Гравітаційна система опалення: плюси і мінуси

Опубликованно 05.08.2018 01:24

Впровадження сучасних технологій привело до поступового витіснення гравітаційних систем опалення. Нові різновиди обігріву приміщень більш ефективні і вимагають менших витрат в холодний період. Тоді чому самопливні системи досі встановлюють у сучасних приватних будинках? Відповідь на це питання проста: вони володіють великою надійністю, заснованої на розумінні законів фізики, а також енергетичною незалежністю від джерел електричного струму. На якому принципі працює гравітаційна система опалення

Гравітаційне опалення ще називають системою природної циркуляції. Її стали застосовувати для обігріву будинків з середини минулого століття. Спочатку просте населення не довіряло такого способу, але бачачи його безпеку і практичність, поступово стали замінювати цегляні печі водяним опаленням.

Потім з появою твердопаливних котлів необхідність у громіздких печах відпала зовсім. Гравітаційна система опалення працює на простому принципі. Вода, що знаходиться в котлі, нагрівається, і її питома вага стає менше холодною. У результаті цього вона піднімається по вертикальному стояку до верхньої точки системи. Після цього остигає вода починає свій рух вниз, і чим сильніше вона остигає, тим більше швидкість її руху. Створюється потік в трубі, спрямований на самій нижній точці. Цією точкою є зворотна труба, вмонтована в котел.

По мірі руху від верху до низу вода проходить через радіатори опалення, залишаючи частину свого тепла в приміщенні. У процесі руху теплоносія не бере участь циркуляційний насос, роблячи цю систему незалежною. Тому вона не боїться відключення електрики.

Розрахунок гравітаційної системи опалення робиться з урахуванням тепловтрат будинку. Підраховується необхідна потужність опалювальних приладів, і на цій підставі обирається котел. Він повинен мати запас по потужності в півтора рази. Опис схеми

Для того щоб працювало подібне опалення, повинні бути правильно підібрані співвідношення труб, їх діаметрів і кутів нахилу. Крім того, деякі види радіаторів в цій системі не використовуються.

Розглянемо, з яких елементів складається вся конструкція: Твердопаливний котел. Захід води в нього повинен знаходитися в найнижчій точці системи. Теоретично котел може бути також електричний або газовий, але на практиці для подібних систем вони не застосовуються. Вертикальний стояк. Низ його з'єднаний з подачею котла, а верх розгалужується. Одна частина з'єднується з подаючим трубопроводом, а друга з'єднана з розширювальним баком. Розширювальний бачок. У нього переливаються надлишки води, які утворюються при розширенні від нагрівання. Подаючий трубопровід. Для того щоб гравітаційна система водяного опалення працювала ефективно, трубопровід повинен мати нижній ухил. Величина його становить 1-3 %. Тобто на 1 метр труби перепад повинен становити 1-3 сантиметри. Крім цього, трубопровід по мірі віддалення від котла повинен зменшувати діаметр. Для цього застосовують труби різного перерізу. Опалювальні прилади. В якості них встановлюють або труби великого діаметру, або чавунні радіатори М 140. Сучасні біметалічні і алюмінієві радіатори ставити не рекомендують. Вони мають мале прохідний перетин. А оскільки тиск в гравітаційній системі опалення мале, то продавити теплоносій через такі опалювальні прилади складніше. Швидкість потоку буде знижуватися. Зворотний трубопровід. Так само, як і подає труба, він має ухил, який дозволяє воді вільно стікати в бік котла. Крани для зливу і забору води. Зливний кран встановлюється в найнижчій точці безпосередньо поряд з котлом. Кран для забору води робиться де зручно. Найчастіше це місце, близьке до трубопроводу, який з'єднується з системою. Переваги системи

Саме основне гідність гравітаційної системи опалення - це її повна автономність. Через простоти всі її елементи не вимагають електрики. Іншим плюсом є надійність, адже чим система простіше, тим менше вона потребує обслуговування. Не можна не відзначити той факт, що більш низький тиск в гравітаційній системі опалення представляє меншу небезпеку. Недоліки

Прихильники закритих систем приводять масу недоліків гравітаційного опалення. Багато з них виглядають надуманими, але все ж їх перерахуємо: Непривабливий зовнішній вигляд. Подають труби великого діаметру проходять під стелею, порушуючи естетику приміщення. Складність в монтажі. Тут мова йде про те, що подає і відводить труби поступово змінюють свій діаметр в залежності від кількості опалювальних приладів. Крім того, гравітаційна система опалення приватного будинку виконується із сталевих труб, а вони складніше в установці. Низька ефективність. Вважається, що закрите опалення більш економічне, однак зустрічаються грамотно спроектовані системи природної циркуляції, що працюють не гірше. Обмежена площа опалення. Гравітаційна система добре працює на площах до 200 кв. метрів. Обмежена поверховість. Таке опалення не встановлюють в будинках не вище двох поверхів.

Крім перерахованого, гравітаційне теплопостачання має максимум 2 контуру, тоді як у сучасних будинках часто роблять кілька контурів. Відмінності в роботі твердопаливного котла

Серцем будь-якої опалювальної системи є котел. Незважаючи на те, що можна встановлювати однакові моделі, робота з різним типом опалення буде відрізнятися. Для нормальної роботи котла температура водяної сорочки повинна бути не нижче 55 °C. Якщо температура буде нижчою, то в цьому випадку котел всередині буде покриватися дьогтем і сажею, в результаті чого ККД його буде знижуватися. Його потрібно буде постійно очищати.

Щоб цього не відбувалося, в закритій системі на виході з котла встановлюється триходовий клапан, який ганяє теплоносій по малому колу, минаючи опалювальні прилади, до тих пір, поки не нагріється котел. Якщо температура починає перевищувати 55 °C, то в цьому випадку клапан відкривається, і починається підмішування води у велике коло.

Триходовий клапан для гравітаційної системи опалення не потрібно. Справа в тому, що тут циркуляція відбувається не за рахунок насоса, а за рахунок нагріву води, і поки вона не нагріється до високої температури, рух не починається. Топка котла в даному випадку залишається постійно чистою. Триходовий клапан не потрібно, що здешевлює і спрощує систему і додає плюсів до її достоїнств. Безпека опалення

Як згадувалося вище, тиск в закритій системі більше, ніж у гравітаційної. Тому в них застосовується різний підхід до забезпечення безпеки. У закритому опаленні розширення теплоносія компенсується в розширювальному баку з мембраною.

Він повністю герметичний і має регулювання. Після перевищення гранично допустимого тиску в системі надлишки теплоносія, долаючи опір мембрани, йдуть в бак.

Гравітаційне опалення називається відкритим через негерметичного розширювального бачка. Можна встановити бак мембранного типу і зробити закриту гравітаційну систему опалення, але її ефективність буде набагато нижче, тому що підвищиться гідравлічний опір.

Обсяг розширювального бака залежить від кількості води. Для розрахунку береться її обсяг і множиться на коефіцієнт розширення, який залежить від температури. До одержаного результату додають 30 %.

Коефіцієнт вибирається згідно максимальній температурі, яку досягає вода. Повітряні пробки і як з ними боротися

Для нормальної роботи опалення необхідно, щоб система була повністю заповнена теплоносієм. Присутність повітря категорично не допускається. Він може створити пробку, що перешкоджає проходженню води. У цьому випадку температура водяної сорочки котла буде сильно відрізнятися від температури опалювальних приладів. Для видалення повітря монтуються повітряні клапани, крани Маєвського. Вони встановлюються у верху опалювальних приладів, а також на верхніх ділянках системи.

Однак якщо гравітаційне опалення має правильні ухили подають і відвідних труб, то ніяких клапанів не вимагається. Повітря в похилому трубопроводі буде безперешкодно підніматися на верхній точці системи, а там, як відомо, знаходиться відкритий розширювальний бак. Це також додає перевага відкритого опалення, скорочуючи кількість непотрібних елементів. Чи можна монтувати систему з поліпропіленових труб

Люди, що роблять опалення самостійно, часто замислюються про те, чи можна зробити гравітаційну систему опалення з поліпропілену. Адже пластикові труби монтувати легше. Тут немає дорогих зварювальних робіт і сталевих труб, а поліпропілен може витримувати високі температури. Можна відповісти, що таке опалення буде працювати. Принаймні якийсь час. Потім ефективність почне знижуватися. У чому причина? Справа в ухилах подаючої і відводить труб, які забезпечують самоплив води.

Поліпропілен має більше лінійне розширення, ніж сталева труба. Після багаторазових циклів нагрівання гарячою водою пластикові труби почнуть провисати, порушуючи необхідний ухил. В результаті цього швидкість потоку якщо не припиниться, то значно знизиться, і доведеться замислюватися про встановлення циркуляційного насоса. Складності установки гравітаційної системи в двоповерховому будинку

Гравітаційна система опалення двоповерхового будинку також може працювати ефективно. Але монтаж її значно складніше, ніж для одноповерхового. Це пов'язано з тим, що не завжди роблять дах горищного типу. Якщо другий поверх являє собою мансарду, то постає питання: куди подіти розширювальний бак, адже він повинен знаходитися на самому верху?

Друга проблема, з якою доведеться зіткнутися - це те, що вікна першого і другого поверхів не завжди знаходяться на одній осі, отже, верхні батареї неможливо поєднати з нижніми, проклавши труби найкоротшим шляхом. Це означає, що доведеться робити додаткові повороти і вигини, які збільшать гідравлічний опір у системі.

Третя проблема - криволінійність даху, через яку, можливо, буде складно витримати правильні ухили. Поради по монтажу гравітаційного опалення в двоповерховому будинку

Більшість цих проблем можна вирішити на етапі проектування будинку. Також є невеликий секрет того, як збільшити працездатність опалення двоповерхового будинку. Потрібно відвідні труби радіаторів, встановлених на другому поверсі, підключати безпосередньо до обратке першого поверху, а не робити обратку на другому.

Ще одна хитрість - це виконати подаючий і зворотний трубопроводи з труб великих діаметрів. Не менше 50 мм. Потрібен насос в самопливної системи опалення?

Іноді виникає варіант, коли опалення було неправильно змонтовано, і різниця між температурою сорочки котла і обратку дуже велика. Гарячий теплоносій, не маючи достатнього напору в трубах, остигає, не доходячи до останніх опалювальних приладів. Все переробляти - трудомістка робота. Як вирішити питання з мінімальними витратами? Допомогти може установка циркуляційного насоса в гравітаційну систему опалення. Для цих цілей виготовляється байпас, який вбудовується малопотужний насос.

Великої потужності не потрібно, оскільки при відкритій системі додатковий напір створюється в стояку, що виходить з котла. Байпас потрібен для того, щоб залишити можливість роботи без електрики. Він встановлюється на обратці перед котлом. Як ще підвищити ефективність

Здавалося б, система з природною циркуляцією вже доведена до досконалості, і нічого підвищує ефективність придумати неможливо, але це не так. Можна значно підвищити зручність її використання, збільшивши час між топками котла. Для цього потрібно встановити котел більшої потужності, ніж потрібно для опалення, а надлишки тепла відводити в теплоакумулятор.

Такий метод працює навіть без використання циркуляційного насоса. Адже гарячий теплоносій також може підніматися по стояку з теплоаккумулятора, в той час коли в котлі прогоріла закладка дров. Автор: Настаскин Роман 29 Липня, 2018

Категория: Интерьер