Гравітаційна система опалення: принцип роботи, елементи,

Як і за рахунок чого працює гравітаційне опалення? Що впливає на циркуляцію теплоносія? Яке обладнання необхідне для повноцінної і безпроблемного роботи системи? У цьому матеріалі ми постараємося знайти відповіді на ці та багато інших питань.

Що це таке

У будь-якій системі водяного опалення функцію перенесення і розподілу тепла по опалювальних приладів виконує теплоносій - рідка речовина зі значною питомою теплоємністю.

Найчастіше цю роль виконує звичайна вода; проте в тих випадках, коли в зимові холоди будинок може залишитися без опалення, нерідко використовуються рідини з більш низькими температурами фазового переходу.

Незалежно від типу теплоносія його потрібно змусити рухатися, переносити тепло.

Способів зробити це не так вже й багато.

• У системах центрального опалення функцію спонукання циркуляції виконує перепад тиску між подає і зворотним трубопроводами теплотраси.

• Автономні системи з примусовою циркуляцією для цієї мети комплектуються циркуляційними насосами.
• Нарешті, теплоносій в гравітаційних (самопливних) системах рухається тільки за рахунок зміни власної щільності при нагріванні.

Як це працює

принцип

Давайте спробуємо більш наочно уявити собі механізм роботи подібної системи.

Спрощено кажучи, вона являє собою дві сполучені посудини, з'єднані трубами (опалювальним контуром) в єдине кільце. Перший посудину - котел, другий - власне система опалення, що складається з радіаторів, розливу і підводок. Висота обох судин однакова.

Уточнимо: як правило, опалювальний контур має значну висоту. Як мінімум - куди більшу, ніж котел. Щоб подолати цю проблему, контур відразу після котла комплектується розгінним колектором - вертикальним ділянкою, в який витісняється нагрітий теплоносій.

Після нагріву теплообмінника його вміст спрямовується вгору, витісняється більш холодними масами. Досягнувши верхньої точки розгінного колектора, гарячий теплоносій починає спускатися вниз, по шляху проходячи через опалювальні прилади та поступово віддаючи їм теплову енергію.

Остигаючи, він збільшує свою щільність і в нижній точці свого маршруту вже готовий витіснити нагрілася рідина, що знаходиться в теплообміннику котла, в розгінний колектор, почавши новий цикл роботи системи.

фактори

Очевидно, що чим більше швидкість циркуляції - тим більш рівномірним буде розподіл тепла в контурі, тим менше буде розкид температури батарей. Чим визначається ця швидкість?

Балансом двох протидіючих одна одній факторів: створюваного при роботі системи напору і гідравлічного опору контуру.

Від чого залежить кожен з факторів?

напір

• Від висоти розгінної ділянки контуру (тобто сумарною висоти ділянки котел - розгінний колектор). Для його збільшення котел, якщо є можливість, монтується в підвалі, а верхня частина розливу виноситься на горище.
• Від ухилу розливу. Як правило, він робиться постійним: з верхньої точки розлив спускається до котла, втрачаючи не менше сантиметра висоти над рівнем підлоги на погонний метр довжини. Завдяки ухилу остиглий теплоносій виконує свій маршрут, що захоплюється власною вагою.

гідравлічний опір

Чим воно нижче, тим легше воді або іншому теплоносія при фіксованому напорі виконати свій шлях.

Що впливає на гідравлічний опір системи?

• Діаметр розливу. Чим він більший, тим менший опір труба надає потоку води. Абсолютний мінімум діаметра - 32 міліметра; частіше при спорудженні гравітаційної системи своїми руками як розливу використовується труба розміром 40 - 50 мм.
• Протяжність розливу. Контур протяжністю понад сотню метрів при розумному діаметрі буде просто-напросто непрацездатний. Зазвичай гравітаційні системи опалення не роблять довше 40-50 метрів.
• Кількість згинів і переходів діаметра. Кожен з них збільшує опір руху води.
• Кількість і тип запірної арматури. Чим менше завихрень на дросселирующих пристосування - тим краще.

Практичне наслідок: краще не використовувати в гравітаційної системі гвинтові вентиля. Крім того, що їх конструкція давно застаріла морально, їх ходи створюють куди більше гідравлічний опір, ніж гладка проріз кульового вентиля.

• Нарешті, надзвичайно сильний впливом геть опір руху потоку надає матеріал труби і її вік. Якщо бути точним, визначальним фактором є так званий коефіцієнт шорсткості. Порівняйте його значення для різних труб.

Практичне наслідок: при монтажі краще використовувати пластик або металопластик. Перегріву можна не боятися: поки в контурі є вода, температура труб не перевищить 100 градусів.

устаткування

Гравітаційної може бути як закрита система, що не сполучається з атмосферним повітрям, так і відкрита в атмосферу. Від типу системи залежить набір обладнання, в якому вона потребує.

відкрита

Власне, єдиним обов'язковим елементом є відкритий розширювальний бак.

Він поєднує кілька функцій:

• Вміщує надлишок води при перегріванні.
• Відводить в атмосферу повітря і пар, що утворюється при закипанні води в контурі.
• Служить для доливання води, компенсуючого її витік і випаровування.

У тих випадках, коли на окремих ділянках розливу радіатори розташовані вище нього, їх верхні пробки комплектуються воздушником. У цій ролі можуть виступати як крани Маєвського, так і звичайні водорозбірні крани.

Для скидання системи вона зазвичай доповнюється відведенням, провідним в каналізацію або просто за межі будинку.

Закрита

У закритій гравітаційної системі функції відкритого бачка розподіляються на кілька незалежних пристроїв.

• Мембранний розширювальний бак системи опалення забезпечує можливість розширення теплоносія при нагріванні. Як правило, його обсяг береться рівним 10% від загального обсягу системи.
• Запобіжний клапан скидає надлишковий тиск при переповненні бака.
• За відвід повітря відповідає ручної воздушнік (наприклад, той же кран Маєвського) або автоматичний.
• Манометр показує тиск.

Важливо: в гравітаційної системі як мінімум один воздушник повинен бути присутнім в її верхній точці. На відміну від схеми з примусовою циркуляцією, тут повітряна пробка просто-напросто не дасть теплоносія рухатися.

Крім перерахованого, закрита система зазвичай забезпечується перемичкою з системою ХВП, що дозволяє заповнити її після скидання або для компенсації витоку води.

розведення

Інструкція з розведення радіаторів визначається перш за все кількістю поверхів в будинку.

один поверх

При розведенні на один поверх автор настійно рекомендує не винаходити велосипед і використовувати перевірену часом Ленінградку. У правильній реалізації вона являє собою кільце, прокладене по периметру будинку, з врізаними паралельно цьому кільцю опалювальними приладами.

Кожен радіатор підключається знизу вниз або діагонально. Підводки забезпечуються двома вентилями або вентилем на подачі і дроселем на обратке. Запірна арматура дозволить відключити батареї для ремонту, не зупиняючи всього контуру, або дросселіровать частина опалювальних приладів для вирівнювання температур.

Два поверхи

А от у випадку двох поверхів оптимальна двухтрубная схема з знову-таки збільшеними діаметрами розливом і стоячним підключенням радіаторів. Фактично, ми створюємо типову схему верхнього розливу: після розгінного колектора теплоносій витісняється в трубу подачі і звідти самопливом повертається в розлив обратки через радіатори.

Найважливіший момент: стояки в обов'язковому порядку дросселирующие для балансування. Без неї ми отримаємо вкрай нерівномірний розподіл температур: весь теплоносій піде через ближні до котла стояки.

Якщо ваш котел змонтований в підвалі, цілком логічним буде винести в нього і нижній розлив.

Зрозуміло, при дотриманні однієї з двох умов:

1. Підвал утеплений і має цілорічну позитивну температуру.
2. Ваша система опалення - з тосолом або будь-яким іншим антифризом.

Плюси і мінуси

Як виглядає самопливне опалення на тлі системи з примусовою циркуляцією? Чи варто зупинити на ньому свій вибір при проектуванні власного котеджу?

переваги

• Система абсолютно відмовостійкості. У ній немає рухомих або зношуються елементів; вона не залежить від зовнішніх факторів, включаючи нестабільне за містом електроживлення.
• Гравітаційна схема - саморегулююча. Чим холодніше обратка в ній, тим швидше циркуляція теплоносія: адже він володіє більшою щільністю в порівнянні з Нагрівшись в котлі масами.
• Нарешті, при проектуванні цієї системи не потрібно займатися складними обчисленнями, не потрібно особливих навичок: такі схеми проектувалися ще нашими дідусями. У сільській місцевості і зараз можна зустріти контури, прибудовані до вміщеної в російську піч теплообміннику зі сталевої труби.

недоліки

Не обійшлося і без них.

• Система досить повільно прогрівається. Від розпалювання котла до виходу батарей на робочу температуру може пройти півтори - дві години.

Втім: остигати завдяки великому обсягу теплоносія вони будуть теж повільно. Особливо якщо в якості опалювальних приладів встановлені чавунні опалювальні радіатори або масивні сталеві регістри.

• Простота пристрою системи не означає, що її ціна буде суттєво нижчою в порівнянні з альтернативами. Солідний діаметр розливу потягне за собою значні витрати. Ось витяг з актуального прайс-листа на армовану поліпропіленову трубу від однієї з російських компаній:

• Без балансування розкид температур між радіаторами може бути помітним.
• Нарешті, при незначній тепловіддачі котла винесені на горище або в підвал ділянки розливу в сильні морози цілком може прихопити льодом.

Два в одному

Вирішити всі перераховані проблеми гравітаційної схеми може її модернізація врізкою насоса. При цьому система збереже можливість роботи з природною циркуляцією.

При виконанні цієї роботи варто дотримуватися кількох простих правил.

• Між врізки відводів на насос ставиться вентиль або, що куди краще, кульковий зворотний клапан. При роботі насоса він не дасть крильчатці ганяти воду по малому колу.
• Перед насосом обов'язковий грязевик. Він захистить ротор і підшипники насоса від потрапляння окалини і піску.
• Врізка на насос обмежується парою вентилів, які дозволять прочистити фільтр або зняти насос для ремонту без втрати теплоносія.

висновок

Сподіваємося, що нам вдалося відповісти на всі накопичені у читача питання. Як завжди, додаткову інформацію про принцип роботи гравітаційних систем і їх пристрої можна почерпнути в прикріпленому відео. Успіхів!