Гравитационная система отопления своими руками

Классическое двухтрубное гравитационное отопление

Для того, чтобы понять принцип работы гравитационной системы отопления, рассмотрим пример классической двухтрубной гравитационной системы, со следующими исходными данными:

начальный объем теплоносителя в системе – 100 литров;
высота от центра котла до поверхности нагретого теплоносителя в баке Н = 7 м;
расстояние от поверхности нагретого теплоносителя в баке до центра радиатора второго яруса h₁= 3 м,
расстояние до центра радиатора первого яруса h₂= 6 м.
Температура на выходе из котла – 90 °С, на входе в котел – 70 °C.

Действующее циркуляционное давление для радиатора второго яруса можно определить по формуле:

Δp₂= (ρ₂–ρ₁) · g · (H – h₁) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 3) = 470,4 Па.

Для радиатора первого яруса оно составит:

Δp₁= (ρ₂–ρ₁) · g · (H – h₁) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 6) =117,6 Па.

Чтобы расчет получился более точным, необходимо учесть остывание воды в трубопроводах.

Принцип функционирования оборудования

Система предусматривает проталкивание горячей воды наверх. Использование данной схемы отопления дома позволяет выполнять монтаж котла ниже отопительных радиаторов.

С верхней части вода в трубе с небольшим углом продвигается дальше

Здесь нужно обратить внимание на трубы, что отходят от главной ветки, подключенные к отопительным батареям, поскольку они должны быть тоньше

Наиболее актуальным этот принцип является для систем с верхним типом раздачи, откуда самотечная система проталкивает воду к радиаторам.

В случае, когда используется схема, подразумевающая нижнюю раздачу, отопление частного двухэтажного дома самотечным способом возможно, только если есть разгонный контур. Это означает, что следует создать перепад высот, путем подключения трубы к котлу, подымающуюся к расширительному бачку. Далее труба опускается на уровень окон и оттуда делается разводка по батареям.

Следует учесть: помехой самотечной системы отопления может быть низкий потолок, поскольку предусмотрено, что труба от верхней точки котла должна на 1,5 метра отходить, и плюс расстояние на расширительный бачок.

Наибольшим плюсом, которым обладает гравитационная отопительная система, является, то, что самотек воды выполняется без участия других систем. Это означает, что в случае использования дровяного котла. горячая вода будет поступать в систему самотеком без использования насоса или какого-либо другого оборудования, требующего включения электричества.

Правда, при помощи таких схем можно обогревать только дома небольшой площади, поскольку существует ограничение длины контура труб не более 30 метров. Такая система еще носит название ленинградка.Разновидности самотечных отопительных систем

Используется одна или две трубы, и это не влияет на принцип работы, поскольку вода поднимается как можно выше, где учитывается уклон, а далее она поступает во все элементы системы. Двухтрубный вариант системы закрытого типа отличается тем, что вода переходит в соседнюю ветку, через вход обратки котла.

Отличием однотрубной системы является то, что здесь на вход вода поступает от последнего радиатора. Подобный принцип применяется и в отопительных системах, сделанных своими руками.

Схемы таких систем отопления

Схема системы отопления независимо от способа циркуляции теплоносителя зависит от нескольких факторов:

способа соединения радиаторов с подающими стояками. Здесь выделяют однотрубную и двухтрубную системы;
места прокладки магистрали, подающей горячую воду. Выбирать нужно между нижней и верхней разводкой;
схемы прокладки магистрали: тупиковая система или попутное движение теплоносителя в магистралях;
расположения стояков, которое может быть либо горизонтальным, либо вертикальным.

Однотрубная система: как регулировать температуру?

Однотрубная система отопления имеет только один вариант исполнения разводки – верхнюю. В ней нет обратного стояка, поэтому охлаждённый в батареях теплоноситель возвращается в подающую магистраль. Движение жидкости обеспечивается разностью температур жидкости в нижних и верхних радиаторах.

Чтобы обеспечить одинаковый температурный режим в помещениях на разных этажах, поверхность нагревательных приборов на первом этаже должна быть несколько больше, чем на втором и последующих. В нижние радиаторы поступает смесь горячей и охлаждённой в верхних теплообменниках воды.

В однотрубной системе может быть два варианта движения теплоносителя. в первом одна часть идёт в радиатор, другая – дальше по стояку к нижним приборам.

При параллельной однотрубной разводке теплообменники на верхних этажах получают горячую воду, а самые нижние – уже остывшую. Поэтому площадь последних должна быть увеличена, чтобы уравнять обогрев всех помещений

Во втором случае весь объём воды проходит через каждый теплообменник, начиная с самых верхних. Главная особенность такой разводки состоит в том, что радиатора на первом и цокольном этажах получают только охлаждённую воду.

При проточном варианте однотрубной разводки нельзя отключить или ограничить поступление теплоносителя в отдельный радиатор. Перекрытие одного из них привело бы к остановке циркуляции во всей системе

И если в первом случае регулировать температуру в помещениях можно с помощью кранов, то во втором их нельзя применять, так как это приведёт к уменьшению подачи жидкости ко всем последующим теплообменникам. К тому же полное перекрытие крана означало бы остановку циркуляции воды в системе.

При монтаже однотрубной системы лучше остановиться на разводке, которая даёт возможность регулировки подачи воды к каждому радиатору. Это позволит регулировать температуру в отдельных помещениях и, естественно, делает отопительную систему более гибкой, а значит и более эффективной.

Так как однотрубная разводка может быть только верхней, её монтаж возможен только в постройках с чердачным помещением. Именно там должен размещаться подающий трубопровод. Главный недостаток заключается в том, что пуск отопления возможен только по всему зданию сразу. Преимущества у системы, конечно, тоже есть. Главные из них – простой монтаж и меньшая стоимость. С точки зрения эстетики, чем меньше труб, тем проще их спрятать.

Как должна быть устроена двухтрубная система?

Этот вариант схемы отопления предполагает наличие подающей и отводящей магистрали. В верхней части системы циркулирует горячий теплоноситель, в нижней – остывший.

Двухтрубная система отопления более гибкая в отношении регулирования температуры в отдельных помещениях. Однако она требует большего количества материалов, чем однотрубная

От котла отходит труба, соединённая с расширительным баком. От бака идёт труба горячей линии контура, которая потом соединяется с разводкой. В зависимости от размеров емкости и объёма воды в системе, от бака может отходить переливная труба. По ней излишки воды сливаются в канализацию.

Трубы, выходящие из нижней части теплообменников, объединяются в обратную магистраль. По ней остывший теплоноситель снова попадает в котёл. Обратка должна проходить через те же помещения, что и подающий трубопровод.

Горизонтальный или вертикальный стояк в разводке?

Система отопления с вертикальным стояком предполагает подводку к нему радиаторов с разных этажей. Её преимущество: ниже риск «завоздушивания» системы, недостаток – более высокая стоимость.

Когда теплообменники с одного этажа соединены с подающим трубой, — это система с горизонтальным стояком. Такой вариант обойдётся домовладельцам в меньшую сумму, но придётся решать проблему образования воздушных пробок. Как правило, достаточно установить воздухоотводчики.

Особенности материалов, которые нужно учесть при монтаже

Чтобы система функционировала правильно, в процессе монтажа необходимо принимать во внимание некоторые особенности ПП рукавов. Одна из них — линейное расширение

Это явление вызывает изменение температур внешних и внутренних. В результате нагрева пластиковый рукав начинает провисать. Компенсирует линейное расширение правильная укладка трубопровода, гарантирующая свободу его перемещения в пределах значения линейного расширения.

Для этого применяют крепежные хомуты, компенсаторы, в конструкцию которых входят как подвижные, так и неподвижные детали. Иногда устранить провисание можно путем штробления стены и укладки в нее рукава или установкой дополнительных клипс. Если эти действия не помогают, применяют радикальные меры — отсоединяют рукав в районе «американок», отрезают провисающий участок, американку перепаивают, затем закручивают.

Особенности организации системы

Следует понимать, что для стабильной циркуляции теплоносителя требуется более тщательный и внимательный подход к этапам проектирования и монтажа. Любая ошибка станет причиной появления воздушных пробок, которые естественной системе отопления пробить будет проблематично.

Исходя из этого, выделим ряд основных особенностей, которые необходимо учитывать при выборе такого способа отопления в частном доме.

Использование труб большего диаметра

Учитывая то, что в подобной системе отопления перепад давления на подаче теплоносителя и линии обратки минимален, движущаяся вода испытывает довольно ощутимое сопротивление. По этой причине появляется необходимость использовать трубы большего диаметра. В системах отопления частного дома с принудительной циркуляцией такой потребности нет.

Чаще всего при монтаже используют материалы следующего диаметра:

При подключении к котельному оборудованию ставят трубы 50 мм.
Для подводки к группе радиаторов используют трубу 32 мм.
Для подключения отдельных радиаторов обычно применяют трубы 20 мм.

Соблюдение уклонов горизонтальных магистралей

Уклон — еще один важный показатель, который важно соблюдать, монтируя естественное отопление. Благодаря ему создаются более благоприятные условия, позволяющие обеспечить перемещение теплоносителя самотеком

Нарушение уклона приводит к повышению сопротивления сети, добиться в таком случае нормальной работы системы практически нереально.

Разница температуры теплоносителя в подающей и обратной магистралях

Этот показатель не имеет значения для отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией. А вот для естественной он очень важен. Чем больше разница температуры, тем меньше плотность горячего теплоносителя. Благодаря этому, охлажденной воде из обратной магистрали легче вытолкнуть его в систему.

Монтаж расширительного бака открытого типа

Расширительный бак служит предохранительным устройством, позволяющим избежать повышения давления в системе и предотвратить ее разрыв. Естественное отопление предполагает установку такого бака в самой верхней точке сети. Причем он должен быть открытого типа, то есть сообщаться с окружающей атмосферой.

Установка котла

Рекомендуется таким образом, чтобы патрубок обратки находился как можно ниже уровня отопительных приборов первого этажа. За счет этого обеспечивают больший перепад давления в сети, благодаря чему естественный поток теплоносителя будет преодолевать меньшее сопротивление.

В большинстве случаев котельное оборудование устанавливают в специальных помещениях, уровень которых ниже по сравнению с жилыми комнатами. При принудительной циркуляции такой необходимости нет, как пример можно привести системы автономного отопления в квартирах, в которых все оборудование смонтировано практически на одном уровне.

Типы систем для такой циркуляции

В зависимости от особенностей планировки дома, наличия чердачных помещений и ряда других факторов, естественная циркуляция теплоносителя в системе отопления может быть обеспечена при монтаже нескольких отличающихся схем разводки труб:

Однотрубная — известна как «ленинградка». Один из наиболее дешевых вариантов разводки, который требует прокладки только одного кольца труб. Это сокращает расход материалов

Отличается тем, что все отопительные приборы врезаются параллельно основному кольцу отопления. Обращаем внимание, что помимо расширительного бака такая система требует установки кранов для стравливания воздуха, а также дополнительных балансирующих устройств, позволяющих уравновесить температуры во всех радиаторах.

Двухтрубная — наиболее распространенная схема разводки, предполагающая прокладку двух контуров труб, на обратку и подачу. Используется как для принудительной, так и для естественной циркуляции

Несмотря на увеличенный расход материалов такая система будет работать более эффективно. Она позволяет обеспечить более равномерный нагрев радиаторов. Обращаем внимание! Особое значение имеет соблюдение уклонов. Рекомендована такая разводка для домов с большой площадью.

Лучевая — Эта система становится все более популярной. Она предполагает разводку к каждому радиатору двух труб — подачи и обратки. Благодаря этому удается регулировать температуру каждого теплового прибора в отдельности, отключать аварийные участки независимо от остальной сети. Но стоит отметить, что по расходу труб — это один из самых емких способов разводки при монтаже.

Типы циркуляции

Система с гравитационной циркуляцией.

На данный момент активно используются три принципа создания потока. Они подбираются, исходя из индивидуальных обстоятельств.

Естественная (гравитационная) циркуляция

Основную роль в этом случае играют законы физики, где более теплая жидкость поднимается наверх, а остывшая стремится вниз. Данный процесс наиболее экономичен, так как не требует дополнительной установки насоса, работающего от электросети.

Некоторые особенности можно расценить как недостатки.

Потребуется большое количество труб с немалым диаметром для хорошей проходимости.
Нежелательны современные батареи с малым сечением, хорошо подойдут простые чугунные радиаторы отопления старого образца.
Инструкция обязует соблюдать уклон не менее 2⁰, чтобы спровоцировать качественный поток.

Принудительное движение теплоносителя

Схема сети с принудительной циркуляцией.

Если вы решили установить этот тип системы, обратите внимание, что к оборудованию будет прилагаться циркуляционный насос. Также комплект содержит терморегуляторы, манометр, заставляющие теперь уже электро-водяное отопление работать в автоматическом режиме

Также комплект содержит терморегуляторы, манометр, заставляющие теперь уже электро-водяное отопление работать в автоматическом режиме

Также комплект содержит терморегуляторы, манометр, заставляющие теперь уже электро-водяное отопление работать в автоматическом режиме.

Воду по трубам гонит насос, подключенный к электросети.
Так как жидкость при нагревании увеличивается в объеме, ее излишки переходят в бачок расширения.

Для регулировки давления в системе понадобится манометр.
Терморегуляторы проследят за температурным режимом и исправят его в автоматическом режиме.

Батареи для принудительной циркуляции подойдут любые.

Для тех, кто ценит удобства во всем, данный тип наиболее приемлем.

Существенный недостаток (дополнительная плата за электричество) перевешивают достоинства.

Теплоносителя потребуется гораздо меньше, следовательно, расход минимален. Метраж труб также сокращен, причем их диаметр может быть меньше, чем под монтаж естественной циркуляции

Батареи подойдут любой конструкции, что также немаловажно. Полная автоматизация освободит вас от обслуживания своими руками, за хозяина поработают приборы

Совмещенный или комбинированный тип

Такой тип устанавливают в данном виде либо сразу, либо модифицировав естественную циркуляцию.

Параллельно с гравитационной системой монтируют обводную магистраль с насосом циркуляции (байпасом). После этого сеть способна работать как в естественном режиме, так и в принудительном.
Облегчает монтаж наличие металлических труб и соблюдение необходимых уклонов.
Суть в том, что целесообразно начать монтаж гравитационной циркуляции, учитывая и оформляя условия и для принудительного аналога.
В конце работы достаточно установить блок с насосом, который при необходимости можно включить в любой удобный момент.
Обводная и запорная система позволяет переключать отопление на тот или иной режим, открыв или закрыв запорный кран.

Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве

Применение схем отопления с принудительной циркуляцией в двухэтажных домах используется из-за протяжённости линий системы (более 30 м). Такой способ осуществляется при помощи циркуляционного насоса, перекачивающего жидкость контура. Он монтируется на входе в отопительный прибор, где температура теплоносителя является самой низкой.

При замкнутом контуре степень напора, которую развивает насос, не зависит от этажности и площади строения. Скорость водяного потока становится больше, поэтому при прохождении по трубопроводным линиям теплоноситель сильно не остывает. Это способствует более равномерному распределению тепла по всей системе и использованию теплогенератора в щадящем режиме.

Расширительный бак можно располагать не только в наивысшей точке системы, но и возле котла. Для совершенства схемы проектировщики ввели в неё разгонный коллектор. Теперь, если отключится электроэнергия с последующей остановкой насоса, система будет продолжать работу в режиме конвекции.

с одной трубой;
двумя;
коллекторная.

Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.

Вариант схемы с одной трубой

На входе в батарею также монтируется запорная арматура, которая служит для регулировки температуры в комнате, а также необходимая при замене оборудования. Сверху радиатора устанавливают вентиль для спуска воздуха.

Вентиль на батареи

Чтобы повысить равномерность распределения тепла, радиаторы устанавливаются по линии байпасов. Если не использовать эту схему, то потребуется подбирать батареи разной мощности с учетом потери носителя тепла, то есть чем дальше от котла, тем больше секций.

Использование запорной арматуры необязательно, но без нее снижается маневренность всей системы отопления. При необходимости вы не сможете отключить от сети второй или первый этаж для экономии топлива.

Чтобы уйти от неравномерного распределения носителя тепла, используют схемы с двумя трубами.

тупиковая;
попутная;
коллекторная.

Варианты тупиковой и попутной схем

Попутный вариант позволяет легко контролировать уровень тепла, но необходимо увеличивать длину трубопровода.

Наиболее эффективной признана коллекторная схема, которая позволяет подводить к каждому радиатору отдельную трубу. Тепло поступает равномерно. Есть один минус – высокая стоимость оборудования, так как увеличивается количество расходного материала.

Схема коллекторного горизонтального отопления

Существуют еще вертикальные варианты подачи носителя тепла, которые встречаются с нижней и верхней разводкой. В первом случае сток с подачей носителя тепла проходит сквозь этажи, во втором, стояк идет вверх от котла на чердак, где идет разводка труб на элементы обогрева.

Вертикальная схема

Двухэтажные дома могут иметь самую разную площадь, начиная от нескольких десятков и заканчивая сотнями квадратных метров. Также они отличаются расположением комнат, наличием пристроек и отапливаемых веранд, положением к сторонам света. Ориентируясь на эти и многие другие факторы, следует определиться с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.

Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.

Схемы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя отличаются своей простотой. Здесь теплоноситель движется по трубам самостоятельно, без помощи циркуляционного насоса – под действием тепла он поднимается вверх, попадает в трубы, распределяется по радиаторам, остывает и попадает в обратную трубу, чтобы вновь отправиться в котел. То есть, теплоноситель движется самотеком, подчиняясь законам физики.

Схема закрытой двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией

Более равномерный прогрев всего домовладения;
Значительно большая длина горизонтальных участков (в зависимости от мощности используемого насоса, она может достигать нескольких сотен метров);
Возможность более эффективного подключения радиаторов (например, по диагональной схеме);
Возможность монтажа дополнительной фурнитуры и изгибов без риска снижения давления ниже минимального предела.

Таким образом, в современных двухэтажных домах лучше всего использовать отопительные системы с принудительной циркуляцией. Также возможен монтаж байпаса, который поможет выбирать между принудительной или естественной циркуляцией в целях выбора наиболее оптимального варианта. Мы делаем выбор в сторону принудительных систем, как более эффективных.

https://www.youtube.com/watch?v=olrD9qxCAhM

У принудительной циркуляции есть парочка недостатков – это необходимость в покупке циркуляционного насоса и повышенный уровень шума, связанный с его работой.

Особенности монтажа однотрубной системы отопления

Котёл – основной узел любой системы отопления. Однотрубная система с естественной циркуляцией предусматривает размещение основного узла на определённой глубине, но не в подвальном помещении. То есть расположение нижнего патрубка котла должно находиться ниже любого элемента отопительной системы в доме.

После того как будет установлен котёл, производится его подключение к системе отвода отработанных газов. Если делается разводка газового котла, то используют коаксиальный дымоход, который поставляется совместно с отопительным агрегатом. Поэтому его монтаж не составляет особых затруднений, тем более к нему прилагается подробная инструкция.
На следующем этапе выполняют подключение центральной магистрали. В большинстве случаев используют трубы с диаметром не менее 2,5 см.
Хочется уточнить, что к котлу должны подводиться только участки труб из металла. Это, в первую очередь обусловлено тем, что части труб подсоединены непосредственно к отопительному агрегату и имеют максимальную степень нагрева. Если говорить о полимерных изделиях, то немногие из них выдерживают настолько высокие температуры.
После того как центральная магистраль будет подключена, приступают к разводке, то есть монтажу оставшейся части труб системы отопления, соединяющих котёл с батареями. Также на данном этапе выполняется монтаж запорной арматуры или кранов Маевского.
Для достижения максимальной эффективности обогрева помещений в доме, размещение радиаторов должно выполняться под каждым окном таким образом, чтобы между батареей и подоконником оставался промежуток.
Если рассматривать прокладку трубопровода, то он должен проходить прямо без провисания. Помимо этого желательно не использовать лишние обводы и повороты.
Наличие каждого дополнительного изгиба может привести к частичному снижению уровня давления, что влияет на эффективность отопления, причём не в лучшую её сторону.
Схема монтажа однотрубной разводки системы отопления, также должна предусматривать возможность ремонта основных узлов и элементов, таких как радиаторы, котёл и т.д. Для этого проводится слив воды для чего необходимо установить сливной вентиль и отверстие для заливки нового теплоносителя.
Если система отопления снабжена расширительным бочком, то доливка теплоносителя выполняется через него. Для обустройства слива также не понадобиться ничего особенного. Нужно просто установить на крайней батарее запорную арматуру, через которую будет осуществляться полное удаление теплоносителя.

Естественно, не нужно напоминать, что сливной кран должен размещаться в нижней части отопительного радиатора или центральной магистрали, то есть ниже всех составных элементов отопления в зависимости от схемы разводки.