Невзирая 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 очень существенную долю в теплоснабжении. Они обширно и удачно используются как в личном жилищном и коттеджном строительстве, так и при сооружении объектов в районах, где электроснабжение или отсутствует, или осуществляется с перебоями.
Гравитационная система водяного отопления, принцип деяния которой показан на рис. 1, была придумана еще в одна тыща семьсот 70 семь г. французским физиком Боннеманом (Bonneman) для подогрева инкубатора.
Рис. 1. Принцип деяния гравитационной системы отопления.
Начиная с одна тыща восемьсот восемнадцать г., системы отопления Боннемана стали обширно применяться в Европе, правда, в главном для теплиц и оранжерей. Базы методики термического и гидравлического расчета систем с естественной циркуляцией были разработаны британцем Гудом (Hood) в одна тыща восемьсот 40 один г. Конкретно он на теоретическом уровне обосновал пропорциональность скоростей циркуляции теплоносителя квадратным корням из различия высот центра нагрева и центра остывания, другими словами перепада высот междукотлом и радиатором. Естественная циркуляция воды в системах отопления была довольно отлично исследована и имела сильную теоретическую поддержку. Но споявлением насосных отопительных систем энтузиазм ученых к «гравитационке» равномерно потухал. Теорию естественной циркуляции быстро и поверхностно освещаютв университетских курсах. При устройстве таких систем монтажники в главном пользуются советами «бывалых» да теми жадными требованиями, которые изложены внормативных документах. Но нормативные документы только диктуют требования, но не дают разъяснения обстоятельств возникновения того либо другого «постулата». В связи с этим в кругу профессионалов циркулирует довольно много легенд, которые и хотелось бы малость развеять.
Рис. 2. Пример двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией
Для этого используем пример традиционной двухтрубной гравитационной системы отопления (рис. 2), со следующими начальными данными: начальный объем теплоносителя в системе – 100 л; высота от центра котла до поверхности нагретого теплоносителя в баке Н = семь м; расстояние от поверхности нагретого теплоносителя в баке до центра радиатора второго яруса h1 = три м, расстояние до центра радиатора первого яруса h2 = 6 м.
Температура на выходе из котла – девяносто °С, на входе в котел – 70 °C. Действующее циркуляционное давление для радиатора второго яруса можно найти поформуле:
Δp2 = (ρ2 – ρ1) · g · (H – h1) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 3) = 470,4 Па.
Для радиатора первого яруса оно составит:
Δp1 = (ρ2 – ρ1) · g · (H – h1) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 6) =117,6 Па.
При более четких расчетах учитывается также остывание воды в трубопроводах.
Миф 1. Трубопроводы должны прокладываться с уклоном по направлению движения теплоносителя. Не спорим, так было бы хорошо, но на практике это требование не всегда удается выполнить. Кое-где опора покрытия мешает, кое-где потолки устроены в различных уровнях и т.п. Что все-таки будет, если выполнить подающий трубопровод с контруклоном (рис. 3)?
Рис. 3. Пример выполнения верхнего розлива с контруклоном
Если хорошо подойти к решению этого вопроса, то ничего ужасного не произойдет. Циркуляционное давление если и снизится, то на ничтожно малую величину (несколько паскалей), за счет паразитного воздействия остывающего в верхнем розливе теплоносителя. Воздух из системы придется удалять при помощи проточного воздухосборника и воздухоотводчика. Пример этого устройства показан на рис. 4. Дренажный кран служит для выпуска воздуха в момент наполнения системы теплоносителем. В «крейсерском» режиме этот кран закрыт. Такая система остается стопроцентно работоспособной.
Рис. 4. Пример устройства для выпуска воздуха из верхнего розлива
Миф 2. В системах с естественной циркуляцией охлажденный теплоноситель ввысь двигаться не может. Это совсем не так. Для циркуляционной системы понятие «верха» и «низа» очень условны. Если оборотный трубопровод на каком-то участке подымается, то кое-где он на эту же высоту и опускается. Другими словами гравитационные силы уравновешиваются.Все дело только в преодолении дополнительных местных сопротивлений на поворотах и линейных участках трубопровода. Все это, также вероятное остываниетеплоносителя на участках подъема должно учитываться в расчетах. Если система хорошо рассчитана, то схема, представленная на рис. 5, полностью имеет право на существование. Не достаточно того, сначала прошедшего века такие схемы довольно обширно применялись, невзирая на свою слабенькую гидравлическую устойчивость.
Рис. 5. Схема с верхним расположением оборотного трубопровода
Миф 3. В гравитационных системах подающий трубопровод должен перейти над всеми ярусами радиаторов. Это тоже совершенно не непременно. Размещение подающего трубопровода с соответствующим уклоном у потолка верхнего этажа либо на чердаке позволяет удалять воздух из системы через открытый расширительный бак. Но делему удаления воздуха можно решить и при помощи автоматических воздухоотводчиков (рис. 6) либо отдельной воздушной полосы.
Рис. 6. Схема с нижним расположением подающей полосы
Миф 4. При естественной циркуляции теплоносителя радиаторы непременно должны размещаться выше центра теплогенератора (котла). Это утверждение справедливо только при расположении отопительных устройств в один ярус. При количестве ярусов два и поболее, радиаторы нижнего яруса можно располагать и ниже котла, что, естественно, должно быть испытано гидравлическим расчетом. А именно, для примера, показанного на рис. 7, при H = семь м, h1 = три м, h2 = восемь м, действующее циркуляционное давление составит:
g · [H · (ρ2 – ρ1) – h1 · (ρ2– ρ1) – h2 · (ρ2– ρ3)] = 9,9 · [ 7· (977 – 965) – три · (973 – 965) – 6 · (977 – 973)] = 352,8 Па.
Тут: ρ1 = девятьсот шестьдесят 5 кг/м три – плотность воды при девяносто °С; ρ2 = девятьсот 70 семь кг/м три – плотность воды при 70 °С; ρ3 = девятьсот 70 три кг/м три – плотность воды при восемьдесят °С.
Циркуляционного давления полностью довольно для работоспособности таковой 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 смеси владеют существенно большей вязкостью, чем вода. Не считая того, удельная теплоемкость этих консистенций несколько ниже, чем у воды, что просит, при иных равных критериях, ускоренной циркуляции теплоносителя. Эти два фактора вкупе взятые значительно наращивают расчетное гидравлическое сопротивление системы, заполненной теплоносителями с низкой температурой замерзания.
Миф 6. В открытый расширительный бак нужно повсевременно доливать теплоноситель, т.к. он активно испаряется. Да, это вправду огромное неудобство, но его можно просто убрать. Для этого применяется воздушная трубка и гидравлический затвор, устанавливаемый, обычно, поближе к нижней точке системы, вблизи с котлом (рис. 8). Такая трубка служит воздушным демпфером между гидравлическим затвором и уровнем теплоносителя в баке, потому, чем больше ее поперечник, тем лучше. Тем меньше будет уровень колебаний уровня в бачке гидрозатвора. Некоторые умельцы умудряются закачивать в воздушную трубку азот либо инертные газы, тем предохраняя систему от проникания кислорода.
Рис. 8. Воздушная трубка с гидрозатвором
Миф 7. Насос, установленный на байпасе головного стояка, не создаст эффекта циркуляции, т.к. установка запорной арматуры на главном стояке междукотлом и расширительным баком запрещена. Можно поставить насос на байпасе оборотной полосы, а между врезками насоса установить шаровой кран. Такое решение не очень комфортно, т.к. всякий раз перед включением насоса нужно не запамятовать перекрыть кран, а после выключения насоса – открыть. Установка обыденного пружинного оборотного клапана невозможна из-за его значимого гидравлического сопротивления. Домашние мастера пробуют препарировать оборотные клапаны, снимая с них пружинки совершенно либо устанавливая их «наоборот» (превращая клапан в нормально открытый). Такие переделанные клапаны создадут в системе неподражаемые звуковые эффекты из-за неизменного «хлюпанья» с периодом, пропорциональным скорости теплоносителя.Есть еще более действенное решение: на главном стояке между врезками байпаса устанавливается поплавковый оборотный 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 оборотного клапана
Водяные системы отопления с естественной циркуляцией закутаны еще многими легендами, которые предлагаем для вас развеять без помощи других:
Гравитационная либо принудительная циркуляция системы отопления: что избрать?
Отопление личного дома – важный элемент пригородного жилища, и от того, каким будет отопление, зависит комфорт живущих в доме. О выборе газового котла отопления мы гласили ранее, сейчас побеседуем о том, какой будет циркуляция теплоносителя по системе отопления – гравитационная (самотёчная) либо принудительная – с помощью насоса. Портал Firststroy.ru скажет о плюсах и минусах этих 2-ух вариантов системы отопления.
Гравитационная система циркуляции знакома многим, кто жил в личных домах в русские времена. Фактически, другой и не было, но сейчас есть выбор – принудительная циркуляция с помощью насосов. Но давайте по порядку.
Что такое гравитационная система отопления
Гравитационная система отопления – это естественная циркуляция теплоносителя в системе отопления, которая достигается благодаря нагреванию теплоносителя – жгучая вода от котла теснит более холодную, отдавшую тепло средством радиаторов отопления. Остывшая вода спускается вниз, жгучая – ввысь, таким макаром и осуществляется циркуляция в системе.
Плюсы и минусы гравитационной системы отопления
Плюсы
Основной плюс таковой системы – энергонезависимость отопления, ведь для принудительной циркуляции нужна электрический насос. И при выключении электроэнергии отопление перестает работать.
Очередной плюс – разработка устройства с гравитационной циркуляцией отработана десятками лет, и выполнить ее довольно легко, главное соблюдать обыкновенные правила, схем и расчетов таких систем в Вебе более, чем довольно.
Минусы
Для монтажа гравитационной системы отопления придется применять железные трубы, в особенности труба, идущая от котла к расширительному баку. Котел при всем этом должен находиться ниже радиаторов отопления, в эталоне – в подвале, а расширительный бак –выше радиаторов, в эталоне на чердаке.
Железные трубы подвержены коррозии, нужно больше теплоносителя в системе, КПД ниже, для монтажа системы будет нужно сварщик.
Все же, мы совершенно не желаем сказать, что гравитационная система отжила свое и поболее не животрепещуща, нет. Схожую идею усиленно втолковывают людям производители котлов с насосами, производители насосов и полипропиленовых труб. Для маленьких домов издержки на гравитационную систему отопления будут никак не выше, а то и ниже цены принудительной системы.
Плюсы и минусы принудительной системы отопления
Системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя больше теснят обычные гравитационные. Тому есть много обстоятельств, и плюсы, обычно, перекрывают минусы.
Плюсы:
- Внедрение более дешевеньких полипропиленовых труб, нет необходимости в сварочных работах.
- Газовый котел отопления может устанавливаться там, где комфортно, он может быть стенным либо напольным.
- КПД приметно выше, благодаря резвой доставки жаркого теплоносителя к радиаторам.
- Пластмассовые трубы не заржавевают и могут расслабленно работать с теплоносителем-незамерзайкой.
Минусы
Минусы системы отопления с насосами тоже есть, хотя не ярко выраженные:
- Энергозависимость – насосы работают от электричества, и если его отключат, отопления не будет. Но если установить аварийные батареи, которых хватит на 5-6 часов в среднем. Или приобрести бензогенератор, который и будет делать функцию аварийного энергоснабжения.
- Насосы растрачивают электроэнергию, но это совершенно мало, на уровне работы одной лампочки освещения.
- Современные котлы отопления с насосами для принудительной циркуляции обычно стоят дороже, обычных газовых котлов без электроники.
- Электроника и насос в современном котле отопления – это, конечно, хорошо, но необходимо осознавать, что шансов на поломку у них больше, и ремонт будет стоить дороже. Но это не означает, что такие котлы ненадежны либо не высококачественные, просто имейте ввиду, что сервис в процессе использования может обойтись дороже.
Выводы
Вопреки заявлениям некоторых профессионалов, и гравитационная, и принудительная система циркуляции имеет право на жизнь. Просто выбирать необходимо исходя из личных критерий, 1-ый вариант – это для маленьких домов и дач, с площадью подогрева до 60-70 квадратных метров, 2-ой вариант более подходящий для жилых площадей 80-100 кв. метров и поболее.
Также не следует забывать, что 1-ый вариант просит размещения отопительного котла ниже радиаторов, а расширительного бака – выше. Разница в материалах труб и в схемах монтажа систем тоже стоит учесть.