Гравитационная система отопления дома своими руками: клапана, схемы, расчет

Классический гравитационный обогрев

Для создания комфортной температуры в доме используются различные схемы отопления. Обеспечение принудительной циркуляции теплоносителя эффективно, но не всегда возможно. Если могут быть перебои с подачей электроэнергии или отсутствие электричества в загородном доме (даче), другая схема будет лучшим вариантом. Самостоятельно спроектированная и монтируемая система гравитационного обогрева закрытого типа будет выполнять свои функции без установки насоса и другого электрооборудования.

Особенности гравитационной системы отопления

Принцип действия основан на свойстве воды расширяться при повышении температуры. Создание перепада давления в замкнутом контуре труб – основа циркуляции жидкости. Благодаря этому эффекту гравитационная замкнутая система отопления получила другое название – гравитационная.

Конструктивно он должен состоять из следующих элементов:

  • Водонагреватель. Устройство, предназначенное для передачи энергии горящего топлива (дрова, уголь, газ и т.д.) теплоносителю (воде, антифризу). В гравитационной закрытой системе отопления это делается с помощью теплообменника, размещенного как можно ближе к камере сгорания котла;
  • Трубопровод. Необходим для транспортировки нагретой жидкости от теплообменника к отопительным приборам;
  • Радиаторы. Они являются основным источником тепла в помещении. Их большая поверхность гарантирует максимальный теплообмен между нагретой водой и окружающим воздухом;
  • Устройства контроля и безопасности. К ним относятся расширительный бак, гравитационный клапан для отопления, клапаны и дроссели.

Когда вода в теплообменнике нагревается, она расширяется, создавая избыточное давление. В свою очередь, холодный теплоноситель из обратного патрубка имеет более высокую плотность и начинает вытеснять жидкость при высокой температуре. В результате происходит кровообращение.

Одним из основных элементов системы является бустерный коллектор, вертикальный патрубок, соединенный с котлом. Если гравитационная система отопления изготавливается своими руками, то на нее необходимо обратить особое внимание – начиная от материала для изготовления труб и заканчивая их диаметром.

Чем больше объем наддувочного коллектора, тем выше скорость охлаждающей жидкости. Для этого необходимо рассчитать оптимальное сечение и высоту.

Система гравитационного отопления двухэтажного дома должна быть спроектирована таким образом, чтобы теплоноситель распределялся по нескольким контурам максимально равномерно.

Подробное описание системы

Открытый гравитационный нагрев

В процессе нагрева воды часть ее неизбежно испарится в виде пара. Для своевременного снятия в верхней части системы устанавливается расширительный бачок. Он выполняет 2 функции: излишки пара удаляются через верхнее отверстие, и потеря объема жидкости автоматически компенсируется. Эта схема называется открытой.

Однако у него есть один существенный недостаток – относительно быстрое испарение воды. Поэтому для больших разветвленных систем предпочитают делать систему гравитационного обогрева закрытого типа своими руками. Основные отличия его схемы заключаются в следующем.

  • Вместо открытого расширительного бачка в самой высокой точке трубопровода устанавливается автоматический воздухоотводчик. Система гравитационного нагрева закрытого типа в процессе нагрева теплоносителя выделяет из воды большое количество кислорода, который, помимо избыточного давления, является источником ржавчины металлических элементов. Для своевременного отвода паров с повышенным содержанием кислорода установлен автоматический воздухоотводчик;
  • Для компенсации давления уже остывшего теплоносителя перед входным коллектором котла монтируется мембранный расширительный бак закрытого типа. Если гравитационное давление в системе отопления превышает допустимую норму, эластичная мембрана компенсирует это за счет увеличения общего объема.

В остальном при проектировании и установке гравитационной системы отопления только своими руками можно придерживаться обычных правил и рекомендаций.

Гравитационные схемы отопления для одноэтажного и двухэтажного дома

Несколько вариантов подключения однотрубных отопительных приборов

Если в одноэтажном доме планируется установка гравитационного отопления под давлением, то можно использовать однотрубную схему «Ленинград».

Особенностью данной схемы является труба, к которой параллельно подключено несколько нагревательных приборов. Однако это приводит к неравномерному распределению тепла: чем дальше от котла находится радиатор, тем ниже температура поступающей в него воды. Для решения этой проблемы можно модернизировать систему гравитационного обогрева закрытого типа:

  • Установка клапанов. С его помощью можно уменьшить объем теплоносителя для отопительных приборов, расположенных ближе к котлу. Следовательно, тепловая мощность энергии в первых секциях системы будет уменьшаться;
  • Увеличивайте количество секций радиатора по мере удаления от котла;
  • Устанавливайте трубы большего диаметра в местах подключения патрубков к отопительным приборам. Это снизит гравитационное давление системы отопления в этой зоне, что снизит скорость циркуляции воды в радиаторе.

Такая схема приемлема для небольшой протяженности трассы. Однако устанавливать его для двухэтажного дома не рекомендуется. В этом случае потребуется двухтрубная разветвленная система гравитационного обогрева, расчет которой проводится на отдельных участках.

Гравитационная система с верхним проходом

Его особенность заключается в том, что отдельные цепи ведут к центральной трубке, расположенной вверху линии. К каждому из них подключены отопительные приборы. Важно, чтобы их длина была одинаковой. В противном случае вся жидкость устремится в область наименьшего сопротивления – в короткое замыкание.

Для предотвращения движения теплоносителя на выходе из котла устанавливается самотечный обратный клапан для отопления. Это незаменимый элемент гравитационной системы отопления двухэтажного дома.

Расчет гравитационной системы отопления

Основные показатели системы гравитационного обогрева

Прежде чем приступить к монтажу труб и отопительных приборов, необходимо произвести расчет параметров всей системы. Для этого рассчитываются гидравлические характеристики, которые в дальнейшем повлияют на выбор оптимального диаметра трубопровода. Перед расчетом гравитационной системы обогрева необходимо знать основные параметры. Они понадобятся для расчета фактического значения напора (Рц):

  • Расстояние от центра котла до центра нагревателя (h). Чем он больше, тем лучше будет циркуляция жидкости. Поэтому при установке гравитационной системы отопления своими руками рекомендуется монтировать котел в самом низком месте дома – подвале;
  • Давление циркуляции нагретого (Pr) и охлажденного (Po.

Значение давления циркуляции

Вне зависимости от того, рассчитана ли гравитационная система отопления для двухэтажных или одноэтажных домов, значение последних параметров напрямую зависит от разницы температуры воды. Эти данные можно взять из табличных данных.

Например, при значении h-4 м и перепаде температур 20 ° (80/60) гравитационный нагрев будет иметь давление 4 * 112 = 448 Па. Для дальнейших расчетов рекомендуется использовать специализированные программные комплексы учитывающие все параметры системы гравитационного обогрева закрытого типа.

Часто диаметр трубы, подсоединенной к выходу из котла, должен быть DN 40 или DN 50. Это обеспечит минимальные потери в результате трения воды о стенки трубы.

Еще одна особенность – разница температур охлаждающей жидкости. Чем он больше, тем больше давление циркуляции. Поэтому, помимо равномерного распределения тепла между нагревательными приборами, на этапе проектирования системы гравитационного нагрева необходимо самостоятельно обеспечить минимальную температуру жидкости перед поступлением в теплообменник котла.

Выбор комплектующих и материала изготовления

ПП трубы в системе отопления

После появления полимерных труб, система гравитационного обогрева из полипропилена (ПП) стала очень популярной. С этим материалом легко работать, требуется минимальное оборудование для соединения отдельных секций.

Однако не все типы этих труб предназначены для установки в качестве нагревательного элемента. Рассмотрим основные критерии выбора:

  • Наличие армирующего слоя. Система гравитационного нагрева из полипропилена может подвергаться воздействию высоких температур – до 95 ° С. Для сохранения первоначальной формы трубы требуется арматура, которая представляет собой слой фольги или стекловолокна;
  • Толщина стены. В системе гравитационного отопления с закрытым расширительным баком может накапливаться высокое давление. Во избежание повреждения линии полипропиленовые трубы должны быть PN20 или выше. Толщина их стенок зависит от диаметра.

Эту трубку можно использовать для установки бустерного коллектора. Однако для получения разницы температур рекомендуется, чтобы обратная линия была сделана из стали. Этот материал не только снижает температуру теплоносителя перед входом в котел, но и способствует снижению гидравлического сопротивления.

Рекомендации по установке

Уклон труб в системе гравитационного отопления

Выполнив расчет гравитационной системы отопления из полипропиленовых или стальных труб, можно приступать к ее монтажу. Для достижения оптимальной эффективности специалисты рекомендуют внести небольшие, но важные изменения в стандартную схему:

  • Уклон автомагистралей. Оптимальное гравитационное давление для системы отопления можно получить по уклону труб после вентиляционного отверстия и на обратной линии после последнего нагревательного устройства;
  • Установка циркуляционного насоса на байпасе. Это поможет снизить инерционность системы. Время нагрева теплоносителя может быть очень большим, поэтому насос может увеличивать скорость своего движения по магистрали до достижения желаемого температурного режима;
  • Минимум очередей на площадке. Они создают ненужное гидравлическое сопротивление, что сказывается на снижении скорости движения воды;
  • Установка защитных элементов. Установив обратный клапан самотечного отопления, можно избежать циркуляции воды в неправильном направлении. Это особенно необходимо для системы с превосходной маршрутизацией и несколькими цепями.

Основными составляющими правильно сделанного гравитационного отопления под давлением являются профессионально просчитанные предварительные расчеты, подбор правильных материалов и соблюдение технологии монтажа. Это позволит создать эффективную систему поддержания комфортной температуры в доме.

Советы по обустройству и использованию самотечного клапана для отопления при установке теплого пола, дополнительных элементов, можно посмотреть в видео:

Источник – https://strojdvor.ru/otoplenie/gravitacionnaya-sistema-otopleniya-konstrukciya-i-sovety-po-obustrojstvu/
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: