Гравітаційна система опалення будинку своїми руками клапана, схеми, розрахунок

Класичне самопливне опалення

Для створення комфортної температури в будинку використовують різні схеми опалення. Забезпечення примусової циркуляції теплоносія ефективно, але не завжди можливо. Якщо в заміському будинку можуть бути перебої з електроенергією або її відсутність (дача) - оптимальним варіантом буде інша схема. Спроектована і встановлена своїми руками гравітаційна система опалення закритого типу буде виконувати свої функції без установки насоса та іншого електричного обладнання.

Особливості гравітаційної системи опалення

В основі принципу роботи лежить властивість води розширюватися при підвищенні температури. Створення різниці тиску в контурі труб і є основою циркуляції рідини. Завдяки цьому ефекту гравітаційна закрита система опалення отримала іншу назву - самопливна.

Конструктивно вона повинна складатися з наступних елементів:

Котел. Прилад, призначений для передачі енергії згорає палива (дрова, вугілля, газ і т.д.) теплоносія (води, антифризу). У гравітаційної закритій системі опалення це відбувається за допомогою теплообмінника, розташованого в максимальному наближенні в котлі до камери згоряння;
Трубопроводи. Необхідні для транспортування нагрітої рідини від теплообмінника до приладів обігріву;
Радіатори. Є основним джерелом тепла в приміщенні. Їх велика площа забезпечує максимальний теплообмін між нагрітою водою і повітрям в кімнаті;
Пристрої контролю і безпеки. До них відносяться розширювальний бак, гравітаційний клапан для опалення, вентилі та дроселі.

Під час нагрівання води в теплообміннику відбувається її розширення, що створює надлишковий тиск. У свою чергу, холодний теплоносій з зворотної труби має більш високу щільність і починає витісняти рідина з високою температурою. В результаті цього відбувається циркуляція.

Одним з головних елементів системи є розгінний колектор - вертикальний патрубок, з'єднаний з котлом. Якщо виготовляється гравітаційна система опалення своїми руками, йому потрібно приділити особливу увагу - починаючи від матеріалу виготовлення труб, і закінчуючи їх діаметром.

Чим більше обсяг розгінного колектора, тим вище швидкість теплоносія. Для цього потрібно розрахувати його оптимальне перетин і висоту.

Гравітаційна система опалення двоповерхового будинку повинна бути розрахована таким чином, щоб теплоносій зміг максимально рівномірно розподілятися по декількох контурах.

Детальний опис системи

Гравітаційне опалення відкритого типу

В процесі нагрівання води деяка її частина буде неминуче випаровуватися у вигляді пари. Для своєчасного видалення в самій верхній частині системи встановлюється розширювальний бак. Він виконує 2 функції - через верхній отвір віддаляється надлишок пара і відбувається автоматична компенсація втрати об'єму рідини. Подібна схема отримала назву відкритої.

Однак вона має один істотний недолік - відносно швидке випаровування води. Тому для великих розгалужених систем воліють робити гравітаційну систему опалення закритого типу своїми руками. Основні відмінності її схеми полягають в наступному.

В іншому при проектуванні і монтажі гравітаційної системи опалення тільки своїми руками, можна дотримуватися звичайних правил і рекомендацій.

Гравітаційні схеми опалення для одноповерхового і двоповерхового будинку

Кілька варіантів підключення приладів для однотрубного опалення

Якщо планується, що гравітаційне опалення під тиском буде встановлюватися в одноповерховому будинку - можна застосувати однотрубну схему «ленінградка».

Особливістю цієї схеми є одна труба, до якої паралельно підключаються кілька приладів опалення. Однак це призводить до нерівномірного розподілу тепла - чим далі радіатор від котла - тим нижче температура води, що надходить в нього. Для вирішення цієї проблеми можна модернізувати гравітаційну систему опалення закритого типу:

Установка запірної арматури. З її допомогою можна зменшити обсяг теплоносія для приладів опалення, розташованих ближче до котла. Таким чином, знизиться теплова віддача енергії на перших ділянках системи;
При видаленні від котла збільшувати кількість секцій радіаторів;
У місці підключення патрубків до приладів опалення встановити труби більшого діаметру. Це знизить гравітаційне тиск системи опалення на цій ділянці, що зменшить швидкість циркуляції води в радіаторі.

Така схема прийнятна при невеликій протяжності магістралі. Однак для двоповерхового будинку її встановлювати не рекомендується. У цьому випадку буде потрібно двухтрубная розгалужена гравітаційна система опалення, розрахунок для якої виконується по окремих дільницях.

Гравітаційна система з верхнім розведенням

Її особливість полягає в тому, що до центральної труби, розташованої у верхній частині магістралі, ведуть окремі контури. До кожного з них підключаються прилади опалення. Важливо, щоб їх довжина була однакова. В іншому випадку вся рідина буде спрямовуватися в область найменшого опору - в короткий контур.

Для запобігання руху теплоносія до вихідного патрубка котла умовляється клапан зворотний гравітаційний для опалення. Це обов'язковий елемент для гравітаційної системи опалення двоповерхового будинку.

Розрахунок гравітаційної системи опалення

Основні показники гравітаційної системи опалення

Перш ніж приступити до монтажу труб і приладів опалення, необхідно виконати розрахунок параметрів всієї системи. Для цього обчислюються гідравлічні характеристики, які згодом позначаться на виборі оптимального діаметра трубопроводу. Перед розрахунком гравітаційної системи опалення необхідно дізнатися основні параметри. Вони будуть потрібні для розрахунку фактичного значення циркуляційного напору (Рц):

Відстань від центру котла до центру опалювального приладу (h). Чим воно більше, тим краще буде циркуляція рідини. Тому встановлюючи гравітаційну систему опалення своїми руками рекомендується монтувати котел в найнижчій точці будинку - підвалі;
Циркуляційний тиск нагрітого (Рr) і остиглого (Ро) теплоносія.

Значення циркуляційного тиску

Незалежно від того, розраховується гравітаційна система опалення для двоповерхового або одноповерхового будинків, значення останніх параметрів безпосередньо залежить від різниці температури води. Ці дані можна взяти з табличних даних.

Для прикладу, при значенні h-4 м і різниці температур 20 ° (80/60) гравітаційне опалення матиме тиск 4 * 112 = 448 Па. Для подальших розрахунків рекомендується скористатися спеціалізованими програмними комплексами, які враховують всі параметри гравітаційної системи опалення закритого типу.

Найчастіше діаметр труби. приєднується до вихідного патрубка котла повинен бути ДУ 40 або ДУ 50. Це забезпечить мінімальні втрати, що виникають при терті води об стінки труб.

Ще однією особливістю є різниця температур теплоносія. Чим вона більше, тим вище циркуляційний тиск. Тому крім рівномірного розподілу тепла за приладами опалення під час проектування гравітаційної системи опалення самостійно потрібно забезпечити мінімальну температуру рідини перед входом в теплообмінник котла.

Вибір комплектуючих і матеріалу виготовлення

ПП труби в системі опалення

Після появи полімерних труб гравітаційна система опалення з поліпропілену (ПП) стала дуже популярною. Цей матеріал легко піддається обробці, для з'єднання окремих ділянок потрібно мінімум обладнання.

Однак не кожен вид цих труб призначений для установки в якості елемента опалення. Розглянемо основні критерії вибору:

Наявність армуючого шару. На гравітаційну систему опалення з поліпропілену можуть впливати високі температури - до 95 ° С. Для збереження початкової форми труби необхідний елемент жорсткості, яким є прошарок з фольги або скловолокна;
Товщина стінок. У гравітаційної системи опалення з закритим розширювальним баком може створюватися великий тиск. Щоб уникнути пошкодження магістралі, поліпропіленові труби повинні бути класу PN20 або вище. Товщина їх стінок залежить від діаметра.

Ця труба може застосовуватися для облаштування розгінного колектора. Однак для досягнення температурної різниці зворотний магістраль рекомендується робити зі сталі. Крім зниження температури теплоносія перед входом в котел цей матеріал сприяє зменшенню гідравлічного опору.