Гравитационная система отопления: принцип работы и советы по организации

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

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

Так выглядит простейшая схема автономного отопления.

Так выглядит простейшая схема автономного отопления.

Первое знакомство

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Обратите внимание: если быть точными в аналогиях, первым сосудом, где конвекция приводит воду в движение, правильнее будет назвать котел вместе с разгонным коллектором — начинающимся от котла вертикальным участком контура.
Чем большую суммарную высоту имеет этот сосуд, тем большую скорость он придаст поднимающемуся вверх теплоносителю.

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

Несколько мер позволят ускорить циркуляцию в замкнутой системе:

  • Котел опускается как можно ниже относительно отопительных приборов. Если это возможно — он выносится в подвал.
От высоты H на схеме линейно зависит скорость циркуляции в контуре.

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

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

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

От чего зависит последний параметр?

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

Следствие: сама запорная арматура в основном отопительном контуре должна иметь в открытом состоянии просвет, максимально близкий к просвету трубы.
Если контур размыкается вентилем — то только и исключительно современным шаровым.
Узкие ходы и сложная форма винтового вентиля обеспечат куда большую потерю напора.

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

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

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

Достоинства и недостатки

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

Плюсы

  • Перед нами саморегулирующаяся система. Скорость циркуляции будет тем больше, чем холоднее теплоноситель в обратном трубопроводе. Эта особенность системы вытекает из самого используемого физического принципа.
  • Отказоустойчивость — выше всяких похвал. В самом деле, что может случиться с контуром из толстой трубы и радиаторами? Подвижных и изнашивающихся элементов ведь нет; в результате гравитационные системы отопления способны работать без ремонта и обслуживания до полувека. Задумайтесь: вы можете сами сделать нечто, что послужит вашим детям и внукам!
  • Энергонезависимость — тоже огромный плюс. Представьте себе длительное отключение электричества среди зимы. Что вы будете делать без насоса, если метель повалила на столбы линии электропередач или на районной подстанции произошла авария?
Нарушенные линии энергоснабжения могут восстанавливаться несколько дней. Остаться на это время без отопления невесело.

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

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

Минусы

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

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

Немного здравого смысла

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

Наиболее разумным решением будет следующее:

  • Проектируем систему, способную работать в качестве гравитационной.
  • Разрываем контур перед котлом вентилем. Разумеется, без снижения сечения трубы.
  • Врезаем обвод вентиля меньшим диаметром трубы и устанавливаем на обводе циркуляционный насос. Он при необходимости отсекается парой вентилей; перед насосом по ходу воды монтируется грязевик.
На фото - правильная врезка насоса. Система может работать и с принудительной, и с естественной циркуляцией.

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

Что мы приобретаем?

Полноценную отопительную систему с принудительной циркуляцией и всеми ее плюшками:

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

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

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

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

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

Два этажа

Как реализовать отопление с естественной циркуляцией в двухэтажном доме?

Начнем с того, что делать нельзя.

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

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

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

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

Простая в реализации и беспроблемная схема разводки может быть такой:

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

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

  • Радиаторы размыкают стояки; при этом как минимум на одном отопительном приборе на стояке установлен дроссель. Балансировка, помните? Без нее мы опять-таки получим крайне неравномерный нагрев батарей.
На схеме использован другой, менее точный способ балансировки стояков. На ближнем к котлу больше отопительных приборов. Такая схема тоже работоспособна.

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

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

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

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

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

Заключение

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

Теплых зим!



Поделиться
Советуем прочитать
Схема отопления с естественной циркуляцией частного дома: вариант простой и недорогой системы Система отопления с естественной циркуляцией: принцип работы и варианты реализации Самотечная система отопления – единственный выход, если нет электричества и газа

Как выполнить монтаж отопления в квартире или частном доме

получите бесплатный пошаговый видео-курс

+ бонусные уроки:

  • Выбор радиатора отопления
  • Где установить радиатор отопления
  • Котел отопления
  • Расчет отопления частного дома
  • Выбор труб для отопления

... и еще несколько сюрпризов:)


Подписывайся на наши новости Вконтакте!




X
2013, Otoplenie-Gid.ru
Ваш гид по отоплению своими руками
Карта сайта
Реклама на сайте
Связь с администрацией: [email protected]

Please leave this field empty.

Задайте вопрос эксперту

Обязательно приложите ФОТОГРАФИЮ проблемы! Чем яснее проблема - тем проще ответить эксперту









Удалить

Удалить

Удалить

Удалить

Добавить файл

Ответ эксперта придет вам на почту. Обычно время ответа от 30 минут до 2 суток

Top