Система отопления с естественной циркуляцией. Как она работает?
Не смотря на полное наступление принудительных закрытых систем отопления, не сдают свои позиции системы с естественной циркуляцией. Что в них такого особенного? Давайте разбираться.
Как работает такая система
Движение воды в магистрали парового отопления может происходить без использования циркуляционного насоса, в соответствии с базовыми физическими законами. Знание основ подобных процессов дает возможность правильно рассчитать систему отопления на все случаи жизни.
Главное качество жидкости– это снижение коэффициента плотности при повышении количества градусов. Чем вода сильнее нагревается, тем ниже ее плотность. Генерируется дифференциация напряжения между холодной и нагретой жидкостью. Первая течет самопроизвольно к теплообменнику, при этом вытесняя горючую воду, она движется по магистрали.
При такой циркуляции существует различия в давлении между различными жидкостям. Любой такой контур можно дифференцировать по блокам:
- Вода поднимается, нагревая трубы.
- По холодным трубам она движется вниз.
Разграничивающий элемент – это крайние точки общего контура (верх и низ).
При создании системы с простым кругооборотом, решается задача достижения дифференциации между водой, которая имеет разные температуры.
Одним из базовых блоков в подобных системах делается базовый стояк – это перпендикулярно зафиксированная труба, которая проводит воду вверх от теплообменного блока. Коллектор разгона обладает повышенной температурой, его «закутывают» в утеплитель особенно тщательно, если вода подается, минуя несколько этажей.
Как правило, система создается так, чтобы верхняя точка коллектора соответствовала верней точке всей магистрали. Там устанавливают выход на бак, также возможно поставить клапан, который будет управлять отводом лишнего воздуха.
Следует учитывать, чтобы блок с высокой температурой самого контура не соприкасался с элементов, по которому движется остывшая вода. Нижня точка магистрали соприкасается с теплообменником, инсталлируется в нагревающий агрегат.
Преимущества гравитационной системы
Система отопления с естественной циркуляцией обладает рядом преимуществ, из которых следует выделить
- Полная энергонезависимость системы. Если вы испытываете постоянные перебои со светом, возможно стоит смотреть в сторону отопления с естественной циркуляцией
- Отсутствие сложных систем в виде насоса, предохранительной арматуры и тд;
- Идеальная система для твердотопливных котлов
- Максимально простая обвязка котельной
- Доступная по цене
Во время монтажа необходимо скрупулезно рассчитать все показатели и выбрать схему контура правильно.
2 основные схемы отопления
Существует две схемы отопления:
- Однотрубная;
- Двухтрубная.
При монтаже отопления с естественной циркуляцией может быть задействовано несколько контуров, их ставят по одной из вышеперечисленных схем.
Контур с одной магистралью называют однотрубной. Самой элементарной моделью считается контур без применения радиаторов. Такая компоновка системы отопления стоит недорого, она проста в эксплуатации. Однотрубная схема (у которой присутствует вертикальная разводка) чаще всего используют в двухэтажных коттеджах.
Если одна труба применяется для горячей воды, а друга – для холодной, то это двухтрубная модель, она более популярна, но монтировать ее сложнее, также надо ставить дополнительную магистраль. Преимущества двухтрубной схемы:
- Температура распределяется боле равномерно.
- Легко рассчитывать тепло и скорость подачи воды.
- Несложно регулировать подачу тепла к каждой батарее.
Ленинградка
«Ленинградка» имеет базовый недостаток: есть большие тепло потери на магистралях, их всегда учитывают специалисты при проектировании отопления. Достоинства этой системы: с использованием вентилей отопление можно отключать, делая профилактический ремонт. «Ленинградка» нередко используется в квартирах, выглядят трубы эстетично и не привлекают внимания.
Трудности заключаются в том, что отключение одной из секций приводит к остановке циркуляции теплоносителя во всем контуре. Нередко применяют метод с монтажом «байпаса», когда батареи можно «обходить» с использованием боковых ответвлений у которых присутствуют шаровые краны (2 шт.).
Для двухэтажных объектов (и одноэтажных) используют схемы с одной трубой и перпендикулярными стояками. При таких обстоятельствах жидкость распределяется более равномерно. Вертикальные трубы боле эстетично выглядят, их легко замаскировать в угловых нишах.
Паук
При такой схеме емкость расположена в чердачном помещении, точно в центре периметра здания. К ней присоединены стояки определенного сечения (от батарей, радиаторов). Вода, которая уже остыла, течет обычным способом и попадает в горизонтальную магистраль.
Принцип простой:
- Вода нагревается в котле.
- Поднимается в бак.
- Затем расходится самотеком по трубам меньшего диаметра.
Такая схема идеально подходит для объекта с небольшим количеством этажей
Достоинства «паука» равномерное и простое распределение теплоносителя, нет также горизонтальной разводки по разным помещениям.
На подаче присутствует только стояк крупного размера, он ведет от котла к емкости. Трубы при этом могут быть диаметром до 25 мм. На ответвления нередко используют трубы ПВХ или металлопластик.
Из недостатков этой системы с естественной циркуляцией можно вспомнить:
- Наличие большого числа стыков.
- Применяется много труб разных диметров.
- Требуется много утеплителя.
- Обязательно в здании должно присутствовать чердачное помещение.
Какие нужны диаметры труб
При расчете системы особое внимание уделяется местоположению нагревательного элемента, емкости и радиаторов. Диаметр труб также очень важен, должно существовать давление, которое позволит эффективно функционировать всей отопительной системе.
Критерии выбора диаметра труб для отопления с естественно циркуляцией:
- Можно ли использовать для горячей воды.
- Сложно ли монтировать.
- Сроки использования.
- Гарантии от производителя.
При монтаже естественного кругооборота воды используются трубы с большим сечением. Для обогрева объекта общей площадью 220 кв. метра, сечение трубы при входе обратки в теплообменник равняется приблизительно двум дюймам.
Обусловлено это тем, что скорость жидкости уменьшается, что может вызвать такие вопросы:
- Уменьшение теплоотдачи за определенную единицу времени.
- Возникновению «пробок» воздуха.
Потому важно, при монтаже контура, чтобы в него не попадал воздух, в противном случае будут возникать пробки.
Внутренние стенки труб могут значительно снижать движение жидкости. Также наличие большого количества сужений, запорных блоков может значительно тормозить продвижение воды. Все это факторы влияют, когда речь заходит о выборе труб. Металлопластиковые трубы применяют не очень часто, потому что фиксируются они с использованием фитингов, а они имеют небольшой диаметр.
Основные ограничения
Основные ограничения у систем с естественной циркуляцией – это риск возникновения воздушных пробок. Одна такая пробка способна вывести из строя всю систему. СНИП 41-02-2004 утверждает, что нельзя проводить трубопроводы, если вода в них движется со скоростью менее 25 см в секунду. Во время установки особое внимание уделяется углу наклона магистралей, тогда воздух (если он попадет в систему) сбудет выводиться. Угол наклона составляет порядка трех миллиметров на один погонный метр. В квартирах этот показатель достигает 5,5 мм на один погонный метр.
Также существую ограничения по монтажу радиаторов. Главный недостаток схемы «Ленинградка», например, – это невысокий разгон жидкости при затекании в радиаторы, что неизбежно приводит к снижению КПД. Число батарей ставится в ограниченных количествах, при этом «дальние» батареи имеют существенно более низкую температуру.
Главные минусы
У данного типа отопления есть и существенные минусы:
- Существует большой перепад температур между точками.
- Все трубы открыты в комнатах, что выглядит неэстетично.
- Контур должен время от времени пополняться в течение времени работы.
- Трубы сечением до 50 мм стоят недешево (обычно в целях экономии ставят ПВХ или сталь). Используются радиаторы, у которых коэффициент сопротивления имеет минимальное значение (чугун, биметалл, сплавы алюминия).
- Невозможность покомнатного регулирования температуры, что сильно влияет на затраты на отопление.
- Небалансируемая система. Невозможно сделать так, чтобы все радиаторы грели примерно одинаково
Теплоснабжения за счет естественного оборота теплоносителя может, подойди для объектов, которые имеют 65 кв. метров, при этом длина труб не должна превышать 32 метров. Важно также учитывать: сколько этажей имеет объект, от этого зависит схема устройства разгонного блока. В регионах, где бывают суровые зимы, такая схема отопления объекта не подходит, будет отсутствовать необходимое рабочее давление в контуре.