Гравитационная система отопления: как она работает, плюсы и минусы, схема, особенности монтажа

Самотечная система отопления из полипропилена: преимущества перед металлом

Самотечная отопительная система может быть сделана не только из металлических труб, но и из более современного материала. Таким материалом вполне заслуженно стал полипропилен. Систему отопления, выполненную из полипропиленовых труб, можно спрятать под отделкой или облицовкой. В результате этих действий площадь помещения не уменьшится, а вот аккуратность и эстетичность внешнего вида полипропиленовой системы вас приятно порадует.

Используя современный материал, вполне возможно сделать систему отопления своими силами. В этом случае полипропилен как нельзя лучше подходит для выполнения этой задачи. Трубы, изготовленные из полипропилена, имеют ряд преимуществ.

Преимущества труб из полипропилена:

Полипропиленовые трубы не подвержены коррозии;
Имеют низкий коэффициент теплопроводности;
Не образуются отложения на внутренних поверхностях труб;
Цена полипропилена ниже чугуна и металла;
Нейтральность к агрессивной среде;
Пластичность;
Устойчивость к перепадам температуры;
Простота монтажа;
Длительный срок эксплуатации.

Этот материал существенно отличается от металла и чугуна как по техническим характеристикам, так и по способу работы с ним. Естественно и инструмент, требуемый для выполнения этих работ, потребуется другой. Процесс пайки полипропиленовых труб не сложный и очень быстрый, но требует определённых навыков и знаний технологии.

Первое знакомство

Вы никогда не задумывались, что заставляет воду течь через батареи отопления?

В многоквартирном доме все понятно: там циркуляцию создает перепад давлений между подающим и обратным трубопроводами теплотрассы. Ясно, что если в одной трубе давление больше, а в другой меньше — в замыкающем их друг с другом контуре вода придет в движение.

В частных домах отопительные системы часто бывают автономными, использующими электричество или тепло сгорания различных видов топлива. В этом случае теплоноситель приводится в движение, как правило, циркуляционным насосом отопления — крыльчаткой с маломощным (до 100 ватт) электромотором.

Но ведь электрические насосы появились намного позже водяного отопления. Как без них обходились раньше? Наверняка этот опыт можно использовать и сейчас…

Когда-то котлы не комплектовались насосами. Отопление, однако же, работало.

Использовалась естественная циркуляция нагретой воды. Тепловое расширение порождает так называемую конвекцию: любая субстанция при нагреве уменьшает свою плотность и вытесняется окружающими ее более плотными массами вверх. В случае, если речь идет о замкнутом объеме — в верхнюю его точку.

Если создать контур соответствующей формы, конвекцию можно использовать для постоянного движения в нем теплоносителя по кругу.

Система с естественной циркуляцией представляют собой, упрощенно говоря, два сообщающихся сосуда, соединенных трубками (контуром отопления) в кольцо. Первый сосуд — котел, второй — отопительный прибор.

В котле вода, нагревшись, устремляется вверх. Природа не терпит пустоты, и ее место занимает более холодная (и плотная) вода из радиатора. Горячий же теплоноситель попадает в радиатор и там остывает, постепенно опускаясь в его нижнюю часть и далее — на повторный цикл в котел.

Несколько мер позволят ускорить циркуляцию в замкнутой системе:

Котел опускается как можно ниже относительно отопительных приборов. Если это возможно — он выносится в подвал.

От высоты H на схеме линейно зависит скорость циркуляции в контуре.

Разгонный коллектор, как правило, заканчивается под потолком или даже на чердаке. Там монтируется расширительный бак для отопления.
Постоянный уклон от расширительного бачка к котлу тоже будет способствовать циркуляции. Остывающая вода на всем пути через отопительные приборы будет двигаться по вектору гравитации.

Кроме того, при проектировании такой системы отопления своими руками нужно понимать одну вещь. На скорость циркуляции влияют два взаимодействующих фактора: перепад в контуре и его гидравлическое сопротивление.

От чего зависит последний параметр?

От диаметра розлива. Чем он больше — тем проще воде течь по трубе.
От количества поворотов и изгибов контура. Чем их больше — тем больше сопротивление контура потоку. Именно поэтому контур стараются делать максимально близким к прямой линии (насколько это позволяет форма здания, конечно).
От количества и типов запорной арматуры. Каждый вентиль, задвижка, обратный клапан оказывают сопротивление потоку воды.

В открытом состоянии шаровый вентиль имеет такой же просвет, как ведущая к нему труба. Гидравлическое сопротивление потоку воды минимально.

Типично гравитационные системы делаются открытыми, с негерметичным расширительным баком. Он не только вмещает избыток теплоносителя при нагреве: в него же вытесняются пузыри воздуха при заполнении сброшенной системы. При падении уровня воды она просто доливается в бак.

Виды гравитационной системы отопления

Существует два вида системы гравитационного отопления:

Однотрубная;
Двухтрубная.

Двухтрубная система является более сложной и предполагает наличие двух контуров. Внутри одного контура, теплоноситель (вода), движется от котла к батареям, а по второму, вода возвращается обратно к котлу. Помните, что этот вид системы, требует более тщательной проектировки. Процесс монтажа, также будет не самым простым, рассмотрим его поэтапно:

установка стояка, он будет выполнять основную роль, он проходит от бака к котлу;
основной стояк с разводкой, соединяется на уровне 1/3 общей высоты комнаты от уровня пола;
труба перелива крепится к расширительному баку, по ней лишняя жидкость уходит в канализацию;
для того, чтобы вода уходила обратно в котел, в нижнюю часть батарей, врезаются трубы «обратки».

В одноконтурной системе, основополагающую роль играет желаемое количество радиаторов. От этого зависит объем расширительного бака. Обычно, он заполняется на три четверти от общего объёма.

Стоит постоянно следить за уровнем воды в баке, он не должен быть ниже уровня трубы, по которой идет распределение воды по радиаторам. Это грозит прекращением циркуляции теплоносителя.

Хоть однотрубная система и проста, так кажется только на первый взгляд. Не правильно сделанный проект, повлечет за собой уйму проблем и последствий, доверьте это дело профессионалам.

При проектировке естественной системы, главное внимание стоит уделять равномерному распределению давления по замкнутому контуру и правильной циркуляции теплоносителя.

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.

Суть работы системы

Как возникает циркуляционный напор Поточное движение по трубам теплоносущей жидкости обусловлено тем, что при понижении и повышении её температуры она изменяет свою плотность и массу.

Изменение температуры теплоносителя происходит за счёт нагрева котла.

В трубах отопления находится более холодная жидкость, отдавшая радиаторам свое тепло, поэтому её плотность и масса больше. Под воздействием гравитационных сил в радиаторе холодный теплоноситель замещается горячим.

Иными словами, достигнув верхней точки, горячая вода (это может быть и антифриз) начинает равномерно распределяться по радиаторам, вытесняя из них холодную воду. Остывшая жидкость начинает опускаться в нижнюю часть батареи, после чего и вовсе уходит по трубам в котел (её вытесняет поступившая из котла горячая вода).

Как только горячий теплоноситель попадает в радиатор, начинает происходить процесс отдачи тепла. Стенки радиатора постепенно нагреваются, а затем передают тепло в само помещение.

Теплоноситель будет циркулировать в системе до тех пор, пока будет работать котел.

Причины дефицита энергии

Упадок жизненных сил зависит от разных факторов: качества сна, полноценного питания, душевного спокойствия, двигательной активности. За день мы можем израсходовать весь запас энергии на ненужные вещи и к вечеру почувствуем слабость, разбитость и усталость. Чтобы этого не происходило, жизненная сила человека должна расходоваться экономно.

Одна из главных причин дефицита энергии – нарушение здоровья:

Проблемы с печенью.
Плохая работа щитовидной железы.
Повышенный уровень сахара в крови.
Расстройство психики.
Хроническая усталость.

Если здоровье в норме, а чувство бессилия и апатии все равно присутствует, обратите внимание на свой образ жизни. Тело с признаками усталости и разбитости не будет обеспечивать нас достаточной энергией, если мы не устраним такие причины:

наличие вредных привычек;
плохое качество сна;
недостаточно физических упражнений;
неправильное питание;
плохая экологическая обстановка.

Кроме этого на дефицит сил могут влиять негативные эмоции, такие как обида, зависть, злость, уныние и гнев. От них следует вовремя избавляться, не допуская сильных переживаний, блокирующих каналы поступающей энергии.

Также перекрывают энергетические потоки все нерешенные проблемы, как прошлые, так и настоящие. Внутренние конфликты, бесконечный переизбыток мыслей и решений в своей голове также являются негативными, ухудшая наш уровень жизни.

Как поднять жизненный тонус и энергию

Отрицательные эмоции

Люди, которые заботятся о своем здоровье, не допускают отрицательных эмоций. Они знают, что сильный всплеск чувств сопровождается выбросом гормонов стресса. А после сильных переживаний происходит отток энергии, а вместе с этим приходит чувство разбитости и опустошенности.

Бывают разные ситуации, нужно взять под контроль эмоции и не обращать внимания на негатив. Во всяком случае, этому нужно учиться себе во благо, чтобы не испытывать упадок жизненных сил.

Все отрицательные эмоции нарушают слаженную работу организма и выделяют гормоны стресса, при котором повышается давление, появляются головные боли, учащается сердцебиение и происходит сбой в иммунной системе.

Любой негатив в нашей жизни отнимают энергию. Наши энергетические запасы опустошаются при конфликтах, зависти, обидах. Вредно постоянно заниматься критикой и самокритикой, жаловаться и жалеть себя.

Наша жизнь невозможна без ежедневного огромного потока информации, поступающей из СМИ. Чаще мы слышим, видим и читаем негативные сведения о происшествиях, преступлениях, мошенничестве, катастрофах. Это всегда подсознательно вызывает отрицательные эмоции

Знайте, нет смысла заострять на них свое внимание, просто поймите насколько они вредны

Человек в плохом настроении не способен на хорошие, продуктивные дела. Чтобы быть жизнерадостными и полными сил, не реагируйте на отрицательные информационные потоки. Научитесь следить и контролировать негативные эмоции, тогда не последует бурной реакции организма и выброса гормонов стресса.

Токсичное окружение

Все мы замечали, как “высасывают” нашу энергию токсичные люди. Их по праву называют энергетическими вампирами. Такие люди излучают негатив, жалуясь на жизнь, здоровье, маленькую зарплату и погоду.

После общения с ними мы чувствуем подавленность, усталость и упадок жизненных сил. Если по долгу службы невозможно прекратить контакты с ними, то постарайтесь свести общение к минимуму. К сожалению, такими людьми могут оказаться близкие родственники (например, родители).

Негативные эмоции, повторяющийся изо дня в день могут привести к спазмам в организме и, как следствие, к заболеваниям. Психосоматические болезни начинаются с отрицательных эмоций, таких как страх, гневливость, беспокойство. Научитесь управлять своими чувствами, тогда резерв энергии в организме не иссякнет, и она будет свободно циркулировать в вашем здоровом теле.

Как восполнить заряд энергии на весь день

Два в одном

Решить все перечисленные проблемы гравитационной схемы может ее модернизация врезкой насоса. При этом система сохранит возможность работы с естественной циркуляцией.

При выполнении этой работы стоит придерживаться нескольких простых правил.

Между врезками отводов на насос ставится вентиль или, что куда лучше, шариковый обратный клапан. При работе насоса он не даст крыльчатке гонять воду по малому кругу.
Перед насосом обязателен грязевик. Он защитит ротор и подшипники насоса от попадания окалины и песка.
Врезка на насос ограничивается парой вентилей, которые позволят прочистить фильтр или снять насос для ремонта без потери теплоносителя.

На фото байпас между врезками снабжен шариковым обратным клапаном.

Производственные авралы

Реализация срочных проектов на работе выматывают как психологически, так и физически. Это сжигает все резервы и нарушает гормональный баланс, который и отвечает за производство энергии на клеточном уровне. Поэтому и получается, что нет сил ни на что после работы, да в течение дня очень сложно заставить себя что-то делать.

Что предпринять? Нужно долго отдыхать. Чтобы вернуть баланс в норму, мало просто выспаться. Либо это нужно проделывать на протяжении определенного времени. Чтобы ускорить этот процесс, рекомендуется пройти курс спа-процедур, массажа и иглоукалывания. Обязательно принимайте витаминные препараты, они позволяют организму быстрее восстановиться.

Схема с естественной циркуляцией

Чтобы понять принцип действия гравитационной системы, изучите типовую схему, применяющуюся в двухэтажных частных домах. Здесь реализована комбинированная разводка: подача и возврат теплоносителя происходит по двум горизонтальным магистралям, объединенным однотрубными вертикальными стояками с радиаторами.

Как работает самотечное отопление двухэтажного дома:

Удельный вес нагреваемой котлом воды становится меньше. Более холодный и тяжелый теплоноситель начинает вытеснять горячую воду вверх и занимать ее место в теплообменнике.
Нагретый теплоноситель движется по вертикальному коллектору и распределяется по горизонтальным магистралям, проложенным с уклоном в сторону радиаторов. Скорость течения невелика – порядка 0.1—0.2 м/с.
Расходясь по стоякам, вода попадает в батареи, где успешно отдает теплоту и охлаждается. Под воздействием гравитации она возвращается в котел по обратному коллектору, собирающему теплоноситель из остальных стояков.
Прирост объема воды компенсируется расширительным баком, установленным в самой высокой точке. Обычно утепленная емкость располагается на чердаке здания.

Принципиальная схема самотечной разводки с циркуляционным насосом

В современном исполнении гравитационные системы оснащаются насосами, ускоряющими циркуляцию и прогрев помещений. Перекачивающий агрегат ставится на байпасе параллельно подающей магистрали и функционирует при наличии электроэнергии. Когда свет отключается, насос бездействует, а теплоноситель циркулирует за счет гравитации.

Сфера применения и недостатки самотека

Назначение гравитационной схемы – теплоснабжение жилищ без привязки к электричеству, что актуально в отдаленных регионах с частыми отключениями света. Сеть самотечных трубопроводов и батарей способна работать вместе с любым энергонезависимым котлом либо от печного (раньше говорили – парового) отопления.

Разберем отрицательные стороны использования самотека:

из-за малой скорости протока нужно повышать расход теплоносителя за счет применения труб большого диаметра, иначе радиаторы не прогреются;
чтобы «подстегнуть» естественную циркуляцию, горизонтальные участки прокладываются с уклоном 2—3 мм на 1 м магистрали;
здоровые трубы, идущие под потолком второго этажа и над полом первого, портят внешний вид комнат, что заметно на фото;
затруднено автоматическое регулирование температуры воздуха – на батареи нужно покупать только полнопроходные термостатические клапаны, не препятствующие конвективной циркуляции теплоносителя;
схема неспособна работать с теплыми полами и в 3-этажном доме;
увеличенный объем воды в отопительной сети подразумевает длительный прогрев и большие затраты топлива.

Чтобы выполнить требование №1 (смотри первый раздел) в условиях ненадежного электроснабжения, хозяину двухэтажного частного дома придется нести расходы на материалы – трубы повышенного диаметра и облицовку для изготовления декоративных коробов. Остальные минусы некритичны – медленный прогрев устраняется путем установки циркуляционного насоса, недостаток экономичности – монтажом специальных термоголовок на радиаторы и изоляцией труб.

Watch this video on YouTube

Советы по проектированию

Если разработку самотечной схемы отопления вы взяли в свои руки, обязательно учтите следующие рекомендации:

Минимальный диаметр вертикального участка, идущего от котла, — 50 мм (имеется в виду внутренний размер условного прохода трубы).
Горизонтальный раздающий и собирающий коллектор допускается уменьшить до 40 мм, перед последними батареями – до 32 мм.
Уклон 2—3 мм на 1 м. п. трубопровода делается в сторону радиаторов на подаче и котла – на обратке.
Входной патрубок теплогенератора должен располагаться ниже батарей первого этажа с учетом уклона обратной магистрали. Возможно, в котельной придется сделать небольшой приямок под установку источника тепла.
На подводках к отопительным приборам второго этажа лучше поставить прямой байпас малого диаметра (15 мм).
Верхний раздающий коллектор постарайтесь уложить на чердаке, чтобы не вести под потолками комнат.
Используйте расширительный бак открытого типа с патрубком перелива, выведенным на улицу, а не в канализацию. Так удобнее следить за переполнением емкости. С мембранным бачком система работать не будет.

Расчет и проектирование самотечного отопления в коттедже сложной планировки стоит доверить специалистам. И последнее: магистрали Ø50 мм и более придется исполнять стальными трубами, медью либо сшитым полиэтиленом. Максимальный размер металлопластика составляет 40 мм, а диаметр полипропилена выйдет просто угрожающим из-за толщины стенок.

Ввод в эксплуатацию закрытой системы отопления

После завершения монтажа систему нужно заполнить водой и испытать. Первоначальное заполнение системы отопления закрытого типа осуществляется по определенным правилам. В проекте контура отопления должны быть предусмотрены сливные краны, расположенные в самой нижней точке системы и краны для наполнения системы водой.

Последовательность действий при заполнении контура теплоносителем следующая:

закрываются краны Маевского на радиаторах и сливные краны системы отопления;
краны у котла на магистрали подачи и обратки (если таковые есть в наличии) должны быть открыты;
шланг от водопровода подключается к крану заполнения для подачи воды в систему, давление в системе контролируется по манометру и при достижении 1,5 — 2 бар подача холодной воды прекращается;
удаление воздуха с приборов с помощью крана Маевского до появления воды на выходе крана;
давление в системе после удаления воздуха из приборов несколько снизится, поэтому снова открывается кран и подается вода в систему, поднимая давление до 1,5 бар, закрывается кран подачи холодной воды и производится удаление воздуха (удаление воздуха должно быть очень тщательным, ведь воздушные пробки в системе отопления нарушают циркуляцию и создают шум в батареях, поэтому операцию повторяют несколько раз);
после заполнения закрытой системы теплоносителем и полного удаления воздуха запускаем и проверяется система отопления в работе.

Если в процессе заполнения появятся протечки, то процесс заполнения системы нужно остановить и устранить возникшие проблемы. После устранения недостатков работы можно продолжить.

Если после проведения всех вышеописанных операций система работает плохо, некоторые батареи плохо прогреваются, нарушена циркуляция, то это говорит о наличии воздуха в системе. В таких случаях производится продувка системы отопления, которая заключается в тщательном удалении воздуха. Открывается кран Маевского и удаляется не только воздух, но и некоторое количество воды. При этом желательно обеспечить повышенное давление, в системе отопления открыв подпитку от водопровода. Обычно повторение процедуры приводит к полному удалению воздушных пузырей из контура.