Теплый пол в гравитационной системе отопления

Обновлено: 17.05.2024

Даже в самых новых домах, с полным пакетом систем комфорта, все-таки имеются помещения, где не мешало бы чуточку добавить тепла и уюта. Например, на кухне, или в ванной, или в туалете, и сделать это так, чтобы было не просто тепло и уютно, но и комфортно. При этом так, чтобы зайдя босыми ногами на кафельный пол, не чувствовался холод. И решение этой проблемы есть, при чем, здесь не нужно выдумывать велосипед. Для этого достаточно просто переделать систему отопления, добавив в нее еще один элемент – «теплый пол».

Основные схемы включения водяного теплого пола в отопление дома

На вопрос как сделать теплый пол от отопления, опытный теплотехник, назовет четыре основных варианта схем монтажа оборудования. Конечно, вариантов может быть и больше, но именно эти способы подключения используются для замкнутой системы частных домов.

В частном малоэтажном домостроении теплые полы устанавливаются обычно в виде отдельной врезки в основную систему с котлом, радиаторами и трубопроводами. Причин здесь несколько. Первая заключается в специфике установки элементов в толщу бетонной стяжки – покрытие должно быть прочным. В тоже время сам «пирог» должен иметь отличную тепло- и гидроизоляцию. Вторая причина, заключается в том, что нагрев теплоносителя осуществляется до температуры 55 градусов. Так как это максимальная температура, которая предусмотрена для прогрева пола. Это очень важно, потому что иметь под ногами раскаленный пол не очень и приятно. Третье, скорость потока теплоносителя в проложенном трубопроводе не должна быть больше 0,6 метров в секунду и не меньше 0,3 метров в секунду.

Традиционная классическая схема установки

Данный проект предусматривает использование для подключения коллектор. Схема позволяет сделать подключение нескольких петель трубопроводов. Особенностью этого решения выступает то, что температуру теплоносителя придется настраивать на самом отопительном котле. Вариантов врезки здесь несколько, от отдельного выхода труб после и перед котлом в коллекторы и до врезки в трубопровод у батареи.

Есть ли ограничения при таком решении? Есть, первое – это наличие циркуляционного насоса, хотя бы на этот контур. Без постоянной циркуляции теплоносителя схема работать не будет. А в открытой системе, учитывая, что контур находится ниже уровня пола и соответственно ниже отопительного котла, то движение воды будет замедлено или отсутствовать вообще.

Второй момент заключается в том, что трубопровод под полом лучше включать в систему в основе которой стоит конденсационный котел, как лучший вариант для такой переделки. Двухконтурный газовый котел прямого нагрева при температурном режиме работы в 35-45 градусов будет страдать от перегрева теплообменника, из-за чего, скорее всего, через 2-3 сезона его придется заменить. Но здесь стоит отметить, что эта схема самая простая и удобная для монтажа.

Включение трехходового клапана в схему подключения

Следует отметить, что это схема включения в систему отопления элемента теплого пола пользуется наибольшей популярностью. Она строится на включении в коллектор или в ответвление для контура трехходового клапана. В результате, через который и происходит наполнение труб теплоносителем.

Суть этого устройства заключается в том, что он обеспечивает смешение потока горячего теплоносителя из трубопровода подачи с охлажденным потоком из трубы обратки. Получившийся, таким образом, коктейль позволит нормализовать температуру теплоносителя до нужного диапазона. Пропорции для смешивания обеспечиваются термостатической головкой клапана. Именно она, при подаче более горячего теплоносителя открывает клапан холодной подачи больше. А если теплоноситель удовлетворяет запрограммированным параметрам, то закрывает добавление более холодной воды из трубы обратки.

Плюс этого решения заключается в простоте – всего один элемент и получается вполне работоспособная схема подключения. К тому же такой клапан вполне доступен по цене. Да и установка его не представляет большого труда. Для этого просто открутить две американки и поставить перед коллектором горячей воды, а также подвести отрезок от трубы обратки.

Увы, есть и минус такой установки. Точно откалибровать клапан довольно сложно, так что придется постоянно заглядывать в распределительный ящик. А также регулярно устанавливать его показание. По мимо самого клапана придется усилить напор, поэтому придется раскошелиться и на нагнетающий насос.

Установки с насосно-смесительной группой

Еще одним вариантом того как сделать теплый пол от отопления в частном доме выступает дополнение распределительного коллектора насосно-смесительным узлом. Данная схема применяется в обычной схеме для установки батарей и дополнения ее одним или несколькими направлениями прокладки теплого пола. Отличие этой схемы от предыдущего варианта с трехходовым клапаном заключается в установке насосно-распределительной группы.

В состав оборудования здесь также входит трехходовой клапан, но более точное дозирование холодной и горячей воды достигается применением балансировочного клапана и байпасов.

Это, пожалуй, самая дорогая из представленных вариантов схема оборудования, но нужно отдать должное и самая эффективная. Здесь точность подачи теплоносителя имеет отклонение от заданных параметров в пределах 0,5-1 градус, что существенно для таких помещений как кухня, ванная, или жилая комната.

Монтаж оборудования с терморегулирующим комплектом

Еще одним вариантом компоновки оборудования является схема, в которую включен терморегулирующий комплект. Суть такой модели управления подачей теплоносителя довольно проста. В трубу обратки устанавливается терморегулирующий комплект с механическим или электронным клапаном. Перед началом работы устанавливается максимальная температура теплоносителя в системе и порог остывания теплоносителя. При открытом клапане в систему поступает нагретый до максимальной температуры теплоноситель. Она заполняет полностью весь объем контура. После срабатывания датчика клапан закрывается, и система остается заполненная горячим теплоносителем. По прошествии времени, когда вода остынет и температура упадет, срабатывает датчик. Тогда клапан открывается, давая возможность остывшему теплоносителю покинуть контур.

На повышенный комфорт такая схема не рассчитана, но она проста и удобна. И самое главное, доступна и очень надежна.

Как делается подключение теплого пола к автономной системе отопления

На практике, вопрос, как сделать теплый пол от отопления, часто оказывается просто нереализованным проектом. Дело в том, что реализация всего задуманного требует понимания последовательности и общего объема работ по монтажу. Для самого небольшого участка прокладки труб придется как минимум поднять высоту пола на 13-15 см. Хорошо, если здание находится в процессе строительства или реконструкции, а если уже установлены дверные блоки? Тогда придется снимать пол и начинать работы с заливки основания.

С другой стороны, теплый пол позволит существенно повысить энергоэффективность дома, и утеплить пол. Как и любые другие работы все начинается с составления сметы и плана работ. Первое, что в таком случае делается – это проводится промер помещений и просчет точек подключения. Оптимально если распределительный коллектор будет установлен недалеко от отопительного котла. Таким образом, чтобы была возможность регулировать все приборы, наблюдая за изменениями показателей датчиков.

При планировании учитываются и технические условия устройства теплого пола. Первое – это длина трубопроводов. Для этого оптимально выбирать наименьшую длину, чем меньше длина петли, тем эффективней будет прогреваться пол. Поэтому рекомендуется просчитывать длину одного полного участка так, чтобы его длина была не больше 50 метров. Это немного, всего одна большая комната 4х5 метров. Второе, это подбор материала и способ врезки. Это от ближайшей батареи в комнате или от распределительного коллектора. Третий момент – способ соединения рукава и магистрального трубопровода существующей системы. Четвертый момент – это материал труб и фитингов.

Используемые материалы и технология проведения работ

Гидроизоляция

Система подогрева пола по своей сути не решает полностью проблемы отопления дома. Она скорее усиливает ту систему, которая уже есть, дополняя ее в наиболее критичных местах. Исходя из этого, все мероприятия по подготовке имеют цель. Кроме всего прочего, сделать качественное утепление пола здания. Независимо от основания пола делается расчистка и уплотнение существующего бетонного или земляного основания. Дальше идет формирование многослойного пирога. Первым слоем будет укладываться гидроизоляция. Независимо от того, где находится помещение слой гидроизоляции должен обеспечить не только защиту от проникновения влаги из грунта, но и не дать пролиться теплоносителю. Это очень актуально для помещений на втором этаже. Поэтому первое, что понадобится – это качественный материал для гидроизоляции.

Стяжка

Второй момент заключается в том, что под прокладку труб необходимо жесткое и одновременно, обладающее хорошими теплоизоляционными свойствами основание. Это может быть основание из бетонной стяжки с керамзитовым наполнителем. А также может быть армированная бетонная стяжка поверх экструдированного пенополистирола. Толщина стяжки может колебаться от 8 до 10 см. При использовании армированной сварной сетки цементно-гравийная стяжка может иметь толщину около 5 см, этого достаточно, чтобы основание получилось прочным и твердым. Поэтому необходимо рассчитать и объем пенопластовой подложки, и армированной сварной сетки, и объем раствора.

Материал трубопровода

Третий момент заключается в выборе материала трубопровода. Это очень важный момент. Для прокладки необходимо использовать цельный отрезок труб. Поэтому стоит задуматься и над выбором материала. Обычно для этого используется:

Полимерная труба;
Гофра из нержавейки;
Медная труба.

Полимерная труба самый распространенный материал, он легок, прост в обращении, не требуется большой квалификации, чтобы самостоятельно уложить его. Минус этого материала заключается в том, что есть определенные трудности с подключением его к радиатору или магистральному трубопроводу системы. Полимер использует специальные фитинги, работа с которыми требует определенной сноровки.

Гофра из нержавейки отлично переносит перепады давления и легко устанавливается, она более подвижная да и радиус изгиба у нее позволяет сделать петли более аккуратно. Но при подсоединении необходимо использовать специальные гайки и переходники. Да и цена такого материала значительная.

Медь обладает самой лучшей теплоотдачей, внутри трубки имеют гладкую поверхность и почти не имеют сопротивления движению жидкости. Но условия монтажа и дороговизна материала существенно сказываются на популярности материала.

Подложка

Отдельно необходимо остановиться на подложке или специальных материалах для установки труб. Сегодня можно решить вопрос прокладки теплого пола, как в бюджетном варианте, так и с применением новых технологий. Бюджетный вариант предусматривает укладку поверх бетона слоя фольгированного пенопласта или вспененного полиэтилена. Фольга будет исполнять роль теплового экрана, а подложка обеспечит дополнительную теплоизоляцию. Фиксацию труб можно выполнить при помощи пластиковых хомутов к сварной металлической решетке. Она же кроме основания для крепления труб, будет выполнять роль второго армированного пояса.

Более современный вариант предусматривает применение специальных матов из пенополистирола с фольгой и уже выполненными каналами для укладки труб. Примечательно, что такой материал позволяет работать, как с прямолинейными участками, так и выполнять изгибы трубы. На нем изначально выполнены специальные углубления под прокладку труб с соблюдением оптимального радиуса поворота.

Металлические экраны

Еще один материал, применяемый при монтаже это специальные металлические экраны для увеличения площади нагрева. Эти экраны вставляются в каналы пластин и фиксируют трубы.

Чтобы правильно рассчитать необходимое количество материала нужно не только измерить размеры комнаты, но и учесть, как будет прокладываться сама труба. Вариантов прокладки немного – змейка, улитка, при этом нужно помнить и о радиусах изгиба трубы. Помочь правильно рассчитать материал поможет калькулятор длины контура труб теплого пола. Для работы с ним достаточно ввести в окна размеры комнаты, тип используемых труб и указать, как будет делаться прокладка в помещении. Все расчеты сделает машина. Останется просто распечатать готовый результат с указанными размерами и планом прокладки.

Процесс прокладки труб и подсоединения «теплого пола»

В практическом плане решить вопрос, как сделать теплый пол от отопления в доме растягивается на несколько недель. Начальный этап включает следующие основные работы: расчистку помещения, укладку гидроизоляции и заливку бетоном основания. При заливке основания обязательно выставляются маяки, именно на этом этапе формируется профиль поверхности, и если маяки устанавливаться не будут, то велика вероятность того, что поверхность получится неровной. Здесь стоит отметить, что продолжать работы после заливки стяжки пола можно через 7-9 суток, именно столько времени необходимо, чтобы бетон не только схватился, но и из его толщи испарилась влага.

Поверх стяжки делается укладка утеплителя – она может выполняться, как поверх бетонной стяжки, так и с дополнительным слоем изоляционного материала. Фольгированный утеплитель укладывается фольгой вверх. Когда в пенопласте имеются направляющие прокладки труб, то пластины ориентируются согласно схемы прокладки труб.

Работы по монтажу начинается с подключения одного конца к коллектору. Значения особого не имеет, это будет кольцом подачи или обратки, главное, чтобы труба аккуратно ложилась по трассе. Обычно делается прокладка всего маршрута, и после этого начинается фиксация трубы. При использовании теплоотражающих экранов сначала укладываются экраны, а потом фиксируются трубы.

После того как весь трубопровод будет зафиксирован, делается подключение второго конца трубы к системе отопления. После того, как будет сделано подключение система заполняется теплоносителем или делается накачка трубы воздухом. Пробная топка делается после того как система постоит с наполненным теплоносителем 1-2 дня. Этого времени достаточно, чтобы выявить места протекания и устранить течи.

Во время первого пробного запуска проводится замер температуры теплоносителя, делается калибровка клапанов, регулируется скорость работы насоса. Заливка стяжки осуществляется после того, как теплоноситель остынет. Только после этого укладывается второй армирующий слой сетки, устанавливаются маяки и делается заливка. Для верхнего слоя при использовании сетки толщина должна составлять 4-5 см. Этого достаточно, чтобы обеспечить целостность труб и жесткость основания под ламинат или плитку.

Многие домовладельцы уже давно по достоинству оценили преимущества использования теплых полов. Помещения, оборудованные такими системами, получают равномерный нагрев, а по теплой поверхности гораздо приятнее ходить. Особенно популярно использование ТП в ванных комнатах, кухнях и коридорах.

Подключение теплых полов

Часто возникает ситуация, когда система водяного пола монтируется на небольшой площади. В этом случае совершенно нецелесообразно использовать для нее отдельный источник теплой воды. Поэтому теплый пол подключается к существующей разводке отопления.

При этом существует несколько схем отопительных систем:

двухтрубная – в этом случае по одной трубе идет подача, а по второй к котлу возвращается обратка;
однотрубная – такая схема называется ленинградкой, для нее используют только одну трубу;
гравитационная – для отопления используются трубы большого диаметра, расположенные по периметру дома под небольшим уклоном. За счет этого вода движется по ним естественным образом.

В любом случае, перед тем как подключить ТП, необходимо провести правильный расчет системы, иначе она не будет нормально функционировать.

Подключение ТП к однотрубной системе отопления

К однотрубной схеме ТП подсоединяется таким же образом, как дополнительный радиатор. Однако такая отопительная схема налагает определенные ограничения:

Подача ТП подключается перед насосом, а обратка после.

Длина одного контура теплого пола не должна превышать 30 метров. Если же она получается больше, его нужно разделить на две одинаковые части: например, если длина получается 40 метров, тогда делается два контура по 20 м. Это необходимо, чтобы в системе сохранялось оптимальное давление.
Диаметр труб для пола должен быть не более 20 мм.
Температура горячего теплоносителя не должна превышать 55 градусов, поэтому лучше всего монтировать ТП после радиатора.
Проще всего регулировать тёплые полы при помощи специального модуля подключения пола.

Если же планируется укладка сложной отопительной разводки для обогрева с использованием нескольких контуров ТП, такая схема должна включать в себя коллектор.

В качестве отопительных труб лучше всего подойдет бесшовный полиэтилен. Эти трубы позволяют организовать контур одной цельной трубой, что практически полностью устраняет риск появления протечек. Кроме того, пластик не подвержен коррозии, и на внутренней поверхности труб не образуется налет.

Еще один плюс – укладывать такой материал очень легко. Однако важно помнить, что изгиб трубы не должен быть меньше, чем ее толщина, умноженная на 5. Например, для диаметра 2 см минимальный радиус составит 10 см.

Модуль ТП

Это довольно полезное устройство, через которое осуществляют регулировку работы теплых полов. Основная его функция – включение и отключение отопления. Это происходит за счет термоголовки, которая реагирует на температуру. Сам же модуль состоит из:

пластикового короба для скрытого монтажа;
термоголовки;
отсечного клапана;
автомата для сброса воздуха.

При этом устройство монтируется на обратку от контура теплого пола. А высота его установки не должна превышать 1 метр.

Если же нет возможности установить отопительный модуль для ТП, можно использовать обычный шаровый кран для регулировки работы отопления. Однако такая схема оправдана лишь для небольших ТП, состоящих из одного контура.

Вообще, существуют такие виды подключения:

нерегулируемая схема – подходит для небольших контуров;
использование балансирующей регулировки;
применение трехходового клапана;
использование расходометра.

Важно! При использовании нерегулируемой схемы могут существенно увеличиться расходы на отопление.

Устройство пирога для ТП

Поскольку теплые полы делаются на основе водяных труб, устройство готового пола включает в себя стяжку. Поэтому укладку такой отопительной системы нужно планировать еще на начальном этапе ремонта.

Сама же система включает в себя такие слои:

Утеплитель. В зависимости от необходимой степени утепления могут применяться разные материалы. Часто используется пенофол – утеплитель с фольгированным покрытием, который эффективно отражает тепловую энергию от водяных труб.
Если используются другие материалы, например, пенополистирол, то прокладывается дополнительный отражающий слой.

После этого укладывают систему водяных труб и заливают стяжку для напольного покрытия.

Таким образом, перед тем как врезать водяной теплый пол в ленинградку, нужно провести подготовительные работы и правильно рассчитать нагрузки на систему. В этом случае получится сделать эффективное и экономичное отопление.

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.

Гравитационная система водяного отопления, принцип действия которой показан на рис. 1, была изобретена еще в 1777 г. французским физиком Боннеманом (Bonneman) для обогрева инкубатора.

Начиная с 1818 г., системы отопления Боннемана стали широко применяться в Европе, правда, в основном для теплиц и оранжерей. Основы методики теплового и гидравлического расчета систем с естественной циркуляцией были разработаны англичанином Гудом (Hood) в 1841 г. Именно он теоретически доказал пропорциональность скоростей циркуляции теплоносителя квадратным корням из разницы высот центра нагрева и центра охлаждения, то есть перепада высот междукотлом и радиатором. Естественная циркуляция воды в системах отопления была достаточно хорошо изучена и имела мощную теоретическую поддержку. Однако споявлением насосных отопительных систем интерес ученых к «гравитационке» постепенно угасал. Теорию естественной циркуляции бегло и поверхностно освещаютв институтских курсах. При устройстве таких систем монтажники в основном пользуются советами «бывалых» да теми скупыми требованиями, которые изложены внормативных документах. Но нормативные документы лишь диктуют требования, но не дают объяснения причин появления того или иного «постулата». В связи с этим в кругу специалистов циркулирует достаточно много мифов, которые и хотелось бы немного развеять.

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:

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 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:

g · [H · (ρ₂ – ρ₁) – h₁ · (ρ₂– ρ₁) – h₂ · (ρ₂– ρ₃)] = 9,9 · [ 7· (977 – 965) – 3 · (973 – 965) – 6 · (977 – 973)] = 352,8 Па.

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:

Все большую популярность приобретают теплые полы. Их несложно сделать в новых помещениях или при реконструкции установленной системы отопления. У владельцев гравитационной системы обогрева возникают вопросы: можно ли обустроить и как подключить водяной теплый пол к отоплению с естественной циркуляцией? Подсоединить его можно, только придется немного переделать конструкцию.

Принцип работы системы обогрева пола при отоплении радиаторами

Трубопровод в самотечной системе отопления расположен с уклоном, поэтому, чтобы циркулировал теплоноситель, не требуется насос – кругооборот происходит на основании физических характеристик воды. Однако в трубопроводе системы обогреваемого пола нет уклона – для ее функционирования теплоноситель продвигается циркуляционным насосом.

Если рассматривать общую конструкцию, происходит следующее: когда есть электроэнергия, работают и радиаторы, и теплый пол. Если ее нет, насос останавливается, следовательно, обогреваемый пол перестает функционировать, однако радиаторное отопление действует. При восстановлении подачи электрической энергии насос автоматически включается, и обе подсистемы продолжают действовать в нормальном режиме.

Подключение обогреваемого пола к естественно циркулирующему отоплению

Монтаж такой схемы требует дополнительных затрат, чтобы обустроить безопасное использование комбинированного отопления. В некоторых случаях вода закипает, происходит разрушение труб, котла, приводящие к взрывам.
Идеальное решение обустройства подогреваемого пола в доме – устройство системы, работающей в штатном режиме при отключении электричества.
Для работы радиаторного отопления делают от котла трубопровод с уклоном, чтобы циркулировала вода, а для водяного пола требуется насос, перекачивающий теплоноситель.
Здесь возникает опасность: при отключении электричества вода в котле греется, а насос не циркулирует – происходит авария. Чтобы такой ситуации не возникло, дополнительно устанавливают обратный клапан, открывающийся при отключении насоса.

Для снижения температуры воды на контур теплого пола устанавливают термостатический клапан, перекрывающий поток воды при повышении установленных параметров. Еще устанавливают клапаны обезвоздушивания. Все это монтируют в распределительный шкаф.
Для слаженной одновременной работы систем отопления (теплый пол, радиаторы) используют две разные подсистемы с установкой коллекторов. Это дает возможность четче регулировать поток в каждом контуре. С помощью трехходового смесительного клапана контролируется температура отдельно в радиаторах и теплом полу. Благодаря автоматике клапана температура воды соответствует потребностям каждой из систем.

Принцип работы гравитационной системы отопления частного дома

Гравитационная система отопления частного дома основана на двух физических принципах. Первый заключается в том, что вещества при разных температурах имеют разную плотность. Второй заключается в том, что давление в системе создается из-за разницы уровней нахождения жидкости, и чем больше разница между верхней и нижней точки, тем выше давление в системе.

Первый принцип гравитационной системы отопления выражается в том, что при нагревании жидкого теплоносителя, и это не обязательно должна быть вода, он меняет свою плотность. Вода в обычном состоянии при температуре 20 градусов имеет плотность большую, чем нагретая до 45 градусов, при нагреве до 80 градусов разница будет такова, что потребуется дополнительный объем для воды. В таком случае теплоноситель одной и той же массы будет занимать разный объем, из-за чего он начинает расширяться и вытесняться за пределы теплообменника. В замкнутом пространстве после начала движения нагретого теплоносителя его место занимает охлажденный теплоноситель. Так под действием нагрева возникает поток, и гравитационная система отопления начинает работать.

Второй принцип работы этой схемы начинает работать с того момента, как только теплоноситель начинает движение. По мере нагрева, у воды или антифриза скорость движения увеличивается, поскольку температура растет быстро и расширение объема заставляет вытеснять жидкость за пределы водяной рубашки котла с большей скоростью. Покидая объем котла, жидкость вырывается по вертикальной трубе к расширительному баку. Достигнув уровня ответвления, жидкость заполняет объем трубы и по петле напора устремляется к трубопроводам ведущим к радиаторам отопления, создавая необходимое давление. Учитывая разницу высот между точкой попадания жидкости в петлю напора и нижней точкой слива создавшееся давление дополнительно воздействует на холодный теплоноситель.

Постепенно прогреваясь, система уменьшает разницу температур между холодным и горячим теплоносителем, и таким образом, скорость движения жидкости в системе увеличивается до максимальной и даже может достигнуть 1 метра в секунду.

Самотечное отопление плюсы гравитационной системы отопления

Прежде чем рассматривать положительные качества самотечных систем отопления с естественной циркуляцией воды стоит отдельно рассмотреть все минусы системы. Для многих первый и главный недостаток гравитационной системы отопления является ее архаичность. Действительно, это одна из самых древних систем отопления использующих жидкий теплоноситель. Именно с этой системы были в дальнейшем выработаны одно и двухтрубные схемы разводки, именно эта система использовалась для массовой установки, когда промышленность освоила отопительные твердотопливные а немного позже и газовые котлы отопления. Но с другой стороны гравитационная система отопления является и одной из самых надежных – срок ее эксплуатации составляет в среднем 45-50 лет. То есть ровно столько, сколько времени необходимо, чтобы под действием теплоносителя металлические трубы потеряли свою герметичность.

Второй момент заключается в невысоком коэффициенте полезного действия гравитационной системы отопления. Действительно, сама схема, основанная на естественной циркуляции воды, подразумевает инертность процесса прогрева помещения, пока отопительный котел наберет необходимую мощность, а разница температур между нагретым и охлажденным теплоносителем достигнет минимума, пройдет довольно много времени. Но с другой стороны, даже после того как котел перестанет поддерживать горение процесс циркуляции продолжается, при этом, большой объем воды в системе будет остывать намного дольше чем в системе с принудительной циркуляцией.

Еще одни минус может записать в свой актив гравитационная система отопления из-за своей громоздкости. На практике, при одинаковой площади отапливаемого помещения система с принудительной циркуляцией по сравнению с самотечной, будет занимать гораздо меньше места. В гравитационной системе отопления кроме батарей будут размещаться и трубы верхней разводки, без которых создание необходимого давления жидкости невозможно.

Ну и конечно, вопрос контроля температуры в отдельных радиаторах, и возможность ее регулировки. Гравитационная система отопления в классическом виде с однотрубной схемой постройки не может обеспечить такую функцию из-за невозможности перекрытия отдельного радиатора.

Но с другой стороны, это идеальная система для установки в домах, где нет электричества или постоянно возникают проблемы с его подачей. Гравитационная система отопления способна работать и без электричества, поскольку основной силой движения теплоносителя по системе выступает не циркуляционный насос, а тепловое расширение объема теплоносителя.

Большой объем теплоносителя в системе позволяет обеспечить плавный прогрев помещения. С другой стороны, такой объем нагретого теплоносителя и остывает гораздо медленнее, чем объем системы с принудительной циркуляцией. Особенно ярко это проявляется при отключении электричества или затухании топлива в топке. Система с принудительной циркуляцией остывает в 3-4 раза быстрее, чем такая архаическая гравитационная система отопления.

Это свойство часто используется при временном пребывании в доме – просто вместо обычной воды в систему вливается антифриз, и даже после полного остывания ни трубам, ни радиаторам угроза разрыва из-за замерзания воды не грозит.

Ну и конечно, просто необходимо отметить, что такая система просто безотказна в работе. При правильной ее эксплуатации она может прослужить около 50 лет, при этом у нее всего два фактора риска. Первый – это угроза перегрева котла, но и здесь это в основном зависит от человеческого фактора, а не от системы. Второй – это замерзание теплоносителя, но и в этом случае, применение антифриза сводит риск этой аварии практически к нулю.

Упрощенный вариант системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

При выборе гравитационной системы отопления частного необходимо провести ряд расчетов, чтобы уяснить, насколько система будет обеспечивать прогрев помещения. При нормальных условиях в схеме построения разводки трубопроводов учитываются объемы отдельных помещений и мощность радиаторов отопления, устанавливаемых в них. При установке радиаторов одного номинала гравитационная система отопления будет прогревать помещения неравномерно. Первый, самый ближний к котлу радиатор будет нагреваться больше, а в самом крайнем от котла радиаторе температура теплоносителя будет существенно ниже. Именно поэтому, при подборе отопительных приборов, первые устанавливаются меньшей мощности, а те, которые дальше, должны быть мощнее.

Немаловажно в выборе элементов конструкции правильно подобрать и расширительный бак. При расчете объема расширительного бака принято брать за основу соотношение 1/10. То есть при объеме воды в системе около 250 литров, объем бака должен быть не меньше 25 литров.

Гравитационная система отопления очень требовательна к материалам конструкции. Прежде всего, это касается труб и трубопроводов. Большой объем теплоносителя и низкое давление в системе требуют, чтобы циркуляция осуществлялась с наименьшими потерями, а это возможно, либо в стальных, либо в полипропиленовых трубах. Но и здесь имеются определенные ограничения. Так, стальные трубы должны соединяться либо сварным способом газовой или электросваркой, либо при помощи резьбовых соединений. И если первый вид позволяет обеспечить надежное соединение практически без получения сварного шва внутри трубы, то резьбовой способ может создавать большое количество неровностей внутри трубопровода. Что касается полипропиленовой трубы, то у нее есть один существенный недостаток. Этот недостаток касается способности трубы выдерживать высокие температуры – максимальная температура, которая по утверждению производителей может выдержать такая труба это +95 градусов, что не подходит для трубы устанавливаемой сразу после котла.

Но даже несмотря на все эти предостережения, упрощенная схема гравитационной системы отопления существенно отличается от системы принудительной циркуляции.

В состав такой системы обязательно должны входить:

Нагревательный котел ( обязательное условие таких систем это наличие котла с большим объемом водогрейной рубашки);
Трубы подачи воды большого диаметра 11/2 дюйма;
Расширительный бак емкостью 1/10 объема жидкости в системе;
Трубы подачи диаметром 1 дюйм;
Радиаторы разного размера для обеспечения равномерного прогрева помещений;
Труба обратной подачи;
Кран слива жидкости;
В качестве приборов контроля в системе устанавливаются термометр и манометр в котле, и краны Маевского в радиаторах.

Как видно, система имеет небольшое количество конструктивных элементов и вполне пригодна для того, чтобы собрать ее самостоятельно.

Основные схемы для отопления домов

Сегодня существует несколько видов гравитационных систем отопления. Наиболее популярна самая простая система с напорной петлей и уклоном подающих трубопроводов и труб обратки. Здесь реализуется схема, при которой теплоноситель циркулирует в естественном режиме, а расширительный бак имеет открытый верх. Недостатком этого вида гравитационной системы отопления выступает ее инертность и сложность в реализации. Сложностью реализации в данном случае понимается необходимость выдерживания всех параметров уклонов труб. Так, после того как будет смонтирована напорная петля разводка труб должна делаться с соблюдением наклона 0,05 градуса в сторону от котла. Этого уклона достаточно чтобы обеспечить начальное движение жидкости. Такой же уклон обеспечивается и при прокладке трубопровода обратки.

Такие схемы подразумевают однотрубные варианты построения системы охраны. Более совершенные гравитационные системы отопления подразумевают двухтрубную схему прокладки трубопроводов. Но для этого необходимо обеспечить правильную прокладку магистрального трубопровода. Для нормального функционирования такой системы общая длина подающей трубы должна быть около 25 метров, максимальный размер такой трубы может быть 35 метров. Большая длина трубы будет снижать температуру подачи теплоносителя, для ее прокладки потребуется дополнительный уклон, что потребует в проекте предусмотреть дополнительный объем чердачного помещения или объема внутри комнаты.

На что нужно обратить внимание при проектировании гравитационной системы отопления

Основной проблемой эффективной работы гравитационной системы отопления в малоэтажный частных домах выступает неправильное расположение котла и радиаторов относительно друг друга. Одним из важных параметров системы выступает величина циркуляционного напора. Она показывает расстояние от центра отопительного прибора до центра отопительного котла. Чем выше этот показатель, тем эффективнее работа всей системы.

Неэффективность и низкий КПД отопительных котлов как твердотопливных, так и газовых устанавливаемых в гравитационных системах зачастую связан с небольшой разницей в высотах между радиатором и котлом. Так в обычных условиях такой перепад обычно составляет всего 0,2-0,3 метра. Такое положение не дает экономить до 25 % топлива. Большая часть энергоносителей тратится на перегрев жидкости. В тоже время, если увеличить перепад высот на 0,5 метра и довести его до 0,7-0,8 метра, то эффективность повысится на 6-11%, а при перепаде в 2,0 метра появляется возможность сэкономить до 20% энергии. Именно поэтому при проектировании систем отопления гравитационного типа размещение котла планируется в самой нижней точке, чаще всего в подвальном помещении.

Вместе с тем, рассматривая все варианты и способы устройства систем отопления частного дома, несмотря на кажущуюся простоту реализовывать этот проект рекомендуется доверить профессионалам. Опыт и наличие специального оборудования помогут обеспечить быстрый и главное легкий монтаж всего оборудования, сведя к минимуму риск ошибок.

Читайте также: