Система опалення з природною циркуляцією: схема і монтаж водяного опалення приватного будинку своїми руками

1. Опалення з природною циркуляцією води - принцип роботи
2. Як з'являється циркуляційний напір?
3. Саморегулююча величина циркуляційного напору
4. Природне опалення - переваги
5. Види систем опалення будинків
6. Двотрубні системи опалення
7. Однотрубну опалення з природною циркуляцією води

У квартирах з індивідуальним опаленням і невеликих заміських будинках найпоширенішою вважається система опалення з природною циркуляцією.

Опалення з природною циркуляцією включає в себе водогрійний котел, зворотний і подає трубопроводи, нагрівальні радіатори і розширювальний бачок.

Такий принцип обігріву приміщень дуже практичний, самі системи можуть прослужити без капітального ремонту більше 40 років.

Вони використовують лише природні закони фізики і не вимагають дорогого устаткування або додаткових джерел енергії.

Недоліками цих варіантів опалення є:

1. Досить малий радіус дії. По горизонталі ці системи не можуть бути довшими 30м, оскільки в них дуже невелика циркуляційний тиск.
2. Велика інертність забезпечує уповільнене її включення, що ще і обумовлено великою теплоємністю води і низьким тиском.
3. Підвищена ймовірність замерзання води в бачку розширення або трубах, що підводять воду до нього. Такий бачок зазвичай встановлюється в неопалюваних приміщеннях.
4. Збільшення витрат для придбання труб більшого діаметра.

Опалення з природною циркуляцією включає в себе водогрійний котел, зворотний і подає трубопроводи, нагрівальні радіатори і розширювальний бачок.

Опалення з природною циркуляцією води - принцип роботи

Підігріває в котлі теплоносій (вода) протікає по подаючому трубопроводі, а потім по стояку в радіаторні батареї, яким віддається тепло.

Після цього вода по зворотним трубопроводами знову повертається в котел, де знову відбувається її нагрів до необхідної температури. Цикл багаторазово повторюється.

Водяне опалення з природною циркуляцією вимагає прокладки трубопроводів по горизонталі з невеликим нахилом, зверненим у бік протікання водного потоку.

Підігріта вода, піднімаючись по стояках через температурного розширення, видавлюється більш холодним потоком води, що виходить з обратки. Після цього підігріта вода розтікається самопливом по горизонтальних відводів, а охолоджена вода (таким же чином) надходить в котел.

Нахил труб сприяє відведенню повітряних бульбашок до розширювального баку, оскільки газ легше, ніж вода - він спрямовується вгору, а похилі труби допомагають йому не затримуватися і надходити в розширювач, а після - в атмосферу.

Розширювальний бак залишає тиск у всій системі постійним, він служить для прийняття збільшується при нагріванні обсягу води, а після охолодження знову віддає її в трубопровід.

Схема опалення з природною циркуляцією викликає підйом води за рахунок розширення при нагріванні або ж під впливом гравітації.

Схема опалення з природною циркуляцією. Натисніть для збільшення.

Циркуляція виникає за рахунок різниці щільності води, що нагрівається, яка піднімається вгору по подає стояка, і охолодженої води, що спускається по зворотному стояку.

Гравітаційне тиск витрачається на перенесення теплоносія, а також на подолання опору в трубопровідної мережі. Ці опору викликаються особливим тертям водного потоку об стінки труб, а також присутністю в самій системі місцевих опорів.

До таких місцевим опорам відносять повороти і відгалуження труб, арматуру, а також самі нагрівальні прилади. Від того, наскільки великий внутрішній опір буде виникати в трубопроводах, буде залежати гравітаційне тиск. Для зменшення тертя застосовують труби збільшеного діаметру.

Як з'являється циркуляційний напір?

Графічна схема виникнення циркуляційного напору. Натисніть для збільшення.

Циркуляційний напір залежить від:

1. різної щільності охолодженої і гарячої води;
2. різниці відміток середини котла і середини нижнього опалювального приладу - чим вище ця різниця висот, тим краще буде перетікати теплоносій по системі.

Опалення з природною циркуляцією характеризується стрибкоподібним зміною температури в радіаторах і котлі. Вона змінюється уздовж центральної осі цих приладів.

У верхній частині котла або радіатора знаходиться гаряча вода, а в нижній частині - більш холодна.

Нагріта вода має щільність і вага трохи менший, ніж холодна.

Така вода, під дією гравітаційних сил, змушена переміщатися з верхніх судин в нижні.

Оскільки опалення будинку має замкнутий контур по всі обігрівальної системі, то вода в ньому не вихлюпується, а прагне «заспокоїтися» і зайняти певний рівень, але це їй не вдається здійснити, оскільки в котлі теплоносій постійно підігрівається у верхній половині контуру, при цьому кілька зменшуючи його вага щодо охолодженої води.

Через те, що високий стовп обтяженою води після проходження радіаторів весь час виштовхує нижчий стовп охолодженої води попереду котла і підштовхує воду, виникає природне циркулювання.

Іншими словами - чим вище розміщені центри радіаторів від центру котла опалення, тим більшим буде циркуляційний напір.

Висота установки батарей опалення є одним з основних показників напору води. Ухил трубопроводу, що подає в сторону радіаторів, а також обратки в сторону котла буде лише ще більше сприятиме цьому процесу, одночасно допомагаючи воді долати в трубах місцеве опір.

Монтаж опалення з природною циркуляцією для приватного будинку потрібно здійснювати таким чином, щоб котел знаходився нижче всіх опалювальних приладів (наприклад, в підвалі).

Для квартирного опалення, якщо котел буде встановлений безпосередньо в приміщенні на одному рівні з радіаторами, для створення більшого циркуляційного напору опалювальний агрегат слід встановлювати в «яму» - прямо на плиту перекриття, попередньо Випилявши навколо нього підлогу. Таку «яму» слід обладнати азбестовими плитами і залізом.

Саморегулююча величина циркуляційного напору

Наступним показником, від якого залежить величина циркуляційного напору, є різниця між щільністю протікає гарячої та холодної води. Слід зазначити, що системи з природним циркуляцією теплоносія відносять до саморегульованим.

Для проведення ефективної настройки, при змінах температури підігріву води, в такій системі виникає мимовільна зміна - збільшується витрата теплоносія.

Внаслідок зміни щільності, в гарячій воді буде збільшуватися природне циркуляційний тиск, що призведе до збільшення кількості протікає в системі води.

Чим більше нагріта в котлі вода і чим швидше вона охолоджується в радіаторах, тим швидше вона буде циркулювати. Натисніть для збільшення.

Іншими словами, якщо ми включаємо котел на повну потужність, то отримуємо сильно нагріту воду зі зменшеною щільністю.

Заходячи в батареї радіаторів, вона буде віддавати їм свою теплоту, а щільність її при цьому буде пропорційно підвищуватися. Чим істотніше різниця між щільністю гарячої та охолодженої води, тим більшим буде циркуляційний напір у всій системі.

Таким чином, чим більше нагріта в котлі вода і чим швидше вона охолоджується в радіаторах, тим швидше вона буде циркулювати, «бігати» по трубах. Цей процес буде сповільнюватися в міру прогрівання приміщень.

Після теплоносій почне остигати в батареях менше, а щільність його вже не так сильно буде відрізнятися від щільності щойно вийшов потоку з котла, тому циркуляційний напір буде зменшуватися.

Вода не так швидко «бігає» в трубах, що не носиться як «очманіла», щоб обігріти приміщення, а повільно і статечно перетікає в них.

І лише після того, як в приміщенні температура почне знижуватися, наприклад, через різке похолодання зовні або ж просто довго відкритих дверей, натиск циркулювання почне підвищуватися і вода побіжить в трубах швидше, прагнучи швидше вирівняти температуру.

Природне опалення - переваги

До переваг цих систем опалення можна віднести:

1. простоту монтажу і введення в експлуатацію;
2. відносну економічність;
3. відсутність насоса для перекачування води в системі дозволяє уникнути шумів і вібрацій;
4. високу довговічність (понад 40 років без капітальних ремонтів);
5. здатність до саморегуляції. Одночасна зміна температури води і її витрати забезпечує хорошу тепловіддачу приладів опалення, яка необхідна для підтримки заданого параметра температури в приміщенні. Такі системи самі собі надають теплову стійкість.

Природне опалення будинку має велику інертність, що допомагає підтримувати заданий комфортний режим мікроклімату без додаткового витрачання енергії.

Види систем опалення будинків

Опалення з природною циркуляцією має кілька різновидів. Воно може бути:

1. двотрубних з верхнім розведенням;
2. двотрубних з нижнім розведенням;
3. однотрубним з верхнім розведенням.

У системах з природним перетіканням теплоносія в малоповерхових будівлях величина циркуляційного тиску порівняно невелика.

Тому в них не варто допускати дуже великих швидкостей перетікання води по трубах. Для таких систем рекомендується встановлювати труби великого діаметру.

При значній довжині трубопроводу внутрішній опір в ньому зростає, а через збільшення діаметра, воно зменшується. Досить часто можна спостерігати, що діаметр труби на далекому стояку від котла істотно більше, ніж найближчий.

Розраховуючи діаметри і відстані до труб, можна зрівнювати параметри опору, а також кількість води, яка переміщується по системі.

Двотрубні системи опалення

У двотрубних системах опалення все нагрівальні прилади, які розміщені з опалювальним котлом на одному рівні або ж нижче його, чи не будуть нагріватися взагалі.

Двотрубна система опалення з природною циркуляцією. Натисніть для збільшення.

Практика показує, що для цих систем найменша відстань між центрів нагрівальних елементів, розташованих на перших поверхах і центром опалювального котла має бути не меншим, ніж 3 метри.

Для такої двотрубної системи монтажу котельня повинна розміщуватися в підвальному приміщенні.

Однотрубну опалення з природною циркуляцією води

Однотрубна система опалення з природною циркуляцією. Натисніть для збільшення.

Описаний вище недолік відсутній в однотрубних системах.

Адже гідростатичний напір, який змушує перетікати воду по системі, може утворюватися через охолодження води в трубах, що підводять підігріту воду в батареї радіаторів або ж відвідних охолоджену воду від самих батарей прямо до опалювального котла.

Таке охолодження трубопроводів приносить подвійну користь:

1. По-перше - воно прекрасно сприяє створенню підвищеного гідростатичного напору.
2. По-друге - створює додатковий обігрів приміщень.

Через це ефекту в однотрубних схемах трубопровід прокладається відкрито і його нічим не ізолюють. А найголовніший трубопровід - стояк для подачі гарячої води - старанно теплоізолюється.

Охолодження води в цьому стояку може привести до зниження температури, збільшення щільності самого теплоносія, що призведе до падіння гідростатичного напору у всій системі. Саме так і відбувається саморегулювання системи.

Природне опалення будинку, завдяки одночасному зміни кількості води і її температури, буде забезпечувати необхідну тепловіддачу в усіх приладах опалення, що буде сприяти підтримці рівного мікроклімату, що забезпечує комфортну температуру.

Оцініть статтю: Поділіться з друзями!