Гравитационная система отопления из полипропилена

Гравитационная система отопления: конструкция и советы по обустройству

Классическое самотечное отопление

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

Особенности гравитационной системы отопления

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

Конструктивно она должна состоять из следующих элементов:

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

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

Одним из главных элементов системы является разгонный коллектор – вертикальный патрубок, соединенный с котлом. Если изготавливается гравитационная система отопления своими руками, ему нужно уделить особое внимание – начиная от материала изготовления труб, и заканчивая их диаметром.

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

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

Подробное описание системы

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.

Гравитационные схемы отопления для одноэтажного и двухэтажного дома

Несколько вариантов подключения приборов для однотрубного отопления

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

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

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

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

Гравитационная система с верхней разводкой

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

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

Расчет гравитационной системы отопления

Основные показатели гравитационной системы отопления

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

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

Значение циркуляционного давления

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

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

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

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

Выбор комплектующих и материала изготовления

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.

Рекомендации по установке

Уклон труб в гравитационной системе отопления

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

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

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

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

Самотечная система отопления с естественной циркуляцией – расчеты, уклоны, виды

Система с гравитационной циркуляцией чувствительна к ошибкам, допущенным во время монтажа отопления.

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией пользуется популярностью благодаря следующим преимуществам:

• Простой монтаж и обслуживание.
• Отсутствие необходимости в установке дополнительного оборудования.
• Энергонезависимость – во время работы не требуются дополнительные расходы на электроэнергию. При отключении электричества, система обогрева продолжает работать.

Принцип работы водяного отопления, с использованием самотечной циркуляции, основан на физических законах. При нагревании уменьшается плотность и вес жидкости, а при остывании жидкостной среды, параметры возвращаются в первоначальное состояние.

При этом, давление в системе отопления практически отсутствует. В теплотехнических формулах принимается соотношение 1 атм. на каждые 10 м. напора водяного столба. Расчет системы отопления 2-х этажного дома покажет, что гидростатическое давление не превышает 1 атм. в одноэтажных зданиях 0,5-0,7 атм.

Так как при нагреве жидкость увеличивается в объеме, для естественной циркуляции, обязательно потребуется расширительный бак. Вода, проходящая через водяной контур котла, нагревается, что приводит к увеличению в объеме. Расширительный бачек должен находиться на подаче теплоносителя, в самом верху системы отопления. Задачей буферной емкости является компенсация увеличения объема жидкости.

Система отопления с самоциркуляцией может применяться в частных домах, делая возможным следующие подключения:

• Подсоединение к теплым полам – требует установить циркуляционный насос, только на водяной контур, уложенный в пол. Остальная система продолжит работать с естественной циркуляцией. После отключения электричества, помещение продолжит отапливаться с помощью установленных радиаторов.
• Работа с бойлером косвенного нагрева воды – подключение к системе с естественной циркуляцией возможно, без необходимости в подключении насосного оборудования. Для этого бойлер устанавливают в верхней точке системы, чуть ниже воздушного расширительного бака закрытого или открытого типа. Если это невозможно, тогда насос устанавливают непосредственно на накопительную емкость, дополнительно устанавливая обратный клапан, чтобы избежать рециркуляции теплоносителя.

В системах с гравитационной циркуляцией, движение теплоносителя осуществляется самотеком. Благодаря естественному расширению, нагретая жидкость поднимается вверх по разгонному участку, а после, под уклоном «стекает», через трубы, подключенные к радиаторам, обратно к котлу.

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.

Как правильно сделать водяное отопление с естественной циркуляцией

Все гравитационные системы объединяет общий недостаток – отсутствие давления в системе. Любые нарушения во время проведения монтажных работ, большое количество поворотов, несоблюдение уклонов, моментально отражаются на работоспособности водяного контура.

Чтобы сделать грамотно отопление без насоса, учитывается следующее:

1. Минимальный угол уклонов.
2. Тип и диаметр труб, используемых для водяного контура.
3. Особенности подачи и вид теплоносителя.

Какой уклон труб нужен при самотечной циркуляции

Нормы проектирования внутридомовой системы отопления с гравитационной циркуляцией, подробно прописаны в строительных нормах. В требованиях учитывается, что движению жидкости внутри водяного контура будет мешать гидравлическое сопротивление, препятствия в виде углов и поворотов, и т.д.

Уклон отопительных труб регламентируется в СНиП. Согласно указанным в документе нормам, на каждый погонный метр требуется сделать наклон в 10 мм. Соблюдение данного условия гарантирует беспрепятственное движение жидкости в водяном контуре. Нарушение наклона при прокладке труб, приводит к завоздушиванию системы, недостаточному прогреву отдаленных от котла радиаторов, и, как следствие, снижению теплоэффективности.

Нормы уклона труб при естественной циркуляции теплоносителя указаны в СНиП 41-01-2003 «Прокладка трубопроводов отопления».

Какие трубы применяют для монтажа

Выбор труб для изготовления отопительного контура имеет важное значение. Каждый материал имеет свои теплотехнические характеристики, гидравлическую сопротивляемость и т.д. При самостоятельном выполнении монтажных работ, дополнительно учитывают сложность монтажа.

Чаще всего используют следующие строительные материалы:

• Стальные трубы – к достоинствам материала следует отнести: доступную стоимость, устойчивость к высокому давлению, теплопроводность и прочность. Недостатком стали является сложный монтаж, невозможный, без применения сварочного оборудования.
• Металлопластиковые трубы – имеют гладкую внутреннюю поверхность, не дающую контуру засориться, небольшой вес и линейное расширение, отсутствие коррозии. Популярность металлопластиковых труб несколько ограничивает небольшой срок эксплуатации (15 лет) и высокая стоимость материала.
• Полипропиленовые трубы – получили широкое применение благодаря простоте монтажа, высокой герметичности и прочности, длительному сроку эксплуатации и устойчивости к размерзанию. Трубы из полипропилена монтируются с помощью паяльника. Срок службы не менее 25 лет.
• Медные трубы – не получили широкого распространения за счет большой стоимости. Медь имеет максимальную теплоотдачу. Выдерживает нагрев до + 500°С, срок эксплуатации свыше 100 лет. Особенной похвалы достоин внешний вид трубы. Под воздействием температуры, поверхность меди покрывается патиной, что только улучшает внешние характеристики материала.

Какого диаметра должны быть трубы при циркуляции без насоса

Правильный расчет диаметров труб на водяное отопление с естественной циркуляцией осуществляется в несколько этапов:

• Подсчитывается потребность помещения в тепловой энергии. К полученному результату добавляют около 20%.
• СНиП указывает соотношение тепловой мощности к внутреннему сечению трубы. Высчитываем по приведенным формулам сечение трубопровода. Чтобы не выполнять сложные вычисления, стоит воспользоваться он-лайн калькулятором.
• Диаметр труб системы с естественной циркуляцией должен быть подобран согласно теплотехническим расчетам. Чрезмерно широкий трубопровод приводит к снижению теплоотдачи и увеличению расходов на отопление. На ширину сечения влияет тип используемого материала. Так, стальные трубы не должны быть уже 50 мм. в диаметре.

Существует еще одно правило, помогающее усилить циркуляцию. После каждого разветвления трубы, диаметр сужают на один размер. На практике это значит следующее. К котлу подключена двухдюймовая труба. После первого разветвления контур сужают до 1 ¾, дальше до 1 ½ и т.д. Обратку наоборот собирают с расширением.

Если расчеты диаметра были выполнены верно, и соблюдены уклоны трубопроводов при проектировании и выполнении монтажных работ системы отопления с самотечной циркуляцией, проблемы в работе встречаются крайне редко и в основном происходят по причине неправильной эксплуатации.

Какой розлив лучше сделать – нижний или верхний

Естественная циркуляция воды в системе отопления одноэтажного дома во многом зависит и от выбранной схемы подачи теплоносителя непосредственно к радиаторам. Принято классифицировать все типы подключения или розлива на две категории:

• Система с нижним розливом – имеет привлекательный внешний вид. Трубы располагаются на уровне пола. Однотрубная система с нижней разводкой имеет малую теплоэффективность и требует тщательного планирования и проведения расчетов. Схемы с нижним розливом наиболее востребованы для трубопроводов высокого давления.

Ошибки в выборе типа розлива приводят к необходимости модифицировать водяной контур посредством установки циркуляционного оборудования.

Какой теплоноситель лучше для систем с самоциркуляцией

Оптимальный теплоноситель для системы отопления с естественным движением жидкости – это вода. Дело в том, что антифриз имеет большую плотность и меньшую теплоотдачу. Для нагрева гликолевых составов до необходимого состояния, требуется больше времени, сжигаемого топлива, при этом теплоотдача остается на уровне воды.

За использование незамерзающей жидкости, в качестве довода можно привести два довода:

1. Высокая текучесть материала, улучшающая циркуляцию.
2. Способность сохранять текучесть при достижении -10°С, -15°С.

Антифриз используют, если планируется в течение долгого времени не отапливать помещение, или делать это с периодичностью, а постоянно сливать жидкость из системы нет возможности.

Какое отопление лучше выбрать – естественное или принудительное?

Конструктивные особенности системы с естественной гравитационной циркуляцией, простота монтажа и возможность самостоятельного выполнения работ, сделали такую схему достаточно популярной у отечественного потребителя. Но самоциркулирующая конструкция проигрывает по сравнению с контуром, подключенным к насосному оборудованию, в следующих аспектах:

• Начало работы – система отопления с естественной циркуляцией начинает работать при температуре теплоносителя около 50°С. Это необходимо, чтобы вода расширилась в объеме. При подключении к насосу, жидкость двигается по водяному контуру сразу после включения.
• Падение мощности отопительных приборов при естественной циркуляции теплоносителя по мере отдаленности от котла. Даже при грамотно собранной схеме, разница температуры составляет порядка 5°С.
• Влияние воздуха – основной причиной отсутствия циркуляции является завоздушивание части водяного контура. Воздух в системе отопления может образовываться из-за несоблюдения уклонов, использования открытого расширительного бачка и других причин. Чтобы продавить систему, приходится включать котел на максимальную мощность, что приводит к существенным затратам.
• Отопление двухэтажного дома при естественной циркуляции теплоносителя затруднено по причине существующих препятствий для движения жидкости.
• Относительно регуляции нагрева, самоциркулирующие системы также уступают контурам, подключенным к насосам. Современное циркуляционное оборудование подключается к комнатным термостатам, что обеспечивает точность теплоотдачи и нагрев температуры в помещении с погрешностью до 1°С. Установка терморегуляторов допускается и в схемах с самоциркуляцией, но погрешность настроек составит 3-5°С.

Выбрать систему с естественной циркуляцией, оправдано, в случае отопления небольших одноэтажных зданий. Если требуется отапливать коттеджи и загородные дома площадью более 150-200 м², нужна установка циркуляционного оборудования.

Главным достоинством схем с самоциркуляцией является их энергонезависимость, но произведя несложные расчеты, можно прийти к выводу, что экономия на электроэнергии не оправдывает потери тепла в процессе самостоятельного движения теплоносителя. Схемы с принудительной циркуляцией имеют большую теплоотдачу и эффективность.

Расчет мощности и температуры тёплого водяного пола

Гравитационная система отопления. Плюсы, минусы, монтаж и рекомендации

Гравитационная система отопления — означает обогрев помещения, квартиры или частного дома, с помощью воды, которая движется по трубам контура естественным образом, отсюда и название. Система работает без вмешательства электрического оборудования и установки насоса. Она является отличным решением для использования на даче и в частных домах, где присутствует риск с перебоями в электроснабжении.

Особенности и принципы работы системы

Другими словами, систему называют самотечной или с естественной циркуляцией. При нагреве, вода имеет свойство «расширятся», в этом и кроется весь принцип, по которому происходит циркуляция воды по трубам с помощью создания разного давления по замкнутому контуру. Простым языком, вода нагретая котлом, поступает к батареям, отдает своё тепло и возвращается, вытесняя вновь нагретую часть воды. Это происходит потому, что масса остывшей воды больше, а плотность выше. Такое явление, называется — конвекцией. Процесс в гравитационной системе отопление будет повторяться бесконечное количество раз, пока работает котёл. Придавать воде движения, котлу помогает разгонный коллектор. Он устанавливается вертикально над котлом, как можно выше, иногда на чердак дома, а сам котёл максимально низко по отношению к отопительным батареям. Скорость, которую он будет предавать воде, выталкивая её, напрямую зависит от высоты этого вертикального столба над котлом.

Вся система состоит из таких элементов:

1. Котел;
2. Расширительный бак;
3. Трубы для циркуляции воды;
4. Радиаторы (батареи);
5. Гравитационный клапан (если потребуется).

На скорость циркулирующей воды в гравитационной системе отопления влияет ещё один фактор — гидравлическое сопротивление. Он зависит от следующих параметров:

• от изгибов по контуру циркуляции воды и от их количества. Это напрямую влияет на сопротивление, которое будет встречаться на пути у воды;
• от диаметра трубы;
• от количества задвижек, кранов, клапанов и т.д.

Для того, чтобы краны не мешали напору воды свободно двигаться по трубам, они должны быть в открытом состоянии и иметь просвет, который будет максимально близок к диаметру трубы.

Когда вода, постоянно будет находиться в процессе нагревания, определённая её часть будет исчезать под видом испарений. Для этого, в верхней части конструкции установлен расширительный бак. Его функции таковы:

1. Вывод образовавшегося пара из системы;
2. Компенсация потерянного объема воды;

Такая схема с использованием расширительного бака, называется — открытой. Она имеет свой недостаток — вода испаряется достаточно быстро. Во избежание подобных ситуаций, используют схему закрытого типа, для больших систем гравитационного отопления. Она отличается от открытой тем, что:

• в ней нет расширительного бака открытого типа. Вместо него, в том же месте, устанавливается воздухоотводчик, он срабатывает автоматически;
• схема защищает систему от ржавления труб и установленных на них элементов, за счет вывода кислорода из состава воды;
• чтобы компенсировать давление остывшей воды, устанавливается расширительный бак с мембраной закрытого типа. Она эластична и играет компенсирующую роль в изменении гравитационного давления в замкнутом контуре.

После того, как выбор пал на систему гравитационного отопления, надо приступать к процессу проектировки. Ни в коем случае, не стоит браться за это самостоятельно. Только специалист-теплотехник сможет надлежащим образом оценить обстановку и составить проект правильно, с учетом всех тонкостей. Он производит расчеты всех параметров системы и вычислит гидравлические показатели, которые скажутся на выборе диаметра будущего трубопровода, это лишь небольшая часть его работы. Если для клиента имеет значение внешний вид системы, приглашают дизайнера.

Какие трубы использовать?

Длина и диаметр труб, будет известен по окончанию проекта. Остается определиться с материалом. Для монтажа используют стальные трубы, медные, из нержавейки и полипропилена. У последнего, есть ряд преимуществ перед остальными. Это легкий вес материала, еще он удобен в процессе установки, обладает высокой шумоизоляцией, антикоррозийным эффектом и устойчивостью к размораживанию.

При установке труб из полипропилена, обращайте внимание на температуру, максимум которой, характерен для данной трубы. Важную роль сыграет армирующий слой, который поможет сохранить первоначальную форму труб и защитит от воздействия высоких температур.

Но, обратную часть трубы, входящую в котел, советуют ставить из стали. Своим материалом, она обеспечит снижение температуры воды и поспособствует уменьшению гидравлического сопротивления.

Виды гравитационной системы отопления

Существует два вида системы гравитационного отопления:

Двухтрубная система является более сложной и предполагает наличие двух контуров. Внутри одного контура, теплоноситель (вода), движется от котла к батареям, а по второму, вода возвращается обратно к котлу. Помните, что этот вид системы, требует более тщательной проектировки. Процесс монтажа, также будет не самым простым, рассмотрим его поэтапно:

• установка стояка, он будет выполнять основную роль, он проходит от бака к котлу;
• основной стояк с разводкой, соединяется на уровне 1/3 общей высоты комнаты от уровня пола;
• труба перелива крепится к расширительному баку, по ней лишняя жидкость уходит в канализацию;
• для того, чтобы вода уходила обратно в котел, в нижнюю часть батарей, врезаются трубы «обратки».

В одноконтурной системе, основополагающую роль играет желаемое количество радиаторов. От этого зависит объем расширительного бака. Обычно, он заполняется на три четверти от общего объёма.

Стоит постоянно следить за уровнем воды в баке, он не должен быть ниже уровня трубы, по которой идет распределение воды по радиаторам. Это грозит прекращением циркуляции теплоносителя.

Хоть однотрубная система и проста, так кажется только на первый взгляд. Не правильно сделанный проект, повлечет за собой уйму проблем и последствий, доверьте это дело профессионалам.

При проектировке естественной системы, главное внимание стоит уделять равномерному распределению давления по замкнутому контуру и правильной циркуляции теплоносителя.

Рекомендации для данной системы

Для усовершенствования существующей схемы, специалисты могут предложить следующие меры по увеличению КПД:

1. Установка насоса. Он является циркуляционным и устанавливается на байпас. Его призвание в том, чтобы уменьшить инерционность системы. Если время нагрева будет превышено, насос поможет увеличить скорость хода воды по трубам, для получения требуемой температуры;
2. Магистральный уклон — для достижения оптимального давления в системе гравитационного отопления.
3. Снижение изгибов по всей длине трубопровода. Это способствует снижению риска для уменьшения скорости воды по магистрали.
4. Установка обратного капкана. Он предотвратит возможность движения воды в обратном направлении.

Чтобы сделать пол теплым, потребуется коллекторная вырезка. Каждый контур, подключается через индивидуальный регулятор температуры. Это усложнит проект системы в целом, но создаст дополнительный комфорт. В этом случае, установить подающий коллектор надо на чердаке, так как там, самая верхняя точка дома, если чердак не утеплён, обязательно сделайте это. Все эти меры предпринимаются перед монтажом всей системы.

Преимущества и недостатки гравитационной системы отопления

Подводя итог, перечислим основные плюсы, которыми обладает гравитационная система:

1. Надежность (поскольку система сделана из высокопрочного метала и других надежных материалов, ремонтных работ придется ожидать очень долго, так как элементов, которые подвергаются быстрой порче нет);
2. Отсутствие зависимости от энергоснабжения;
3. Отсутствие шумов и вибраций;
4. Простота эксплуатации.

Казалось бы, минусов и вовсе нет, но они есть, хоть и не значительные:

1. На первый взгляд вся система довольно проста, но это не относится к финансовым вложениям на её приобретение. Сумма будет достаточно крупной;
2. Некоторые схемы разводки, предполагают большую разницу температур между батареями;
3. Если скорость циркуляции будет низкой, есть вероятность того, что расширительный бак и часть системы находящаяся на чердаке замерзнет, поэтому, ранее говорилось об его утеплении.
4. При первом запуске системы, нагрев всех радиаторов находящихся по всему контуру, займет несколько часов.

Гравитационная система отопления. является очень успешным решением многих проблем, если присутствует фактор неуверенности, проконсультируйтесь у специалистов, подсчитайте расходы, взвесьте все за и против, и тогда, правильное решение не заставит себя долго ждать!

Двухтрубная система отопления частного дома: схемы устройства + обзор преимуществ

Обеспечение тепла в доме – важнейшая задача для его владельца. Решить ее можно различными способами, однако по статистике большинство зданий в нашей стране обогреваются при помощи водяной системы отопления.

Именно водяной вариант наиболее эффективен и практичен в наших достаточно суровых климатических условиях. Двухтрубная система отопления частного дома считается одной из ее наиболее востребованных разновидностей.

Мы предлагаем ознакомиться с вариантами и технологиями сборки отопления с подающей и отводящей теплоноситель магистралью. Информация опирается на строительные нормативы и требования. Для полноты восприятия непростой темы представленные сведения дополнены фото-подборками, наглядными схемами, видео.

Особенности двухтрубного отопления

Любая отопительная система с жидким теплоносителем включает замкнутый контур, соединяющий радиаторы, обогревающие помещение, и котел, который нагревает теплоноситель.

Все происходит следующим образом: жидкость, двигаясь по теплообменнику отопительного прибора, разогревается до высокой температуры, после чего поступает в радиаторы, число которых определяется потребностями здания.

Здесь жидкость отдает тепло воздуху и постепенно остывает. Затем возвращается в теплообменник отопительного прибора и цикл повторяется.

Максимально просто циркуляция протекает в однотрубной системе, где к каждой батарее подходит только одна труба. Однако в таком случае каждая следующая батарея будет получать теплоноситель, вышедший из предыдущей, а, значит, и более холодный.

Для устранения этого значимого недостатка была разработана более сложная двухтрубная система.

В этом варианте к каждому радиатору подключается две трубы:

• Первая – подающая, по которой теплоноситель попадает в батарею.
• Вторая – отводящая или как говорят мастера «обратка», по которой остывшая жидкость уходит из устройства.

Таким образом, каждый радиатор оснащен индивидуальной регулируемой подачей теплоносителя, что дает возможность организовать отопление максимально эффективно.

Почему выбирают такую систему?

Двухтрубное водяное отопление постепенно вытесняет традиционные однотрубные конструкции, поскольку его преимущества очевидны и очень весомы:

• Каждый из включенных в систему радиаторов получает теплоноситель с определенной температурой, причем для всех она одинакова.
• Возможность проводить регулировки для каждой батареи. При желании владелец может поставить термостат на каждый из отопительных приборов, что позволит ему получить нужную температуру в помещении. При этом теплоотдача остальных радиаторов в здании останется прежней.
• Относительно небольшие потери давления в системе. Это дает возможность использовать для работы в системе экономичный циркуляционный насос сравнительно малой мощности.
• При поломке одного или даже нескольких радиаторов система может продолжать свою работу. Наличие запорной арматуры на подводящих трубах позволяет проводить ремонтные и монтажные работы без ее остановки.
• Возможность монтажа в здании любой этажности и площади. Потребуется только подобрать оптимально подходящий тип двухтрубной системы.

К недостаткам таких систем обычно относят сложность монтажа и большую, в сравнении с однотрубными конструкциями, стоимость. Это связано с двойным количеством труб, которые приходится устанавливать.

Однако надо учитывать, что для обустройства двухтрубной системы используются трубы и комплектующие небольшого диаметра, что дает определенную экономию средств. В итоге стоимость системы получается не намного выше, чем у однотрубного аналога, а преимуществ при этом она дает намного больше.

Виды систем с подачей и обраткой

Двухтрубная конструкция характеризуется множеством разновидностей, классифицировать которые можно по разным признакам. Рассмотрим основные из них.

Открытая отопительная разводка

Любая гидравлическая отопительная система представляет замкнутый контур, в который включен расширительный бак. Этот элемент необходим, поскольку нагревающаяся жидкость увеличивается в объеме.

Для открытой разводки выбирается бак, который дает возможность жидкости сообщаться с атмосферой. В этом случае ее часть неизбежно испаряется, что приводит к необходимости постоянно контролировать ее уровень.

Это очень важный нюанс, к которому нужно относиться очень ответственно. Недостаточный уровень жидкости в системе приводит к «закипанию» котла и выходу его из строя. Кроме того, открытая система предполагает использование в качестве теплоносителя только воды.

Более практичные в этом плане соединения гликолей или антифризы, при испарении образуют токсичные пары, поэтому используются только в закрытых конструкциях.

Закрытая циркуляционная система

Отличается от открытой наличием закрытого расширительного бака. Не нуждается в постоянном контроле со стороны владельца. Конструкция предполагает монтаж расширительного бачка мембранного типа, который предназначен для компенсации внезапного понижения или повышения давления в системе. Тем самым он предотвращает поломки оборудования в результате резких перегрузок.

Мембранный бак дает возможность удерживать в системе оптимальное для насоса и котла давление. Кроме того, закрытая конструкция позволяет применять в качестве теплоносителя любую подходящую по своим параметрам жидкость.

Это дает возможность получить максимально эффективную и экономичную систему с нужными параметрами. Например, не боящуюся замораживания, если в ней используется антифриз.

По способу циркуляции жидкого теплоносителя двухтрубные отопительные системы делятся на две большие группы.

Конструкция с естественной циркуляцией

Основной принцип функционирования системы таков: котел разогревает теплоноситель, который при увеличении температуры расширяется. Плотность жидкости при этом уменьшается.

Благодаря этому более холодная и потому плотная вода постепенно вытесняет разогретую жидкость вверх. Она поднимается до наивысшей точки системы, где начинает понемногу остывать и самотеком движется в радиаторы.

В батареях вода отдает накопленное тепло и, еще больше остывая и увеличивая свою плотность, движется к котлу. Очевидно, что теплоноситель проходит весь цикл самотеком, без использования дополнительного оборудования.

По причине того, что это происходит достаточно медленно, вытесняемый водой воздух успевает переместиться в пиковую верхнюю точку системы, что позволяет избавиться от излишнего завоздушивания.

Неоспоримым достоинством конструкции естественного типа считается продолжительный срок ее службы. Отсутствие подвижных элементов и циркуляционного насоса, а также замкнутый контур системы с конечным количеством минеральных солей и взвесей существенно продляет время ее эксплуатации.

Специалисты утверждают, что срок службы конструкций с естественной циркуляцией, оснащенных полимерными трубами и биметаллическими радиаторами может составить порядка пятидесяти лет.

Недостатком таких схем считается относительно невысокий перепад давлений. Нужно учитывать еще и определенное сопротивление, которое оказывают радиаторы и трубы движению теплоносителя. Поэтому радиус действия такой системы будет ограничен. Строительными нормами рекомендуется использовать отопление с естественной циркуляцией в радиусе не более 30 м.

Помимо этого, такая система имеет достаточно высокую инерцию, поэтому с растопки котла и до момента стабилизации температуры в отапливаемом здании проходит довольно большое количество времени.

Отрицательным моментом можно считать и то, что все трубы должны быть уложены под определенным уклоном, чтобы жидкость могла двигаться в нужном направлении. Отопительная система с естественной циркуляцией способна к саморегуляции.

Чем ниже температура окружающей среды, тем выше скорость циркуляции теплоносителя. Кроме этого на продвижение жидкости по отопительному контуру влияют еще несколько факторов: сечение и материал труб разводки, радиус и количество поворотов в схеме двухтрубного отопления частного дома, а также наличием и видом установленной запорной арматуры.

Воздействуя на перечисленные факторы можно добиться наибольшей эффективности системы отопления.

Разводка с принудительной циркуляцией теплоносителя

В описанную выше схему включается циркуляционный насос, двигающий теплоноситель по замкнутому отопительному контуру. Это дает значительные преимущества. Прежде всего, увеличивается скорость движения жидкости, за счет чего здание прогревается намного быстрее.

При этом все радиаторы, подключенные к системе, получают теплоноситель примерно одинаковой температуры. Это позволяет им разогреваться максимально равномерно.

При использовании схемы с естественной циркуляцией это невозможно, поскольку температура жидкости, попадающей в радиатор, зависит от расстояния, на которое он удален от котла. Чем дальше батарея, тем холоднее теплоноситель. Принудительная циркуляция дает возможность регулировать уровень разогрева отдельных элементов сети. Кроме того, при необходимости можно перекрывать ее отдельные участки.

Использование циркуляционного насоса позволяет включить в систему мембранный расширительный бак, то есть выполнить ее в закрытом варианте. Таким образом, количество испаряемой жидкости значительно уменьшается.

Кроме того, существенно упрощается монтаж конструкции, поскольку отсутствует необходимость укладывать трубы строго под определенным углом, точно высчитывать их диаметр и высоту подъема.

Еще одно достоинство конструкции с принудительной циркуляцией – возможность достаточно безболезненно вносить необходимые изменения в ее схему и компоновку. Для обустройства такой конструкции используются трубы и комплектующие меньшего диаметра, что ее существенно удешевляет.

Помимо этого такие системы более экономичны благодаря тому, что разница температур жидкого теплоносителя на входе и на выходе котла намного меньше, чем у аналога с естественной циркуляцией.

Наличие в схеме насоса препятствует появлению завоздушенности отопительной магистрали. В целом разводки с использованием принудительной циркуляции считаются более эффективными, но недостатки у них тоже есть.

Наиболее значимый из них – энергозависимость. Насос не может работать без подключения к источнику питания. При отключениях электроэнергии такая система отопления останавливается. При частых отключениях желательно иметь бесперебойный источник энергии.

К числу недостатков обычно относят и финансовые затраты. Часть из них – это цена циркуляционного насоса, а так же стоимость арматуры, которая необходима для его нормального функционирования. Что в целом увеличивает цену монтажа системы. Помимо этого ежемесячно потребуется оплачивать счета за электроэнергию, которая обеспечивает работу циркуляционного насоса.

Схема отопления может быть скомпонована двумя разными способами, которые определяют расположение стояков и трубопроводов в пространстве.

Горизонтальный и вертикальный тип компоновки

Предполагает подключение приборов отопления к горизонтальной магистрали. Преимущественно монтируется в одноэтажных постройках большой площади. Стояки в этом случае оптимально располагать в коридорах или подсобных помещениях.

Достоинством такого типа компоновки считается меньшая стоимость самой системы и ее монтажа. Основной недостаток – склонность конструкции к завоздушиванию, поэтому необходима установка кранов Маевского.

Подключение радиаторов производится к вертикально расположенным стоякам. Такой вариант особенно хорош для зданий с несколькими этажами, поскольку дает возможность подключать к отопительному стояку каждый этаж по отдельности. Основным преимуществом системы считается отсутствие воздушных пробок. При этом обустройство отопительной схемы с вертикальной компоновкой обойдется дороже, чем для горизонтального аналога.

Двухтрубная обогревательная система с верхней разводкой

Главная отличительная особенность такой конструкции – прокладывание подающего трубопровода по верхней части комнаты, обратка отводится по ее нижней части.

Важное преимущество такой системы: высокое давление в магистрали, что обусловлено значительной разницей в уровнях обратной и подающей трубы. Благодаря этому обстоятельству их диаметр может быть одинаковым даже при обустройстве схемы с естественной циркуляцией.

Но при этом расширительный бак, который размещается в наивысшей точке схемы, чаще всего оказывается на неотапливаемом чердаке, что может вызвать проблемы. Как вариант можно рассматривать обустройство бака внутри перекрытия, когда его нижняя половина остается в отапливаемой комнате, а верхняя часть выводится на чердак и максимально утепляется.

Если владелец не особенно озабочен наличием труб под потолком комнаты, желательно располагать подающую линию выше уровня окон.

В этом случае расширительный бак можно расположить под потолком, при условии, что высота стояка будет достаточной для обеспечения нормальной скорости теплоносителя. Обратку нужно будет смонтировать максимально близко к уровню пола или даже опустить под него. Правда в последнем случае при обустройстве магистрали нельзя будет использовать соединительные элементы, чтобы исключить появление течи.

Внешний вид комнаты с проложенными под потолком трубами недостаточно эстетичен. Помимо этого часть тепла уходит вверх, что делает отопительную систему с верхней разводкой недостаточно эффективной.

Поэтому можно попробовать собрать схему с подающей магистралью, проходящей под радиаторами, но это улучшит только внешний вид системы, никак не повлияет на ее недостатки.

Подключение насоса позволяет легко добиться оптимального давления в системе даже при использовании труб минимального диаметра. Максимальный эффект от отопительной системы с разводкой верхнего типа можно получить в двухэтажном частном доме, поскольку естественная циркуляция стимулируется большой разницей в высоте установки котла, находящегося в подвале, и батарей второго этажа.

В очередной раз разогретый теплоноситель будет направляться в расширительный бак, который ставится на чердаке или на втором этаже. Откуда по наклонной магистрали жидкость начнет поступать в радиаторы.

В этом случае можно даже совместить отвечающую за наличие горячей воды распределительную емкость и расширительный бак. Если в доме будет установлен энергонезависимый котел, получится полностью автономная отопительная система.

Еще один очень удачный вариант для двухэтажного дома – комбинированная система, объединяющая двух и однотрубные участки. К примеру, однотрубная конструкция монтируется на втором этаже в виде водяного теплого пола, а двухтрубная устанавливается на первом. Возможность регулировать температуру во всех комнатах при этом полностью сохраняется.

Главным преимуществом двухтрубной отопительной системы с верхней разводкой считается высокая скорость продвижения теплоносителя и отсутствие завоздушивания магистрали.

Именно поэтому ее используют достаточно часто, не обращая внимание на значимые недостатки:

• неэстетичный вид комнат;
• большой расход труб и комплектующих;
• отсутствие возможности обогрева помещений большой площади;
• проблемы с размещением расширительного бака, который не всегда можно совместить с распределительным;
• дополнительные расходы на декор, чтобы можно было замаскировать трубы.

В целом система с верхней разводкой вполне жизнеспособна, а при грамотно проведенных расчетах еще и очень эффективна.

Двухтрубная конструкция с нижней разводкой

Схема предполагает монтаж подачи и обратки снизу от батарей. В отличие от системы с разводкой верхнего типа направление движения теплоносителя здесь изменено. Он начинает движение снизу наверх, проходит через батареи и направляется по обратке в отопительный котел.

Системы с нижней разводкой могут включать в себя один или несколько контуров. Кроме того, возможно обустройство тупиковой разводки и схемы с попутным движением жидкого теплоносителя.

Главный недостаток конструкции – завоздушивание. Чтобы избавиться от него используются краны Маевского. Причем если система установлена в двух или более этажном доме, предполагается, что такой кран должен будет стоять на каждой батарее. Это, безусловно, не очень удобно, поэтому рекомендуется прокладка специальных воздушных линий, которые включаются в систему.

Такие воздухоотводчики собирают воздух из отопительной магистрали и направляют его в центральный стояк. Далее воздух попадает в расширительный бак, откуда и удаляется. Отопительные схемы с нижней разводкой и естественной циркуляцией используются достаточно редко, поскольку имеют ряд ограничений. Прежде всего это то, что большинство включенных в цепь батарей являются конечными.

По этой причине их приходится оснащать спускниками. Если же в системе присутствует расширительный бачок открытого типа, то спускать воздух придется придется практически ежедневно. Монтаж воздушных магистралей, закольцовывающих подающие трубы, позволяет нивелировать этот недостаток. Однако они существенно усложняют схему и делают ее более громоздкой. Более того, «воздушка» прокладывается по верху комнаты.

Значимое преимущество нижней разводки, заключающееся в отсутствии проложенной на виду магистрали, при этом теряется. Количество используемых для монтажа труб в таком случае вполне сопоставимо с числом деталей, необходимых для верхней разводки. Поэтому для обустройства двухтрубной системы с нижней разводкой чаще всего используется вариант с принудительной циркуляцией.

К значимым достоинствам такой системы можно отнести:

• Компактное размещение участка управления всей системой. Чаще всего его устанавливают в подвале.
• Снижение теплопотерь, которое дает прокладка труб по низу помещения.
• Возможность подключения и эксплуатации отопительной системы до полного завершения строительных или же ремонтных работ. К примеру, первый этаж может отапливаться, а на втором будут проводиться необходимые работы.
• Значительная экономия тепла благодаря возможности распределять его по отапливаемым помещениям.

К недостаткам нижней разводки относят большое количество труб и комплектующих, необходимых для монтажа и невысокое давление жидкости в подводящей магистрали. Кроме того, отрицательным моментом можно считать и необходимость монтажа кранов Маевского на отопительные радиаторы, а также постоянное удаление воздушных пробок из системы.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Обзор и оценка достоинств и недостатков отопительных систем с естественной и с принудительной циркуляцией:

Видео #2. Подробный разбор схемы двухтрубного отопления для трехэтажного загородного дома:

Видео #3. Как самостоятельно обустроить двухтрубную систему отопления в загородном доме:

Отопительная система двухтрубного типа – это широко распространенный способ практичного и эффективного обогрева жилья. Существует множество модификаций такой схемы. Важно правильно выбрать оптимальный вариант для своего дома и произвести грамотный расчет всех параметров системы. Только тогда в доме гарантированно будет тепло и уютно.

Заинтересовала тема статьи, хотите разобраться в неясных момента? Возникли вопросы или есть желание поделиться ценным опытом? Пишите, пожалуйста, комментарии в блоке, расположенном под текстом.

Источник http://teplosten24.ru/gravitatsionnaya-sistema-otopleniya-iz-polipropilena.html

Источник https://sovet-ingenera.com/otoplenie/razvodka-o/dvuxtrubnaya-sistema-otopleniya-chastnogo-doma.html

Источник