Гравитационная система отопления

Водяное отопление дома

В этом случае топлоноситель – вода или специальные жидкости, например, незамерзающие. Здесь источники тепла также самые разные в зависимости от топлива. Но если в воздушной системе теплый воздух приходит

в помещение, то в водяной воздух помещениянагревается приборами , которые отдают емунакопленное водой тепло .

А накапливает вода тепла очень много. Есть такое понятие: «теплоёмкость», помните? Если своими словами,

Так вот этот показатель у воды очень неплохой. Посмотрите на таблицу справа.

Получается, шикарный теплоноситель мы получаем практически даром.

Да, водяная система несколько сложнее, но зато и более гибкая.

Представьте, нагретую воду по трубам можно подать куда угодно и там она отдаст накопленное тепло.

А трубы можно легко упрятать в стены, а можно и вообще не прятать, современные выглядят очень эстетично.

Как вода отдаёт тепло? Для этого создано несколько типов приборов:

Радиаторы – массивные, например чугунные, секции, собранные в батареи.

Внутри них протекает горячая вода. Тепловую энергию они отдают, в основном, за счёт инфракрасного излучения (радиации).

Они, как правило, стальные или алюминиевые, реже медные. Окружающий воздух, нагреваясь от конвектора, начинает естественное движение вверх. То есть создаётся поток (конвекция) воздуха, отводящего тепло от конвектора.

Современные алюминиевые приборы тоже относятся к конвекторам, хотя называют их радиаторами. Нужно отметить, что сейчас практически все тепловые приборы водяного отопления называют радиаторами, хотя строго говоря, это неправильно. Но не будем умничать.

Через них прокачивается воздух, который нужно нагреть. Используются часто в системах приточной вентиляции для нагрева поступающего снаружи холодного воздуха.

«Тёплые стены» — применялись в семидесятые годы в панельном домостроении. В бетонные панели вмуровывался змеевик из стальной трубы, в которую подавалась вода из системы отопления. Помню из детства тёплые стены панельных пятиэтажек.

Давайте немного подробнее разберём варианты систем отопления для малоэтажных домов.

Типы системыс принудительной циркуляцией

Система может быть любая: однотрубная или двухтрубная, с горизонтальной или вертикальной разводкой, верхней или нижней подачей. Особенность систем с принудительной циркуляцией — насос устанавливается на входе/выходе котла до первого разветвления. Раньше ставили его обязательно на обратке – там температура теплоносителя ниже. А так как уплотнители были резиовыми, то при щадящих температурах служили они дольше. Сегодня такой необходимости нет – материалы уплотнительных колец переносят без последствий температуры до 110 о С.

Двухтрубная горизонтальная система с принудительной циркуляцией

В принципе любую систему с естественной циркуляцией можно превратить в систему с принудительной: врезаете насос (соблюдая направление движения теплоносителя) и получаете работоспособное отопление.

Однотрубная система с принудительной циркуляцией

Чаще всего в системах с насосом используется нижняя разводка. Исключение – системы, спроектированные как самотечные на случай отсутствия электричества. В подавляющем большинстве они имеют верхнюю разводку, так как только при достаточном перепаде высот гравитационной циркуляции будет достаточно для отопления.

Однотрубная система с насосом. Верхняя подача

Явление саморегуляции скорости потока

Разность температур и масс нагретого и остывшего носителя тоже является определяющим фактором. Система отопления частного дома с горизонтальной или вертикальной разводкой такого типа является саморегулирующейся. Это означает, что как только холодный поток становится настолько тяжелее горячего, чтобы хватило силы сдвинуть последний, это происходит в тот же момент. Таким образом, влиять на этот показатель можно только одним способом — сильнее разогревать воду в котле.

Это естественный процесс: чем холоднее в доме, тем больше нужно топлива, чтобы его согреть. Это значит, что горение протекает более интенсивно, то есть и вода разогревается до больших температур. Вода в трубопроводе будет циркулировать с большей скоростью. Так будет происходить до тех пор, пока обратный трубопровод сам немного не прогреется, как и воздух в комнате. Нагревание воздуха и обратного трубопровода автоматически уменьшит разность температур и снизит скорость потока.

Это, в свою очередь, приведет к тому, что температура в помещении начнет снижаться, что увеличит разность температур. Система снова получит некоторое прибавление в скорости потока. Происходит саморегулирование.

Количество контуров в системе

Два контура

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

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

Непосредственно монтаж двухконтурной самотечной системы представляет собой достаточно трудоемкий процесс.

Его можно разделить на несколько этапов:

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

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

Один контур

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

Чем обусловлена популярность этой схемы:

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

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

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

При проектирование естественной отопительной системы нужно особое внимание уделить правильному распределению теплоносителя и равномерному распределению давления во всех узлах системы. Это весьма важный момент, который мастера самоучки не всегда учитывают. Это весьма важный момент, который мастера самоучки не всегда учитывают

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.

Комплектация открытой сети

Для сборки контура открытого типа понадобятся следующие элементы:

• нагревательное оборудование;
• трубопроводы;
• расширительный бак атмосферного типа;
• отопительные приборы;
• насосное оборудование понадобится только для водяного отопления открытого типа с насосом;
• сливной вентиль;
• кран для заполнения сети теплоносителем.

Котел

Открытые контуры могут работать с котлами следующих видов:

1. Нагревательное оборудование на газе целесообразно использовать в регионах, где есть газовые магистрали. Газовые котлы самые экономичные, но они устанавливаются после получения разрешения в газовой службе.
2. Твердотопливные агрегаты работают на дровах, угле, пеллетах или брикетах. В продаже есть котлы длительного горения, которые отличаются экономичностью, эффективностью, не требуют частой загрузки топлива.
3. Электрические нагреватели используются не так часто, потому что энергоресурсы довольно дорогие.
4. Агрегаты комбинированного тип могут работать на двух разных видах топлива, что позволяет сделать работу оборудования энергонезависимой.

Циркуляционный насос

Если сравнивать естественную и принудительную циркуляцию, то последняя намного лучше, потому что повышает эффективность системы отопления. Несмотря на потребление электроэнергии насосом, наблюдается экономия энергоносителя, который использует котел.

Насосное оборудование подбирают по диаметру труб в месте врезки, напору жидкости и производительности

При выборе насоса обращайте внимание на его технические характеристики

Расширительный бак

Расширительную емкость можно изготовить самостоятельно или купить. Бак из нержавеющей стали укомплектовывается открывающейся крышкой для контроля уровня теплоносителя. В верхней части емкости устанавливается патрубок для стравливания лишней жидкости.

Расширительный бак можно устанавливать в следующих точках сети:

• на удаленном стояке;
• в самой высокой точке системы;
• на обратном трубопроводе;
• вместе с насосным оборудованием, которое установлено на трубах подачи.

Радиаторы отопления

Открытое отопление может работать со следующими видами отопительных приборов:

1. Чугунные батареи идеально подходят открытым системам, потому что обладают большой инертностью, что обеспечивает экономию энергоносителя.
2. Стальные радиаторы с антикоррозионным покрытием легкие и недорогие, но от их использования лучше отказаться. Прибор быстро остывает, что приведет к частой работе нагревателя, перерасходу энергоносителя.
3. При выборе алюминиевых приборов отдайте предпочтение агрегатам с антикоррозионным покрытием. Они ценятся за долговечность, хорошую теплоотдачу, малый вес и привлекательность.
4. Самые дорогие биметаллические приборы. Они объединяют в себе достоинства стальных и алюминиевых приборов, но совершенно лишены их недостатков. Но их лучше использовать в централизованных сетях с высоким давлением.

Трубы

Для естественного тока теплоносителя понадобятся трубы большого диаметра.

Можно применять трубопроводы из следующих материалов:

• стальные трубы почти не используются из-за сложности монтажа и большого веса;
• трубопроводы из меди самые качественные и долговечные, но они очень дорогие;
• металлопластиковые трубы сами по себе неплохие, но они соединяются на фитингах, которые часто дают протечки;
• лучше выбрать элементы из сшитого полиэтилена с защитой от окисления и армированием;
• есть еще один недорогой и практичный вариант – полипропиленовые трубопроводы с армированием с помощью стекловолокна.

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.

Состав и принцип работы системы

Все системы отопления частного дома с естественной циркуляцией теплоносителя рассчитаны на небольшие протяженности трубопроводов — не больше 25-35 м в одну сторону.

Состав системы отопления частного дома с естественной циркуляцией теплоносителя включает следующие элементы:

• котел, как правило, твердотопливный;
• трубопроводы: в зависимости от типа системы отопления может быть один или два трубопровода — подающий и обратный;
• отопительные радиаторы;
• расширительный бачок.

На первом рисунке видна взаимосвязь всех перечисленных выше компонентов.

Изображение 2. Схема возникновения циркуляционного напора.

В котле сгорает топливо (дрова, брикет и так далее). По подающему трубопроводу нагретый теплоноситель доставляется до радиаторов. Здесь теплоноситель отдает часть своего тепла в окружающую среду. Посредством обратного трубопровода остывший теплоноситель отопительной системы попадает обратно в котел. Расширительный бачок нужен для непрерывной подачи теплоносителя в систему отопления.

Такой цикл повторяется постоянно. Теплоноситель двигается за счет создаваемого давления. Его создает расширительный бачок. Давление воды создается за счет атмосферного давления, так как расширительный бачок находится выше всех остальных элементов системы отопления частного дома. Именно по этой причине такие системы называются системами с естественной циркуляцией.

Системы отопления двухэтажного коттеджа работают по такому же принципу, только в них существуют еще и вертикальные трубопроводы, которые называются стояками.

Вода течет по ним за счет давления, в образовании которого принимают участие сразу три фактора:

• давление за счет расширительного бачка;
• давление за счет расширения теплоносителя вследствие его нагревания;
• давление за счет действия холодного, более тяжелого теплоносителя.

Вода, сильно нагреваясь от котла, поднимается по стояку, а потом вытесняется более тяжелой холодной водой. Дальше вода растекается по горизонтальному трубопроводу. Эти движения происходят только за счет указанных выше составляющих общего давления, то есть самотеком. Таким же образом вода поступает обратно.

Стоит заметить, что все радиаторы и трубопроводы должны быть расположены под небольшим углом, чтобы создать дополнительное давление в трубах.

Схема разводящего трубопровода горячей и холодной воды.

Кроме того, наклон трубопроводов способствует удалению воздушных подушек через расширительный бачок. Это происходит по той причине, что воздух легче воды, поэтому стремится попасть в самую верхнюю точку — расширительный бак.

Расширительный бак имеет и другое предназначение — забирать нагретую воду, объем которой при нагревании увеличивается, при остывании вода возвращается обратно.

Если говорить кратко, то принцип действия движения воды такой: вода поднимается по стояку вследствие нагревания, а также под воздействием давления. Циркуляция теплоносителя обуславливается разностью между двумя плотностями — нагретой и остывшей воды.

Несмотря на наличие давления, хоть и небольшого, движение воды не имеет большой скорости. Это связано с тем, что атмосферное давление в системе отопления частного дома расходуется на преодоление сопротивления, которое возникает в результате трения воды о внутренние стенки труб. Особенно большое сопротивление теплоноситель испытывает в местах поворота трубы, в местах прохода через водопроводную арматуру и так далее.

В общем смысле скорость движения теплоносителя, то есть ее напор, зависит от многих факторов:

• от разности двух высот — высоты центра котла и высоты центра отопительного радиатора. Чем больше эта разность, тем быстрее движется вода в системе отопления двухэтажного частного дома с естественной циркуляцией;
• от разности плотностей холодной и горячей воды — чем выше температура, тем меньше ее плотность, а соответственно, и разность больше.

Для чего нужна напорная петля в гравитационной системе отопления

Чтобы было понятно, можно привести простой пример с мячом. Возьмём резиновый 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 повторно, 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 теплоносителем, когда речь идёт о системе отопления с гравитационной или естественной циркуляцией. 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.

Горячая вода устремиться вверх и будет за собой из обратки тянуть холодную воду в котёл, где она опять же нагреется. Таким образом, в системе отопления будет реализована естественная циркуляция.

Чем быстрее и лучше будет идти циркуляция, тем меньше в системе будет разница температур подачи и обратки. Скорость воды при хорошо работающей системе может достигать 1м/с. От опуска варится розлив будущей системы отопления.

Какие трубы можно использовать?

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.

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.

Схема отопления частого дома с принудительной циркуляцией

Двухтрубная схема с принудительной циркуляцией

Если рассматривать преимущества схемы, использующей принудительную циркуляцию, то основные недостатки самотёчной системы являются явными её преимуществами. Не стоит особого внимания уделять однотрубной системе, так как она, практически, ничем не отличается от самотёчной системы. Разве что наличием циркуляционного насоса, и закрытого расширительного бака, создающего давление, необходимое для обратного движения остывшего теплоносителя. Поэтому в большей степени нас интересует двухтрубный вариант схемы с принудительной циркуляцией. Она выгодна, как в экономическом аспекте, так и с позиции дизайна, так как в этом случае не надо создавать уклон трубы — их можно спрятать в стены, пол, и даже под потолком.

Это стало возможным благодаря тому, что радиаторы отопления подключаются параллельно, что позволяет регулировать температуру отдельно в каждом из них, вплоть до полного отключения. Это очень выгодно также с точки зрения экономии

Вот только пользоваться этим преимуществом надо осторожно. В частности, для устройства такой системы при работе на твёрдотопливных котлах, требуется серьёзный подход к установке систем автоматики, которые смогут уберечь систему от последствий перегревания

В случае с газовыми котлами – это беспроигрышный вариант.

Говоря о схеме с принудительной циркуляцией, было бы неправильно не затронуть сами циркуляционные насосы, обеспечивающие работу системы. Не стоит говорить о том, что покупать необходимо только насосы проверенного производителя. К слову сказать, в современных двухконтурных газовых котлах циркуляционные насосы являются составной частью конструкции. Что касается мощности, которую используют циркуляционные насосы, то можно отметить тот факт, что они являются очень экономичными. Так, стандартный циркуляционный насос потребляет мощность равную той, которая нужна для работы обычной комнатной лампочки.

Учитывая то, что в схеме принудительной циркуляцией не важно, чтобы котёл находился ниже радиаторов, более пристальное внимание должно уделяться установке самого насоса, обеспечивающего циркуляцию жидкости.
Очень важно выбрать место для его установки в систему. В большинстве случаев насос устанавливается на линии обратной подачи – непосредственно перед входом её в котёл отопления. Хотя этот вопрос не столь принципиален, и насос может устанавливаться в любом месте системы

Что касается долговечности устройства, то установка на обратной линии позволит продлить срок службы насоса

Хотя этот вопрос не столь принципиален, и насос может устанавливаться в любом месте системы. Что касается долговечности устройства, то установка на обратной линии позволит продлить срок службы насоса.

Первое знакомство

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Несколько мер позволят ускорить циркуляцию в замкнутой системе:

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

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

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

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

От чего зависит последний параметр?

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

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

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

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:

• При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
• Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
• При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам. Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.

Преимуществ у данного решения несколько:

1. Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
2. Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования ).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:

1. Подача и обратка проходят по разным трубам.
2. Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
3. Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

1. Равномерное распределение тепла.
2. Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
3. Проще выполнить регулировку системы.
4. Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
5. Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.

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.

Система с принудительной циркуляцией

Здесь движение теплоносителя по сети трубопроводов происходит за счет работы циркуляционного насоса, создающего в ней избыточное давление. Введение в схему перекачивающего устройства позволило добиться таких преимуществ:

• уменьшение диаметров труб. Скорость течения жидкости выросла, и теперь для обеспечения потребного расхода можно применить меньшее проходное сечение труб;
• повышение эффективности работы. Если схема отопления с принудительной циркуляцией разработана грамотно, то вода с высокой температурой успешно достигнет как ближних, так и самых дальних радиаторов;
• трубы можно укладывать наиболее удобным способом, что играет огромную роль в вопросах дизайна интерьера. Львиную долю магистралей можно спрятать, используя короба или конструкции пола и стен;
• удобство и комфорт при эксплуатации. Дело в том, что принудительная циркуляция дает возможность реализовать любые проекты по автоматизации поддержания климата в доме;
• экономичность в расходе энергоносителей. Вывод проистекает из предыдущего пункта, так как автоматика позволяет обогревать помещения по суточному графику в то время, когда там есть люди;
• система легко поддается регулированию.

Монтаж схемы с искусственным побуждением трудоемок, но относительно несложен, его можно спокойно выполнить своими руками. Взять хотя бы расширительный бак мембранного типа, который не надо ставить на чердаке, да еще и контролировать уровень воды, как при самотеке. Его место – в помещении топочной, около котла.

Самым существенным недостатком схемы является ее энергозависимость. Стоит только отключить двухэтажный дом от электроэнергии, и через некоторое время тепла в помещениях как не бывало. Способы устранения недостатка хотя и просты, но затратны: приобретение и использование электрического генератора или, на худой конец, блока бесперебойного питания.

Что же касается якобы высокой стоимости материалов, то мы уже обсуждали этот вопрос, говоря об однотрубной системе. Хотя следует отметить, что стоимость зависит от количества регулирующей арматуры и средств автоматизации, заложенных в проект отопления. В бюджетном исполнении сборка схемы обойдется немногим дороже однотрубной.