Що це таке - гравітаційне опалення? У статті ви знайдете розповідь про принцип, що лежить в основі роботи таких систем, і ряд рекомендацій по їх пристрою.
Текст статті не містить дрімучої теорії - це лише виклад практичного досвіду сантехніка з солідним стажем.

Перше знайомство
Ви ніколи не замислювалися, що змушує воду текти через батареї опалення?
У багатоквартирному будинку все зрозуміло: там циркуляцію створює перепад тисків між подає і зворотним трубопроводами теплотраси. Ясно, що якщо в одній трубі тиск більше, а в іншій менше - в замикає їх один з одним контурі вода прийде в рух.

У приватних будинках опалювальні системи часто бувають автономними, що використовують електрику або тепло згоряння різних видів палива. У цьому випадку теплоносій приводиться в рух, як правило, циркуляційним насосом опалення - крильчаткою з малопотужним (до 100 ват) електромотором.
Але ж електричні насоси з'явилися набагато пізніше водяного опалення. Як без них обходилися раніше? Напевно цей досвід можна використовувати і зараз...
Використовувалася природна циркуляція нагрітої води. Теплове розширення породжує так звану конвекцію: будь-яка субстанція при нагріванні зменшує свою щільність і витісняється оточуючими її більш щільними масами вгору. У разі, якщо мова йде про замкнутому об'ємі - у верхню його точку.

Якщо створити контур відповідної форми, конвекцію можна використовувати для постійного руху в ньому теплоносія по колу.
Система з природною циркуляцією являють собою, спрощено кажучи, дві сполучені посудини, з'єднаних трубками (контуром опалення) в кільце. Перший посудину - котел, другий - опалювальний прилад.
Зверніть увагу: якщо бути точними в аналогіях, перший посудиною, де конвекція призводить воду в рух, правильніше буде назвати котел разом з розгінним колектором - що починається від котла вертикальним ділянкою контура.

Чим більшу сумарну висоту має цю посудину, тим більшу швидкість він додасть піднімається нагору теплоносію.
У котлі вода, нагрівшись, спрямовується вгору. Природа не терпить порожнечі, і її місце займає більш холодна (і щільна) вода з радіатора. Гарячий же теплоносій потрапляє в радіатор і там остигає, поступово опускаючись в його нижню частину і далі - на повторний цикл в котел.

Кілька заходів дозволять прискорити циркуляцію в замкнутій системі:
• Котел опускається якнайнижче щодо опалювальних приладів. Якщо це можливо - він виноситься в підвал.
• Розгінний колектор, як правило, закінчується під стелею або навіть на горищі. Там монтується розширювальний бак для опалення.
• Постійний ухил від розширювального бачка до котла теж сприятиме циркуляції. Остигає вода на всьому шляху через опалювальні прилади рухатиметься по вектору гравітації.
Крім того, при проектуванні такої системи опалення своїми руками потрібно розуміти одну річ. На швидкість циркуляції впливають два взаємодіючих фактори: перепад в контурі і його гідравлічний опір.

Від чого залежить останній параметр?
• Від діаметра розливу. Чим він більший - тим простіше воді текти по трубі.
• Від кількості поворотів і вигинів контура. Чим їх більше - тим більше опір контуру потоку. Саме тому контур намагаються робити максимально близьким до прямої лінії (наскільки це дозволяє форма будівлі, звичайно).
• Від кількості і типів запірної арматури. Кожен вентиль, засувка, зворотний клапан чинять опір потоку води.

Слідство: сама запірна арматура в основному опалювальному контурі повинна мати у відкритому стані просвіт, максимально близький до просвіту труби.
Якщо контур розмикається вентилем - то тільки і виключно сучасним кульовим.
Вузькі ходи і складна форма гвинтового вентиля забезпечать куди більшу втрату напору.

Типово гравітаційні системи робляться відкритими, з негерметичних розширювальним баком. Він не тільки вміщує надлишок теплоносія при нагріванні: у нього ж витісняються бульбашки повітря при заповненні скинутої системи. При падінні рівня води вона просто доливається в бак.
Переваги і недоліки
Припустимо, що ми з нуля проектуємо опалювальну систему в приватному будинку. Чи варто покладатися на природну циркуляцію або краще потурбуватися покупкою циркуляційного насоса?

Плюси
• Перед нами саморегулююча система. Швидкість циркуляції буде тим більше, чим холодніше теплоносій у зворотному трубопроводі. Ця особливість системи випливає з самого використовуваного фізичного принципу.
• Отказоустойчивость - вище всяких похвал. Справді, що може трапитися з контуром з товстої труби і радіаторами? Рухомих і зношуються елементів адже немає; в результаті гравітаційні системи опалення здатні працювати без ремонту і обслуговування до півстоліття. Задумайтеся: ви можете самі зробити щось, що послужить вашим дітям і онукам!

• Енергонезалежність - теж величезний плюс. Уявіть собі тривале відключення електрики серед зими. Що ви будете робити без насоса, якщо заметіль повалила на стовпи лінії електропередач або на районній підстанції сталася аварія?
• Нарешті, така система проста у виготовленні. Вам не доведеться ламати голову над її пристроєм: воно просто і зрозуміло.
мінуси
Не спокушайтеся: все не так райдужно, як може здатися на перший погляд.
• Система буде мати велику теплову інерційність. Говорячи простіше, від моменту, коли ви розпалить котел, до прогріву останніх в контурі радіаторів може пройти не одну годину.

• Простота розводки і обв'язки котла не означає її дешевизну. Вам доведеться використовувати товсту трубу, ціна погонного метра якої досить висока. Втім, вона додатково збільшить площу теплообміну опалення з повітрям.
• При деяких схемах розводки розкид температури між радіаторами буде значним.
• Через низьку швидкість циркуляції при малої інтенсивності нагріву є цілком реальні шанси заморозити розширювальний бак і винесену на горище частина контура.

Трохи здорового глузду
Шановний читач, давайте на секунду зупинимося і задумаємося: а чому, власне, в нашій свідомості природна і примусова циркуляція - це щось взаємовиключне?
Найбільш розумним рішенням буде наступне:
• Проектуємо систему, здатну працювати в якості гравітаційної.
• Розриваємо контур перед котлом вентилем. Зрозуміло, без зниження перерізу труби.
• врізатися обвід вентиля меншим діаметром труби і встановлюємо на обводі циркуляційний насос. Він при необхідності відсікається парою вентилів; перед насосом по ходу води монтується грязьовик.

Що ми набуваємо?
Повноцінну опалювальну систему з примусовою циркуляцією і всіма її пляшками:
• Рівномірним нагріванням всіх опалювальних приладів;
• Швидким прогревом кімнат після запуску котла.

Систему зовсім не обов'язково робити закритою: насос прекрасно зможе працювати і без надлишкового тиску. У разі, якщо електрика пропала - немає проблем: ми просто відсікаємо насос і відкриваємо вентиль на байпасе. Система продовжує функціонувати вже як гравітаційна.
розводка радіаторів

Один поверх
Як вже говорилося, автор - практик і ризикне дати рекомендації з проектування розводки, спираючись на власний досвід.
Для одноповерхового будинку найкраща схема - це так звана ленінградка, або барачна схема опалення.
Що вона являє собою в правильній реалізації?
• Основний контур опоясує весь будинок по периметру. Єдиний допустимий розрив контуру - той самий вентиль на байпасе в місці установки насоса. Матеріал - труба не тонше ДУ 32.

Корисно: природна циркуляція чомусь асоціюється у багатьох виключно зі сталевими трубами. Даремно: у цьому випадку можна сміливо застосовувати навіть поліпропілен без армування. Відкрита система передбачає відсутність надмірного тиску; температура при нормальній циркуляції ніколи не перевищить точки кипіння води.
• Опалювальні прилади врізаються паралельно контуру. Підключення - нижнє або діагональне.
• На підводках до радіатора (вони зазвичай виконуються трубою ДУ20) ставляться вентиля або пара вентиль- дросель. Запірна арматура дозволить відключити радіатор повністю для ремонту; крім того, вона зробить можливою балансування опалювальних приладів.
• При нижньому підключенні у верхні радіаторні пробки встановлюється воздушник - кран Маєвського, вентиль або звичайний водорозбірні крани.

Два поверхи
Як реалізувати опалення з природною циркуляцією в двоповерховому будинку?
Почнемо з того, що робити не можна.
Не можна організовувати кілька контурів, підключених до котла паралельно і різних по довжині. З чим пов'язана інструкція - зрозуміти нескладно: більш короткий контур буде шунтировать довгий, пропускаючи через себе більшу частину теплоносія.

Не можна використовувати класичну двотрубну схему без балансувальних вентилів або дроселів. У цьому випадку вода піде тільки через ближні опалювальні прилади. Автору довелося зіткнутися з наслідками такої реалізації опалення: при перших серйозних заморозках далекі радіатори були розморожені.
Проста у реалізації та безпроблемна схема розводки може бути такою:
• Розгінний колектор закінчується на другому поверсі або горищі розширювальним баком. Безпосередньо від нього з постійним ухилом починається розлив діаметром 40 - 50 міліметрів.
• Нижній контур (обратка) опоясує будинок по периметру на рівні підлоги першого поверху.

Корисно: так, винести нижній розлив у підвал за його наявності буде краще і з точки зору естетики, і в плані ефективності схеми. Але це варто робити лише в тому випадку, якщо температура в підвалі не падає нижче нуля навіть при холодному котлі. Втім, якщо ваш контур з тосолом або іншим антифризом - розморожування можна не боятися.
• Радіатори розмикають стояки; при цьому як мінімум на одному опалювальному приладі на стояку встановлений дросель. Балансування, пам'ятаєте? Без неї ми знову-таки отримаємо вкрай нерівномірне нагрівання батарей.

Якщо є можливість винести розливу на горище і в підвал - це має як мінімум одну хорошу сторону. Таким чином, буде вирішена одна з проблем гравітаційної системи - естетична. Все ж товста труба з ухилом рідко прикрашає оселю.
Зворотний бік медалі - в тому, що при самій якісної теплоізоляції велику кількість тепла від товстого розливу буде розсіюватися безцільно, поза житлового приміщення.

Висновок
Хочете дізнатися більше про системи з природною циркуляцією? Залишилися запитання про якісь аспекти їхньої роботи? Подивіться відео в кінці статті. Можливо, саме там ви знайдете потрібний вам відповідь.