Velmi významnou výhodou systému gravitačního ohřevu vody je nezávislost na dostupnosti elektrické energie. Gravitační vytápění může být také vytvořeno na vzdálené chatě založené na netěkavém kotli na tuhá paliva. Systém je tichý a spolehlivý, v budoucnu bude nepochybně žádaný.
S tvorbou samospádových topných systémů jsme získali mnoho zkušeností, protože dříve veškerý ohřev vody vznikal na gravitačním principu. Systém lze vytvořit podle „standardního lidového schématu“ a vlastníma rukama.
Nevýhodou jsou omezení výkonu, vyhřívaná plocha, možnost připojení dalších okruhů a zvýšené náklady na vytvoření.
Gravitační vytápění je dražší, přibližně 2x dražší než systémy s nuceným oběhem, jelikož vyžaduje velký průměr potrubí a speciální umístění kotle. Obtížnost při vytváření spočívá v tom, že trubky velkého průměru musí mít obecný sklon, což znamená, že jejich poloha je pevná, a proto často nezapadají do designu místnosti a zaplňují interiér.
Jak se počítá gravitační systém?
Tepelné a hydraulické výpočty si můžete objednat od specialistů, licencovaných organizací, ale nebude to levné. Tyto výpočty můžete provést přibližně pomocí známých programů nebo ručně.
Obvykle však používají známá doporučení a zpravidla to stačí k vytvoření funkčního systému s gravitačním prouděním kapaliny.
V každém případě rychlost pohybu tekutiny systémem není vysoká. Čím větší jsou vnitřní průměry potrubí a radiátorů a také kotle, tím větší množství kapaliny jimi projde, tím více energie lze přenést.
Je důležité odpovědět na otázku: bude dostatek energie na přenos chladicí kapaliny k vytápění konkrétní budovy? To je podstata výpočtů. Pokud však neexistují žádné výpočty, musíte se obrátit na zkušenosti s vytvářením takových budov pro vytápění a izolaci.
Ztráta energie a pohyb tekutin
Nejprve musíte určit stupeň izolace budovy – zda splňuje požadavky regulačních dokumentů. Pokud ne, tak nejen gravitační systém nemusí mít dostatečný výkon. Vytápět chladnou budovu je dražší, je potřeba ji izolovat a ne zvyšovat topný výkon.
Po zateplení objektu se můžete obrátit na zkušenosti s tvorbou podobných systémů, ze kterých je známo, že obvyklá maximální plocha pro gravitační vytápění je 150 metrů čtverečních. na každém patře budovy, přičemž je žádoucí rozmístit radiátory do 2 ramen v každém patře a délka přívodního potrubí každého ramene by neměla přesáhnout 20 metrů.
Předpokladem pro vytvoření systému je přebytek horkého chladiva (obvykle střední linie radiátorů) nad studenou (střední linie výměníku kotle).
Pokud jsou potrubí delší, bylo by vhodné provést kalkulaci, nebo se musíte smířit s tím, že se může stát, že při vrcholných mrazech nebude propustnost systému (rychlost chladicí kapaliny) stačit k udržení tepla v budově.
Uvažujme, proč bude výkon gravitačního systému záviset.
Vlastnosti topného systému s přirozenou cirkulací
Tlak v gravitačním systému bude přímo záviset na výšce vodního sloupce s rozdílem hustoty vody (rozdíl teplot) a na rozdílu v hustotě vody samotné. Vzorec tlaku je uveden níže.
Čím větší je rozdíl mezi teplotou přívodu a zpátečky a čím vyšší je vodní sloupec s tímto rozdílem, tím rychleji bude voda cirkulovat, tím více tepla se přenese, tím spolehlivější je systém a tím větší plochu lze vytápět.
Voda se totiž nejvýrazněji ochlazuje v radiátorech, před nimi je považována za horkou. Po radiátorech se studená voda pohybuje vratným potrubím do výměníku kotle, kde se ohřívá. Čím níže je tedy výměník tepla umístěn vzhledem k radiátorům, tím větší je tlak v systému.
Voda se navíc ochlazuje v samotném potrubí opouštějícím kotel, což znamená, že čím výše je horké potrubí zvednuto a čím je delší a čím více tepla odevzdává, tím větší je tlak.
Tento přenos tepla však bude mít nízkou účinnost pro vytápění domu, pokud je horkovod umístěn pod stropem. Je lepší, když se nachází podél podlahy vyhřívané massandry a slouží jako topné zařízení.
Není správné jednoduše udělat vysoký sloupec teplé vody a umístit expanzní nádobu nad střechu. Potřebujeme největší výškový rozdíl, při kterém by nastal teplotní rozdíl a toho dosáhneme snáze snížením kotle.
Typickou chybou při vytváření gravitačního systému pro 2 podlaží je napojení radiátorů v obou podlažích na stejné stoupačky. V důsledku toho bude v 1. patře stále zima, když ve 2. patře je již velké horko. U podkroví je správné opatřit samostatným nezávislým topným ramenem s vlastním regulačním ventilem.
Funkce systému:
— kapalina v gravitačním systému se obvykle výrazně ochlazuje kvůli nízké rychlosti jejího pohybu. Rozdíl teplot přívodu a zpátečky je často v rozmezí 25 – 30 stupňů. Teplota je například 75 stupňů. výstup z kotle a 45 stupňů. vrátit se Proto je nepřijatelné vytvářet okruh s jedním potrubím s radiátory zapojenými do série. Vhodná jsou pouze přidružená a slepá dvoutrubková schémata zapojení.
Jak se pohybuje chladicí kapalina (voda)?
Z výše uvedeného vyplývají i konstrukční vlastnosti samotížného topného systému.
Kotel je umístěn v jímce, v suterénu, v každém případě je žádoucí, aby jeho výměník byl pod středovou osou radiátorů.
Všechna potrubí jsou vyrobena s obecným sklonem ve směru pohybu tekutiny:
- voda z kotle stoupá podél vertikálního stoupacího potrubí do nejvyššího bodu;
- z vertikální horké stoupačky by měla vždy jít dolů ke vstupu do kotle;
- výškový rozdíl mezi počátečním a koncovým bodem trubky je alespoň jedno procento, ale podél délky se může sklon měnit podle potřeby;
- Vždy je lepší zajistit maximální sklon.
Které trubky použít
Průměr potrubí pro přívod a zpátečku na jednom křídle potrubí musí být minimálně 32 mm, přičemž otopná tělesa lze připojit i potrubím o vnitřním průměru 20 mm. A pro stoupačku a posuv do křídla – alespoň 50 mm. Nikdo však nezakazuje tyto průměry zvětšovat, čímž se systém jen zmocní.
Až dosud jsou běžné ocelové trubky považovány za optimální možnost. S velkými průměry se stávají konkurenceschopnými plastům. Kromě toho je ocelová trubka velkého průměru sama o sobě topným zařízením kvůli značné vodivosti tepla kovem.
Kotel, radiátory, potrubí
Je použit speciální kotel (na plyn i na tuhá paliva) s vlastním malým hydraulickým odporem, určený pro gravitační systém.
Používají se radiátory s nízkým hydraulickým odporem a velkým průměrem vnitřních otvorů – většinou buď litinové nebo hliníkové.
V nejvyšším bodě potrubí je instalován ventil pro odvzdušnění (tlakový systém s uzavřenou expanzní nádobou (hydraulický akumulátor)). Na výstupu z kotle je v systému zabudována bezpečnostní skupina – manometr a havarijní ventil. Nebo v nejvyšším bodě je expanzní nádrž otevřeného typu.
Vypouštěcí ventil je umístěn v prostoru kotle v nejnižším bodě potrubí, svod je proveden buď do kanalizace nebo do nádoby.
Volba výkonu kotle se provádí jako obvykle – v závislosti na tepelné ztrátě budovy a radiátorů – na tepelné ztrátě každé místnosti, kde jsou instalovány.
V tomto případě často používají pravidlo – radiátory v součtu jsou o něco výkonnější než kotel (toto bere v úvahu, že jmenovitá teplota kapaliny je obvykle vyšší než skutečná, tj. radiátory se kupují ještě výkonnější o 20 – 35%), poté se celkový výkon radiátorů rozdělí mezi místnosti.
Schémata gravitačního vytápění pro jedno křídlo
Typické schéma ohřevu vody s gravitačním pohybem kapaliny. Je zde pouze jedno křídlo. Horkovod je umístěn výše, ze kterého stoupačky sestupují dolů na každý radiátor nebo dvojici radiátorů. Na obrázku je místo hydraulického akumulátoru expanzní nádrž.
V praxi se taková schémata často realizují tak, že expanzní nádrž a horní potrubí jsou umístěny v podkroví a zpětné potrubí je často spuštěno pod podlahu do suterénu. Potrubí zároveň méně zahlcuje obytný prostor a nekazí interiér. Pak ale musí být všechna potrubí v chladné zóně dobře izolována – vrstvou minimálně 15 cm minerální vlny. Pěnový polystyren není vhodný, protože ho požírají hlodavci a neměl by se zahřívat na 70 stupňů.
Pokládání potrubí v podkroví
Dílčí varianta tohoto schématu spočívá v tom, že vratná linka je zvednutá nahoru, protože není vždy možné ji položit níže – dveře jsou v cestě, není zde suterén atd.
V malém domě
Možnost umístění radiátorů přímo u kotle. To je možné pouze v klimatických pásmech s konstantní kladnou teplotou a pokud jsou okna dostatečně izolovaná (dvojitá skla) a není potřeba vytvářet tepelné clony umístěním radiátorů pod okna. Schéma se používá, když není možné snížit úroveň kotle – potrubí se co nejvíce sníží.
Potrubí pro dvě křídla
Další příklad je v životě populárnější. Častěji jsou potrubí umístěna tímto způsobem během gravitačního proudění kapaliny v malém soukromém domě nebo ve venkovském domě na úrovni radiátorů s obecným udržovaným sklonem.
Potrubí je rozděleno na dvě křídla, která by měla být pokud možno stejně dlouhá. Všechny radiátory jsou připojeny přes ventily pro rychlou regulaci průtoku vody.
Na dvě patra
Další „reálný“ příklad uspořádání potrubí s gravitačním prouděním kapaliny. Tentokrát je vytápěna celá podlaha a podkroví.
Vzhledem k tomu, že půdní křídlo je nízkopříkonové, je propojeno potrubím menšího průměru – 25 mm. Zde jsou pro každý pár radiátorů v místnostech v prvním patře použity stoupačky a horkovod je položen podél podlahy podkroví a slouží jako topné těleso.
Schéma vyžaduje vytvoření dostatečného tlaku, takže výměník tepla kotle je umístěn pod středovou osou radiátorů prvního patra nejméně o půl metru.
Principy a závěry
Můžete vyvinout libovolný počet schémat samotížného vytápění v závislosti na konkrétní dispozici domu, vždy jsou však dodrženy následující zásady – co největší sloupec vody s rozdílem teplot, maximální průměry potrubí a speciálních kotlů a radiátorů, prstenec potrubí – „přívod-radiátor-zpátečka“ jsou vyrobena co nejkratší, u toho je potrubí rozděleno do několika ramen, která jsou ke kotli připojena paralelně.
Dále je důležité: – pokud samospádové vytápění v domě vzniklo samostatně, nebo se na jeho vzniku aktivně podíleli vlastníci, pak lze všechny zjištěné nedostatky za provozu opravit vlastníma rukama, případně systém bez větších úprav upravit náklady, pokud jsou zjištěny jeho nedostatky.
