Гравитационная система отопления.

Гравитационная система отопления.

Основная особенность гравитационной схемы отопления в том, что вода самотеком циркулирует по системе, в которой в качестве отопительных приборов чаще всего используются змеевики из труб большого диаметра.

Преимущества систем с естественной циркуляцией тепло­носителя в том, что они самые простые, относительно долго­вечные (при правильной эксплуатации могут работать более 40 лет без капитального ремонта) и функционируют на основе физических законов, не требуя дорогостоящего оборудования и дополнительных источников энергии.

Основные недостатки гравитационной системы отопления:

— сокращенный радиус действия (до 30 м по горизонтали) из-за небольшого циркуляционного давления;

— медленное включение в работу из-за большой теплоем­кости воды и слабого циркуляционного давления;

— опасность замерзания воды в расширительном баке, смонтированном в неотапливаемом помещении. «

Система отопления с естественной циркуляцией теплоноси­теля (рис. 1) состоит из котла, трубопроводов (подающего и об­ратного), нагревательных приборов и расширительного бака.

Рисунок 1. Схема гравитационного отопления. 1-котел, 2-бак, 3-подающая труба, 4- радиатор, 5-обратная труба.

Вода нагревается в котле и поступает по подающим трубам и стоякам в нагревательные приборы, отдает им часть тепла, по­сле чего по обратным трубам возвращается в котел. Там она снова нагревается до заданной температуры, и цикл повторяется.

При этом все горизонтальные трубопроводы монтируют с наклоном в сторону движения воды, благодаря чему нагретая вода, поднявшись по стояку из-за температурного расширения и выталкивания более холодной водой обратного трубопровода, расходится по горизонтальным отводам самотеком. Охлажден­ная вода тоже самотеком поступает в котел.

Стоит отметить, что уклоны трубопроводов также способ­ствуют отводу пузырьков воздуха к расширительному баку: так как газ легче воды, он идет вверх, а наклонные участки труб не дают ему задерживаться, он беспрепятственно поступает в рас­ширительный бак, а затем и в атмосферу.

Постоянное давление в системе создает расширительный бак. Он принимает увеличивающийся при нагревании объем воды и отдает воду обратно в трубы при ее охлаждении.

Вода поднимается благодаря расширению и гравитацион­ному давлению. Циркуляция происходит из-за разности плот­ностей нагретой и охлажденной воды. При этом гравитацион­ное давление расходуется на движение воды и преодоление в трубопроводах сопротивлений. Последние вызываются тре­нием воды о стенки труб и имеющимися в системе местными сопротивлениями, к которым относятся ответвления и изгибы трубопроводов, арматура, а также нагревательные приборы. Чем больше сопротивлений, тем выше гравитационное давле­ние. Чтобы снизить трение воды, используют трубы большого диаметра. Циркуляционный напор зависит от плотности горячей и охлажденной воды, а также,от разности отметок центра котла и центра нижнего отопительного прибора — чем больше раз­ность высот между ними, тем лучше будет циркулировать вода в системе.

Двухтрубная система отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя.

В такой системе вода из котла поднимается по подающим трубам вверх и поступает по стоякам и отводкам в нагреватель­ные приборы (рис. 2).От радиаторов теплоноситель по обратным стоякам и подводкам идет в обратный трубопровод, а затем в котел. Посколь­ку каждый прибор обслуживается двумя трубопроводами, си­стема называется двухтрубной.

Рисунок 2. Двухтрубная система отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя. а-общий вид, б -расширительный бак, в-схема подпитки, 1-подающий трубопровод, 2-обратный трубопровод, 3-сиггнальный трубопровод, 4-водопровод, 5-отверстия для ручной заливки системы и отвода воздуха, 6-подача, 7-перелив, 8-шаровый кран, 9-фильтр, 10-обратный клапан.

Вода поступает в систему через водопровод, а при его от­сутствии теплоноситель заливают вручную через отверстие рас­ширительного бака. Последний может быть без циркуляции во­ды и с циркуляцией воды.

Рисункок 3. Схема отопления с расширительным бачком сложной конструкции: а — общий вид; б — схема расширительного бака; 1 — подающая труба; 2 — обратная труба; 3 — контрольная труба; 4— труба перелива

Расширительный бак без циркуляции воды — это емкость с двумя трубами, одна из которых является подающим стояком системы отопления, а другая — сигнализатором, предупреждающим о заполнении бака водой. Подающая труба может быть вварена в бачок как сбоку, так и снизу. Сигнальная труба монтируется в бачок только сбоку, в 10 см от верхнего края. У такой конструкции бака есть недостатки: во-первых, приблизительно 1 раз в 6 месяцев необходимо проверять наличие воды в расши­рителе, во-вторых, бачок следует утеплять, так как вода остыва­ет в нем и может замерзнуть при сильных морозах. В расширительный бак сложной конструкции (с циркуля­цией воды) вваривают 3-4 трубы (рис. 3). Подающая и обрат­ная трубы обеспечивают циркуляцию воды в баке, снижая веро­ятность ее замерзания. Трубы перелива и контроля регулируют уровень наполнения бачка. Когда система заполняется водой, на нижнем конце кон­трольной трубы открывают кран и, как только из него польется вода, заполнение системы останавливают, кран закрывают. Труба перелива функционирует в бачке сложной конструк­ции та же, как и в бачке без циркуляции воды.

Одноконтурная двухтрубная система отопления с верх­ней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя.

В такой системе котел устанавливают в начале контура, а трубную разводку выполняют слева и справа от него, опоясы­вая таким образом весь дом по периметру. При этом длина коль­ца по горизонтали не должна быть более 20 м. Чем длиннее кольцо, тем сильнее в нем гидравлическое сопротивление.

Двухконтурная двухтрубная система отопления с верх­ней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя.

В такой системе котел устанавливают в центре, а трубную разводку выполняют в обе стороны от него. При этом длина кольца по горизонтали не должна превышать 20 м. Кроме того, длина колец системы и количество секций радиаторов должны быть примерно одинаковыми. Это помогает обеспечить гидрав­лическую балансировку системы.

Двухтрубная система отопления с нижней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя.

В такой системе подающий трубопровод прокладывают снизу рядом с обратным (рис. 4), благодаря чему вода по пода­ющим стоякам двигается снизу вверх, а затем, пройдя через ра­диаторы, по обратным стоякам и подводкам поступает в обрат­ный трубопровод и в котел.

Рисунок 4. Схема двухтрубной системы отопления с нижней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя: 1 — подающий трубопровод; 2 — обратный трубопровод; 3 — сигнальный трубопровод; 4 — водопровод; 5 — кран Маевского.

Воздух удаляется из системы через краны Маевского, кото­рые устанавливаются на всех радиаторах, или через автоматиче­ские клапаны-воздухоотводчики.Системы с нижней разводкой могут быть как одноконтур­ными, так и двухконтурными (рис. 5).

Рисунок. 5 Схемы одноконтурной и двухконтурной двухтрубной системы отопления с нижней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя: а, б — двухконтурные системы; в — одноконтурная система со встречным движением теплоносителя; г — одноконтурная система с попутным движением теплоносителя.

Чтобы избежать постоянного стравливания воздуха, систему можно оборудо­вать так называемыми воздушными трубопроводами, которые будут собирать воздух и выводить его в расширительный бак (рис. 6).

Рисунок 6. Схема системы отопления с естественной циркуляцией, нижней разводкой и отводящей воздушной линией: 1 — расширительный бак; 2 — воздушный трубопровод

Однако такая система не оправдывает себя, поскольку очень напоминает систему с верхней разводкой и требует такого же количества труб.

Однотрубная система отопления с естественной цирку­ляцией теплоносителя.

Такая система устраивается только с верхней разводкой по­дающего трубопровода. Обратные стояки в системе отсутству­ют. Однотрубные системы монтируются по двум схемам — про­точной и схеме с замыкающими участками. В проточной схеме подающий стояк отсутствует — радиато­ры по высоте дома последовательно соединены друг с другом. Горячая вода идет сверху вниз, течет через все радиаторы. В нижние приборы она поступает охлажденной, в результате чего в верхних комнатах дома тепло, а в нижних — холодно. Эта проблема устраняется установкой на нижних этажах радиато­ров с большим количеством секций.

Стоит отметить, что в проточной системе нет возможности установить регулировочные краны, поскольку перекрытие кра­на у любого из радиаторов приведет к тому, что вода перестанет поступать во все радиаторы, присоединенные к данному стояку. Также в такой системе исключена регулировка температуры воздуха в помещениях.

В схеме с замыкающими участками — байпасами — часть воды из стояка идет в верхние радиаторы. Оставшаяся вода по­ступает в нижние радиаторы. В такой системе вода почти не остывает, и разница температур в помещениях нижних и верх­них этажей небольшая.

Типовая система отопления дома.

Система квартирного отопления — это система с естествен­ной циркуляцией теплоносителя, предназначенная для обеспе­чения теплом одной или нескольких квартир на одном этаже. В такой системе центр котла расположен выше центра радиато­ров, поэтому гравитация в циркуляционном напоре отсутствует или имеет отрицательные значения. Вода в системе циркулиру­ет только за счет разности плотностей.

Чтобы заставить циркулировать теплоноситель, котел уста­навливают как можно ниже, трубы монтируют с уклоном, стояк с горячей водой утепляют до разводки, а последнюю размещают под потолком.

Система квартирного отопления (рис. 7) состоит из котла, который устанавливают, как правило, на кухне, главного стоя­ка, проложенного под потолком горячего подающего трубопро­вода, горячих стояков, нагревательных приборов, обратных стояков и обратного трубопровода.

Расширительный бак устанавливают в теплом помещении и соединяют с главным стояком. От расширительного бака про­кладывают трубу, которая служит одновременно переливной, сигнальной и воздушной, к кухонной раковине.

Рисунок 7. Схема отопления дома: а — общий вид; б — подсоединение труб к котлу; 1 — подающая труба; 2 — труба с функциями переливной, сигнальной и воздушной; 3 — водопровод; 4 — обратная труба

Оставляя комментарий Вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности

Гравитационная система отопления, её принцип работы, преимущества и недостатки

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.

Однотрубная система отопления

В зданиях многоэтажного типа у однотрубной системы отопления теплоноситель движется на самый верхний этаж, а к нисходящей магистрали в определённой последовательности подключены все соответствующие отопительные приборы и устройства. При этом весь верхний уровень здания будет обогреваться гораздо сильнее, чем нижние уровни. К примеру, это довольно частая практика, встречающаяся в многоэтажных постройках советского времени. В таких домах повышенное тепло в верхней части и наиболее холодная атмосфера в нижней. Зато для частных жилых помещений это не играет особого значения, ведь при работе данного вида отопления, обогрев распространяется более равномерно и не так контрастно за счёт малого количества этажей. Это может быть наиболее эффективным принципом действия и лучшим решением для домов такого типа.

Подвиды

Самыми распространёнными подвидами однотрубной системы отопления являются следующие:

Ленинградка: это система обогревательных устройств, таких, как панели, радиаторы, конвертеры и др. Где за основную подачу тепла отвечает котёл. Радиаторы закрепляют вдоль стен по периметру жилого здания. Транспортируемые внутри жидкости (смесь антифриза или вода) могут свободно циркулировать по трубопроводу. Главные особенности данного вида однотрубной системы заключаются в простоте и выгоде. Обычно такие трубы изготавливают из доступных и лёгких материалов и их легко установить. При этом классическая Ленинградка, как правило, задействована в небольших сооружениях

Тут стоит принять во внимание факт того, что в недавнем времени появились различные инновационные технологии, с помощью которых её можно усовершенствовать и существенно дополнить функционал. Паук: так систему теплоснабжения называют из-за формы: в центре (или близко к нему) крепится главный котёл, а от него расходятся ответвления в разных направлениях

Теплоноситель в этом случае движется вверх

Паук: так систему теплоснабжения называют из-за формы: в центре (или близко к нему) крепится главный котёл, а от него расходятся ответвления в разных направлениях. Теплоноситель в этом случае движется вверх

На второй трубе он останавливается на середине и опускается книзу. Затем охлаждается и проходит в обратном направлении. Единственный минус в том, что необходимы уклоны на нижних уровнях. А большой плюс – такое отопление работает бесперебойно.

Преимущества

Из основных достоинств однотрубной системы отопления выделяют то, что благодаря повышенному давлению жидкости, нормализуется её циркуляция. А также и ряд следующих преимуществ.

• Устойчивость гидродинамических качеств
• Простота эксплуатации и монтажа
• Выгодное приобретение за счёт доступных материалов
• Требуется закрепление только одной магистрали

Конечно, при этом есть и перечень особенностей, таких как взаимодействие и зависимость всех элементов друг от друга. А также повышенное гидродинамическое сопротивление, сложность в устранении ошибок. К недостаткам же относится ограниченное число всех отопительных приборов, подсоединяемых к одному стояку и высокие потери тепла.

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.

Особенности проектирования и монтажа

В основные узлы гравитационной системы входят:

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

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

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

Схема гравитационной системы с уклоном труб

Наличие этого уклона объясняется следующими факторами:

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

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

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

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

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

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.

Разновидности систем гравитационного отопления

Всего существует 2 типа систем. Они различаются по сложности конструкции, монтажа и проектирования. Для каждой есть свои рекомендации по установке и эксплуатации. Отопительные установки бывают двухтрубными и однотрубными.

Двухтрубные системы

Отличаются сложной конструкцией, непростым монтажом. Для работы используют 2 контура. Один отвечает за движение жидкости от котла в сторону радиаторов, а другой за возвращение воды в котел. Данный вариант отопительной системы ставят чаще, ввиду больше надежности, лучшего эффекта. Проектирование отнимает больше времени, поскольку учитываемых позиций элементов, а также переменных в расчетах становится больше (по сравнению с однотрубным проектом).

Двухтрубная система отопления

Однотрубные системы

Имеют только один контур. При проектировании, зависимости от количества установленных батарей, проводится расчет объема расширительного бака. Уровень воды в данной емкости должен постоянно отслеживаться. Он не должен падать ниже трубы, распределяющей жидкость по батареям. Нормальный уровень заполнения бака – ¾ от всего объема. Сильное снижение уровня может стать помехой для циркуляции воды, полностью прекратить процесс.

Схема однотрубной системы гравитационного отопления проще, чем двухтрубная, но проект должен быть продуман до мелочей. Небольшой просчет может стать причиной отсутствия циркуляции и обогрева дома.

Однотрубная система отопления

Работа установки всецело зависит от правильного давления в трубах, его равномерному распределению. Без этого циркуляция будет невозможна.

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.

Технические особенности гравитационной отопительной системы

Такой вариант устройства системы отопления отличается своими нюансами и обладает множеством очевидных и неоспоримых достоинств, к которым принято относить следующие:

• подобная система циркуляции способна самостоятельно регулировать процесс работы и распределять теплоноситель внутри контура именно так, как того требует схема;
• стойкость к любым механическим повреждениям, что обусловлено прочностью контура и используемых труб. Конструкция не имеет каких-либо быстро изнашивающихся деталей, благодаря чему двухтрубная гравитационная система отопления, являющаяся традиционной, может исправно функционировать более полувека без необходимости проведения никаких ремонтных работ;
• абсолютная автономность работы, что является очень важным преимуществом. Данная система не зависит от того, включена ли электроэнергия или нет, что позволяет избежать различных непредвиденных ситуаций;
• сконструировать такое отопление собственноручно несложно, так как устройство контура и его схема будут предельно понятны даже малоопытному хозяину. В случае трудностей всегда можно изучить различные фото- и видеоматериалы, которые можно найти у специалистов, занимающихся сборкой и подключением оборудования такого типа.

Так или иначе, у традиционной системы теплоснабжения гравитационного типа имеются и некоторые отрицательные стороны, которые также нельзя не упомянуть:

• инерционные показатели этого оборудования будут очень большими. Это значит, что для полного нагрева ему потребуется очень большое количество времени с момента розжига котла;
• несмотря на то, что разводка труб является предельно простой, стоимость такого оборудования довольно высока. Толстая труба, применяемая для монтажа, имеет весьма немалую цену;
• в том случае, если система будет подключена не совсем правильно, то это станет причиной большой разницы в температуре между батареями отопления;
• в связи с тем, что скорость циркуляции воды является низкой, то существует потенциальный риск замораживания бака расширения и той части контура, которая располагается в чердачном помещении.

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.

Подробное описание системы

Гравитационное отопление открытого типа
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.

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.

Разводка радиаторов

Один этаж

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

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

Что она представляет собой в правильной реализации?

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

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

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

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

Два этажа

Как реализовать отопление с естественной циркуляцией в двухэтажном доме?

Начнем с того, что делать нельзя.

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

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

Простая в реализации и беспроблемная схема разводки может быть такой:

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

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

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

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

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

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.

Выбор комплектующих и материала изготовления

ПП трубы в системе отопления
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.

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.

Преимущества и недостатки

Преимущества гравитационной системы отопления:

• высокая надежность и отказоустойчивость системы. Минимум несложного оборудования, прочные и надежные материалы, изнашивающиеся элементы (запорная арматура) выходят из строя редко и заменяются без проблем;
• долговечность. Проверено временем – такие системы по полвека работают без ремонта и даже обслуживания;
• энергонезависимость, из-за которой, собственно, и популярны гравитационные системы отопления до сих пор. В районах без электроснабжения или там, где оно часто нарушается, альтернативой гравитационному может быть только печное отопление;
• простота конструкции системы, ее монтажа и дальнейшей эксплуатации.

Недостатки гравитационной системы отопления:

• большая тепловая инерционность. Большое количество теплоносителя требует значительного времени на его прогрев и заполнение всех радиаторов горячей водой;
• неравномерный прогрев. По мере движения по трубам вода остывает и перепад температур между батареями значителен, а соответственно и температура в помещениях. Компенсировать этот недостаток можно установкой циркуляционного насоса с параллельным подключением, если в доме есть электричество, и использовать насос по необходимости;
• большая протяженность трубопроводов. Чем протяженней трубопровод, тем больше перепад давления в нем;
• высокая цена. Большой диаметр труб приводит к высокой стоимости расходных материалов системы. Хотя трубы большого диаметра тоже являются источником тепла;
• высокая вероятность размораживания системы. Часть труб проходит по неотапливаемым помещениям: чердаку и подвалу. В морозы вода в них может замерзнуть, но если в качестве теплоносителя использовать антифриз, то этого недостатка можно избежать.

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.

Достоинства и недостатки гравитационных систем

Основным преимуществом данной отопительной системы является ее надежность и долговечность. При нормальных эксплуатационных условиях такая система без ремонтов может функционировать в течение нескольких десятилетий. Работает гравитационная система отопления, основываясь на законах физики, без применения дорогостоящего энергозависимого оборудования. (См. также: Жидкость для систем отопления)

Однако данные системы обладают существенными недостатками.

— Гравитационное отопление имеет малый радиус действия. По горизонтальной плоскости – менее 30 метров.

— Медленный разогрев отопительного оборудования из-за слабого давления и значительной теплоемкости воды.

— Вероятность замерзания теплоносителя в расширительном бачке, если он размпещен в необогреваемом помещении. (См. также: Специфика водяной отопительной системы)

Принципиальная схема гравитационной системы

Такая отопительная система включает в себя котел, два трубопровода – подающий и обратный, отопительных приборов и расширительного бачка.

Вода нагревается в теплогенераторе и поступает по прямому трубопроводу к нагревательным приборам. Отдав часть тепла, теплоноситель по обратному трубопроводу возвращается к источнику тепловой энергии.

Все горизонтальные трубы при монтаже располагают с заранее рассчитанным уклоном. Таким образом, горячая легкая вода выдавливается по главному стояку вверх, откуда по горизонтальным веткам распределяется по отопительным приборам. От них самотеком охлажденная вода возвращается к котлу. Там она вытесняет нагретую воду, нагревается сама, и цикл повторяется. (См. также: Твердотопливные котлы)

Уклоны помогают избавиться от воздушных пузырьков. Воздух легче воды, поэтому он беспрепятственно попадает в расширительный бак, удаляясь из системы.

Подъем воды по стояку происходит благодаря нагреву теплоносителя, его расширению и возникновению гравитационного давления. Движение жидкости по замкнутому контуру осуществляется благодаря разности плотностей жидкостей с различными температурами нагрева. Гравитационное давление служит для движения жидкости и преодоления сопротивлений в трубах. Чем выше сопротивление, тем большее гравитационное давление требуется на их преодоление. Для снижения трения увеличивают диаметр труб, что приводит к росту затрат. Циркуляционный напор находится в зависимости от разницы температур нагретой и охлажденной жидкостей и от разности между высотами до центра котла и отопительного прибора. Чем выше прибор – тем легче циркуляция теплоносителя.

Однотрубная отопительная гравитационная система

Подобная отопительная система может быть смонтирована только с верхней разводкой подающего трубопровода. Обратных стояков в такой системе нет. (См. также: Система отопления с принудительной циркуляцией)

Такие системы могут быть смонтированы по двум схемам: проточной и с замыкающими участками.

При проточной схеме подающего стояка нет, а расположенные друг над другом радиаторы при этом соединяются последовательно. Горячий теплоноситель сверху вниз проходит через все радиаторы. В нижние приборы поступает совершенно охлажденная жидкость, что приводит к хорошему нагреву радиаторов на верхних этажах и совершенно холодным батареям на нижних.

В систему с замыкающими радиаторами включены байпасы. Это позволяет часть воды из стояка подавать в нижние радиаторы, минуя верхние. В данной системе в верхние и нижние радиаторы поступает вода практически с одинаковой температурой.

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.

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.

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.

Самотечное отопление виды отопительных соматических схем

Схемы отопления с естественной циркуляцией бывают двух видов: однотрубная и двухтрубная. Старые дома имели в своей системе отопления только одну трубу. Но в настоящее время чаще всего применяется двухтрубная система отопления с нижним или верхним разведением. В чем же основные отличия между схемами? Однотрубное самотечное отопление считается самым простым. Трубопровод размещают под потолком помещений, а обратный контур — под полом. Из положительных моментов можно отметить небольшое количество комплектующих, необходимых для функционирования системы. Также она отличается простым монтажом. В качестве преимуществ можно отметить возможность ее работы при установке котла и радиаторов на едином уровне. Обычно в двухэтажном доме такая схема используется редко, ведь она не позволяет прогревать дом равномерно. Однако исправить это можно, если установить на первом этаже объемные трубы и радиаторы. При устройстве однотрубной схемы не предусмотрены краны регулирования, а значит, не получится регулировать температуру.

Двухтрубная система отопления сложнее и в эксплуатации, и в устройстве, ведь она подразумевает несколько отопительных контуров. Один из них предназначается для потока горячего теплоносителя, другой — для холодного. В данном случае понадобится гораздо больше комплектующих. Тупиковая система отопления двухэтажного дома в обязательном порядке потребует утепления основного стояка чтобы избежать потери тепла. Для двухтрубной системы необходимо использовать трубы большого диаметра, не менее 32 мм, иначе самотечной циркуляции будет препятствовать гидравлическое сопротивление.

Схема отопления с двухконтурным котлом

В действительности схема отопления двухэтажного дома с двухконтурным котлом ничем не отличается от обычной двухтрубной системы. Проблема несколько надумана и ее решение никак не зависит от сетей отопления. Суть вопроса в том, что двухконтурный котел во время подогрева воды отключается от системы и занимается исключительно ГВС. Если это занимает много времени, то здание начинает остывать и внутри становится прохладно.

Подобная ситуация – следствие неверного подбора мощности котла, монтаж отопления здесь ни при чем. Мощность теплогенератора должна определяться с учетом нагрева воды на ГВС. Если этого не сделано и котел уже установлен, то выход только один – уменьшать температуру нагрева воды и расходовать ее экономно.

Источник http://mainstro.ru/gravitacionnaya-sistema-otopleniya/

Источник https://proriv-gbi.ru/otoplenie/gravitacionnaya-sistema-otopleniya-dvuhetazhnogo-doma.html

Источник

Источник