркуляцией, тут воздушная пробка просто-напросто не позволит теплоносителю двигаться.

Не считая перечисленного, закрытая система в большинстве случаев снабжается перемычкой с системой ХВС, разрешающей заполнить ее по окончании сброса либо для компенсации утечки воды.

Разводка

Инструкция по разводке радиаторов определяется в первую очередь числом этажей в доме.

Один этаж

При разводке на один этаж создатель настоятельно рекомендует не изобретать велосипед и применять проверенную временем ленинградку. В верной реализации она является кольцом , проложенное по периметру дома, с врезанными параллельно этому кольцу отопительными устройствами.

Любой радиатор подключается снизу вниз либо диагонально. Подводки снабжаются двумя вентилями либо вентилем на подаче и дросселем на обратке. Запорная арматура разрешит отключить батареи для ремонта, не останавливая всего контура, либо дросселировать часть отопительных устройств для выравнивания температур.

Два этажа

А вот при двух этажей оптимальна двухтрубная схема с опять-таки увеличенными диаметрами розливов и стоячным подключением радиаторов. Практически, мы создаем обычную схему верхнего розлива: по окончании разгонного коллектора теплоноситель вытесняется в трубу подачи и оттуда самотеком возвращается в розлив обратки через радиаторы.

Наиболее значимый момент: стояки обязательно дросселируются для балансировки. Без нее мы возьмём очень неравномерное распределение температур: целый теплоноситель отправится через ближние к котлу стояки.

В случае если ваш котел смонтирован в подвале, в полной мере логичным будет вынести в него и нижний розлив.

Очевидно, при соблюдении одного из двух условий:

1. Подвал утеплен и имеет круглогодичную хорошую температуру.
2. Ваша система отопления — с тосолом либо любым другим антифризом.

минусы и Плюсы

Как выглядит самотечное отопление на фоне системы с принудительной циркуляцией? Стоит ли остановить на нем свой выбор при проектировании собственного коттеджа?

Преимущества

• Система полностью отказоустойчива. В ней нет подвижных либо изнашивающихся элементов; она не зависит от внешних факторов, включая нестабильное за городом электропитание.
• Гравитационная схема — саморегулирующаяся. Чем холоднее обратка в ней, тем стремительнее циркуляция теплоносителя: так как он владеет большей плотностью если сравнивать с нагревшимися в котле весами.
• Наконец, при проектировании данной системы не требуется заниматься сложными вычислениями, не нужно особенных навыков: такие схемы проектировались еще нашими дедушками. В сельской местности и по сей день возможно встретить контуры, пристроенные к помещенному в русскую печь теплообменнику из металлической трубы.

Недочёты

Не обошлось и без них.

• Система достаточно медлительно прогревается. От розжига котла до выхода батарей на рабочую температуру может пройти полтора — два часа.

Но: остывать благодаря громадному объему теплоносителя они будут также медлительно. Особенно в случае если в качестве отопительных устройств установлены чугунные отопительные радиаторы либо массивные металлические регистры.

• Простота устройства системы не свидетельствует, что ее цена будет значительно более низкой если сравнивать с альтернативами. Солидный диаметр розлива потянет за собой большие затраты. Вот выдержка из актуального прайс-страницы на армированную полипропиленовую трубу от одной из русских компаний:

• Без балансировки разброс температур между радиаторами возможно заметным.
• Наконец, при незначительной теплоотдаче котла вынесенные на чердак либо в подвал участки розлива в сильные морозы в полной мере может прихватить льдом.

Два в одном

Решить все перечисленные неприятности гравитационной схемы может ее модернизация врезкой насоса. Наряду с этим система сохранит возможность работы с естественной циркуляцией.

При исполнении данной работы стоит придерживаться нескольких несложных правил.

• Между врезками отводов на насос ставится вентиль либо, что куда лучше, шариковый обратный клапан. При работе насоса он не позволит крыльчатке гонять воду по малому кругу.
• Перед насосом необходим грязевик. Он защитит подшипники и ротор насоса от песка и попадания окалины.
• Врезка на насос ограничивается парой вентилей, каковые разрешат прочистить фильтр либо снять насос для ремонта без утраты теплоносителя.

Заключение

Сохраняем надежду, что нам удалось ответить на все накопившиеся у читателя вопросы. Как неизменно, дополнительную данные о принципе работы гравитационных систем и их устройстве возможно почерпнуть в прикрепленном видео. Удач!

Гравитационная циркуляция

Гравитационную циркуляцию, в просторечии ещё называют естественной циркуляцией. Система с гравитационной циркуляцией, отличается от системы с принудительной (насосной) циркуляцией тем, что циркуляция теплоносителя, осуществляется не под воздействием силы электрического циркуляционного насоса, а под воздействием силы гравитации.

Может возникнуть вопрос: «За счет чего же гравитация может заставлять теплоноситель циркулировать?».

Попробую объяснить так. Представьте себе, что Вы поставили на левую и правую чаши весов по одинаковой открытой канистре, заполненных водой до краев (и соединенных между собой снизу трубочкой, т.е. сообщающиеся сосуды). А затем стали нагревать воду в левой канистре (даже просто на лучах Солнца). В результате нагрева, вода в левой канистре расширится (при этом уменьшиться её удельный вес, т.е. плотность), станет больше объемом. А так как наша канистра была заполнена до краёв, то часть воды выльется на землю (в отопительной системе эта часть воды не выливается, а выдавливается в расширительный бак, накапливаясь в нём.).

Догадываетесь, что левая канистра станет легче, чем правая? В результате левая чаша весов будет подниматься вверх, а правая чаша будет опускаться.

Если теперь попробовать представить себе, что эти канистры были подвешены тросиком к вращающемуся блоку (колёсику с крюком), подвешенному к потолку. То пока вода в канистрах была одной температуры, обе канистры весили одинаково. Когда же вода в левой канистре нагрелась, то из-за вылившейся на землю из нее воды, эта канистра стала чуть легче правой. Понятно, что при этом левая канистра начнет подниматься вверх, потому, что правая канистра оказалась тяжелее, и перевешивает левую канистру.

Тот же принцип используется и для осуществления гравитационной циркуляции. Представьте себе, что левая канистра – это котел, в котором теплоноситель непрерывно нагревается. А правая канистра – это радиаторы, в которых вода непрерывно остывает. Только канистры соединены между собой трубочками и пОнизу и пОверху в кольцо. Такое кольцо в отоплении называют циркуляционным кольцом. Тогда получается, что правая часть кольца движения теплоносителя, всегда оказывается тяжелее левой части (пока греет котел).

Сила «перевешивания» (величина давления) образующаяся от разницы веса левой и правой «канистры» называется в гидравлике гравитационным напором. И под воздействием этой силы (гравитационного напора), теплоноситель непрерывно будет циркулировать от котла к радиаторам, доставляя к радиаторам тепло, пока греет котел. Гравитационный напор измеряют в Паскалях или метрах водяного столба или Барах.

Величина гравитационного напора в циркуляционном кольце, будет зависеть от разницы высоты центра топки котла (центра нагрева) и центра охлаждения (отопительные приборы). Обращу внимание на важный момент, что центр охлаждения далеко не всегда совпадает с центром радиаторов (конвекторов и пр.), а может находиться выше ( дальше в этой статье подробнее опишу, где может располагаться центр охлаждения ). Так как трубы тоже отдают тепло и работают как отопительные приборы.

Многие слышали расхожее объяснение возникновения гравитационного напора, что, дескать, гравитационная циркуляция возникает, потому, что «горячая вода поднимается наверх». Но, позвольте! Почему это ей вдруг «взбрело в голову» подниматься вверх, за счет какой силы, что заставляет её подниматься? Почему это воздушному шару «взбредает в голову» подниматься, хотя он обладает весом, а гравитацию ещё никто не отменял? Отвечу, что в случае с воздушным шаром такой силой является сила выталкивания объема воздушного шара вверх со стороны окружающего воздуха с бОльшим удельным весом (плотностью). Как яблоко в наполненной ванне поднимается вверх за счет выталкивания его окружающей водой. Силы выталкивания. Та сила, которая позволяет морским судам с огромным весом плавать, а не тонуть как брошенная в воду гиря. Закон Архимеда и его сила выталкивания.
Так и горячая вода не сама по себе неизвестно отчего поднимается вверх, а под воздействием силы выталкивания снизу более холодной (более плотной) водой.

Поэтому гораздо легче себе представить, что гравитационный напор возникает не потому, что «горячая вода идет вверх», а потому, что более холодная вода идет вниз, вытесняя более горячую воду через обратную трубу циркуляционного кольца в сторону котла. Т.е. вода нагревается только в котле. Во всех остальных участках трубопровода вода (теплоноситель) только остывает.

Гравитационный напор будет тем больше, чем больше разница высоты между центрами нагрева (котел) и охлаждения (отопительные приборы). И тем больше, чем разница температур в циркуляционном кольце в центре нагрева и центре охлаждения. На рисунке ниже, разница высот между центрами нагрева и охлаждения обозначена как h.

Но есть и тормозящая циркуляцию сила. Эта сила трения в трубах, зависящая от скорости теплоносителя, шероховатости внутренних стенок труб и от диаметра труб. В гидравлике силу трения называют циркуляционным падением давления. И также измеряют в Паскалях. Это циркуляционное падение давления тем больше, чем больше скорость теплоносителя и шероховатость труб, и меньше, при бОльшем диаметре труб.

Сравню величину гравитационного напора с величиной нажатия на педаль газа в автомобиле, а циркуляционное падение давления (трение в трубах) с величиной угла подъема дороги по которой Вы едете. Скорость Вашего автомобиля будет зависеть не только от степени нажатия на педаль газа, но и от величины градуса подъема дороги, и от увеличивающегося сопротивления воздуха при увеличении скорости. Т.е., чем больше скорость движения теплоносителя в трубах, тем больше гидравлическое сопротивление (трение и циркуляционное падение давления). Циркуляционное падение давления в трубах (трение) можно уменьшить за счет применения труб бОльшего диаметра.

При организации гравитационной циркуляции, нужно учитывать, что образующийся гравитационный напор, намного слабее напора электрического циркуляционного насоса. Гравитационный напор в циркуляционном кольце даже в двухэтажном доме, обычно не более нескольких сотен Паскаль. А циркуляционный напор от электрического насоса обычно составляет несколько десятков тысяч Паскаль.

Поэтому, чтобы циркуляция теплоносителя могла проходить успешно в системах с гравитационной циркуляцией (ЕЦ), нужно уменьшить циркуляционное падение давления (трение в трубах), увеличив их диаметр по сравнению с системой отопления с принудительной циркуляцией. Иначе, циркуляционное падения давления будет превышать гравитационный напор и циркуляции не будет. Это можно сравнить с тем, что вы пытаетесь въехать в длинный и крутой подъем на автомобиле на четвертой передаче.

Запомним, что главное для организации гравитационной циркуляции то, что центр нагрева теплоносителя (в котле), должен быть ниже по уровню, чем центр тяжести охлаждающегося в системе теплоносителя (центр охлаждения) . На рисунке ниже эта разница высот обозначена как H.

Чем ниже мы сможем опустить котел, относительно радиаторов, тем бОльший гравитационный напор будет возникать. И тем интенсивнее будет происходить циркуляция теплоносителя. И тем мЕньшего диаметры мы сможем сделать трубы для гравитационной циркуляции. Именно поэтому, в двухэтажном доме, организовать гравитационную циркуляцию намного проще, чем в одноэтажном доме, потому что для двух и более этажного дома, разница высот между центрами нагрева и охлаждения будет больше, чем для одноэтажного дома.

Именно поэтому, котлы в системе с гравитационной циркуляцией всегда старались разместить или в подвале, или выкапывали приямок. Т.е. чем ниже котел – тем лучше для гравитационной циркуляции.

Подробнее о центре охлаждения.

Помните, что центр охлаждения может быть не в геометрическом центре радиаторов? И не в середине расстояния от центров радиаторов первого и второго этажа (в случае с двухэтажным домом)?

Рассмотрю этот важный момент подробнее.

Напомню, что гравитационный напор возникает не потому, что «горячая вода идет вверх», а потому, что более холодная вода давит (большим удельным весом, чем горячая) вниз, вытесняя более горячую воду через обратную трубу циркуляционного кольца в сторону котла. Т.е. вода нагревается только в котле. Во всех остальных участках трубопровода вода (теплоноситель) только остывает. Поэтому вода стремиться вверх только внутри котла. А на всех остальных участках системы отопления вода стремиться только вниз.

Любая труба (в том числе пластиковая) отдает тепло через свои стенки окружающему воздуху. А, следовательно, теплоноситель, протекающий через эту трубу, остывает. А раз теплоноситель остывает, его плотность (и удельный вес) увеличивается по мере охлаждения.

Поэтому, на вертикальном (наклонном) участке трубопровода гравитационный напор направлен вниз. Т.е. при движении теплоносителя вниз, гравитационный напор будет «подталкивать» теплоноситель в направлении его движения. А при движении теплоносителя вверх, гравитационный напор будет «тормозить» движение теплоносителя.

Также хочу добавить, что массовый расход теплоносителя (измеряемый в кг/сек), на всем протяжении циркуляционного кольца остаётся неизменным. Т.е. если бы все циркуляционное кольцо было выполнено одним и тем же диаметром, то скорость теплоносителя на всём протяжении циркуляционного кольца оставалась бы одинаковой (на участке трубопровода с меньшим диаметром скорость выше, а на участке с бОльшим диаметром – ниже).

Поэтому теплоноситель не может физически разгоняться на одном участке циркуляционного кольца и тормозиться на другом участке циркуляционного кольца. Поэтому для наглядности хоть и буду применять далее термины «разгонять» и «тормозить», но буду брать их в кавычки.

Центр охлаждения можно поднять, разместив часть трубопроводов выше радиаторов. Например, в схеме с верхним рОзливом двухтрубной системы (картинка ниже). Т.е. сама магистраль верхнего рОзлива будет являться отопительным прибором. Также отопительными приборами будут являться спускающиеся от магистрали верхнего рОзлива вниз стояки.

Именно такую схему двухтрубной разводки с верхним рОзливом применяют в одноэтажных домах, когда нет возможности заглубить котел на достаточную величину. Так как трубопроводы магистрали верхнего рОзлива и стояки поднимают центр охлаждения на такую величину, чтобы возникал достаточный для гравитационной циркуляции гравитационный напор (точный расчет величины увеличения гравитационного напора производится гидравлическим расчетом).

Чем больше диаметр труб магистрали верхнего рОзлива и диаметры спускающихся от неё стояков, тем больше они отдают тепла. А чем больше остывание теплоносителя в этих участках трубопроводов, тем бОльший гравитационный напор создается. Также при увеличении диаметров уменьшаются циркуляционные потери давления (трение в трубах), что также улучшает циркуляцию.

А вот транзитный стояк, подающий теплоноситель от котла в магистраль верхнего рОзлива, будет не «разгонным», как его часто неверно называют, а «тормозящим», потому, что теплоноситель поднимается по нему вверх. Для уменьшения «тормозящей» роли транзитный стояк лучше утеплить.

Для примера приведу схему совершенно нерабочей системы в режиме гравитационной циркуляции. Причем главная причина её неработоспособности, это отсутствие разницы высоты между центрами нагрева и охлаждения.

Конечно, в этой схеме рисовальщик допустил много и других критичных ошибок, о которых кратко не могу не сказать:
— отсутствие байпасов (замыкающих участков) под радиаторами,
— подача теплоносителя «шиворот-навыворот», т.е. в нижний коллектор радиатора вместо верхнего коллектора.

Это пример того, как не нужно делать . Такая система сможет работать только в принудительной циркуляции, при устранении вышеуказанных ошибок.

Рассмотрим заблуждения, которые широко распространены о системах с гравитационной циркуляцией.

Первое заблуждение. Транзитный «разгонный» стояк разгоняет теплоноситель до такой скорости, что теплоноситель может пройти по кольцу, вернувшись в котел.

Вспомним, что массовый расход теплоносителя (измеряемый в кг/сек), на всем протяжении циркуляционного кольца остаётся неизменным. Т.е. если бы все циркуляционное кольцо было выполнено одним и тем же диаметром, то скорость теплоносителя на всём протяжении циркуляционного кольца оставалась бы одинаковой. Поэтому теплоноситель не может физически разгоняться на одном участке циркуляционного кольца и тормозиться на другом участке циркуляционного кольца.

Как Вы теперь уже знаете, транзитный стояк, подающий теплоноситель в верхнюю точку рОзлива, неверно называть «разгонным». Если уж быть точным, то он «тормозящий». Для уменьшения «торможения» теплоносителя в этом транзитном стоке, его лучше хорошо теплоизолировать.

Объяснением тому, что в некоторых случаях в одноэтажном доме транзитный стояк поднимают к потолку, а потом опускают вниз (делают «разгонную» петлю) и это помогает улучшить циркуляцию за счёт того, что суммарная теплоотдача «разгонной» петли поднята выше центра радиаторов. И тем самым поднимает немного центр охлаждения системы. Если уж и использовать такую «разгонную» петлю, то можно улучшить её функциональность, утеплив участок, на котором теплоноситель поднимается. Тогда восходящий участок «разгонной» петли станет меньше тормозить, а общий эффект применения «разгонной» петли увеличится.

Но хочу сказать, что в некоторых случаях применение «разгонной» петли приносит бОльший вред, нежели пользу. Потому, что иногда положительный эффект поднятия центра охлаждения, сводится к минимуму «разгонной петлей», или даже ухудшает циркуляцию. Потому, что трение (циркуляционное падение давления) в трубах может «сожрать» (из-за увеличения длины трубы) весь выигрыш от увеличения гравитационного напора. Приведу реальный пример. За счет применения разгонной петли удалось якобы выиграть 30 Паскаль гравитационного напора. Но за счет увеличения циркуляционного падения давления (так как увеличилась длина трубы) мы проиграли 40 Паскаль. Итого «на круг» наш проигрыш составил 10 Паскаль результирующего напора между гравитационным напором и циркуляционным падением давления в трубах.

Второе заблуждение. Подающая и обратные магистрали должны непременно прокладываться с уклоном по направлению движения теплоносителя.

Да, в этом случае уклон магистралей, «разгоняет» движение теплоносителя, но незначительно. И в реальном доме, магистрали так проложить удается не всегда. Да и ничтожный контруклон по сравнению с разницей высот центров нагрева и охлаждения ничуть «не сделают погоды». Естественно, по возможности, следует избегать контруклонов.
Где-то нужно обойти дверной проем, где-то высота стены мансардного этажа располагается на разном уровне. Возникает вопрос, будет ли осуществляться гравитационная циркуляция, если проложить подающую или обратную магистраль с контруклонами (обратными уклонами)?

Отвечаю на этот вопрос. Если рассчитать гидравлически снижение и повышение магистралей, то нарушения гравитационной циркуляции не произойдет. Особенно, если теплоизолировать восходящие участки с контруклонами. Но в верхних точках таких контруклонов будут возникать «воздушные карманы» в которых будет накапливаться воздух. И чтобы избавиться от «завоздушивания» системы, в таких верхних точках системы нужно поставить автоматические воздухоотводчики (по возможности с воздухосборниками, которыми является местное увеличение диаметра трубы). Ну, или хотя бы краны Маевского (чтобы иметь возможность спускать воздух вручную на этапе пуско-наладки системы). Пример показан на рисунке №2.

Уклоны в системах с гравитационной циркуляцией действительно необходимы, но не потому, что теплоноситель не может двигаться с контруклоном. А потому, что уклон 3 мм на 1метр магистралей позволяет пузырькам воздуха выходить из труб. Дело в том, что в системах с гравитационной циркуляцией, скорость движения теплоносителя значительно ниже, чем в системах с принудительной циркуляцией (ПЦ). И если в системах с ПЦ скорость теплоносителя проталкивает пузырьки воздуха по направлению движения (после чего воздух скапливается в радиаторах и верхних точках системы, где должны быть установлены краны Маевского для сброса воздуха), то в системах с гравитационной циркуляцией при недостаточной скорости теплоносителя (менее 0,1 м/сек), воздух не будет проталкиваться теплоносителем. Хоть уклон, хоть контруклон 3 мм на 1 метр, позволяет пузырькам воздуха самостоятельно «всплывать» и двигаться в сторону подъема магистралей при низкой скорости движения теплоносителя в трубе. Причем движение пузырьков воздуха может быть и противоположным движению теплоносителя в трубе.

Главное, чтобы система была сконструирована так, чтобы пузырьки могли сами удаляться из тех «карманов» (в которых они могут накапливаться) посредством автовоздухоотводчиков или через главный транзитный стояк вверх в расширительный бак. В тех же воздушных «карманах», где пузырьки не накапливаются постоянно, можно ограничиться установкой кранов Маевского.

Третье заблуждение. В системах с естественной циркуляцией охлажденный теплоноситель вверх двигаться не может, а нагретый теплоноситель не может двигаться вниз.

Для циркуляционной системы важна циркуляция теплоносителя по всему циркуляционному кольцу. Некоторые участки трубопроводов из которых состоит циркуляционное кольцо «разгоняют» теплоноситель, а некоторые тормозят. Напомню, что «разгоняют» циркуляцию вертикальные участки, где теплоноситель опускается, а «тормозят» — где теплоноситель поднимается. Но, если на фоне общего гравитационного напора в циркуляционном кольце порядка 300 Паскаль, какой-либо участок будет «тормозить» давлением порядка 20 Паскаль, то результирующий напор (побуждающий к циркуляции) все равно будет 280 Паскаль.

Т.е. можно и в гравитационной системе обходить магистралями дверные проемы (и прочее) и пОнизу и пОверху. Но, конечно, надо бы гидравлически рассчитать (какое будет падение давления на этом участке в Паскалях), не будет ли «торможение» теплоносителя критическим в каждом конкретном случае. Также напомню, что при обходе магистралями дверного проема пОверху, поднимающийся участок магистрали очень желательно теплоизолировать, чтобы снизить «тормозящий» эффект. А в верхней части обвода дверного проема установить автовоздухоотводчик или кран Маевского, чтобы из верхнего «кармана» можно было удалять воздух.

Приведу пример схемы, которая при произведенном гидравлическом расчете будет работоспособной с гравитационной циркуляцией. Хотя, конечно, не является оптимальной. В такой схеме также желательно теплоизолировать обратные стояки с поднимающимся теплоносителем для уменьшения «торможения».

Четвертое заблуждение. В гравитационных системах подающая магистраль (рОзлив) должна проходить над всеми ярусами радиаторов.

Да, расположить верхний рОзлив выше всех радиаторов было бы оптимальнее по многим причинам (поднятие центра охлаждения и воздухоудаление через открытый бак наверху транзитного стояка). Но это не является необходимым условием для функционирования гравитационной циркуляции. Рассмотрим пример такой схемы на рисунке №5.

Воздух в такой схеме можно удалять автовоздухоотводчиками (выделены на схеме кружочками). Ну, а расположение центра охлаждения и необходимый гравитационный напор нужно рассчитать.

Пятое заблуждение. При гравитационной циркуляции центры радиаторов нижнего уровня должны находиться выше центра нагрева (теплообменника котла).

Для одноэтажного дома (особенно с «ленинградской» схемой системы отопления) это действительно почти всегда так и есть. Но в двух и более этажном доме, радиаторы первого этажа (цокольного этажа) могут быть размещены и ниже центра нагрева. Но, конечно, работоспособность при этом должна быть проверена гидравлическим расчетом.

По схеме на рисунке №6 теплоноситель может циркулировать по стоякам. Потому, что уровнем центра охлаждения можно приблизительно принять среднюю высоту между центрами радиаторов второго и первого этажей (без учета трубопроводов, которые также являются отопительными приборами и их влияние на высоту центра охлаждения и теплоотдачу следует учитывать в расчетах). А как мы видим, средняя высота между радиаторами первого и второго этажей, находится выше, чем центр нагрева.

В большинстве случаях в такой схеме с однотрубными вертикальными стояками желательно добавить байпасы (замыкающие участки) у радиаторов.

Шестое заблуждение. В систему с гравитационной цируляцией, рассчитанную на применение воды в качестве теплоносителя, можно залить антифриз.

Нельзя этого делать без проведения расчета, потому что, антифризы обладают большей вязкостью, чем вода. Поэтому результирующего напора (разницы между гравитационным напором и циркуляционными потерями давления) может не хватить для необходимого объема циркуляции. Так как трение в трубах с антифризом (циркуляционные потери давления) будет намного больше, чем с водой.

Также, в связи с более низкой, чем у воды теплоёмкостью антифриза, скорость циркуляции в системе требуется больше с антифризом, нежели чем с водой. Т.е. при замене воды антифризом, циркуляция упадет в скорости. А при уменьшенной скорости циркуляции может начать наблюдаться кипение в теплообменнике котла. Что уже в свою очередь может вызвать разложение антифриза. Также уменьшение скорости циркуляции может вызвать слишком низкую температуру теплоносителя поступающего в обратку котла. А это будет вызывать выпадение кислотного конденсата на теплообменнике котла (разъедающего теплообменник). А в случае с чугунным теплообменником котла, может привести к растрескиванию теплообменника котла из-за слишком большой разницы температур на подаче и обратке котла.

Седьмое заблуждение. В открытый расширительный бак требуется постоянно доливать теплоноситель.

Открытый расширительный бак (РБ) совершенно не должен не иметь верхней крышки и представлять собой ведро. Просто его конструкцию нужно сделать так, чтобы вода из системы не испарялась, а в систему через РБ не попадал кислород, вызывющий коррозию элементов системы.

Т.е. РБ должен быть герметичным. Но его конструкция должна не позволять давления в РБ быть больше атмосферного. Для этого конструкция трубки для перелива избыточного объема выполняется по принципу перелива в смывном бачке унитаза. На пути следования этой трубке к канализации, нужно установить «сухой» сифон (погуглите, применяется в сантехнике). Сухой сифон предотвратит проникновение кислорода в РБ и систему. А «сухой» сифон должен быть, чтобы гидрозатвор в этом сифоне не высыхал.

С таким бачком система отопления не будет требовать доливки теплоносителя. Конечно, если в самой системе нет микроутечек теплоносителя.

Восьмое заблуждение. Нельзя ставить циркуляционный насос на главном транзитном стояке между котлом и расширительным баком.

Циркуляционный насос имеет смысл поставить. Насос может повысить КПД котла, а также увеличить теплоотдачу радиаторов. Но ставить насос нужно на байпасе транзитного стояка. Также насос должен быть небольшой мощности, например, Wilo Star 25/20, имеющий напор около 2 метров водяного столба. Пример правильной установки насоса на байпасе, показан на фото ниже.

Причем нельзя устанавливать на транзитном стояке ни запорных кранов, ни пружинного обратного клапана (слишком высокое у него гидросопротивления для гравитационной системы). Для автоматического перехода из режима гравитационной циркуляции в принудительную циркуляцию и обратно, нужно устанавливать обратный шаровый поплавковый клапан. Такой клапан обладает очень малым гидросопротивлением в открытом состоянии и не тормозит гравитационную циркуляцию. Принцип действия такого клапана показан на рисунке ниже.

Существуют и другие заблуждения относительно систем с гравитационной циркуляцией:

· Расширительный бак можно устанавливать только над главным транзитным стояком.

Поясню, что это скорее касается гравитационной циркуляции с твердотопливным котлом и без теплоаккумулятора.

· В системах ЕЦ нельзя ставить РБ-экспанзомат.

Поясняю. То же самое, с ТТкотлом без теплоаккумулятора ставить нельзя. Или с газовым котлом старого образца типа АОГВ с плохо работающей автоматикой. Также это связано с тем, что допустимое рабочее давление котла может быть 1,5 Бара, а в неверно сконструированной закрытой системе отопления давление может подняться значительно выше. Что может привести к взрыву котла.

· Нельзя регулировать теплоотдачу радиаторов посредством радиаторных термовентилей с термоголовками.

Объясняю. Связано с тем, что при плохо работающей автоматике газового котла или в системе с твердотопливным котлом без теплоаккумулятора, при закрытии радиаторных термоклапанов (термовентилей) может произойти закипание и взрыв котла (если система закрытая).

Автор Инчин Владимир Владимирович

Перепечатка не возбраняется,
при указании авторства и ссылки на этот сайт.

Гравитационная система отопления: 9 преимуществ устройства

Гравитационная система отопления отлично подходит как для больших, так и маленьких домов На отопление жилья расходуется много средств. Система отопления с обычной циркуляцией воды – самая неприхотливая, надёжная и долговечная. Работает она за счёт естественной циркуляции воды. Достоинством гравитационной системы является то, что она энергонезависимая. Хозяева отопления с принудительной циркуляцией воды волнуются при отключении энергии, а владельцы с гравитационной системой отопления чувствуют себя спокойно. Минусом этой отопительной системы является то, что расширительный бак располагается в неотапливаемом месте и существует угроза замерзания в нём воды.

Гравитационная система отопления двухэтажного дома: комфорт и надёжность

Обогрев двухэтажного дома задача сложная, но посильная. Главное нужно грамотно подойти к этому вопросу и сделать такую систему обогрева, при которой во всех комнатах будет одинаково тёплая, комфортная температура. Лучше всего конечно обратиться за советом к специалисту. Составление проекта обогрева двухэтажного дома требует определённых навыков и глубоких знаний работы систем отопления.

Перед установкой гравитационной системы отопления двухэтажного дома следует выполнить ее чертеж

Грамотно рассчитанный и точно составленный проект отопительной системы двухэтажного дома, даст вам возможность эксплуатировать систему долго и без возникновения различного рода проблем.

Самотечная отопительная система требует, чтобы её монтаж был произведён с соблюдением главного правила. Согласно этого правила, трубы должны быть установлены под уклоном, для обеспечения естественной циркуляции воды. Существует два вида гравитационных систем отопления.

Виды гравитационных систем отопления:

• Однотрубная отопительная система;
• Двухтрубная отопительная система.

При однотрубной системе обогрева вода с радиатора поступает по трубе сразу в котел. При двухтрубной системе остывшая вода поступает сначала в другую магистраль, обратную, и только потом в котёл. Отопительная система с естественной циркуляцией воды бывает открытого и закрытого типа. Вода в системе при нагревании испаряется через расширительный бачок. Иногда происходит уменьшение уровня воды в баке и её нужно доливать. Такая система называется открытой. В гравитационной системе закрытого типа в самой наивысшей точке ставят автоматический воздухоотводчик. В двухэтажном доме лучше устанавливать систему отопления с принудительной циркуляцией воды. Чтобы обеспечить подачу в доме горячей воды устанавливают двухконтурный котёл. Один контур котла обеспечивает отопление, второй нагреватель подаёт горячую воду.

Самотечная система отопления из полипропилена: преимущества перед металлом

Самотечная отопительная система может быть сделана не только из металлических труб, но и из более современного материала. Таким материалом вполне заслуженно стал полипропилен. Систему отопления, выполненную из полипропиленовых труб, можно спрятать под отделкой или облицовкой. В результате этих действий площадь помещения не уменьшится, а вот аккуратность и эстетичность внешнего вида полипропиленовой системы вас приятно порадует.

На сегодняшний день отопительная система из полипропилена – достойный конкурент чугунным и металлическим.

Используя современный материал, вполне возможно сделать систему отопления своими силами. В этом случае полипропилен как нельзя лучше подходит для выполнения этой задачи. Трубы, изготовленные из полипропилена, имеют ряд преимуществ.

Преимущества труб из полипропилена:

• Полипропиленовые трубы не подвержены коррозии;
• Имеют низкий коэффициент теплопроводности;
• Не образуются отложения на внутренних поверхностях труб;
• Цена полипропилена ниже чугуна и металла;
• Нейтральность к агрессивной среде;
• Пластичность;
• Устойчивость к перепадам температуры;
• Простота монтажа;
• Длительный срок эксплуатации.

Чтобы правильно подключить самотечную систему отопления, следует тщательно ознакомиться с теоретической частью процесса и рекомендациями специалистов

Этот материал существенно отличается от металла и чугуна как по техническим характеристикам, так и по способу работы с ним. Естественно и инструмент, требуемый для выполнения этих работ, потребуется другой. Процесс пайки полипропиленовых труб не сложный и очень быстрый, но требует определённых навыков и знаний технологии.

Расчёт гравитационной системы отопления: гарантия работы оборудования

Перед тем как начать монтаж вашей системы обогрева нужно сделать расчёт всех параметров. Рассчитать какой мощности нужно поставить котёл, чтобы обогреть всю площадь помещения. Определится с диаметром требуемых труб и их длиной. Необходимо также рассчитать какой мощности батарею поставить в ту или другую комнату.

Долговечность и нормальная работа системы отопления зависит от правильности расчёта системы обогрева вашего дома, правильности монтажа и качества приобретённого оборудования.

Чтобы во время эксплуатации системы отопления не возникло всякого рода неполадок, нужно не нарушать правила эксплуатации. Своевременно производить профилактические работы систем обогрева их приборов и оборудования.

Виды котлов для систем отопления:

• Газовый;
• Электрический;
• Твёрдотопливный;
• Жидкотопливный;
• Комбинированный.

Газовый котёл самый дешёвый в обслуживании. Современные газовые котлы отличаются высоким КПД, их не требуется устанавливать в отдельной комнате. Внешний вид котлов отличается малогабаритностью и аккуратностью дизайна. Растёт популярность твёрдотопливных котлов. В отличие от газового котла этот котёл каждые сутки нужно загружать топливом. Электрический котел даёт большую нагрузку на электропроводку. Жидкотопливный котёл небезопасен в эксплуатации. Монтажная часть системы отопления содержит много сложностей. Поэтому лучше всего, во избежание неожиданных неприятностей, отдать этот процесс в руки специалистов.

Принцип работы системы отопления: простота и долговечность эксплуатации

В принцип работы системы отопления заложено свойство воды расширятся при нагревании. В замкнутом контуре вода циркулирует по трубам за счёт разницы давления. По-другому, отопительная система с обычной циркуляцией имеет другое название – самотечная.

Чтобы система отопления служила длительное время, ее регулярно нужно осматривать на наличие повреждений и выполнять чистку

Схема гравитационной отопительной системы включает в себя:

• Котёл;
• Трубопроводы;
• Радиаторы;
• Расширительный бачок;
• Гравитационный клапан;
• Вентили;
• Дроссели.

Назначение котла передавать теплоносителю энергию от сгорающего топлива. В гравитационной системе закрытого типа этот процесс обеспечивает теплообменник. Трубопроводы осуществляют транспортировку жидкости от теплообменника к батареям отопления. Максимальное количество тепла в помещение передаётся и сохраняется именно радиаторами отопления. При открытой системе обогрева расширительный бачок устанавливается в самой высшей точке системы, обычно вверху над разгонным коллектором. Система отопления монтируется так, чтобы обеспечить подъём горячей воды в верхнюю точку и слив её самотёком по трубам, а также радиаторам в котёл. При всём этом пузырьки воздуха должны иметь возможность беспрепятственно перемещаться вверх. Обратный гравитационный клапан пропускает жидкость только в одном направлении. При изменении направления движения жидкости он закрывается автоматически.

Монтаж системы отопления (видео)

Отопительная техника постоянно совершенствуется и дополняется новым высокоэффективным оборудованием. Несмотря на это данная система отопления, как и прежде широко используется для отопления жилых домов и других помещений.

Источник http://uchebniksantehnika.ru/otoplenie/gravitatsionnaia-sistema-otopleniia-printsip-raboty-elementy.html

Источник http://master-otoplenie.ru/otoplenie/64-gravitacionnaya-cirkulyaciya.html

Источник http://teploclass.ru/otoplenie/gravitatsionnaya-sistema-otopleniya

Источник