Topný systém bez oběhového čerpadla: typy schémat, instalační prvky

Vytápění soukromého domu lze řešit různými způsoby. Jednou z možností je gravitační vytápění bez oběhového čerpadla. Schéma s přirozenou cirkulací se vyznačuje snadnou instalací a mírným rozpočtem. Při výběru takového systému je však nutné vzít v úvahu řadu nuancí. Zvažme všechny složitosti návrhu, montáže a instalace zařízení.

Topný systém soukromého domu s přirozenou cirkulací

Topný systém, ve kterém není oběhové čerpadlo, se nazývá gravitační. Tato metoda vytápění soukromých domů se praktikuje již dlouhou dobu a její účinnost je ověřena časem. Její zvláštností je, že chladicí kapalina se pohybuje potrubím bez účasti dalších zařízení, která zajišťují nucenou sílu.

Gravitační systém byl vynalezen v roce 1777. Autorem vývoje byl francouzský fyzik Bonneman. Je pravda, že sestavil obvod pro ohřev inkubátoru. Později bylo jeho know-how adaptováno pro skleníky a pařeniště. Aktivní používání takového zařízení v Evropě začalo v roce 1818. Zakladatelem vytápění domů s přirozenou cirkulací byl Angličan Good, který v roce 1841 provedl v té době složité výpočty.

Navzdory vzniku alternativních metod vytápění nízkopodlažních budov je gravitační systém stále žádaný.

To je dáno následujícími výhodami:

• Zařízení nevyžaduje velké kapitálové investice.
• Instalaci lze provést bez zapojení odborníků.
• Neexistuje žádná závislost na jiných zdrojích energie. Například pokud kotel běží na plyn, není nutné se připojovat k elektrické síti.
• Snadná údržba zařízení.

Mezi další výhody topného systému bez nuceného ventilátoru patří schopnost pracovat v kombinaci s dalším zařízením:

• Ohřívač vody (nepřímý ohřev). U tohoto řešení je v horní části okruhu namontován bojler. Měl by být umístěn pod expanzní nádrží. Domácnost je tak zásobována teplou vodou bez dodatečných nákladů na elektřinu.
• Teplá podlaha. V tomto případě je podlahový okruh vybaven oběhovým čerpadlem. Po odpojení elektrické sítě bude místnost vytápěna pomocí nástěnného radiátoru.

Při zvažování této možnosti vytápění vyvstává otázka: jak se chladicí kapalina pohybuje potrubím? Hnací síla je vytvářena rozdílem teplot kapaliny v okruhu. Při zahřívání se hustota vody snižuje a při ochlazování se indikátor stabilizuje. V konstrukci s gravitačním prouděním není téměř žádný tlak. Výpočty ukazují, že v 10 metrech vodního sloupce je zaznamenána pouze 1 atmosféra. V okruhu jednopatrové budovy hodnota nepřesahuje 0,5 . 0,7 atm a ve dvoupatrové budově až 1 atm.

Dalším důležitým bodem, který zajišťuje přirozenou cirkulaci, je sklon úseku potrubí vedoucího ke kotli. V důsledku změny hustoty chladivo stoupá podél vertikální urychlovací trubky a dosahuje horního bodu, načež se pohybuje přes radiátory po šikmé trajektorii zpět do kotle. Tím se provádí celý cyklus. Přenos tepelné energie se opakuje s určitou periodicitou.

V důsledku roztažnosti a poklesu hustoty kapaliny může dojít k jejímu nadměrnému množství. Expanzní nádrž pomáhá eliminovat negativní dopad tlaku na systém. Nádrž se montuje v horní části okruhu k přívodnímu potrubí.

Jednotrubkové a dvoutrubkové topné systémy

Před zahájením návrhu je třeba se rozhodnout pro schéma, podle kterého se provádí instalace celého topného systému. Možnost se vybírá s ohledem na následující faktory:

• počet podlaží domu;
• tepelněizolační vlastnosti budovy;
• celková plocha;
• rozvržení místnosti.

Gravitační konstrukce mají různá provedení. Nejoblíbenější byly následující možnosti: jedno- nebo dvoutrubkové, „Leningradka“, „Pavouk“.

Viz také:
Topný systém v soukromém domě: schéma z plynového kotle

Jednoduchý systém potrubí

Charakteristickým rysem takového schématu je přítomnost jednoho okruhu. Celý cyklus spočívá v výstupu chladicí kapaliny z kotle do radiátorů, po kterém voda opět cirkuluje do kotle.

Systém zahrnuje instalaci kotle v nejnižším bodě. Stoupačka teplé vody by měla být umístěna v maximální výšce (například pod stropem nebo v podkroví). Zpětné potrubí obvykle vede nad podlahou. Potrubí se pokládá se sklonem (rozdíl je 1 cm na metr délky potrubí).

Pro zajištění efektivní cirkulace se doporučuje vybrat potrubí s velkým průměrem. Odborníci doporučují upřednostnit optimální hodnotu – 1,5 palce.

Vytápění s přirozenou cirkulací pomocí jednotrubkového systému je považováno za nejjednodušší z hlediska instalace. Jeho účinnost je však nižší než u alternativních metod. Proto se v soukromých domech tato možnost často kombinuje s jinými možnostmi.

Jeden příklad inženýrského řešení vypadá takto:

· instaluje se několik stoupaček s tím, že každá z nich přenáší teplo do 2–4 radiátorů instalovaných na různých podlažích;

· vybavit baterie v horním patře bypassy.

Kombinovaná verze bude o něco dražší, ale umožní vám regulovat vytápění v různých částech okruhu.

Dvojrubkový systém

U gravitačního vytápění cirkuluje voda v uzavřeném cyklu. Čím dále je tok od kotle, tím nižší je teplota chladicí kapaliny. Pro zvýšení účinnosti vytápění domu byl vyvinut dvoutrubkový systém. V něm se ohřátá kapalina postupně pohybuje do všech baterií jednou trubkou a ochlazený tok druhou. Toto řešení je z hlediska konstrukce a instalace o něco složitější, ale náklady jsou opodstatněné.

Dvoutrubkový okruh má své vlastní charakteristiky. Hlavní potrubí má sklon 5°…7°. Směr sklonu je shodný s pohybem kapaliny. Kotel se navrhuje instalovat pod úrovní baterií. Vývody radiátorů musí být připojeny k vratnému rozdělovači, který je instalován pod podlahou. Dalším vybavením konstrukce jsou uzavírací ventily: na vratném potrubí jsou instalovány vyvažovací ventily a na přívodním potrubí jsou instalovány kohouty.

Viz také:
Infračervené vytápění soukromého domu: princip fungování, typy, výhody a nevýhody

“Leningradka” s přirozenou cirkulací

Ideální volba pro gravitační jednotrubkový topný systém pro malé soukromé domy. Zvláštností je uspořádání prvků schématu. Je namontováno jednotrubkové hlavní potrubí, které je kruh: kotel – potrubí s radiátory – kotel. U takové konstrukce je kapalina neustále v uzavřeném okruhu. V tomto případě je přívod a odvod baterie připojen k jednomu potrubí. Tento faktor určuje všechny výhody a nevýhody “Leningradky”.

Při výběru tohoto schématu je třeba vzít v úvahu, že k potrubí lze připojit maximálně 4 radiátory. I když se však jejich počet sníží, ohřívače umístěné daleko od kotle budou chladnější. Hlavní potrubí je namontováno se zvýšeným sklonem, aby byla zajištěna dobrá cirkulace chladicí kapaliny.

Pavoučí obvod – zařízení a princip činnosti

Další jednoduchá možnost uspořádání topného systému bez oběhového čerpadla. Schéma dostalo název „Pavouk“ díky svému vzhledu. Stoupačky, které vycházejí z kotle a radiátorů, jsou připojeny k expanzní nádrži instalované v podkroví uprostřed prostoru. Opravdu to připomíná pavouka. Kapalina je dodávána do každé baterie samostatně. Počet připojení se určuje ve fázi návrhu.

Tento typ ohřevu je založen na fyzikálních vlastnostech kapaliny, její schopnosti měnit hustotu vlivem vysokých teplot. Jakmile se vytvoří různé tlaky vodních toků, dochází k přirozené cirkulaci. Současně by rozdíl v úrovních nádrže a kotle neměl překročit povolenou hodnotu – 10 metrů.

Mezi výhody “Pavouka” patří: není potřeba horizontálního zapojení, rovnoměrné vytápění. Významnou nevýhodou je složitá instalace.

Popis videa

Toto video jasně ukazuje, že kotel na tuhá paliva může fungovat samospádem, když je vypnutý proud (čerpadlo):

Úhel sklonu topného potrubí s přirozenou cirkulací

Práce na pokládce hlavního potrubí v systému s přirozenou cirkulací chladicí kapaliny musí být prováděny se sklonem. Tím se zajistí pohyb kapaliny potrubím gravitací. Jaký by měl být sklon, závisí na typu schématu. Obvykle se volí hodnota od 3 mm do 10 mm (na běžný metr potrubí). Pokud jsou přítomny spoje a ohyby (úhly), indikátor se zvyšuje.

Odkaz! Parametry sklonu, které je nutné dodržovat při návrhu a instalaci gravitačního topného systému, jsou uvedeny v regulačním dokumentu SNiP 41-01-2003. Při realizaci projektu se provádějí přesné výpočty. S ohledem na ověřená data se následně provádí instalace.

Montáž potrubí má řadu vlastností.

• rozdělení hlavního potrubí na úseky a jejich vybavení uzavíracími ventily, aby bylo možné lokálně odstraňovat poruchy;
• provedení rovného řezu trubek, k tomuto účelu se používá řezačka trubek nebo speciální nůžky;
• přítomnost kompenzačního potrubí mezi pevnými podpěrami (použijte smyčku nebo kompenzátor ve tvaru U);
• zesílení přechodů polypropylenových trubek lisovanou mosaznou vložkou s vnějším a vnitřním závitem.

Viz také:
Vytápění z plynového ohřívače vody: možnosti implementace

Průměr potrubí pro samospádové vytápění

U gravitačního systému je důležité zvolit správný průměr potrubí. Obvykle se používají výrobky o průměru Ø – 32 mm. Odborníci se však domnívají, že průměry 40 a 50 mm zefektivní vytápění domu. Hlavní potrubí uvnitř budovy je položeno otevřeným způsobem. Díky tomu se zlepšuje cirkulace chladicí kapaliny a lépe se udržuje tlak.

Při výběru průměru je také třeba zvážit materiál, ze kterého jsou trubky vyrobeny. Pro zařízení bez oběhového čerpadla jsou vhodnější kovové výrobky. Ty navíc fungují jako topný článek a dobře odvádějí teplo.

Mezi nejoblíbenější možnosti:

• Měděné trubky se vyznačují vysokou odolností proti korozi, dlouhou životností (v průměru 50 let) a vnější reprezentativností. Nevýhody zahrnují: vysoké náklady a složitost instalace.
• Ocelové trubky – vyznačují se velkou mírou bezpečnosti a vysokou tepelnou vodivostí. Provozní doba – 20 let. Mezi slabé stránky patří slabá odolnost proti korozi, tvorba tvrdých usazenin na vnitřních stěnách.
• Kovoplastové trubky – mají oproti běžným kovovým slitinám výhody v podobě nízké hmotnosti, flexibility, hladkosti vnitřního povrchu, což eliminuje tvorbu usazenin. Potrubí z nich vyrobené však vydrží maximálně 15 let.

Z nekovových výrobků je polypropylen vhodným materiálem pro topný systém s přirozenou cirkulací. Je hladký zvenku i zevnitř, lehký, odolný vůči ucpávání a korozi. Životnost je 25 let.

Otevřený a uzavřený systém

Topný systém, který je založen na přirozené cirkulaci kapaliny, může být dvou typů: otevřený a uzavřený. Jedna nebo druhá možnost je rozpoznána typem expanzní nádrže.

Otevřený systém je vybaven primitivní nádobou s otvorem/víkem nahoře a odbočným potrubím dole. Takovou nádrž si můžete vyrobit sami z lahve nebo si koupit hotový produkt. Okruh naplňte výhradně vodou. Nemrznoucí směs se může rychle změnit na plynné skupenství, takže není vhodná.

Funkcí otevřené nádrže je shromažďování přebytečné chladicí kapaliny. Aby se zabránilo přetečení nádrže, je připojena přepadová trubka, která vede do odpadu. Při spouštění topného zařízení během sezóny se kontroluje hladina kapaliny v nádrži. Pokud je nízká, doplňuje se voda.

Expanzní nádrž pro uzavřený okruh je zásobník uvnitř rozdělený na dvě části. Jako přepážka slouží membrána. První nádrž je naplněna chladicí kapalinou, druhá dusíkem/vzduchem.

Nádrž v uzavřeném topném systému funguje následovně. Ohřátá chladicí kapalina, která vstupuje do první nádrže, začne tlačit na membránu, což vede ke stlačení plynu ve druhé části. Jakmile teplota kapaliny klesne, membrána se vyrovná a chladicí kapalina je veden zpět do okruhu.

V otevřeném topném systému se kapalina odpařuje, zatímco v uzavřeném systému zůstává v požadovaném objemu. Vzhledem k absenci procesu odpařování není nutné doplňovat expanzní nádrž.

Jak správně nainstalovat topení ve dvoupatrové chatě bez čerpadla

Kompetentní návrh a kvalitní instalace vám pomohou správně vytvořit topný systém s přirozenou cirkulací ve dvoupatrovém domě.

Také stojí za to poslouchat rady odborníků:

• Nákup zařízení a spotřebního materiálu by měl být plánován po prostudování konstrukčních výpočtů. Dokumenty uvádějí parametry stoupaček a celého hlavního potrubí, přítomnost uzavíracích ventilů, topných těles. Tato data pomohou určit potřebné množství materiálů a sestavit rozpočet.
• Pokud je cílem vytápění domu bez spotřeby energie, pak se upřednostňují kotle, které běží na plyn nebo tuhá paliva.
• Důležitým bodem při montáži hlavního potrubí je použití trubek s odpovídajícím vnitřním průměrem. Ukazatel musí odpovídat projektové dokumentaci. Tím se zajistí optimální průtok chladicí kapaliny podél hlavního potrubí.
• Aby bylo zajištěno rovnoměrné rozložení tepla v celé místnosti, musí být v místnostech instalovány radiátory s různým počtem sekcí.
• Pro dosažení rovných úseků hlavního potrubí se doporučuje pokládat šikmé trubky do drážek (kanály vytvořené ve zdi).
• Při montáži potrubí eliminujte veškeré změny, které vytvářejí odpor proti pohybu kapaliny (ohyby, přechody s různými průřezy atd.).
• Pro topný systém bez čerpadla je lepší zvolit litinové baterie. To zajistí vynikající přenos tepla.

Pro dvoupatrovou chatu odborníci doporučují zvolit uzavřený dvoutrubkový systém. Je efektivnější a nevyžaduje speciální údržbu.

Popis videa

Autor následujícího videa sdílí praktické zkušenosti s instalací uzavřeného topného systému bez čerpadla:

Nejdůležitější znaky

Vytápění bez oběhového čerpadla není nová myšlenka, ale díky možnosti kombinování schémat, použití uzavíracích ventilů a dalších technických řešení získalo druhý život. Podělte se o své zkušenosti s uspořádáním takové možnosti vytápění domu.