Мифы «гравитационки»

Несмотря на то что отопительная техника с каждым годом совершенствуется и дополняется новыми прогрессивными техническими решениями и высокоэффективным оборудованием, системы водяного отопления с естественной циркуляции теплоносителя продолжают занимать весьма существенную долю в теплоснабжении. Они широко и успешно применяются как в индивидуальном жилищном и коттеджном строительстве, так и при сооружении объектов в районах, где электроснабжение либо отсутствует, либо осуществляется с перебоями.

Рис. 2. Пример двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией

Для этого используем пример классической двухтрубной гравитационной системы отопления (рис. 2), со следующими исходными данными: первоначальный объем теплоносителя в системе – 100 л; высота от центра котла до поверхности нагретого теплоносителя в баке Н = 7 м; расстояние от поверхности нагретого теплоносителя в баке до центра радиатора второго яруса h₁ = 3 м, расстояние до центра радиатора первого яруса h₂ = 6 м.

Температура на выходе из котла – 90 °С, на входе в котел – 70 °C. Действующее циркуляционное давление для радиатора второго яруса можно определить поформуле:

Для радиатора первого яруса оно составит:

При более точных расчетах учитывается также остывание воды в трубопроводах.

Миф 1. Трубопроводы должны прокладываться с уклоном по направлению движения теплоносителя. Не спорим, так было бы не плохо, но на практике это требование не всегда удается выполнить. Где-то балка покрытия мешает, где-то потолки устроены в разных уровнях и т.п. Что же будет, если выполнить подающий трубопровод с контруклоном (рис. 3)?

Рис. 3. Пример выполнения верхнего розлива с контруклоном

Если грамотно подойти к решению этого вопроса, то ничего страшного не произойдет. Циркуляционное давление если и снизится, то на ничтожно малую величину (несколько паскалей), за счет паразитного влияния остывающего в верхнем розливе теплоносителя. Воздух из системы придется удалять с помощью проточного воздухосборника и воздухоотводчика. Пример этого устройства показан на рис. 4. Дренажный кран служит для выпуска воздуха в момент заполнения системы теплоносителем. В «крейсерском» режиме этот кран закрыт. Такая система останется полностью работоспособной.

Рис. 4. Пример устройства для выпуска воздуха из верхнего розлива

Миф 2. В системах с естественной циркуляцией охлажденный теплоноситель вверх двигаться не может. Это вовсе не так. Для циркуляционной системы понятие «верха» и «низа» очень условны. Если обратный трубопровод на каком-то участке поднимается, то где-то он на эту же высоту и опускается. То есть гравитационные силы уравновешиваются.Все дело лишь в преодолении дополнительных местных сопротивлений на поворотах и линейных участках трубопровода. Все это, а также возможное остываниетеплоносителя на участках подъема должно учитываться в расчетах. Если система грамотно рассчитана, то схема, представленная на рис. 5, вполне имеет право на существование. Мало того, в начале прошлого века такие схемы достаточно широко применялись, несмотря на свою слабую гидравлическую устойчивость.

Рис. 5. Схема с верхним расположением обратного трубопровода

Миф 3. В гравитационных системах подающий трубопровод должен проходить над всеми ярусами радиаторов. Это тоже совсем не обязательно. Расположение подающего трубопровода с надлежащим уклоном под потолком верхнего этажа или на чердаке позволяет удалять воздух из системы через открытый расширительный бак. Однако проблему удаления воздуха можно решить и с помощью автоматических воздухоотводчиков (рис. 6) или отдельной воздушной линии.

Рис. 6. Схема с нижним расположением подающей линии

Миф 4. При естественной циркуляции теплоносителя радиаторы обязательно должны располагаться выше центра теплогенератора (котла). Это утверждение справедливо только при расположении отопительных приборов в один ярус. При количестве ярусов два и более, радиаторы нижнего яруса можно располагать и ниже котла, что, естественно, должно быть проверено гидравлическим расчетом. В частности, для примера, показанного на рис. 7, при H = 7 м, h₁ = 3 м, h₂ = 8 м, действующее циркуляционное давление составит:

Здесь: ρ₁ = 965 кг/м 3 – плотность воды при 90 °С; ρ₂ = 977 кг/м 3 – плотность воды при 70 °С; ρ₃ = 973 кг/м 3 – плотность воды при 80 °С.

Циркуляционного давления вполне достаточно для работоспособности такой системы.

Рис. 7. Однотрубная гравитационная система с расположением радиаторов ниже котла

Миф 5. Гравитационную систему отопления, рассчитанную на водяной теплоноситель, можно безболезненно перевести на незамерзающий теплоноситель. Без расчета такая замена может привести к полному отказу системы отопления. Дело в том, что этилен- и полипропиленгликолевые растворы обладают значительно большей вязкостью, чем вода. Кроме того, удельная теплоемкость этих смесей несколько ниже, чем у воды, что требует, при прочих равных условиях, ускоренной циркуляции теплоносителя. Эти два фактора вместе взятые существенно увеличивают расчетное гидравлическое сопротивление системы, заполненной теплоносителями с низкой температурой замерзания.

Миф 6. В открытый расширительный бак необходимо постоянно доливать теплоноситель, т.к. он интенсивно испаряется. Да, это действительно большое неудобство, но его можно легко устранить. Для этого используется воздушная трубка и гидравлический затвор, устанавливаемый, как правило, ближе к нижней точке системы, рядом с котлом (рис. 8). Такая трубка служит воздушным демпфером между гидравлическим затвором и уровнем теплоносителя в баке, поэтому, чем больше ее диаметр, тем лучше. Тем меньше будет уровень колебаний уровня в бачке гидрозатвора. Некоторые умельцы умудряются закачивать в воздушную трубку азот или инертные газы, тем самым предохраняя систему от проникновения кислорода.

Рис. 8. Воздушная трубка с гидрозатвором

Миф 7. Насос, установленный на байпасе главного стояка, не создаст эффекта циркуляции, т.к. установка запорной арматуры на главном стояке междукотлом и расширительным баком запрещена. Можно поставить насос на байпасе обратной линии, а между врезками насоса установить шаровой кран. Такое решение не очень удобно, т.к. каждый раз перед включением насоса надо не забыть перекрыть кран, а после выключения насоса – открыть. Установка обычного пружинного обратного клапана невозможна из-за его значительного гидравлического сопротивления. Домашние мастера пытаются препарировать обратные клапаны, снимая с них пружинки совсем или устанавливая их «наоборот» (превращая клапан в нормально открытый). Такие переделанные клапаны создадут в системе неповторимые звуковые эффекты из-за постоянного «хлюпанья» с периодом, пропорциональным скорости теплоносителя.Есть гораздо более эффективное решение: на главном стояке между врезками байпаса устанавливается поплавковый обратный клапан для гравитационных систем VT.202 (рис. 9), который скоро появится в ассортименте VALTEC. Поплавок клапана в режиме естественной циркуляции открыт и не мешает движению теплоносителя. При включении насоса на байпасе клапан перекрывает главный стояк, направляя весь поток через байпас с насосом.

Рис. 9. Установка поплавкового нормально отрытого обратного клапана

Водяные системы отопления с естественной циркуляцией окутаны еще многими мифами, которые предлагаем вам развеять самостоятельно:

• расширительный бак можно врезать только над главным стояком;
• в таких системах нельзя ставить мембранный расширительныйбак;
• регулировать тепловой поток от радиаторов в гравитационных системах нельзя;
• естественная циркуляция не работает в межсезонье;
• байпасы перед радиаторами в таких системах недопустимы;
• водяные теплые полы в гравитационных системах работать не будут.

Энергонезависимый газовый котел для отопления частного дома: особенности

Часто владельцы частных домов задаются вопросом, будет ли газовый отопительный котел работать, если в доме отключат электричество? Ответ — не каждый.

Что это за устройства энергонезависимые

В первую очередь нужно определиться с гравитационной сущностью (энергонезависимостью) газового устройства. Котлы данного класса получили собственное оригинальное название только потому, что в них вода (теплоноситель) нагревается до состояния кипятка.

Также, для поджига и горения не требуется электричество — одна запальная горелка зажигается один раз, а вторая основная загорается от нее (включение и отключение ее осуществляется при помощи тепловых датчиков, открывая или перекрывая поступление газа.

Далее теплоноситель расширяется и начинает быструю циркуляцию по трубам и радиаторам отопления. При этом, лучше использовать качественные материалы, например, трубы rehau или другой авторитетной фирмы.

Для такой системы не требуется циркуляционный насос, а расширительный бак применяется открытого типа, который располагается в самой высокой точке.

Для облегчения циркуляции, производители рекомендуют устанавливать трубы отопления большого (до 100 мм) диаметра. Порой это единственное, что существенно удорожает покупку и монтаж гравитационного котла.

Преимущества

В первую очередь нужно осознавать, что в гравитационных или энергонезависимых котлах, вообще, не используется электричество. И это является одной из основных причин приобретения таких котлов. Это, особенно касается сельской местности, где очень часто отключается электричество и имеет большие перепады, а это в России очень частое явление, если не сказать обычное.

Если в циркуляционных напольных или настенных версиях газовых котлов электричество широко применяется (нужно для подключения циркуляционных насосов и импульсного блока питания), то в гравитационных версиях ничего из вышеперечисленного вообще не требуется.

Достаточно открыть вьюшечную задвижку, открыть поступление газа в камеру сгорания, зажечь первую запальную горелку куском бумаги и далее быть полностью уверенным, что котел бесперебойно и без поломок, если обеспечить стабильное давление газа (не менее 13 мбар), будет работать долгое время.

Экономия

Гравитационные газовые котлы отличаются крайне умеренным «аппетитом» по части расхода газового топлива (начиная от 1 и не более 4-5 куб/м в час в мощных котлах) и достаточно высоким уровнем КПД (до 89%), что позволяет их эксплуатировать на протяжении всего зимнего сезона.

Если требуется получать горячую воду, то следует выбрать двухконтурный котел, который оснащается дополнительным чугунным теплообменником, играющим роль второго контура. От этого контура организуется горячее водоснабжение. Данные версии и называются двухконтурными.

Гравитационные газовые котлы отличаются долгим сроком эксплуатации, который может доходить до 30-40 лет. Это объясняется тем, что устройства данного класса целиком и полностью отливаются из хорошо, себя зарекомендовавшего, серого чугуна, который, как известно, крайне плохо поддается коррозии.

Разумеется, использование чугуна увеличивает как вес котла, так и его цену. Но, если покупатель действительно желает, чтобы дом мог получить полноценное отопление не на считанные годы, а на долгие десятки лет, то вопрос цены более не будет считаться приоритетным.

Сегодня приобрести котел отопления газовый можно в любом населенном пункте. Главное, выбрать подходящую качественную модель нужной мощности от надежного производителя. Кстати, мощность определяется, приблизительно, 1 кВт. на 10 м. кв. жилой площади и плюс небольшой запас, на всякий случай.

Котел газовый для гравитационных систем отопления

Вы используете устаревший браузер. Этот и другие сайты могут отображаться в нём некорректно.
Необходимо обновить браузер или попробовать использовать другой.

В последнее время системы отопления монтируются с принудительным побуждением циркуляции теплоносителя. Это, конечно, упрощает монтаж систем и удешевляет систему отопления в целом. Целый ряд преимуществ систем с насосной циркуляцией в её простоте с точки зрения монтажа. Не нужно делать уклоны, трубы меньшего диаметра в сравнении с гравитационной системой и, конечно, эстетическая сторона— можно прятать трубы в стену, заштробить. Кроме всего, есть экономия на количестве секций радиаторов, за счёт малого перепада температур подача-обратка. Ещё как достоинство, можно отнести к системе с насосной циркуляцией возможность её регулировки кранами и термоголовками. Как бы сказать, идеальная система отопления, ну и малый недостаток такой системы—это энергозависимость, который легко решается установкой ИБП. Ещё как достоинство данной системы, конечно, обустройство тёплых полов.

Теперь разберём, всё ли здесь так или система с насосной циркуляцией дань моде.

Давайте по порядку, начнём с простоты и сложности монтажа.

Самое первое, с чего начнёте делать систему, а не монтировать и бежать покупать радиаторы и котёл, а проект и трассировка труб. Относится данная рекомендация к монтажу любой системы отопления, с любым видом циркуляции. Если вы найдёте грамотного проектировщика-теплотехника, а лучше инженера, то он вам сможет спроектировать любую систему и учесть ваши рекомендации по трассировке труб. Этот вопрос лучше решить ещё и вместе с дизайнером. Если же вы хотите сделать систему гравитационную, то вам её и спроектируют. При этом вы увидите ещё на стадии проектирования, что больших труб, как это в понимании всех, не будет на виду. Конечно, при условии грамотного проектирования. Сейчас в общепринятом понятии гравитационная система представляет собой следующее: котёл чугунный или стальной, стоит в этаком деревенском доме, деревянном или кирпичном, от котла идут трубы, одна вверх, вторая по полу. Верхняя труба непременно идёт посреди стены и ещё с уклоном, на самом видном месте! На ней же, над котлом стоит расширительный бак, который представляет собой железный ящик, закрытый сверху фанерой или доской.

Далее идут по кругу или по всему периметру дома большие трубы, причём какие нашли на халяву! Это такой вот регистр, он же и система отопления. При топке котла ещё и выбивает воду или пар под потолок из расширительного бачка, и как следствие, обваленная штукатурка над баком и возле него.

Нормально спроектированная и сделанная система отопления такой быть не может! Делается система следующим образом (упрощенный вариант). Ставится котёл, место для него определяется заранее. От котла выводится подающий стояк, причём по заранее определённому месту вверх, на сколько это возможно в здании. Как правило, на чердак или в какую-нибудь кладовку верхнего этажа.

Там устанавливается расширительный бак. Если предполагается открытый, причём герметичный, то есть переливная труба, которая выведена в котельную, либо в какое-то подсобное помещение, где есть канализация. Если же расширительный бак предполагается закрытый, то тогда он устанавливается на обратке в котельной или ином помещении, в самой верхней точке устанавливается автовоздушник. Группа безопасности также устанавливается в котельной на 1 этаже. Котёл, конечно же, желательно установить как можно ниже, в приямке или подвале Если котёл планируется газовый, то в подвале нельзя. С верхней точки, там, где устанавливался открытый расширительный бак или автовоздушник, делается опуск. Получается напорная петля, чуть позже объясню, что это такое и зачем надо.

От опуска варится розлив будущей системы отопления. Для монтажа системы можно использовать не только стальные трубы.

Можно и полипропиленовые, медные, нержавейку и др. Главное, при использовании полимерных труб смотреть на температуру, на которую допустимо использовать данную трубу. К розливу системы потом варятся стояки, которые и служат для подключения радиаторов.

Упрощённо и схематично

Причём, розлив в гравитационной системе может быть по этажам и нижним, так всеми любимым. Но для этого должно выполняться условие: верх котла должен быть по горизонту ниже, чем низ радиаторов. То есть котёл должен стоять в подвале или, как уже говорилось, быть заглублён. Но ничто не мешает сделать смешанную разводку, первый этаж, с верхним розливом, а второй и более верхний с нижним.

Причём, нижний розлив второго или иного верхнего этажа может быть как однотрубным, так и двухтрубным. Теперь вот появилась на рисунке напорная петля, настало время рассказать о ней подробней.

Для чего же она нужна? Проделаем простой опыт.

Возьмём резиновый или пластиковый мячик, утопим его рукой в ванне с водой на небольшую глубину, отпустим его. Мячик вылетит из воды, всплывёт, замеряем расстояние на сколько он вылетит. Проделаем опыт ещё раз, только мячик утопим как можно глубже и так же отпустим, опять замеряем, на сколько он выпрыгнет. Во втором случае мяч выпрыгнет выше. То же самое происходит и с водой в системе. Горячая вода легче, чем холодная, а значит, будет идти вверх. Котёл нагревает воду, и чем выше она поднимется по стояку от котла, да если ещё он прямой и диаметр его не занижен в сравнении с выходом из котла, тем больше вода сможет разогнаться внутри стояка, а стало быть создаст давление. Что и нужно для обеспечения циркуляции.

Горячая вода устремиться вверх и будет за собой из обратки тянуть холодную воду в котёл, где она опять же нагреется. Чем быстрее и лучше будет идти циркуляция, тем меньше у вас в системе будет разница температур подачи и обратки. Скорость воды при хорошо работающей системе может достигать 1м/с.

Раз есть давление, значит, система будет работать. Если известна скорость движения воды, при расчёте берётся примерно 0,8—1м\с, то можно рассчитать и сопротивление участка системы или трубы, а так же располагаемое давление напорной петли, пусть не совсем точное выражение, но приемлемое. Методик расчёта сопротивления трубопровода и системы много. Утомлять формулами не буду. Что лично меня удивляет, так это то, что в литературе по сантехнике приводятся рекомендации и готовые схемы для монтажа гравитационных систем отопления в частных домах, как правило, 1-2 комнаты, но информации по созданию давления и по напорной петле не дают.

Вернёмся опять же к системе с принудительной циркуляцией, к эстетической стороне. К тому, что можно заштробить трубы. А почему бы этого не сделать с гравитационной системой? Розлив, конечно в стену не спрятать, а этой задачи и нет. Его можно сделать на чердаке, если верхний, а обратку пустить в подвале. Для снижения теплопотерь от труб розлива их можно и нужно теплоизолировать, там где надо. Если же сделан на втором этаже или третьем нижний розлив, то он сам является греющим плинтусом, трубу можно пустить по плинтусу пола. Это как раз и будет экономией радиаторов. А стояки вполне можно и заштробить в стену. Диаметры их невелики, будут не более 1,0″ Подводка к радиаторам так же будет 1/2″ или 3/4″. Примерно то же, что и в системе с принудительной циркуляцией.

Точно так же систему с гравитационной циркуляцией можно и регулировать! На 1/2″ или 3/4″ подводку вполне можно поставить регулирующий краник или, всеми любимую и модную, термоголовку. Единственная оговорка будет, что краник или термоголовка должны быть с большим проходом. Других препятствий к регулированию нет.

Теперь вернёмся к экономии газа. Да, действительно, системы с естественной циркуляцией потребляют при равной теплоотдаче с системой с принудительной циркуляцией на 6-10% газа больше. Как известно, энергия из ниоткуда не берётся, и на то, чтобы воду двигать по системе, нужна энергия. В данном случае тепловая энергия нагретой воды переходит в механическую.

Но есть ли так рекламируемая экономия? Для движения воды в системе с принудительной циркуляцией работает насос, он потребляет электроэнергию. А электроэнергия, как известно, дороже чем газ. Так что экономии не будет.

Теперь рассмотрим ситуацию с горячей водой. Отечественные котлы с контуром ГВС ,конечно, оставляют желать лучшего, может, когда и придумают что получше.

Но почему бы не поставить бойлер косвенного нагрева или даже пластинчатый теплообменник. Теплоноситель с отопления будет нагревать воду ГВС, как и в системе с принудительной циркуляцией.

Можно в системах с естественной циркуляцией использовать и теплоаккумулятор, что очень хорошо при отоплении дровами или углём, не нужно круглосуточно сидеть и топить котёл

Вы протапливаете систему, нагреваете теплоаккумулятор, потом топить перестаёте, и система работает от теплоаккумулятора, причём так же в гравитационном режиме. Вместо трёхходового крана лучше использовать два шаровых крана, тогда вы сможете прогревать одновременно систему отопления и аккумуляторный бак, а так же избежите образования конденсата на стенках котла и резкого температурного перепада после нагрева системы отопления и переходе на работу котла на аккумуляторный бак.

С тёплым полом при гравитационной системе отопления действительно много ограничений. Кроме того, сложно смонтировать тёплый пол на гравитационной системе—нужна большая толщина стяжки. Сделать тёплый пол можно, но очень много ограничений и условий. Смысла в этом нет. Если всё-таки хотите гравитационную систему и тёплый пол в ванной или в душе, тогда его разумнее сделать с принудительной циркуляцией через теплообменник, либо с насосом и взять теплоноситель обратки.

Ещё достоинство системы с естественной циркуляцией — это её энергонезависимость. Исключены аварийные ситуации, связанные с отключением электроэнергии. Конечно, если котёл газовый энергозависимый, то аварийной ситуации в принципе быть не может при отключении электроэнергии. Пропало питание, отключился котёл и всё! Система остынет, потом выстынет здание, за это время скорее всего энергоснабжение восстановят и котёл включится сам, либо его включат. Совершенно другой сценарий будет с твёрдотопливным энергонезависимым котлом.

Котёл работает, хорошо раскочегарен, накидано хорошенько угля, и вдруг, пропадает электричество. Хорошо, если вы дома, подключили или подключился сам бесперебойник, завели генератор, к тому же он есть и завёлся. А если вас дома нет! В магазин ушли или ещё куда-то, или спать легли. Накидали в топку угля и решили отдохнуть. А тут такое дело. Отключится насос, хорошо, если бесперебойник есть и отработает это дело, а если нет? Тогда что? Котёл мнут через 5-15 закипит, сработает группа безопасности от превышения давления, будет выброс пара, кипятка. Во-первых, это опасно, может ошпарить, а во-вторых, что будет со штукатуркой гипсокартоном, обоями? Нужен будет ремонт в здании. Если открытый расширительный бак, то из него так же будет выброс пара и кипятка. А если система гравитационная, то никаких проблем не будет с отоплением. А дома будет ужин при свечах.

Посему можно сделать вывод—гравитационная система вещь надёжная и безотказная, но её нужно уметь рассчитывать и правильно сделать. Срок её службы ограничивается только старением материала, из которого система сделана. Система, смонтированная из стальных труб, служит по 35-50лет!

Так что полностью пренебрегать и отказываться от гравитационной системы не стоит. Ну и ещё может быть недостатком системы с естественной циркуляцией её стоимость изготовления, материалы и работа. Если по стоимости материала расхождение будет не очень большим с системой с насосной циркуляцией, то стоимость работ будет выше. Тут играет роль квалификация тех, кто будет данную систему делать. Бездумно к этой работе подходить нельзя. Если с насосной циркуляцией кое-какие огрехи в работе и криворукость продавит, то в системе с естественной циркуляцией этого не будет, просто что-то не будет греть, и будете долго искать причину.

Продолжение темы о гравитационной системе отопления читайте в частях: часть 2 и часть 3.