1. Схема опалення з природною циркуляції
2. Природна циркуляція в контурах опалення
3. Швидкість руху води
4. Монтажні схеми контурів
5. Схема циркуляції. Відео

Систему опалення з природною циркуляцією водяного теплоносія запантетовал в 1832 р російський вчений-металург П.Г. Соболевський. У наше століття стрімко змінюються технологій цю схему (звану також гравітаційної або самопливної) теплопостачання приватного будинку можна було б вважати морально застарілої, якби не її простота, надійність і економічність. Самотечная система опалення і раніше широко використовується в будівництві своїми руками власного будинку і вважається оптимальним техніко-економічним рішенням. Невеликий тиск в мережі обмежує область її застосування, але для одноповерхового житлового будинку дана схема дуже ефективна і часто розглядається в якості альтернативи опалення з використанням насосних агрегатів.

Система опалення приватного будинку з природною циркуляцією

Схема опалення з природною циркуляції

Схема руху водяного теплоносія в системі опалення з природною циркуляцією

У схемі прийняті наступні позначення:

• поз. 1 - котел опалення;
• поз. 2 - бак розширювальний;
• поз. 3 - радіатори опалення;
• Т1 - нагрітий теплоносій, червоними стрілками показано напрямок його руху;
• Т2 - остиглий теплоносій, сині стрілки вказують на його рух в контурі.

В автономному опаленні одноповерхового або двоповерхового власного будинку допускається застосування спеціальних незамерзающих складів-антифризів, але в системах з природною циркуляцією теплоносія використовувати антифризи не рекомендується.

Головні недоліки антифризів для використання в контурі опалення природної циркуляції:

• У схемі опалення з природною циркуляцією в конструкціях розширювальних баків передбачений контакт з навколишнім атмосферним повітрям. Антифризи швидко випаровуються, забруднюючи екологічний стан довкілля;
• Необхідність постійного контролю за обсягом теплоносія і його періодичному поповненні;
• У антифризів низька тепловіддача, що сприяє малому зніманню тепла радіаторами від теплоносія при його циркуляції. Це призводить до перегріву антифризу в контурі і самого котла;
• Використання перегрітого антифризу в замкнутому контурі сприяє рясному утворенню відкладень всередині теплообмінника, що забивають прохідний перетин в трубках.

Найбільш оптимальним носієм тепла в контурі гравітаційного типу для опалення одноповерхового або двоповерхового житлового будинку є водяний теплоносій завдяки своїй дешевизні і доступності.

Природна циркуляція в контурах опалення

Основними функціональними елементами системи опалення з природною циркуляцією житлового будинку є:

• Котел, що нагріває водяний теплоносій;
• Розширювальний бак, який представляє собою ємність для скидання надлишків води, що з'являються при збільшенні обсягу водяного теплоносія в контурі при його нагріванні;
• Трубопроводи подачі з котла гарячої води в опалювальні радіатори і повернення остигнула рідини з радіаторів назад в котел (за що поворотна частина тепломережі в побуті отримала назву обратки). Разом вони складають замкнутий контур циркуляції теплоносія;
• Опалювальні радіатори.

Схема тепломережі опалення з природною циркуляцією для обігріву приватного будинку

При розігріві теплоносія його обсяг збільшується, надлишки нагрітої води піднімаються вертикально вгору до розширювального баку, в системі створюється гідростатичний тиск, що залежить від різниці ваг водяних стовпів гарячої (лінія подачі) і холодної (лінія обратки) води.

Під цим тиском гаряча вода надходить з верхньої точки теплотраси (червона лінія на схемі) до радіаторів опалення. Остившая в радіаторах вода надходить по обратке (синя лінія) на вхід котла. Самотечная система опалення в одноповерховому або двоповерховому будинку працездатна лише в тому випадку, якщо при монтажі забезпечені ухили горизонтальних ділянок трубопровідної теплотраси в сторону руху рідини. Тоді теплоносій зможе переміщатися вниз під дією власної ваги з найменшим гідравлічним опором.

Іншим фактором, що впливає на переміщення рідини, є циркуляційний напір, позначений на малюнку буквою Н. Чим вище перепад рівнів розміщення радіаторів і котла, тим швидше рух води в контурі.

У гравітаційних системах опалення розширювальний бак не закривається кришкою, тому нерідко дану систему називають відкритою. Всі повітряні пробки з теплотраси витісняються в верхню частину контура, там і встановлюють бак, відкритий для контакту з атмосферою. Систему, яка використовує герметичні баки, називають закритою. В її складі використовується насос, за принципом дії вона вже примусового характеру.

Швидкість руху води

При циклічних змінах температури гаряча вода знаходиться у верхній частині тепломережі, холодна волога рухається в нижніх трубах. Основний спонукальною силою для природного (без примусу від насоса) руху рідини в контурі є циркуляційний напір, що залежить від співвідношення висот розташування котла і самого нижнього радіатора. На малюнку нижче представлена ​​графічна схема виникнення циркуляційного напору h. Параметр h має постійну величину для даної схеми і не змінюється під час роботи системи опалення.

Схема виникнення циркуляційного напору

Для створення оптимального напору опалювальний котел встановлюється з максимальною глибиною розміщення, наприклад, в підвалі. У свою чергу, розширювальний бак необхідно встановити вище. Досить часто його ставлять на горищі будинку.

Швидкість циркуляції води в контурі при монтажі своїми руками гравітаційної опалювальної системи приватного будинку визначається наступними факторами:

1. Величиною циркуляційного напору. Чим він більший, тим вище швидкість протікання води в теплотрасі;
2. Діаметрами труб опалювальної розводки. Малі розміри внутрішнього перерізу труби будуть чинити більший опір водяному потоку, ніж труби з діаметром побільше. Для однотрубної або двотрубної самопливних систем під розведення навмисно завищують розміри труб до Ду 32-40 мм;
3. Матеріалами виготовлення труб контуру. У сучасних поліпропіленових труб опір потоку в кілька разів нижче, ніж у пошкоджених корозією і покритих відкладеннями сталевих трубопроводів;
4. Наявністю поворотів в мережі теплотраси. Ідеальний варіант - прямий трубопровід;
5. Великою кількістю арматури, перехідників, підпірних шайб. Кожен вентиль знижує величину напору.

Процеси природної циркуляції дуже інертні і протікають повільно. Час між розпалюванням котла і повної стабілізацією температури в приміщеннях становить кілька годин.

Монтажні схеми контурів

За способом приєднання радіаторів опалення прийнято виділяти дві схеми монтажу контурів опалювальних систем: однотрубну і двотрубну.

Для однотрубною монтажної збірки своїми руками характерно послідовне розташування обігрівальних приладів на що подає контурі. Пройшовши від верхньої точки крізь все радіатори (лінія червоного кольору), вода повертається по обратке (лінія синього кольору) до котла.

Однотрубна схема самопливної системи опалення

У двухтрубной схемою монтуються два окремих контуру циркуляції. По одному протікає гарячий теплоносій, що підводить тепло до радіаторів, по іншому контуру - захолола вода відправляється від радіаторів до котла.

На малюнку нижче показана двотрубна система опалення двоповерхового будинку. Роздача теплоносія (лінія червоного кольору) по радіаторів починається з максимальної висоти Н, що забезпечує необхідний циркуляційний напір. Остиглий теплоносій (лінія синього кольору) збирається в обратке і направляється на вхід котла.

Двотрубна схема самопливної системи опалення

Схема циркуляції. Відео

Про те, що з себе представляє схема опалення з природною циркуляцією теплоносія, можна дізнатися з відео нижче.

Гравітаційні системи обігріву приватного будинку імпонують своєю простотою пристрою, легкістю обслуговування і енергонезалежністю. У них відсутні насосні агрегати, своїм шумом створюють дискомфорт проживають, немає вібрацій, які супроводжують їх роботу. Термін безаварійної служби систем з природною циркуляцією оцінюється в півстоліття, оскільки в них відсутні електричні насоси і засоби автоматики. В цілому самопливні схеми програють примусовим системам опалення по ряду пунктів:

• зайва інерційність змушує чекати кілька годин, поки контур вийде на необхідний тепловий режим;
• складність монтажу, викликана необхідністю точних розрахунків ухилів горизонтальних ділянок теплотраси;
• відсутність насоса обмежує загальну протяжність теплотраси;
• постійний контроль рівня теплоносія в розширювальному баку.

Найбільш відповідною областю застосування системи з природною циркуляцією є приватні будинки невисокою поверховості (1-2 поверхи), площею до 100 кв. м і горизонтальним радіусом самопливної ланцюга не більше 30 м.

Розміщення обладнання системи опалення з природною циркуляцією в будинку