Система опалення з природною циркуляцією: принцип роботи і варіанти реалізації

Як працює система водяного опалення з природною циркуляцією? Які основні принципи її монтажу?

Які основні схеми можна реалізувати, не вдаючись до допомоги циркуляційного насоса? Давайте спробуємо з'ясувати.

А якщо викинути з цієї схеми насос?

Що це таке

Якщо для системи з примусовою циркуляцій потрібен перепад тисків, що створюється циркуляційним насосом або забезпечений підключенням до теплотрасі, то тут картина інша. Опалення природною циркуляцією використовує простий фізичний ефект – розширення рідини при нагріванні.

Якщо відкинути технічні тонкощі, принципова схема роботи така:

Котел нагріває якийсь обсяг води. Так, ясна річ, розширюється і, завдяки меншій щільності, витісняється більш холодної масою теплоносія вгору.
Піднявшись в верхню точку опалювальної системи, вода, поступово остигаючи, самопливом описує коло по системі опалення і повертається до котла. При цьому вона віддає тепло опалювальних приладів і до того моменту, коли знову опиняється у теплообмінника, має велику щільність, ніж спочатку. Далі цикл повторюється.

Корисно: ясна річ, ніщо не заважає включити в схему циркуляційний насос. У штатному режимі он забезпечуватиме більш швидку циркуляцію води і рівномірний прогрів, а при відсутності електрики опалювальна система буде працювати з природною циркуляцією.

Робота насоса в природній системі циркуляції.

На фото видно, як вирішена проблема взаємодії насоса і системи природної циркуляції. При роботі насоса спрацьовує зворотний клапан, і вся вода йде через насос. Варто його вимкнути – клапан відкривається, і по більш товстої трубі вода циркулює за рахунок теплового розширення.

Загальна інформація

Основні моменти

Відсутність циркуляційного насоса і взагалі рухомих елементів і замкнутий контур, в якому кількість суспензій і мінеральних солей звичайно, робить термін служби системи опалення цього типу досить тривалим. При використанні оцинкованих або полімерних труб і біметалевих радіаторів – не менше півстоліття.
Природна циркуляція опалення означає досить невеликий перепад тисків. Труби та опалювальні прилади неминуче надають руху теплоносія певний опір. Саме тому рекомендований радіус цікавить нас системи опалення оцінюється приблизно в 30 метрів. Зрозуміло, це не означає, що при радіусі в 32 метра вода застигне – межа досить умовна.
Інерційність системи буде досить великий. Між розпалюванням або запуском котла і стабілізацією температури у всіх опалюваних приміщеннях може пройти кілька годин. Причини зрозумілі: котлу належить прогріти теплообмінник, і лише тоді вода почне циркулювати, причому досить повільно.
Всі горизонтальні ділянки трубопроводів робляться з обов'язковим ухилом по ходу руху води. Він забезпечить вільний рух остигає води самопливом з мінімальним опором. Що не менш важливо – в цьому випадку все повітряні пробки будуть витіснені в верхню точку опалювальної системи, де монтується розширювальний бачок – герметичний, з воздушником, або відкритий.

Все повітря збереться у верхній точці.

саморегуляція

Опалення будинку з природною циркуляцією – саморегулююча система. Чим холодніше в будинку, тим швидше циркулює теплоносій. Як це працює?

Справа в тому, що циркуляційний напір залежить від:

Різниці в висоті між котлом і нижнім опалювальним приладом. Чим нижче котел щодо нижнього радіатора – тим швидше вода буде переливатися в нього самопливом. Принцип сполучених посудин, пам'ятаєте? Цей параметр стабільний і незмінний в процесі роботи опалювальної системи.

Схема демонструє принцип роботи опалення наочно.

Цікаво: саме тому опалювальний котел рекомендується встановлювати в підвалі або просто якомога нижче всередині приміщення. Однак автору доводилося бачити прекрасно функціонуючу систему опалення, в якій теплообмінник в топці печі був помітно вище радіаторів. Система була повністю робочої.

Різниці в щільності води на виході з котла і в зворотному трубопроводі. Яка, зрозуміло, визначається температурою води. І ось саме завдяки цій особливості природне опалення робиться саморегульованим: як тільки температура в приміщенні падає, опалювальні прилади остигають.

З падінням температури теплоносія його щільність збільшується, і він починає швидше витісняти нагріту воду з нижньої частини контуру.

швидкість циркуляції

Крім напору, швидкість циркуляції теплоносія буде визначатися рядом інших факторів.

Діаметром труб розводки. Чим менше внутрішній перетин труби, тим більший опір вона буде надавати руху рідини в ній. Саме тому для розведення в разі природної циркуляції беруться труби з намір завищеними діаметром – Ду32 – Ду40.
Матеріалом труби. Сталь (особливо пошкоджена корозією і покрита відкладеннями) надає потоку в кілька разів більший опір, ніж, наприклад, поліпропіленова труба з тим же перетином.
Кількістю і радіусом поворотів. Тому основну розводку по можливості краще робити максимально прямий.
Наявністю, кількістю і типом запірної арматури, Різноманітних підпірних шайб і переходів діаметра труби.

Кожен вентиль, кожен вигин викликає падіння напору.

Саме через велику кількість змінних точний розрахунок системи опалення з природною циркуляцією виконується вкрай рідко і дає дуже приблизні результати. На практиці ж досить скористатися вже цими порадами.

розрахунок потужності

Ефективна теплова потужність котла розраховується тими ж способами, що і у всіх інших випадках.

По площі

Найпростіший спосіб – рекомендований СНиП розрахунок за площею приміщення. 1 КВт теплової потужності має припадати на 10 м2 площі приміщення. Для південних районів береться коефіцієнт 0,7 – 0,9, для середньої смуги країни – 1,2 – 1,3, для районів Крайньої Півночі – 1,5-2,0.

Як і будь-який приблизний підрахунок, цей спосіб нехтує багатьма факторами:

Висотою стель. Вона далеко не скрізь становить стандартні 2,5 метра.
Витоками тепла через отвори.
Розташуванням приміщення всередині будинку або біля зовнішніх стін.

Всі способи розрахунків дають великі похибки, тому теплова потужність зазвичай закладається в проект з деяким запасом.

За обсягом з урахуванням додаткових факторів

Більш точну картину дасть інший спосіб розрахунку.

За основу береться теплова потужність в 40 ват на кубічний метр об'єму повітря в приміщенні.
Районні коефіцієнти діють і в цьому випадку.
Кожне вікно стандартного розміру додає до наших підрахунків 100 ват. Кожні двері – 200.
Розташування кімнати у зовнішній стіни дасть залежно від її товщини і матеріалу коефіцієнт 1,1 – 1,3.
Приватний будинок, у якого внизу і вгорі – не теплий сусідні квартири, а вулиця, розраховується з коефіцієнтом 1,5.

Однак: і цей розрахунок буде ДУЖЕ приблизними. Досить сказати, що в приватних будинках, побудованих за енергозберігаючими технологіями, в проект закладається потужність обігріву в 50-60 ват на КВАДРАТНИЙ метр. Занадто багато визначається витоками тепла через стіни і перекриття.

схеми розводки

Конкретних прикладів і схем того, як може бути реалізовано опалення з природною циркуляцією своїми руками, ДУЖЕ багато. Ми наведемо по одному прикладу найпростіших рішень для двотрубної і однотрубної розводки.

двотрубна

Розведення двотрубного опалення з природною циркуляцією.

Позначення на схемі:

Опалювальний котел.
Розширювальний бак, який служить для компенсації зміни об'єму теплоносія при коливаннях температури і збирає витіснений повітря.
Опалювальні прилади – конвектора або радіатори.

Т1 – нагріта котлом вода, Т2 – остившая. Червоними і синіми стрілками показано напрямок руху теплоносія.

Тут при розведенні актуальні ті ж основні принципи, які були перераховані вище:

Котел встановлюється по можливості нижче радіаторів.
За току води робиться ухил в 5-7 градусів.
Розливу там, де від них живляться кілька радіаторів, виконуються трубою не нижче Ду32 мм. Бажано – полімерної або металопластикової. Підводки до радіаторів традиційно виконуються трубою ДУ20.

Важливо: не плутайте ДУ, приблизно рівній внутрішньому перетину труби, з її зовнішнім діаметром. У разі поліпропілену зовнішній діаметр 32 мм відповідає всього лише ДУ20.

Двотрубному опалення приватного будинку з природною циркуляцією при правильно підібраних діаметрах труб не вимагає балансування, однак дроселі на підводках до радіаторів не завадять.

Наявність двох контурів по всьому периметру будинку буде досить накладним: ціна поліпропіленових армованих труб не так вже мала, та й сам монтаж займе чимало часу. Тому для більшості одноповерхових будинків застосовується однотрубна розводка.

однотрубна

Найпростіша однотрубна схема барачного типу – Ленинградка.

Ухил і діаметр труб тут такі ж. Є кілька нюансів, важливих саме для цієї схеми.

Радіатори не розривають основне кільце, а врізаються паралельно йому. Не переживайте, що в опалювальних приборів не буде циркуляції – досвід доводить зворотне.
Крім розширювального бачка, воздушником забезпечується кожен радіатор. Власне, якщо не стравлювати повітря повністю з одного опалювального приладу – без розширювального бачка і зовсім чудово можна обійтися. Якщо, звичайно, система опалення закритого типу (ізольована від атмосферного повітря).
Дроселі або термоголовки допоможуть вирівняти температуру ближніх до котла і далеких радіаторів.

Варіант однотрубної схеми для двоповерхового будинку з котлом в підвалі.

висновок

Додаткова інформація про системи опалення з природною циркуляцією, як завжди, в відео в кінці статті. Теплих зим!