Розрахунок гравітаційної системи опалення приватного будинку - схема

Зміст:

1. Принцип циркуляції теплоносія в системі
2. Технічні особливості гравітаційної опалювальної системи
3. Альтернативний спосіб пристрою опалення
4. Варіант розведення батарей опалення

Процес монтажу і підключення системи теплопостачання для багатьох господарів несе в собі безліч питань і труднощів, не кажучи вже про термінологію, яка використовується в такому будівництві. Тому слід більш детально розписати, що таке гравітаційна система опалення приватного будинку, оскільки такі варіанти систем дуже широко використовуються сучасними забудовниками та відрізняються масою переваг. Крім того, слід детально розглянути, як має виконуватися розрахунок гравітаційної системи опалення і які для цього потрібно виконати заходи.

Принцип циркуляції теплоносія в системі

Якщо говорити про багатоквартирні будинки, то в таких будівлях циркуляція води в системі опалення зумовлена перепадом тиску, що утворюється між трубопроводами для підведення і відведення. Абсолютно логічно, що якщо тиск в одній трубі перевищує тиск в інший, то це неминуче змусить воду, що знаходиться в контурі, рухатися (прочитайте: "Втрати та перепад тиску в системі опалення — розв'язуємо проблему").

Однак з приватними будинками справа йде інакше. У цих спорудах опалювальні системи дуже часто функціонують в автономному режимі, а основним джерелом енергії в таких системах зазвичай є електрика, іноді – тверді види палива. Цей варіант передбачає рух води, який здійснюється шляхом роботи опалювального насоса циркуляції, обладнаного електричним мотором з невеликою потужністю 100 Вт.

Але застосування такого сучасного обладнання можна дозволити собі далеко не завжди, крім того, подібні механізми з'явилися на будівельному ринку порівняно недавно.

Раніше основним видом теплопостачання виступала гравітаційна система опалення, схема якої детально відображає весь процес циркуляції теплоносія. У цьому випадку рух води відбувалося природним чином. В такому випадку мова йде про таке фізичне явище як конвекція, коли щільність матеріалу, що нагрівається, знижується, а його місце займають інші, важчі за вагою субстанції. Якщо весь процес нагрівання проходить в обмеженому просторі, то нагрітий матеріал підіймається до верхньої точки.

Для того, щоб використовувати подібний механізм роботи ефективно, потрібно обладнати спеціальний контур, що має відповідну форму, і завдяки принципу конвекції теплоносій буде рухатися по колу безперервно.

Якщо говорити простою мовою, схема гравітаційної системи опалення являє собою дві посудини сполученого типу, які з'єднані між собою в кільце за допомогою трубок або контуру опалення. Першою з таких посудин є котел, а інша являє собою використовуваний опалювальний прилад.

Важливо пам'ятати, що висота котла опалення, який обладнаний розгінним колектором для радіаторів опалення, прямо пропорційна швидкості теплоносія, що рухається всередині контуру.

Нагріта котлом вода надходить вгору, а на її місце приходить більш холодна вода, що надійшла з батареї, де вона поступово нагрівається. Потім заново прогрітий теплоносій знову рухається до радіатора, а на його місце надходить вже охолоджений. Саме в цьому і полягає суть природної циркуляції, оскільки ці цикли є нескінченними та не вимагають будь-якого людського втручання.

Для того, щоб подібна закрита гравітаційна система опалення мала велику швидкість циркуляції теплоносія, варто взяти до уваги наступні моменти:

котел нагріву потрібно розмістити по можливості нижче відносно приладів опалення, а при наявності підвального приміщення буде краще встановити його саме там;
висота розташування розгінного колектора може бути різною, цей механізм може розташовуватися як прямо під стелею, так і ще вище, наприклад в горищному приміщенні. У тому самому місці повинен встановлюватися й опалювальний бак розширення;
поліпшити циркуляцію води дозволить також влаштування певного ухилу від бака до котла, оскільки оптимальна схема гравітаційної системи опалення передбачає рух остиглої води саме за таким принципом (калькулятор ухилів у градусах і відсотках).

Не варто також забувати й про те, що на те, якою буде швидкість циркуляції теплоносія в системі, впливають два значення: це перепад всередині контура, а також показник гідравлічного опору (прочитайте також: "Правильний розрахунок теплоносія в системі опалення").

УВАГА!
Не робіть ПОМИЛОК у розрахунку!
Використовуйте будівельні калькулятори онлайн - розрахунок будівельних матеріалів та конструкцій для ремонту і будівництва швидко та точно.

Цей опір залежить від ряду факторів, зокрема:

від того, яким буде діаметр розливу, оскільки великий показник зробить рух води всередині контуру повільнішим;
від того, скільки вигинів і відгалужень має сам контур. У тому випадку, якщо таких поворотів багато, то опір буде більше, що і пояснює прагнення багатьох забудовників по можливості змонтувати контур максимально прямим;
від того, який об'єм запірної арматури є в системі, оскільки будь-який з цих елементів, включаючи вентилі, засувки та т.п. впливає на гідравлічний опір.

Тому можна зробити висновок, що застосування в контурі опалення будь-яких запірних елементів повинне бути виконано так, щоб у відкритому стані між ними залишався просвіт, який найбільшою мірою збігається з трубним просвітом. Набагато правильніше буде використовувати сучасний вентиль кульового типу, оскільки вигини вентиля складної гвинтової форми сприятимуть лише ще більшій втраті напору води, а кульовий зразок дозволить звести гідравлічний опір до мінімуму. Читайте також: "Розрахунок бака акумулятора для опалення".

Традиційні опалювальні системи гравітаційного типу монтуються відкритими. Їх бак розширення не є герметичним, що дає йому можливість не тільки вміщати в себе надлишки теплоносія, але й збирати все непотрібне повітря, витіснене системою. При цьому в тому випадку, якщо рівень води падає, то вона просто надходить в цей розширювальний бак.

Технічні особливості гравітаційної опалювальної системи

Такий варіант влаштування системи опалення відрізняється своїми нюансами та володіє безліччю очевидних і незаперечних переваг, до яких заведено відносити наступні:

подібна система циркуляції здатна самостійно регулювати процес роботи та розподіляти теплоносій всередині контуру саме так, як того вимагає схема;
стійкість до будь-яких механічних пошкоджень, що зумовлено міцністю контуру і використовуваних труб. Конструкція не має яких-небудь швидко зношуваних деталей, завдяки чому двотрубна гравітаційна система опалення, яка є традиційною, може справно функціонувати понад півстоліття без необхідності проведення жодних ремонтних робіт;
абсолютна автономність роботи, що є дуже важливою перевагою. Дана система не залежить від того, чи включена електроенергія, чи ні, що дозволяє уникнути різних непередбачених ситуацій;
сконструювати таке опалення власноруч нескладно, оскільки влаштування контуру і його схема гранично зрозумілі навіть малодосвідченому господареві. У випадку труднощів завжди можна вивчити різні фото- та відеоматеріали, які можна знайти у фахівців, що займаються збиранням і підключенням обладнання такого типу.

Так чи інакше, у традиційної системи теплопостачання гравітаційного типу є і деякі негативні сторони, які також не можна не згадати:

Інерційні показники цього обладнання будуть дуже великими. Це означає, що для повного нагріву йому потрібна дуже велика кількість часу з моменту розпалу котла;
попри те, що розводка труб є гранично простою, вартість такого обладнання досить висока. Товста труба, застосовувана для монтажу, має досить чималу ціну;
у тому випадку, якщо система буде підключена не зовсім правильно, це стане причиною великої різниці в температурі між батареями опалення;
у зв'язку з тим, що швидкість циркуляції води є низькою, існує потенційний ризик заморожування бака розширення і тієї частини контуру, яка розташовується в горищному приміщенні.

Альтернативний спосіб пристрою опалення

Всі вищевказані особливості зовсім не означають, що природні та примусові системи циркуляції не можуть функціонувати в сукупності.

Так, дуже правильним рішенням буде наступний варіант монтажу:

Створюється проєкт опалювальної системи, що працює на основі гравітаційного типу.
На ділянці перед котлом в контурі монтується вентиль, але робити це потрібно так, щоб не зменшити переріз труби.
Вентильне обведення врізається меншим діаметром труби, а після цього на обводі влаштовується насос циркуляції. В міру потреби його цілком можна відокремити від основної системи за допомогою двох вентилів. Далі на проміжку перед насосом потрібно змонтувати брудовик.

Подібний варіант облаштування системи теплопостачання буде відрізнятися незаперечними перевагами, а саме:

нагрівання всіх приладів опалення буде виконуватися набагато більш рівномірно;
час на обігрів кімнат після включення котла буде набагато меншим порівняно зі стандартним принципом роботи обладнання.

При цьому немає ніякої необхідності облаштовувати такий варіант опалення по закритому типу, оскільки потужності насоса цілком вистачить для того, щоб функціонувати й без великого тиску.

За умови відключення електроенергії достатньо лише відключити насос і відкрити спеціальний вентиль на байпасі. У цьому випадку робота системи буде продовжуватися вже за принципом гравітаційної.

Варіант розведення батарей опалення

Схема розведення радіаторів, що відрізняється відносною простотою і надійністю, може бути наступною:

В кінці колектора розгону на приміщенні горища встановлюється розширювальний бак, від якого, своєю чергою, і повинен починатися спрямований під незмінним ухилом розлив діаметром від 40 до 50 мм.
Контур повернення розташовується по всьому периметру підлоги на першому поверсі.

Попри той факт, що для більшої ефективності обладнання фахівці рекомендують встановлювати нижній розлив у підвальному приміщенні, однак, робити це слід лише тоді, коли точно відомо, що температура в цьому місці не опускається нижче 0° навіть за умови, що котел не працює. Однак якщо до складу теплоносія входять такі елементи, як, наприклад, антифриз або тосол, те турбується не про що.
Якщо існує реальна можливість визначити розливи на горищі та в підвалі, то це однозначно буде відповідати нормам естетики, оскільки, як відомо, масивна та товста труба навряд чи зможе прикрасити оселю і гармонійно вписатися в її інтер'єр.

Таким чином, можна сказати, що монтаж гравітаційної системи теплопостачання не несе в собі надмірних труднощів і цілком може бути виконаний власними силами.

Однак у разі виникнення неполадок чи для виконання розрахунку потужності рекомендується все таки звернутися за порадою до фахівців, здатних надати потрібну допомогу в ремонті обладнання, а також надати різні фото зразків пристрою таких систем і докладні відеоматеріали щодо їх правильного підключення.

Приклад пристрою гравітаційної системи опалення на відео: