Як працює система опалення на основі природної циркуляції (самотеки)?

Ухил пластикових труб опалення
Рідинна система теплопостачання потребує забезпечення руху рідини трубами теплоносія. Рідина, нагріваючись у опалювальному котлі, повинна проходити по батареях або радіаторах, забезпечуючи тепло в будові. Рідина теплопостачальна система на основі самопливу функціонує за таким же принципом.

Проходження теплоносія (води) забезпечується різницею її щільності: температура навколишнього середовища та нагрітий стан. Потрапляючи в казановий теплообмінник, вода нагрівається, і щільність її зменшується. У холодному стані щільність води набагато вища, і вона витісняє вже нагрітий теплоносій. Таке явище називається рухом мас.

Приймаючи рішення встановити водяну опалювальну систему на основі природної циркуляції, бажано знати її технічні можливості та експлуатаційні особливості.

1. Відмінні показники надійності забезпечуються відсутністю крильчатки, яким оснащується циркуляційний насос (зайвий фактор поломки);
2. Відсутність перепадів та високого тиску сприяють тривалому експлуатаційному терміну функціонування опалювальної системи у приватному, заміському чи дачному будинку;
3. Мінімальна швидкість надходження теплоносія до приладів опалення;
4. Ухил магістральних трубопроводів необхідний обов’язково. Це забезпечить відповідну норму функціонування системи. Для цього магістральні труби монтуються від казана, а для «обратки» – до казана. Тільки такий порядок монтажу забезпечить найоптимальніший режим функціонування системи.
5. Протяжність опалювальної системи на основі природної циркуляції не повинна перевищувати 30 погонних метрів. Це пов’язано з тим, що більший об’єм охолодженої води (теплоносія) знижуватиме швидкість.

Система опалення з природною циркуляцією може встановлюватись на будь-які види котлів, які пропонують виробники: від газового до твердопаливного. Але має бути присутнім у конструкції обігрівального приладу – елемент захисту від можливості перегріву, у ситуаціях зворотного руху води або за «заповітності».

Чим відрізняються примусова та природна циркуляція в системі опалення

Примусова циркуляція має на увазі рух води по трубах за рахунок робочого зусилля насоса. Природна система не вимагає задіяння такого обладнання, тут рух теплоносія забезпечується різницею значень ваги гарячої та вже охолодженої води.

Схема опалення двоповерхового будинку з примусовою циркуляцією

Після підігріву котлом вода розширюється, паралельно відбувається зменшення частки теплоносія. Останній піднімається вгору, після чого пересувається горизонтальною трубою, яка прокладена під невеликим ухилом, потім потрапляє в стояк, потім – в радіатори опалення, де відбувається тепловіддача та охолодження. Охолоджена вода знову стає важчою та спускається до котла.

Монтаж опалення з природною циркуляцією завдає значно менше клопоту. Система служить набагато довше, працює безперебійно, безшумно, вона залежить від подачі електроенергії.

Схема природної циркуляції в системі опалення

За таких переваг опалення з природною циркуляцією не позбавлене й низки недоліків:

• площа опалюваних приміщень обмежена
• після зупинки система повільно повертається до роботи
• висока витрата матеріалів, обумовлена ​​необхідністю прокладання труб значного діаметра
• мала швидкість переміщення теплоносія, загрожує замерзанням труб

Який план опалювальних систем використовується для самопливу?

Утеплення будинку зовні
Установка системи теплопостачання, незалежно від виду циркуляції (природна чи примусова) починається з проектування системи. Особливо важливо підібрати схему розміщення трубних магістралей, місцезнаходження котла та визначитися з розташуванням радіаторів при природній циркуляції. Для цього складається план, в якому враховуються всі особливості та нюанси.

Насамперед потрібно зробити аналіз приватного будинку, в якому встановлюватиметься теплопостачання. Для цього враховуються такі фактори:

• площа для проживання
• утеплення стін зовні
• вид котельного приладу

Тільки після такого аналізу можна вибирати схему для системи опалення з природною циркуляцією. В основному це однотрубна та двотрубна. Однотрубна система – найкращий вибір для приміщень невеликих розмірів. Двотрубна система більше підходить для будинків, які мають велику площу або двоповерхові будівлі.

Але при цьому важливо враховувати такий аспект, як довжина опалювальної магістралі (до 30м) та наявність поворотних елементів (мінімальна). Природна циркуляція не застосовується для тритрубного і колекторного розведення магістралей, оскільки в таких системах є великі гідровтрати, що негативно складається на швидкості просування води.

ВАЖЛИВО! Опалювальні системи з самопливом наповнюються лише водяним теплоносієм. Антифриз для цього не годиться, тому що має високу густину, яка не дає можливості отримати необхідний напір у трубах.

Системи повітряного опалення

Системи повітряного опаленняв якості теплоносія використовують повітря, яке, нагріваючись в калорифері до заданої температури за рахунок первинного теплоносія – пари, гарячої води або газів, подається в опалювальне приміщення і, остигаючи, віддає свою теплоту. Кількість теплоти, отримана при охолодженні повітря, повинна дорівнювати тепловтратам приміщення. Основною перевагою повітряного опалення є високі санітарно-гігієнічні показники, основними недоліками – значні розміри повітроводів, складність рег.улювання та підвищені вимоги до герметичності будівлі.

Класифікацію систем повітряного опалення здійснюють за кількома ознаками:

• за способом спонукання руху теплого повітря – системи з природною циркуляцією та механічним спонуканням за рахунок вентилятора;
• за місцем приготування повітря – місцеві системи, де нагрівання та подача повітря проводиться безпосередньо в опалювальному приміщенні за допомогою опалювальних та опалювально-вентиляційних агрегатів, та центральні системи, де повітря нагрівається у повітронагрівальній установці та по каналах подається в одне або кілька приміщень;
• по виконуваних функцій – лише опалювальні, повністю рециркуляційні системи, поєднані з вентиляцією, тобто. частковою рециркуляцією, або прямоточною, при цьому кількість зовнішнього повітря визначається вимогами вентиляції;
• за якістю повітря, що подається – системи з повною рециркуляцією, прямоточні або з частковою рециркуляцією.

У системі з повною рециркуляцією повітря, нагріте в калорифері, за допомогою вентилятора прямує вентиляційними каналами в приміщення, де він, віддаючи свою теплоту, компенсує тепловтрати приміщення і охолоджений повертається каналом в агрегат. Потім повітря знову нагрівається і описаний процес повторюється. У повітрі, що циркулює, поступово накопичуються шкідливості, що виділяються в приміщенні, і гігієна приміщення погіршується. Рециркуляційній системі притаманні висока економічність та низькі гігієни.гієнічні якості. Таке опалення широко використовується у школах, адміністративних та громадських будинках, як чергове, тобто. у неробочий час, а також у складських, комунально-побутових та інших приміщеннях, де нормами не передбачається вентиляція. У прямоточній системі зовнішнє повітря з повітрозабірної шахти вентилятором проганяється через калорифер і каналами подається в приміщення. Там він, віддаючи свою теплоту, компенсує тепловтрати приміщення, асимілює ті, що виділяються в приміщенні.дності та видаляється через витяжну шахту. Прямоточна система опалення має найвищі гігієнічні якості, але характеризується найбільшими втратами теплової енергії, що йде разом з відпрацьованим повітрям. У системі з частковою рециркуляцією в калорифері нагрівається суміш зовнішнього та рециркуляційного повітря. Припливне підігріте повітря каналами подається в приміщення. Там він, віддаючи свою теплоту, компенсує тепловтрати приміщення, асимілює шкідливості та частково видаляєся через витяжну шахту, а частина, що залишилася, надходить по каналу на змішання із зовнішнім повітрям. Така система економічно доцільніше, оскільки використовує теплоту відпрацьованого повітря, але застосування її обмежене (залежить від виду шкідливостей, що виділяються в приміщенні). Об’єм зовнішнього повітря визначається вимогами вентиляції.

Система повітряного опаленняз рекуперацією теплоти відпрацьованого повітря найбільш досконала у гігієнічному та техніко-економічному відношенні. Системи повітряного опалення рекомендується поєднувати з вентиляцією, якщо вентиляція працює дві чи три зміни. При зупинці технологічного обладнання передбачається чергове опалення, що працює за повної рециркуляції. У центральних системах подача повітря в приміщення може здійснюватися: зосереджено та за допомогою повітроводів.

Опалення із зосередженою подачею повітрянабуло широкого застосування у виробничих будівлях великих обсягів та громадських, таких, як кінотеатри на 300-600 глядачів, плавальні басейни, гімнастичні, торгові та виставкові зали. При цьому способі можливе рівномірне досягнення розподілу температур у приміщенні, а відсутність повітроводів робить систему економічно вигідною. Випуск повітря при зосередженій подачі здійснюється компактними або віяловими струменями.

Повітряне опалення, поєднане з вентиляцією, Економічно, так як для опалення використовується все обладнання механічної системи вентиляції – вентилятор, електродвигуни, димарі, і тільки поверхня нагріву калориферів трохи більше, ніж для вентиляційної установки. До теперішнього часу повітряне опалення, поєднане з вентиляцією, встановлюється у великих виробничих і громадських будинках, але поки практично не знайшло застосування в будівництві житлових, готельних, адміністративних будинках, але є закордонний опат будівництва таких будівель.

Комбіновані системи опаленняОстаннім часом широко застосовуються в будинках з короткочасним перебуванням людей. Вони складаються з централізованої водяної частини спрощеної конструкції з приладами зменшеної та однакової потужності, що створює стійке «фонове» опалення, розраховане на температуру 5-10 гр.С, та повітряного опалення, що періодично діє, для обігріву приміщень перед початком роботи і під час роботи. В даний час системами повітряного опалення обладнано численні будівлі шкіл. При введенні преривитого обігріву навчальних приміщень скоротилися тепловитрати будівель.

Повітряно-теплова завісау відкритому отворі входу є одним із заходів щодо припинення холодного повітряного потоку ззовні, який виникає під час руху людей або транспорту через вхідні двері та ворота, коли до будівлі надходить холодне зовнішнє повітря, переохолоджуючи прилеглі приміщення. У прорізах воріт промислових будівель створюються високошвидкісні повітряні завіси шиберуючого типу, що обмежують або навіть запобігають потраплянню всередину холодного повітря. У входах цивільних будівель та допоміжних будівельпромислових підприємств влаштовують низькошвидкісні (швидкість випуску повітря трохи більше 5 м/с) повітряно-теплові завіси змішувального типу, розраховані нагрівання холодного повітря, проникаючого зовні. Завіси передбачаються також у входах до приміщень, обладнаних системами кондиціонування повітря, у приміщеннях із значним виділенням вологи або з близьким до входів розташуванням постійних робочих місць. Повітряно-теплові завіси застосовують: при tн = -15 … -25 гр.С і проході протягом 1год понад 400 осіб; при tн = – 25 … -45 гр.С і проході в 1 год більше 200 чоловік; при tн = -45 гр.С та проході в 1 год більше 100 осіб. Повітряно-теплова завіса створюється рециркуляційною установкою місцевого або централізованого повітряного опалення. Внутрішнє повітря забирається зазвичай з верхньої зони приміщення і підігрівається до температури не вище 50 гр.з потрійними дверима – в 7-7,5 рази при встановленні на вході (турнікетних) дверей.

Система в одну трубу

Однотрубне опалення
Якщо ваш будинок не відрізняється великими розмірами, або невелика дача, система опалення з самопливом – доцільне рішення. Це економічно та надійно. Особливість такої системи – одна труба, до якої паралельно підключаються батареї та радіатори. Але обов’язково треба враховувати, що швидкість тут проходження теплоносія проходитиме з високою швидкістю, оскільки тепло передається послідовно. Щоб оптимізувати тепловий режим, потрібно застосувати такі елементи:

• байпас, що обмежує потік теплоносія, але не змінює експлуатаційні показники усієї опалювальної системи. Застосовуючи байпас, можна відключати батарею, але вся система продовжуватиме функціонувати;
• терморегулятор із байпасом. Терморегулятор дозволяє змінювати переріз у прохідному патрубку батареї, регулюючи її нагрівання;
• краником Маєвського повинні оснащуватися батареї при однотрубній опалювальній системі з самопливом. З його допомогою можна видаляти повітряні пробки, які можуть утворюватись.

Основна перевага однотрубної системи – мінімальне місце. Встановлюють систему з урахуванням переваг та можливостей: прихований чи відкритий монтаж.

ВАЖЛИВО! В однотрубній опалювальній системі, яка функціонує на самотеці, котел і батареї можуть розташовуватися в одному рівні, що є неприпустимим для інших варіантів.

Особливості системи із двох паралельних труб

Двотрубна система опалення
Будинки та дачі, що мають середні розміри, а довжина магістральних труб перевищує 30м, застосовують двотрубну систему, яка розділяє теплоносій – холодна та гаряча «гілка».

При влаштуванні двотрубної системи слід пам’ятати, що котел монтується нижче рівня батарей. Встановлення котла нижче рівня батарей буде забезпечувати достатній тиск холодної води, щоб створювати природну циркуляцію в системі опалення.

При облаштуванні системи необхідно передбачити наявність розгінного стояка, на якому в найвищій точці буде прикріплений розширювальний бак. І вже від нього відходитиме роздавальна труба, що монтується під нахилом.

Щоб двотрубна опалювальна система з природною циркуляцією працювала з мінімальною різницею температур, необхідно взяти до уваги такі фактори:

• місцезнаходження казана. Він повинен встановлюватися в підвалі або цокольному поверсі, із забезпеченням нормальної температури, вентиляції та освітлення
• оснастити розширювальний бак контрольним патрубком для поповнення системи
• підживлення та злив – вузли, що дозволяють контролювати процес

Матеріал для двотрубної системи вибирається залежно від переваг чи фінансових можливостей.

ВАЖЛИВО! При облаштуванні двотрубної системи бажано передбачити наявність запірної арматури, щоб можна було відключати окремий радіатор від усієї системи.

Схема для двотрубної системи

Двотрубна система

Систему опалення з циркуляцією природного типу називають двотрубною, у зв’язку зі специфічністю конструкції, яка має дві труби, якими тече рідина.

Вгору контуру транспортується гаряча вода, а вниз, відповідно охолоджений теплоносій.

Вона складається з:

1. Розширювальний бак.
2. Котла.
3. труб, Що Розводять.
4. Прилади опалення.
5. Розвороти.

Контур із двох труб являє собою наступну конструкцію:

• Від апарату, що нагріває воду, йде вгору труба, яка з’єднана з розширювальним баком. Для того щоб не було тепловтрат, необхідно обернути цю трубу теплоізолюючим матеріалом. Не зайвим буде і утеплити горище, яке може спричинити замерзання системи опалення.
• Третина бака, що розташована знизу, повинна бути обладнана трубою, яка йде від верху контуру. Цією трубою буде переміщатися гарячий теплоносій. Її потрібно буде з’єднати з розведенням на такій відстані, щоб від стелі до труби залишалося приблизно дві третини висоти приміщення.
• У розширювальний бачок необхідно включити спеціальну трубку, яка необхідна виведення зайвої рідини в каналізаційні канали.
• Безпосередньо від місця розв’язки прокладається сам трубопровід прямо до опалювальних приладів.
• З нижніх частин радіаторів повинні бути виведені труби, які з’єднуються в єдину магістраль, яку називають оберненим. Саме цією магістралі і повертатиметься охолоджена вода назад у котел. Труби, що повертають воду назад, повинні бути прокладені паралельно до труб, що проходять по верхній частині приміщення. Крім цього, вони повинні проходити по всій площі приміщення в тих місцях, де є труби з нагрітою водою.

Двотрубна система потребує дуже точних розрахунків. Потрібно, щоб все було дуже точно підраховано та повністю продумані всі різниці висот.

Важливо:Щоб котел мав робочий рівень тиску, потрібно встановити його трохи нижче, ніж розташовані радіатори. Саме таке розташування і стимулюватиме ефективну роботу всієї системи.

Найчастіше мають у своєму розпорядженні всю систему в підвалі, на цокольному поверсі або в спеціальному поглибленні для агрегату опалення. Після спорудження такої системи, у приміщення чудово обігріватимуться у всіх кімнатах.

Як правильно скласти схему опалення?

Котел опалення на горищі
Складаючи схему розведення опалювальної системи, яка має природну циркуляцію, потрібно врахувати особливості проектування та правильно вибрати, та купити комплектуючі елементи

1. Магістральні труби. Оптимальний діаметр для магістральних труб – 32 – 40мм. Це дозволить компенсувати тертя теплоносія про їхню внутрішню поверхню. Матеріал, який найбільше відповідає цій вимогі – полімери. Труби із полімерів ідеально гладкі, що забезпечує мінімальне тертя.
2. Складаючи схему розведення потрібно максимально уникати поворотних елементів, що збільшують гідравлічний опір в системі опалення.
3. Довжина розгінного стояка має перевищувати висоту останньої стелі в будові, а бачок взагалі встановлюється на горищі.
4. Необхідно підбирати «правильну» запірну арматуру, яка не впливатиме на роботу всієї системи опалення з природною циркуляцією.

ВАЖЛИВО! Що виключити зміну потоку теплоносія, обов’язково потрібно встановити на «зворотню» клапан. Особливо це важливо при запуску системи із невеликою різницею температури води.

Чому такий важливий ухил?

Система теплозабезпечення з примусовою і природною циркуляцією мало відрізняються один від одного. Розведення, матеріали, радіатори опалення, все це може бути ідентичним, але наявність ухилу – обов’язково!

Ухил – розташування трубопроводу, що подає, в похилому стані від розгінного стояка до радіаторів опалення. Співвідношення нижньої та верхньої точки стояка має бути 1 до 10, що означає відхилення кожного метра труби має становити 1 см. Це по відношенню до труби, що подає. Для «обратки» застосовується ухил у протилежний бік. Тобто від опалювальних радіаторів виконується ухил до нагрівального приладу (котла). Це дає можливість створювати гравітаційну дію на воду, проходячину по зворотній магістралі.

Переваги опалювальної системи на основі природної циркуляції

Мінімальний набір обладнання для даної системи
Найчастіше власники житла обирають опалювальні системи з природною циркуляцією з наступних причин:

1. Легкість монтажу, експлуатації та обслуговування системи.
2. Не потрібно встановлювати додаткове обладнання, що економить фінанси домовласника.
3. Економія електроенергії. Навіть якщо немає електроживлення для котла, система продовжуватиме функціонувати. Така енергонезалежність дозволяє зберегти тепло в будинку при морозах та відсутності електрики.
4. Ремонтопридатність. У випадках протікання або виходу з ладу батареї домовласник може легко усунути неполадки, не викликаючи фахівців.
5. У разі зниження температурних показників система саморегулюється: потік теплоносія збільшується.
6. Можливість самостійного встановлення системи.

Чи є недоліки в опалювальних системах із природною циркуляцією?

Без ухилу такі труби монтувати не можна
Недоліки також притаманні системі теплопостачання, яка функціонує самопливом:

• обмеження по довжині магістральних труб та обсягу приміщення для опалення
• високі показники з інертності
• необхідність ухилу
• бажано виконувати відкриту розведення
• здійснення постійного контролю рівня води у баку розширення
• бажано застосовувати магістральні труби із збільшеного діаметру
• можливість замерзання при слабкому потоці

Вибирайте оптимальний варіант для теплопостачання будинку, який вам буде вигідний!

У чому переваги однотрубної схеми опалення із природною циркуляцією

Встановлення однотрубних опалювальних систем на порядок простіше роботи з двотрубними. Для їх організації не потрібно великої кількості труб, що дозволяє заощадити кошти і не псувати інтер’єр приміщення, що обігрівається.

Монтаж опалення з природною циркуляцією здійснюється з верхнім розведенням, переважно по горищі. Звідти теплоносій поступово опускається до радіаторів житлових приміщень.

Однотрубні та двотрубні опалювальні системи

Зверніть увагу! Однотрубна система при верхньому розведенні постачає в обладнання на нижніх поверхах менше тепла, тому що на шляху вниз теплоносій втрачає температуру.

Тому для забезпечення рівномірного обігріву верхнього та всіх нижніх поверхів будинку використовують технічні хитрощі. Так, на верхніх поверхах поруч із радіаторами встановлюються байпаси, що є відрізками труб, обладнані арматурою регулювання. А приміщення нижніх поверхів обладнуються батареями із великою кількістю секцій.

Вентилі фахівці рекомендують встановлювати і на байпасах, і на вході до кожного радіатора. У сучасних опалювальних системах встановлюються триходові крани, які монтуються в точці, де з’єднуються труба, що підводить, і перемичка.

Схеми підключення радіаторів

Монтаж подібного опалювального обладнання потребує суворого дотримання технічних вимог. Недотримання правил загрожує зниженням і без того не надто високої швидкості руху теплоносія. При грубих помилках в організації системи взагалі не вдається забезпечити циркуляцію води по трубах.

Ключові вимоги до прокладання труб:

• розведення з мінімальною кількістю поворотів, які перешкоджатимуть потоку теплоносія
• суворе дотримання рекомендованого кута нахилу
• використання труб із проектним перетином