Отопление самотеком: Самотечная система отопления: все что нужно знать | Статьи

Самотечная система отопления: Принцип работы, Плюсы, Минусы, Схемы | 5energy

При строительстве небольших домов, достаточно часто, в проектах изначально закладывают самотечную систему отопления. В первую очередь, связано это с глобальной экономией. Данная система позволяет запустить отопление без использования дополнительного насоса. О преимуществах, недостатках и особенностях данной системы  мы и поговорим в этой статье.

Принцип работы самотечной системы

В основе данной системы стоят законы физики. Ведь давно известно, что нагретое вещество всегда легче холодного. На этом принципе построена вся система отопления.

В котле теплоноситель нагревается до наивысшей температуры. По мере нагревания вода поступает по трубам в радиаторы, передавая свое тепло радиатору, а уже радиатор отдает тепло в помещение.  В процессе остывания, теплоноситель движется по наклоненным трубам, дальше он возвращается в котел. Цикл продолжается непрерывно. Горячий теплоноситель постоянно выдавливает остывший, в следствии чего процесс постоянный.

Что бы все работало как надо, должно соблюдаться несколько условий:

1. Нагревательный элемент котла должен находиться ниже уровня приточной трубы охлажденного теплоносителя, иначе приток будет нарушен и система не сможет функционировать.
2. Разность температур на всходе охлажденного теплоносителя и на выходе должна быть не менее 25 градусов, иначе скорость циркуляции будет слишком низкой.
3. Расстояние от котла до ближайшего радиатора не должно быть слишком большое (до 25 метров), иначе сопротивление материалов, из которого выполнена труба не позволит нормально работать системе.
4. Система должна полностью заполняться теплоносителем. Для этого, рекомендуется установить расширительный бачок.

Пример схемы самотечной системы отопления

Схема №1

Схема №2

Схема №3

Преимущества самотечной системы отопления:

1. Энергонезависимость. В случае отсутствия электроэнергии, система будет полноценно работать, так как нет необходимости подачи напряжения на насос.
2. Отсутствие вибрации теплоносителя, создаваемой насосом.
3. Простота обслуживания, высокая ремонтопригодность системы, безотказность.
4. Система регулируется сама, в отличие от температуры воздуха в помещении. Если температура низкая — тепло принимается быстрее, в следствии чего ускоряется движение теплоносителя.

Недостатки самотечной системы отопления:

1. Возможность стабильной работы только в небольших домах.
2. Необходимо создавать специальный уклон, для нормальной циркуляции системы.
3. Более высокая вероятность промерзания системы на минимальных режимах работы котла (из-за более низкой скорости прохождения теплоносителя).
4. Необходимость расширительного бачка и постоянного контроля уровня теплоносителя в нем.

Самотечная система отопления хорошо считается с водогрейными котлами на отработанном масле, газовыми, твердотопливными котлами и т.д. Такая система хорошо подойдет тем, у кого есть небольшой одноэтажный дом без планов его достройки и т.

д.

В любом случае, при изменении конструкции сисиемы (при достройке, перестройке, монтажа теплого пола и т.п.) для улучшени циркуляции, в данну систему можно врезать циркуляционный насос и уставовить мембранный расширительный бак. 

 

Самотечное отопление в доме

Очень весомым плюсом самотечной системы водяного отопления является ее независимость от наличия электроэнергии. Самотечное отопление может быть создано и на удаленной даче на основе энергонезависимого твердотопливного котла. Система бесшумная и надежная, она, несомненно, будет востребована и в будущем.

Наработан большой опыт создания самотечных систем отопления, ведь ранее все водяное отопление создавалось по принципу самотека. Система может быть создано по «типовой народной схеме» и своими руками.

Недостатками являются ограничения по мощности, отапливаемой площади, возможности подключения дополнительных контуров, при повышенной цене на создание.

Самотечное отопление обходится дороже, примерно в 2 раза по сравнению с системами принудительной циркуляции, так как требует большой диаметр труб и особенного размещения котла. Сложность при создании и в том, что трубы большого диаметра должны иметь общий уклон, а значит их положение фиксировано и поэтому они часто не вписываются в дизайн помещения, загромождают интерьер.

Как рассчитывается самотечная система

Можно заказать тепловой и гидравлический расчет у специалистов, в лицензированных организациях, но это обойдется недешево. Можно сделать эти расчеты приблизительно с помощью известных программ или вручную.

Но обычно пользуются общеизвестными рекомендациями и, как правило, этого вполне достаточно, чтобы создать работоспособную систему с самотеком жидкости.

Скорость движения жидкости по системе в любом случае не большая. Чем больше внутренние диаметры трубопровода и радиаторов, а также котла, тем большее количество жидкости будет проходить по ним, тем больше энергии сможет переноситься.

Важно ответить на вопрос — достаточно ли будет энергии переносить теплоноситель для отопления конкретного здания? В этом и заключается суть расчетов. Но если расчетов нет, то нужно обратиться к опыту создания подобного отопления и утепления зданий.

Потери энергии и обеспечение движения жидкости

Во первых, нужно определиться со степенью утепления здания, — соответствуют ли она требованиям нормативных документов. Если нет, то может не хватить мощности не только самотечной системы….. Обогреть холодное здание себе дороже, нужно утеплять, а не увеличивать мощность обогрева.

После того, как здание утеплено, можно обратиться к опыту создания подобных систем, откуда известно, что обычная предельная площадь самотечного обогрева составляет 150 м кв. на каждом этаже здания, при этом желательно распределение радиаторов на 2 плеча на каждом этаже, а длина подающего трубопровода каждого плеча не должна превышать 20 метров.

Обязательное условие для создания системы – превышение горячего теплоносителя (обычно принимается средняя линия радиаторов) над холодным (средняя линия теплообменника котла).

При большей длине трубопроводов, желателен бы расчет, или нужно мириться, что возможно, в пики морозов пропускной способности системы (скорости теплоносителя) может и не хватить что бы в здании было жарко.

Рассмотрим, отчего же будет зависеть работоспособность самотечной системы.

Особенности системы обогрева с естественной циркуляцией

Напор в самотечной системе будет напрямую зависеть от высоты водяного столба с разностью плотностей воды (разностью температур) и от самой разности плотностей воды. Формула напора приведена ниже.

Чем больше разность температур подачи и обратки, и чем выше водяной столб с этой разностью, тем быстрее будет циркулировать вода, тем больше тепла будет переноситься, тем надежнее система и большую площадь можно будет отопить.

Дело в том, что вода наиболее значительно остывает в радиаторах, до них она считается горячей. После радиаторов вода холодная движется по обратке к теплообменнику котла, где происходит ее нагрев. Следовательно, чем ниже находится теплообменник относительно радиаторов, тем больше будет напор в системе.

Кроме того, вода остывает и в самой трубе выходящей из котла, а это значит, что чем выше будет поднят горячий трубопровод, и чем он длиннее и больше отдает тепла, тем будет больше напор.

Впрочем, эта теплототдача будет иметь низкую эффективность для обогрева дома, если горячий трубопровод расположен под потолком. Лучше, если он находится вдоль пола отапливаемой массандры и является для нее отопительным прибором.

Не правильно делать просто высокий столб горячей воды, вынося расширительный бак выше крыши. Нужна наибольшая разность высот, на которой бы происходил перепад температур, а этого проще добиться опусканием котла.

Типичная ошибка при создании самотечной системы для 2-х этажей — подключение радиаторов на обоих этажах к одним стоякам. В результате на 1 этаже будет еще холодно, когда на 2 этаже уже очень жарко. Правильно для мансарды предусмотреть отдельное независимое плечо отопления со своим регулировочным вентилем.

Особенность системы:
— жидкость в самотечной системе обычно остывает значительно, вследствие небольшой скорости ее движения. Разница температур подачи и обратки чаще находится в пределах 25 — 30 градусов. Температурный режим, например, — 75град. выход из котла и 45 град. обратка. Поэтому недопустимо создавать схему с одним трубопроводом с последовательным подключением радиаторов. Подходят только попутная и тупиковая двухтрубные схемы разводки.

Как движется теплоноситель (вода)

Из вышесказанного вытекают и конструктивные особенности самотечной системы отопления.

Котел располагается в приямке, в подвале, во всяком случае, желательно, чтобы его теплообменник был ниже средней линии радиаторов.

Все трубопроводы делаются с общим уклоном по ходу движения жидкости:

• вода из котла поднимается по вертикальному стояку в самую верхнюю точку;
• от вертикального горячего стояка всегда должна вниз до входа в котел;
• разница высот между начальной и конечной точкой трубы не менее одного процента, но по длине уклон может меняться как угодно;
• всегда лучше обеспечивать максимальный уклон.

Какие применить трубы

Диаметр труб должен быть для подачи и обратки на одном крыле трубопровода не менее 32 мм, при этом радиаторы могут подключаться и трубами с внутренним диаметром 20 мм. А для стояка и подачи на крыло — не менее 50 мм. Впрочем никто не запрещает увеличить эти диаметры, что только сделает систему мощнее.

До сих пор оптимальным вариатном считаются обычные стальные трубы. При больших диаметрах они становятся конкурентноспособными пластику. К тому же стальная труба большого диаметра является и сама по себе отопительным прибором, ввиду значительной проводимости тепла металлом.

Котел, радиаторы, трубопровод

Применяется специальный котел (и газовый и твердотопливный) с собственным маленьким гидравлическим сопротивлением, предназначенный для самотечной системы.

Применяются радиаторы с низким гидравлическим сопротивлением, с большим диаметром внутренних отверстий — обычно или чугунные или алюминиевые.

В высшей точке трубопровода устанавливается клапан для стравливания воздуха (система под давлением с закрытым расширительным баком (гидроаккумулатором)). В систему встраивается на выходе из котла группа безопасности – манометр и аварийный клапан. Либо в высшей точке располагается расширительный бак открытого типа.

Сливной кран располагается в районе котла в низшей точке трубопровода, делается отвод либо в канализацию, либо на емкость.

Подборка котла по мощности ведется как обычно — в зависимости от теплопотерь здания, а радиаторов — от теплопотерь каждой комнаты где они устанавливаются.

При этом чаще пользуются правилом — радиаторы суммарно чуть мощнее котла (при этом учитывается, то что паспортная температура жидкости обычно больше реальной, т.е. радиторы приобретаются еще мощнее на 20 – 35 %), после чего общая мощность радиаторов распределяется по комнатам.

Схемы самотечного отопления на одно крыло

Типичная схема водяного отопления с самотечным движением жидкости. Здесь только лишь одно крыло. Горячий трубопровод располагается повыше, от него опускаются стояки вниз на каждый радиатор или на пару радиаторов. В схеме указан расширительный бак вместо гидроаккумулятора.

На практике часто подобные схемы реализуются так чтобы расширительный бак, верхний трубопровод располагались бы на чердаке а обратка часто опускается под пол в подвал. При этом трубопроводы меньше загромождают жилое пространство и не портят интерьер. Но тогда все трубопроводы в холодной зоне должны быть хорошо утеплены — слой не менее 15 см минеральной ваты. Пенопласт не подходит, так как его едят грызуны и его не стоит нагревать до 70 град.

Прокладка труб по чердаку

Подвариант данной схемы — обратка поднята вверх, так как не всегда есть возможность прокладывать ее понизу — мешают дверные проемы, нет подвала и т.д.

В небольшом доме

Вариант размещения радиаторов прямо возле котла. Это возможно лишь в климатических зонах с постоянной положительной температурой, и если окна достаточно утеплены (двойные стеклопакеты), и нет особой необходимости в создании тепловых завес путем размещения радиаторов под окнами. Схема применяется, когда нет возможности понизить уровень котла — максимально сокращаются трубопроводы.

Трубопровод на два крыла

Следующий пример более востребован в жизни. Чаще так и располагаются трубопроводы при самотечном движении жидкости в небольшом частном доме или на даче на уровне радиаторов с выдержкой общего уклона.

Трубопровод разделен на два крыла, которые желательно сделать одинаковой протяженностью. Все радиаторы подключаются через вентили для оперативной регулировки поступления воды.

Для двух этажей

Еще один пример «из жизни» разводки трубопроводов при самотечном движении жидкости. На этот раз отапливается полноценный этаж и мансарда.

Так как крыло мансарды маломощное, то оно включено трубопроводом меньшего диаметра — 25 мм. Здесь применяются стояки на каждую пару радиаторов в комнатах первого этажа, а горячий трубопровод проложен по полу мансарды и является для нее обогревающим элементом.

Схема требует создания достаточного напора, поэтому теплообменник котла располагается ниже средней линии радиаторов первого этажа минимум на пол метра.

Принципы и выводы

Можно разработать любое количество схем самотечного отопления в зависимости от конкретной планировки дома но всегда соблюдаются следующие принципы — максимально большой столб воды с перепадом температур, максимальные диаметры трубопроводов и специальные котлы и радиаторы, кольцо трубопроводов — «подача-радиатор-обратка» делаются как можно короче, для чего трубопровод разделяется на несколько плечей, которые подключаются к котлу параллельно.

Также важно: — если самотечное отопление в доме создавалось самостоятельно, или владельцы принимали активное участие в его создании, то и все выявленные недостатки в процессе эксплуатации могут быть исправлены своими руками или система может быть без особых затрат доработана, при выявлении ее недостатков.

Проверка гравитационных печей — InterNACHI®

Ник Громицко, CMI®

Гравитационные печи — это отопительные агрегаты и связанное с ними оборудование, в которых теплый воздух перемещается по зданию под действием силы тяжести. Эти устаревшие печи устанавливались с конца 1800-х до середины ^-го -го века и до сих пор используются в некоторых старых зданиях.

Их конструкция проста:  топливо подается через дверь в камеру сгорания, которая нагревает окружающий воздух, прежде чем он поднимется на верхние этажи жилища по воздуховодам, проходящим через стены и полы здания. Вентиляционные отверстия, которые стратегически прикреплены к воздуховодам, позволяют горячему воздуху выходить в комнаты дома. Эту конструкцию иногда называют «печью-осьминогом».

Первоначально в гравитационных печах сжигался только уголь, хотя со временем многие из них были переоборудованы для работы на более новых источниках топлива, таких как нефть, природный газ и пропан. Требования к воздуху для горения и вентиляции одинаковы в гравитационных печах и печах с принудительной подачей воздуха, и теплообменник аналогичен. Однако гравитационные печи больше, чем системы с принудительной подачей воздуха. У них меньше движущихся частей (что может объяснить их долговечность), и у них нет вентилятора. Без вентилятора, нагнетающего воздух через дом, печь работает тише, чем современные системы, поднимает меньше пыли, жильцы замечают меньше горячих точек вокруг вентиляционного отверстия, а поток теплого воздуха в комнату менее напористый и очевидный.

Эти преимущества незначительны по сравнению со следующими недостатками системы:

• неэффективность. По мнению некоторых специалистов, только половина тепла, вырабатываемого гравитационной печью, используется для обогрева дома, а остальное выбрасывается через дымоход. Напротив, многие современные печи с принудительной подачей воздуха имеют КПД 95%;
• расходы на отопление. Из-за их неэффективности домовладельцы обычно платят больше за отопление своих домов с помощью самотечной печи, чем с помощью обычной печи;
• медленное время отклика. Не имея средства, независимого от гравитации, для нагнетания воздуха по всему дому, этим печам может потребоваться много времени, чтобы нагреть комнату после их включения;
• выбросы парниковых газов. Поскольку для обогрева дома необходимо сжигать больше топлива, гравитационные печи выделяют больше парниковых газов, чем современные альтернативы;
• без кондиционера. Поскольку в гравитационных печах нет вентилятора для распределения воздуха, их нельзя соединить с центральным блоком кондиционирования воздуха;
• Асбест. До того, как стало известно об опасностях, связанных с асбестом, асбестовая изоляция использовалась в качестве изолятора и огнезащитного материала в самотечных печах по мере их установки. Инспекторы могут заметить толстую белую пленку вокруг печи и ее компонентов. Этот материал токсичен, его волокна известны как канцерогены, и с этим материалом нельзя обращаться или трогать его. Потенциальные покупатели должны договориться о цене дома, чтобы включить стоимость удаления асбестовой изоляции и, возможно, печи, квалифицированным специалистом;
• Воздуховод большого размера. Воздуховоды печи слишком велики и расположены не в том месте, чтобы их можно было использовать в современных печах. Когда гравитационная печь в конечном итоге будет заменена, воздуховод также необходимо будет изменить или отказаться от него; и
• угарный газ в приточном воздухе, который может образоваться из-за отверстий в швах камеры горелки.

Проверка может также включать следующие дефекты:

• хранящиеся поблизости предметы, которые могут блокировать поток воздуха, например чистящее оборудование или газеты;
• пыль или пух в регистре. Без периодического обслуживания пыль или ворс могут быть занесены сквозняком в печь; и
• коррозии.

Функциональные гравитационные печи, несмотря на их ограничения, не требуют замены. Однако обычно рекомендуется замена, потому что устройства, которые все еще работают сегодня, превысили свой ожидаемый срок службы, и им не хватает явных преимуществ и безопасности современных систем воздушного отопления.

Подводя итоги, можно сказать, что гравитационные печи неэффективны и устарели, хотя они все еще работают приемлемо там, где они установлены в некоторых старых зданиях.

 

 

Международная ассоциация сертифицированных авиационных консультантов

Что такое гравитационная печь?

Как работает гравитационная печь?

Гравитационная печь работает аналогично большой печи . Гравитационная печь имеет камеру , в которой сжигается топливо для выработки тепла, которое затем передается по воздуховодам для обогрева вашего дома. Поскольку тепло поднимается вверх, гравитационные печи обычно устанавливают в подвальных помещениях, чтобы получить наилучший приток воздуха. Гравитационные печи сейчас менее распространены, поскольку они не так эффективны, как более новые системы отопления. Кроме того, гравитационные печи также сложнее ремонтировать, поскольку они не так распространены, как стандартные печи. Чтобы узнать больше о системах отопления, позвоните нам сегодня.

Безопасны ли гравитационные печи?

Гравитационные печи  обычно  так же безопасны, как и стандартные печи, производимые сегодня . Тем не менее, основной причиной для беспокойства является материал, из которого сделана гравитационная печь.

Большинство гравитационных печей содержат асбест , главным образом в изоляции внутри ваших воздуховодов, что представляет опасность для здоровья, если асбест разрушается. В некоторых случаях вы можете удалить и заменить детали, содержащие асбест, но вам придется нанять специализированного техника для выполнения работы таким образом, чтобы эффективно и безопасно удалить асбест. Чтобы узнать больше о системах отопления, свяжитесь с нами сегодня.

Зачем нужно менять печи?

Несколько  причин, по которым вы можете захотеть заменить свою печь  , включают:

• Вашей печи более 15 лет.
• Ваши счета за электроэнергию резко возросли.
• Ваша печь часто выходит из строя.

Еще одна причина, по которой вы можете захотеть заменить свою печь, — это если она больше не обогревает ваш дом эффективно. Замена вашей печи на более новую и более эффективную печь сэкономит вам деньги на энергию и затраты на ремонт. Чтобы заменить печь, позвоните нам сегодня.

Гравитационные печи были очень популярны в свое время.

Эти типы печей устанавливались с конца 1800-х до примерно середины 1900-х годов, прежде чем газовые и электрические печи стали стандартом.

Если вы когда-нибудь их видели, то знаете, что они могут выглядеть довольно устрашающе из-за своего размера!

Как работают гравитационные печи?

Эксплуатация гравитационной печи довольно проста.

Топливо помещается в камеру сгорания, которое затем нагревает окружающий его воздух, а затем этот воздух поднимается по воздуховоду для обогрева остальной части дома.

Тепло естественно поднимается вверх, поэтому вентилятор или двигатели не задействованы.

Первоначальные гравитационные печи работали на угле, который нужно было регулярно заменять, чтобы поддерживать поступление тепла.

По сути, это была гигантская печь, которая в то время отапливала дом.

По мере развития технологий новые источники топлива, такие как пропан, нефть и природный газ, заменили уголь для обогрева печи.

Недостатки гравитационных печей

Сегодня большинство гравитационных печей подлежат замене только из-за их возраста. Если это недостаточно убедительно, вот еще несколько веских причин для замены:

• Низкая эффективность  – Сегодня КПД печи начинается с 80% и достигает 98%. Это означает, что не менее 80% сжигаемого топлива используется для обогрева дома.