Опалювальні системи з природною циркуляцією і особливості їх функціонування

Опалення у ванній

Давайте розберемося з тим, як функціонує система опалення з природною циркуляцією. У ній вода від котла до радіаторів і назад рухається за рахунок дії гідростатичного напору. А цей натиск виникає через різної щільності нагрітої в теплообміннику і охолодити в радіаторах води.

Принцип роботи

Розігріта вода має меншу щільність і може підніматися по подає стояка вгору. З стояка теплоносій надходить в розвідні трубопроводи, а потім через стояки, що подають безпосередньо в нагрівальні прилади. Тут вода остигає і стає більш щільною і важкою. Остиглий теплоносій по зворотним стояках спускається вниз і витісняє своєю вагою наверх воду в котлі. Ось такий виходить круговорот, або схема системи опалення.

Цей процес постійно повторюється, і вода безперервно рухається за рахунок природної циркуляції. Її сила, яку правильніше називати циркуляційним тиском, залежить від того, яка різниця ваги стовпа гарячої та холодної води. Тобто, тиск залежить від різниці температури теплоносія в головній і зворотної лінії. Також сила визначається тим, наскільки високо розміщується нагрівальний прилад - котел.

Тут справедливо правило - чим вище знаходиться котел, тим більше циркуляційний тиск. Саме цим моментом пояснюється часто спостерігається в влаштованих таким чином опалювальних системах явище. Елементи, розташовані на верхніх поверхах, нагріваються набагато краще, ніж на нижніх. Наведені міркування дозволяють зробити висновок, що в двотрубної системі опалення з природною циркуляцією радіатори, що знаходяться з котлом на одному рівні або нижче, будуть прогріватися слабо або взагалі не будуть працювати.

Тому котельня повинна мати достатній рівень заглиблення. А відстань між центрами котла і нагрівальних пристроїв на нижньому поверсі не повинно бути менше 3-х метрів.

Переходимо до однотрубної схемою

Пристрій однотрубної системи

Цей недолік повністю виключається при влаштуванні однотрубної системи опалення. У ній гідростатичний напір, завдяки якому вода циркулює в системі, утворюється за рахунок охолодження теплоносія в трубопроводі, що підводить нагріту воду до радіаторів, а також відводить остигнула воду до котла. Охолодження створює гідростатичний напір, а також додатково обігріває приміщення.

Тому трубопровід прокладають відкрито і без ізоляції. Але ось охолодження води в головному стояку однотрубної системи небажано, оскільки призводить до зниження температури теплоносія. Наслідком цього стає збільшення його щільності і зниження напору. Тому підйомний стояк в такій схемі опалення треба самим ретельним чином ізолювати.

інакше подібна система водяного опалення не працюватиме Скільки тепла отримає приміщення від радіаторів, залежить від обсягу і температури води, що поступає. А кількість води, пропущеної через труби опалювальної системи, безпосередньо залежить від того, наскільки сильною буде природна циркуляція. Саме завдяки їй відбувається рух теплоносія по трубах. Чим більше циркуляційна сила, тим меншого діаметру можна брати труби. І, відповідно, чим вона менша, тим більше повинен бути діаметр труб.

Щоб подібна система працювала нормально, необхідно виконати ще одну важливу умову. Циркуляційний тиск повинне мати достатню величину для того, щоб подолати всі опори на шляху теплоносія. Це і тертя об стінки трубопроводу, і місцеві опори - трійники, відводи, крани, хрестовини, котли та інше. Опір теплоносія через тертя залежить від діаметра і довжини трубопроводу, а також від швидкості протікання води. Причому спостерігається квадратична залежність.

Збільшення швидкості течії води в 2 рази призведе до чотирикратного збільшення опору. Тому - чим менше діаметр труб, більше їх довжина і вище швидкість теплоносія, тим більший опір буде створюватися.

Схема опалення з нижнім і верхнім розведенням

водяне опалення

Прийнято розрізняти системи опалення з природною циркуляцією з верхнім і нижнім розведенням. У першому випадку теплоносій через головний стояк піднімається в прокладений по горищі будинку магістральний трубопровід, а звідти розподіляється по нагрівальних елементів.

В системі з нижнім розведенням подає магістраль, від якої живляться висхідні стояки, монтують в підвалі і на першому поверсі. Також для цих цілей може використовуватися підпільний канал. У такій схемі зворотні стояки приєднують до єдиної зворотної магістралі. Принцип дії системи з нижнім розведенням аналогічний тієї, в якій використовується верхня розводка. В обох схемах циркуляція забезпечується за рахунок того, що гаряча вода витісняється остигнула вгору по стояках, а остигаючи, спускається по зворотній лінії і повертається в котел для нагрівання.

Варто зазначити, що в тих місцях, де організовується природна циркуляція опалення, в будівлях, що мають невелику поверховість, циркуляційний тиск буде невеликим. З цієї причини високої швидкості руху теплоносія допускати не можна. Тому діаметри труб беруться великими. І цілком можливо, що така опалювальна схема виявиться невигідною з економічної точки зору. В цілому знавці вважають, що пристрій систем опалення на основі природної циркуляції допустимо тільки для будівель невеликого розміру.

Розберемо конструктивну схему докладніше

Набравшись теоретичного досвіду, розберемо схеми опалення по їх конструктивними особливостями. Подібні системи прийнято розділяти по:

1. Місця розташування основної магістралі, що подає - схеми з верхнім і нижнім розведенням.
2. Способам приєднання нагрівальних приладів - схеми однотрубні і двотрубні.
3.  Розташуванню опалювальних стояків - з вертикальними і горизонтальними стояками.
4. Схемою прокладки - з тупикової магістраллю або з попутним рухом води.

Тонкощі однотрубної системи

схеми прокладки

Відзначимо ряд важливих особливостей однотрубної опалювальної схеми:

• Така система не оснащується зворотним стояком, а вода, охолодити в радіаторі, повертається в прямого трубопроводу.
•  У такій системі в нагрівальні елементи, розташовані внизу, буде надходити суміш з гарячою і вже охолодити у верхніх радіаторах води. Для того щоб забезпечити рівномірне опалення на верхніх і нижніх поверхах, доведеться збільшувати поверхню нагріву у розташованих внизу радіаторів.
•  Циркуляція води по радіаторів здійснюється за рахунок різниці температур. При цьому однотрубна система може бути влаштована таким чином, що в радіатор буде надходити тільки частина води, а решті теплоносій - направлятися до нагрівальних елементів, розташованим нижче. При цьому на радіаторах ставляться крани, за допомогою яких можна регулювати конкретну кількість води, що поступає.
• Якщо ж організовується проточна система опалення, то теплоносій буде проходити послідовно через всі радіатори - з верхнього до нижнього. В результаті в розташовані нижче батареї надійде тільки охолоджена вода. У такій системі вже можна ставити крани. Їх монтаж призведе до зменшення подачі теплоносія в усі інші прилади, розташовані за цим стояку, а повне закриття крана просто перекриє. Однак ставити радіатори без кранів не дуже добре, тому що виключається можливість регулювання температури повітря в приміщеннях шляхом зміни обсягу протікає теплоносія.

однотрубна система

Вважається, що однотрубні системи можуть бути зроблені тільки за схемою з верхнім розведенням. Тому їх використовують лише в будинках з горищем, де можна розташувати прямого трубопроводу. З іншого боку, таку систему простіше монтувати. Крім того, опалювальних труб використовується менше, тому розводка вважається більш привабливою з точки зору естетики. Через простоту монтажу, менших витрат на роботи та матеріали ці схеми опалення знаходять досить широке застосування.