Системы отопления с естественной циркуляцией: особенности и принципы построения

Гравитационная схема отопления

Несмотря на «пророчества» большинства специалистов-теплотехников в 70-х годах прошлого столетия, отопительные системы, в которых теплоноситель перемещается самотеком (гравитационные), успешно применяются и в XXI веке. Почему данный факт имеет место, какие силы заставляют теплоноситель перемещаться по контуру, что нужно знать чтобы создать такую систему отопления (СО) и будет темой нашей публикации.

Механизм естественного перемещения теплоносителя

Прежде всего, давайте разберемся, почему гравитационные СО так популярны в нашей стране. На это существует две основных причины:

  1. Система водяного отопления с естественной циркуляцией – энергонезависима, а в нашей стране (и большинстве стран СНГ) существуют районы, в которых перепады с электроснабжением являются нормой.
  2. Отсутствие насоса, сложного электронного оборудования достаточно сильно удешевляет сметную стоимость системы отопления, что является немаловажным фактором для многих застройщиков.

Действительно, принцип работы данной СО не требует механизмов, которые заставляют теплоноситель перемещаться по трубам. Он основан на физическом принципе расширения жидкостей при их нагревании. Работает система просто: в теплообменнике котла происходит нагрев воды. Расширяясь, она поднимается по стояку после чего начинает самотеком перемещаться по подающему трубопроводу, который смонтирован под уклоном. Из магистральной трубы вода попадает в радиатор, проходит его изгибы и возвращается в обратную магистральную трубу, которая также смонтирована под уклоном, но уже к котлу.

Естественная циркуляция воды в системе отопления обеспечивается расширением горячего теплоносителя и правильным монтажом отопительного контура

Простейшая гравитационная схема обогреваНа рисунке показана простейшая гравитационная схема обогрева, состоящая из:

  • Котельной установки, которая может быть газовой, электрической, жидко – или твердотопливной.
  • Контура. Магистральную трубу рекомендуется использовать большого диаметра (например, 1 дюйм с четвертью), а отводы на отопительные приборы, диаметром не менее ¾ дюйма. Чем больше диаметр – тем меньше сопротивление движению теплоносителя.

Важно! Больший диаметр трубопровода подразумевает больший объем теплоносителя. Чем его больше, тем медленнее происходит прогрев контура! Именно поэтому перед созданием гравитационной СО следует провести расчет диаметра трубы на каждом участке контура.

  • Радиаторов. Их в системе может быть до 10 шт. Важным является правильный подбор количества секций, материала, и схемы их включения в контур.
  • Расширительного бака, который служит для компенсации теплового расширения теплоносителя и отвода воздушных пробок.

Чаще всего в СО с естественной циркуляцией применяются бачки открытого типа (атмосферные). Есть схемы, в которых используются устройства закрытого типа (мембранные), что и определяет название – закрытая система отопления с естественной циркуляцией. Во-первых при чрезмерном давлении, лишняя вода из контура стравливается в дренаж; во-вторых тепловое расширение теплоносителя компенсируется мембраной.        

Кроме перечисленного оборудования, в данной СО используются запорные шаровые краны, которые служат для замены отопительных приборов без вывода системы из рабочего состояния.

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод о недостатках данной СО:

  • Масса нюансов при монтаже: уклон, эффективная схема подсоединения батарей и пр.
  • Сложная балансировка.
  • Сравнительно небольшая протяженность контура (до 30 м.)
  • Не самый привлекательный внешний вид. Конструкция предполагает прокладку подающего трубопровода по стене в верхней части помещения, а обратного – по нижней.

Совет: Можно разместить подачу на чердаке, а обратку под полом, но тогда котел нужно опустить ниже последнего радиатора и принять все меры к тщательному утеплению контура.Расположение устройств

Популярные гравитационные схемы

Как уже отмечалось выше, простейшие самотечные системы отопления – не эффективны и сложны в настройке. Именно поэтому их в неизменном виде практически не применяют. Еще в середине прошлого века стала широко применяться модернизированная схема естественного отопления – «Ленинградка».

Модернизации коснулись способы присоединения батарей к контуру. Кроме этого, в данной схеме появились перемычки под радиаторами (байпасы). Существуют гравитационные схемы СО с горизонтальным и вертикальным расположением контура, одно — и двухтрубные с различными вариантами подключения радиаторов.


  • Однотрубные схемы предполагают наличие одной закольцованной магистральной трубы, к которой радиаторы подключаются последовательно.  На рисунке представлена однотрубная система отопления Ленинградка с естественной циркуляцией закрытого типа."Ленинградка" с естественной циркуляцией
  • В двухтрубных, контур состоит из двух труб: подачи и обратки. При такой схеме радиаторы к контуру подключаются параллельно. На рисунке ниже показано подключение радиаторов к двухтрубному контуру.Радиаторы в двухтрубном контуре
  • Горизонтальные СО имеют лежаки, по которым осуществляется подача и отвод теплоносителя.
  • В вертикальных схемах применяются стояки, через которые теплоноситель подводится к батареям и обводится в обратную магистраль.Вертикальная система

Кроме этого, существуют различные способы прокладки магистрали: а) тупиковая и б)с попутным движением теплоносителя.Способы прокладки магистрали

На эффективность отопления влияет и способ подключения радиаторов, особенно это касается однотрубной системы отопления с естественной циркуляцией.

Способ подключения радиаторовКак видно из рисунка, наиболее эффективным способом является диагональное подключение радиаторов.

Тонкости выбора оборудования

Выбор наиболее подходящей гравитационной схемы, расчеты и подбор оборудования стоит доверить профессионалам. Многие застройщики, выбравшие для обогрева дома самотечную СО, предпочитают подбор оборудования делать самостоятельно не переплачивая дорогостоящим специалистам.

  1. Подбор котла. Как уже говорилось выше, котел для гравитационных систем обогрева может быть практически любого типа. Единственное, при естественной циркуляции нельзя создавать многоконтурную схему. Что касаемо топлива – выбирайте установку, которая работает на наиболее доступном для вашего региона топливе. Мощность установки рассчитывается исходя из теплопотерь каждого отапливаемого помещения.
  2. Материал трубопровода. В принципе, вы можете использовать сталь, медь и современный полипропилен. Единственное, что нужно знать: твердотопливные котлы нагревают теплоноситель до температур, при которых ни о каком полипропилене не может быть и речи – только сталь или медь.

Совет: Контур из стальных труб требует сложных сварочных работ; медь достаточно дорогостоящий материал; полипропилен теряет форму при температуре более 80°С. Мы рекомендуем использовать для создания естественного отопления армированный полипропилен, который не дорог, имеет небольшую массу, легко монтируется и не теряет форму.

  1. Подбор диаметра трубопровода – это достаточно сложный процесс, требующий знаний и сложных вычислений. Если вы решили самостоятельно рассчитать необходимый диаметр контура, то воспользуйтесь специальным программным обеспечением или таблицами подбора, которые можно найти в теплотехнической литературе.
  2. Емкость расширительного бака зависит от количества теплоносителя и коэффициента расширения теплоносителя. Скажем сразу, что для водяного отопления нужен бак, с емкостью в 10% от количества воды в системе.

И последнее: для создания эффективной отопительной системы с естественной циркуляцией обратитесь к профессионалам. Грамотно созданный и настроенный обогрев будет вам служить десятилетия, без какого-либо вашего вмешательства с вашей стороны.