Принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией в частном доме




Системы отопления с естественной циркуляцией (или как их называют – гравитационные системы) – проверенный многими десятками лет способ отопления помещений.

Среди современных систем отопления частного дома наибольшую распространенность получили системы с принудительной циркуляцией теплоносителя, но, несмотря на это существует много случаев, когда наиболее рационально реализовать именно гравитационную систему.

Теория

Cистема отопления двухэтажного домаЛюбая система отопления представляет из себя замкнутое кольцо, по которому движется теплоноситель, в качестве его почти всегда используется вода.

В нижней точке кольца ставится отопительный котел, в самой верхней расширительный бак.

Труба, подающая нагретую воду из котла называется подающей, а которая возвращает остывшую обратно в котел – обратной.

Между этими двумя магистралями подключены радиаторы отопления.

Задача их передавать тепловую энергию от теплоносителя в отапливаемые помещения при помощи конвекции и излучения.

Известно, что при нагреве вода имеет свойство расширяться в объеме.

Следовательно, у нее уменьшается плотность.

При остывании воды происходит обратный процесс.

Любая система отопления имеет определенную высоту, измеряемую от котла до верхней точки.

Условно замкнутое кольцо можно разделить на два столба (стояка): подающий и обратный, — которые имеют разную температуру, следовательно, разную плотность и соответственно массу.

Получается, что более тяжелый стояк обратной трубы будет постоянно вытеснять более легкий подающий.

Cхема системы отопления частного дома

Вот так и происходит естественная циркуляция теплоносителя под действием сил гравитации.

И она будет продолжаться до тех пор пока плотности в подающем и обратном трубопроводе не станут равными.

Циркуляционное давление заставляющее воду двигаться по контуру отопления зависит от разницы температур в прямом и обратном трубопроводе, высоты системы отопления и от того, насколько ниже располагается котел относительно самого нижнего радиатора.

Поэтому котлы в гравитационных системах стараются размещать в подвалах домов, а при их отсутствии – в специальном приямке.

Преимущества и недостатки




Система отопления в деревянном домеК достоинствам систем отопления с естественной циркуляцией можно отнести:

  • Энергонезависимость.

В гравитационных системах нет оборудования, которое бы требовало дополнительный источник энергии, поэтому их применение является единственно верным решением там, где отсутствует электроснабжение, либо оно происходит с частыми перебоями.

  • Простота системы, которая напрямую влияет на легкость ее расчета и монтажа.

Недостатками данных систем отопления являются:

  • Невозможность реализации системы в домах с большой площадью.

Это объясняется тем, что циркуляционного напора может не хватить, чтобы преодолеть сопротивление большой системы отопления.

Поэтому может возникнуть ситуация, когда в дальних комнатах батареи будут холодными, что может привести к замерзанию воды.

  • Большая инертность гравитационных систем.

Это явление объясняется большим количеством воды в системе и малой скоростью ее движения по трубам.

Именно поэтому такие системы и долго разогреваются, и долго остывают, что делает невозможным ее плавную регулировку.

  • Ограничения в выборе котлов, труб и радиаторов.



Виды систем отопления частного домаВ гравитационных системах следует применять только энергонезависимые котлы, имеющие чугунный или стальной теплообменник.

Температура теплоносителя может подниматься до больших значений, поэтому есть ограничение в применении полимерных или многослойных труб.

Современные радиаторы (стальные панельные, биметаллические, алюминиевые) оказывают большое гидравлическое сопротивление, поэтому напора гравитационной системы может не хватить, чтобы «продавить» через них теплоноситель.

  • Необходимость открытой прокладки труб больших диаметров и еще и с уклоном горизонтальных участков.

Это ограничение может помешать реализовать какие-то дизайнерские решения в интерьере дома.

  • Высокая материалоемкость и стоимость системы отопления дома.

В подавляющем большинстве случаев в таких системах применяются стальные трубы.

Стояки и лежаки отопления делают из труб большого диаметра, а они существенно дороже полимерных «собратьев».

Радиаторы для гравитационных систем применяют чугунные или стальные трубчатые, что является более затратным по сравнению с другими при одинаковой мощности.

  • Невозможность реализации современных эффективных систем отопления типа «теплый пол» или «теплые стены» из-за их высокого гидравлического сопротивления.

Особенности

Система отопления загородного дома схемаПрежде всего делается расчет теплопотерь частного дома, в котором планируется устроить систему отопления.

В зависимости от этого выбираются радиаторы нужной мощности, и рассчитывается необходимая мощность отопительного котла, в качестве которых используются газовые или твердотопливные с чугунным или стальным теплообменником.

Котел устанавливается в подвальное помещение или при его отсутствии в специальном приямке.

В любом случае центр котла должен быть всегда ниже, чем центр самого нижнего радиатора.

И чем больше перепад высоты, тем лучше будет циркуляционный напор.

Системы отопления частного дома: фото

Рассчитываются диаметры труб стояков отопления, лежаков отопления и подводящих труб.

Суммарное гидравлическое сопротивление всегда должно быть не больше напора.

Расчеты лучше не производить своими руками, а доверить специалисту, имеющему опыт и все нюансы устройства систем отопления дома.

После всех расчетов производится монтаж системы отопления в следующей последовательности:

  1. Устанавливается отопительный котел, подключается к дымоходу и газу.
  2. Монтируются радиаторы отопления, каждый на своем месте.
  3. Монтируется главная подающая труба (стояк) рассчитанного диаметра, обычно она идет от котла наверх в самую высокую точку второго этажа (если дом двухэтажный).
  4. В чердачном помещении устанавливается расширительный бак, куда сможет расширяться вода и уходить воздух. Надо предусмотреть переливную трубу в случае переполнения бака и возможность подпитки. Бак соединяется с подающим стояком.
  5. На верхнем этаже под потолком монтируется горизонтальный подающий лежак, его надо соединить со стояком и, соблюдая уклон 1 см на метр длины, он должен «обойти» все радиаторы отопления. Направление уклона – от котла к последнему радиатору.
  6. От лежака делаются отводы трубами рассчитанного диаметра, которые подключаются к верхней точке радиатора. Выход делается из нижней диагональной точки и затем он соединяется с подачей радиатора на нижнем этаже, а его выход подключается к обратному лежаку, который монтируется под радиаторами на первом этаже и имеет такой же уклон, только в сторону котла.
  7. Обратный лежак соединяется с обратным стояком, который подключается к соответственному патрубку котла.
  8. После проверки всех соединений, можно заполнить водой систему через расширительный бак и делать пробный запуск.

Таким образом, вода, нагреваясь в котле, будет вытесняться в подающий стояк, затем будет протекать по лежаку на верхнем этаже и перетекать в радиаторы второго, а затем первого этажа, попутно отдавая им тепловую энергию.

После радиаторов она будет собираться в обратном лежаке, стекать в стояк и вытеснять более горячую воду в котле.

Выводы:

  • В условиях отсутствия электроснабжения следует применять систему отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, которая энергонезависима.
  • В других условиях ее применять не следует из-за высокой материалоемкости, инерционности и экономической нецелесообразности.

Пожалуйста, поделитесь статьей, если она вам понравилась: