Гравитационная система отопления: конструкция и советы по обустройству

Установка водяного отопления частного дома

На первом этапе выполняется установка отопительного котла. Он должен располагаться на подставке, отлитой из цементно-песочной смеси. После этого подсоединяют трубу отвода отработанных газов котла к центральному дымоходу. Место стыка обязательно заделывают жаростойкой мастикой или глиной, которая не растрескивается под воздействием высокой температуры.

На следующем этапе выполняют установку отопительных батарей. Их размещение должно быть строго под подоконниками, что позволяет создать тепловой барьер, предотвращающий, проникновение холодного воздуха через оконные щели. Сама установка радиатора достаточно проста и выполнима своими руками. Батарея навешивается на специальные кронштейны, закреплённые в стене при помощи дюбелей. Но, несмотря на всю кажущуюся простоту, существуют нюансы. которые нужно учитывать:

• Перед началом установки радиаторов выполняется разметка стен. Все радиаторы в частном доме должны располагаться на одном уровне и в горизонтальном положении, чтобы теплоноситель циркулировал беспрепятственно.
• Батарею при установке лучше не распаковывать, чтобы не повредить в процессе крепления.
• От нижней части батареи до напольной поверхности должен оставаться промежуток не менее 70 мм, но не более 150 мм.
• Отопительный радиатор должен, находится на 20 мм расстоянии от стены.

После завершения монтажа батарей переходят к разводке труб и установке сопутствующих узлов.

1. Сливной патрубок с краном на конце, для удаления из системы воды. Его установка должна происходить в самой нижней точке системы обогрева частного дома.
2. Расширительный бачок монтаж, которого выполняется в высшей точке системы отопления, но не меньше чем на высоте 3 м от котла.
3. В случае с принудительной системой отопления монтируется циркуляционный насос. Специалисты, рекомендует сделать обводной участок трубопровода, который в случае поломки насоса возьмёт нагрузку на себя.
4. При помощи кранов желательно оградить каждый самостоятельный элемент системы отопления. Это позволит в случае необходимости выполнить ремонт любого узла без полного слива теплоносителя.

Если схема отопления предусматривает наличие нескольких стояков, то в местах разводки трубопровода обязательно устанавливается балансировочный вентиль. В первую очередь — это необходимо для уравнивания разницы гидравлического сопротивления в различных ответвлениях отопительной системы.

Характеристики однотрубной и двухтрубной систем

Система водяного отопления бывает однотрубной и двухтрубной. Рассмотрим особенности каждого варианта.

В однотрубной системе радиаторы подключены к подающей трубе последовательно. К ее преимуществам относится простая конструкция и небольшая материалоемкость, так как требуется монтировать минимум труб. Но при последовательном подключении в удаленные от котла приборы отопления теплоноситель попадает уже остывшим, и чтобы обеспечить необходимый уровень нагрева воздуха в помещении, приходится устанавливать радиаторы более высокой мощности, что удорожает проект. К недостаткам также следует отнести:

• сложность гидравлического расчета;
• ограничение на количество отопительных приборов;
• критичность ошибок, допущенных на этапе проектирования и монтажа;
• невозможность регулировать температуру приборов отопления по отдельности в зависимости от требований к микроклимату помещений;
• невозможность перекрыть поступление воды в отдельный радиатор (для ремонта или замены и т.д.), не остановив работу всей системы;
• высокие теплопотери.

На схеме разница между однотрубной и двухтрубной отопительной системой

2-х трубная система отопления, в отличие от однотрубной, предусматривает параллельное расположение подающего и обратного трубопроводов, к которым подсоединены радиаторы. Такой вариант имеет следующие достоинства:

• позволяет доставлять во все радиаторы жидкость одинаковой температуры (не требуется увеличивать количество секций у дальних от котла батарей);
• на каждый прибор отопления можно установить терморегулятор;
• в смонтированную линию можно добавить дополнительные обогревательные приборы;
• нет ограничений на протяженность контура.

Двухтрубное отопление имеет и некоторые недостатки, в число которых входит сложность схемы подключения, повышенный расход материалов и трудоемкий монтаж, если сравнивать с однотрубным вариантом.

Также стоит отметить лучевое (коллекторное) подключение приборов отопления — для каждого радиатора монтируются отдельные трубы подачи и обратки. К преимуществам независимого подключения приборов отопления можно отнести ремонтопригодность системы — отключение любого из контуров не отразится на работоспособности остальных радиаторов. Главный недостаток — потребность в прокладке большого количества труб.

Обычно водяное отопление частного дома сводится к обустройству двухтрубной системы, поскольку это наиболее эффективный и экономически выгодный вариант.

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.

Самотечное отопление плюсы гравитационной системы отопления

Прежде чем рассматривать положительные качества самотечных систем отопления с естественной циркуляцией воды стоит отдельно рассмотреть все минусы системы. Для многих первый и главный недостаток гравитационной системы отопления является ее архаичность. Действительно, это одна из самых древних систем отопления использующих жидкий теплоноситель. Именно с этой системы были в дальнейшем выработаны одно и двухтрубные схемы разводки, именно эта система использовалась для массовой установки, когда промышленность освоила отопительные твердотопливные а немного позже и газовые котлы отопления. Но с другой стороны гравитационная система отопления является и одной из самых надежных – срок ее эксплуатации составляет в среднем 45-50 лет. То есть ровно столько, сколько времени необходимо, чтобы под действием теплоносителя металлические трубы потеряли свою герметичность.

Второй момент заключается в невысоком коэффициенте полезного действия гравитационной системы отопления. Действительно, сама схема, основанная на естественной циркуляции воды, подразумевает инертность процесса прогрева помещения, пока отопительный котел наберет необходимую мощность, а разница температур между нагретым и охлажденным теплоносителем достигнет минимума, пройдет довольно много времени. Но с другой стороны, даже после того как котел перестанет поддерживать горение процесс циркуляции продолжается, при этом, большой объем воды в системе будет остывать намного дольше чем в системе с принудительной циркуляцией.

Еще одни минус может записать в свой актив гравитационная система отопления из-за своей громоздкости. На практике, при одинаковой площади отапливаемого помещения система с принудительной циркуляцией по сравнению с самотечной, будет занимать гораздо меньше места. В гравитационной системе отопления кроме батарей будут размещаться и трубы верхней разводки, без которых создание необходимого давления жидкости невозможно.

Ну и конечно, вопрос контроля температуры в отдельных радиаторах, и возможность ее регулировки. Гравитационная система отопления в классическом виде с однотрубной схемой постройки не может обеспечить такую функцию из-за невозможности перекрытия отдельного радиатора.

Но с другой стороны, это идеальная система для установки в домах, где нет электричества или постоянно возникают проблемы с его подачей. Гравитационная система отопления способна работать и без электричества, поскольку основной силой движения теплоносителя по системе выступает не циркуляционный насос, а тепловое расширение объема теплоносителя.

Большой объем теплоносителя в системе позволяет обеспечить плавный прогрев помещения. С другой стороны, такой объем нагретого теплоносителя и остывает гораздо медленнее, чем объем системы с принудительной циркуляцией. Особенно ярко это проявляется при отключении электричества или затухании топлива в топке. Система с принудительной циркуляцией остывает в 3-4 раза быстрее, чем такая архаическая гравитационная система отопления.

Это свойство часто используется при временном пребывании в доме – просто вместо обычной воды в систему вливается антифриз, и даже после полного остывания ни трубам, ни радиаторам угроза разрыва из-за замерзания воды не грозит.

Ну и конечно, просто необходимо отметить, что такая система просто безотказна в работе. При правильной ее эксплуатации она может прослужить около 50 лет, при этом у нее всего два фактора риска. Первый – это угроза перегрева котла, но и здесь это в основном зависит от человеческого фактора, а не от системы. Второй – это замерзание теплоносителя, но и в этом случае, применение антифриза сводит риск этой аварии практически к нулю.

Материалы и оборудование системы отопления

Монтаж комплекса отопления рекомендуется производить с соблюдением следующих правил:

1. Котел следует размещать в нижней точке системы;
2. Уклон трубопроводов должен быть не менее 2 мм на 1 погонный метр длины;
3. Система монтируется с минимумом гидравлических сопротивлений – поворотов, сужений, минимальным числом запорной арматуры.

Напольный котел отопления

В качестве теплогенераторов для систем гравитационного типа применяются в основном напольные котлы, имеющие увеличенные диаметры подключения и размеры теплообменника по сравнению с настенными моделями.

Основным видом приборов отопления для самотечной схемы являются чугунные радиаторы. Они обладают увеличенным проходным сечением секций устройства.

Чугунный радиатор в системе с естественной циркуляцией

Другие виды радиаторов (а также конвекторы) имеют малое внутреннее сечение и создают излишнее сопротивление.

Зачастую системы с естественной циркуляцией выполняются вообще без приборов отопления – по периметру помещений прокладываются стальные трубы. В этом случае циркуляция имеет лучшие параметры, но для достижения требуемой величины поверхности теплообмена может требоваться увеличение диаметра трубопроводов. К тому же такая конфигурация отопления малопривлекательна внешне, занимает много места.

Для монтажа отопления применяются в основном стальные трубы.

Трубопроводы для отопления из стали

Разгонный стояк в любом случае сооружается из стали, так как температура в зоне котла достигает высоких значений. Несколько реже применяются трубы из стабилизированного полипропилена. Рекомендуемый диаметр трубопроводов – 32 мм и больше.

 Другие полимерные трубопроводы – металлопластик, трубы из сшитого полипропилена – применять не рекомендуется. Фитинги этих систем значительно снижают проходное сечение и создают излишнее гидравлическое сопротивление, препятствующее естественной циркуляции.

Прокладку трубопроводов отопления следует производить открыто. Скрытая прокладка подразумевает значительное увеличение числа соединений и поворотов.

Недостатки.

Как и всё рукотворное, гравитационная отопительная система имеет свои недостатки, которые выражаются в следующем:

1. В системе присутствует достаточно низкое циркуляционное давление, из-за чего радиус её действия сокращается до тридцати метров по горизонтали.
2. Тот же фактор, наряду с большой теплоёмкостью воды, определяют низкую скорость запуска оборудования.
3. Зачастую расширительный резервуар для воды устанавливается в неотапливаемом помещении, что может спровоцировать замерзание указанной жидкости в зимний период. Сие чревато нежелательными последствиями, проявляющимися в разрушении труб.

Симптомы и диагноз

Если в трубах появился характерный гул, возможно:

• на стенах труб скопилось большое количество отложений, что привело к сужению просвета;
• имеет место утечка воды из системы;
• в системе имеются устройства со слишком малым диаметром.

Чтобы установить причину шума точнее, следует осмотреть все элементы отопительной системы и найти место протечки

Если трубы выглядят неповрежденными, не видно пара или струек текущей воды, нужно уделить внимание соединительным элементам и запорной арматуре, возможно, утечка происходит именно здесь

Иногда место протечки установить сложно, поскольку оно скрыто слоем утеплителя. Для точной диагностики проблемы следует пригласить профессионального сантехника.

Если протечек нет, а трубы гудят, нужно найти источник звука. Скорее всего, именно в этом месте просвет трубы стал слишком маленьким из-за скопившихся минеральных отложений или попавшего в систему мусора. Устраняют проблему промывкой системы отопления. Об этом подробно рассказано в видеоролике:

Обычно хороший сантехник может определить элементы системы, которые не подходят по размеру, что становится причиной гудения труб. Возможно, такой элемент придется заменить или модифицировать. Разумеется, подобные работы следует выполнять как можно лучше, в полном соответствии с технологией, чтобы не появились новые причины для неприятного шума в трубах.

Щелкающие звуки и характерное звучание бурления воды может быть вызвано воздухом, попавшим в систему. Чтобы устранить проблему, достаточно спустить из радиаторов лишний воздух, например, с помощью крана Маевского. Щелчки также могут указывать на наличие в трубах посторонних предметов, мусора. В этом случае следует очистить систему.

Если в систему отопления попал воздух, это может вызвать щелчки и звуки бурления. Чтобы выпустить воздух из системы, следует воспользоваться краном Маевского

Периодический треск, стук и щелчки могут появиться, если:

• в трубах имеются мелкие посторонние частички;
• износились детали системы;
• оборвался вентиляционный клапан;
• нестабильная работа системы вызвала расширение металла.

Чтобы треск в трубах отопления прекратился, иногда достаточно слить часть воды с мусором. В остальных случаях понадобится помощь профессионального сантехника для ремонта или замены поврежденных элементов.

Иногда причиной шума в отопительной системе становится заросшая отложениями и частичками ржавчины труба отопления. Такую трубу следует промыть или заменить

К обрыву вентиляционного клапана нередко приводит его неправильный монтаж, например, когда клапан установлен в неверном направлении. Такая ошибка может привести к существенным повреждениям всей отопительной системы.

Причиной постукивания может быть и состояние кронштейнов, на которых крепятся трубы и радиаторы отопления. Расшатанный кронштейн движется под воздействием процессов расширения-сужения металла, что и вызывает стук. Чтобы прекратить это неприятное явление, достаточно укрепить старые кронштейны или заменить их новыми. Иногда между трубой и кронштейном устанавливают специальные прокладки.

Выбор труб

Выбирая трубы для отопления, большое значение имеет не только диаметр, но и материал, из которого они изготовлены, а, если быть точнее, гладкость их стенок, поскольку это коренным образом влияет на систему. Также, на выбор материала большое влияние оказывает котел, поскольку в случае с твердотопливным предпочтение следует отдать стальным, оцинкованным трубам или же изделиям из нержавейки, в связи с высокой температурой рабочей жидкости.

Однако, металлопластиковые и армированные трубы предполагают использование фитингов, что значительно сужает просвет, армированные полипропиленовые трубы будут идеальным вариантом, при рабочей температуре 70С, и пиковой – 95С.

Изделия из особого пластика PPS имеют рабочую температуру 95С, и пиковую – до 110С, что позволяет использовать в открытой системе.

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.

Схема для однотрубной системы

Однотрубная система

Самый простой контур отопления предполагает прокладку всех труб почти под самым потолком, а также вывод обратных магистралей прямо под полом.

Такую систему чаще всего выбирают, потому что в ней используется очень мало труб и оборудования, а также их совсем не нужно монтировать в стены, что снижает затраты на монтаж.

Отопительная система из одной трубы состоит из:

1. Агрегата нагревания.
2. Магистрали разведения.
3. Расширительного бачка.
4. Трубопроводов специально для вывода обратки.
5. Радиаторов.

В зависимости от того, какие используются приборы в отоплении, необходимо выбирать и объем бачка расширения. Чаще всего выбирают баки с вместимостью до 25 литров, тем не менее, его нельзя наполнять больше, чем на 3/4 объема.

Трубы для уже горячей воды должны быть проложены непосредственно под потолком.

Схемы подключения радиаторов

Для того чтобы вода пополнялась в обогревательной сети, нужно чтобы в крышку бака было врезано отверстие или парубок вместе с краном, который и соединит отопление с водопроводом.

Также, нужно будет сделать еще один парубок, которые будет регулировать слив носителя тепла в канализацию, в том случае, если проводится ремонт.

Таким образом, естественная циркуляция является самым перспективным выбором для практичных владельцев загородных домов, которые умеют считать, а также знают, как лучше сэкономить пространство в своем доме.

Безусловно, она не подойдет для больших домов, но для малогабаритных будет самым лучшим вариантом.

Преимущества естественной циркуляции

Самым главным достоинством данной отопительной системы является ее экономичность — как использования, так и установки.

Для того чтобы запустить движение теплоносителя не требуется установка электро насосов, которые являются причиной разорительных счетов от компаний, снабжающих электричеством.

К тому же, при отсутствие необходимости установки электрических насосов, исключается необходимость дорогостоящего ремонта, сложнейших поломок, шума, а также постоянных вибраций.

Если систему правильно установить и эксплуатировать, то ее контур обогрева будет работать не меньше сорока лет. А с монтажом, да и с возникающими поломками может справиться даже сам хозяин после изучения подробной инструкции.

Устойчивость тепла, которая обусловлена способностью отопительной системы к саморегулированию, является безусловным преимуществом. Так как температура изменяется, также как и плотность воздуха в доме, то и теплоноситель двигается циклически по всему отопительному контуру.