Опалення з природною циркуляцією: пристрій, принцип роботи, особливості монтажу

З природним відбором знайомий кожен, адже це актуально і по відношенню до численних винаходів людства. З плином часу щось подібне вони теж проходять. Деякі технології кануть в безодню, залишаючись назавжди забутими, інші ж стають класикою, яка безсмертна і знаходиться поза конкуренцією. Що стосується останнього, то сюди можна віднести і систему опалення з природною циркуляцією (З з ЄЦ). Незважаючи на наявність більш досконалих і функціональних рішень, технологія до цих пір залишається затребуваною, вона з успіхом пройшла випробування часом.

Особливості природної циркуляції

Дана система має і інші назви: термосифонная, гравітаційна, самопливна.

У неї включені кілька складових:

  • Теплогенератор (котел, піч або камін з водяною сорочкою).
  • Замкнутий контур – труби, радіатори, заповнені рідким теплоносієм (вода, масло, антифриз).
  • Розширювальний бак.
  • Запірна та регулююча арматура.
  • Контрольно-вимірювальні прилади.

Нагрітий теплоносій від печі або котла рухається по замкнутому контуру, нагріваючи радіатори. А ті, в свою чергу, передають енергію навколишньому повітрю в приміщенні. Основна особливість цієї системи полягає в особливому способі, який забезпечує рух теплоносія.

Мешканцям житлових будинків помітно легше, оскільки в квартирах налагоджено центральне опалення. Власникам же об’єктів приватної нерухомості доводиться налагоджувати водяне опалення з природною циркуляцією для свого житла самостійно. Але як працює дана система? Про це розказано далі.

Принцип дії

Як ми знаємо ще зі шкільної лави, якщо середовище піддати нагрівання, її обсяг збільшиться відповідно до відомих законів фізики. Причому з боку більш холодного ділянки на неї починає діяти сила Архімеда, яка змушує її підійматися.

У цього явища теж є своя назва – конвекція. Саме воно і виступає в якості силового агрегату» теплоносія, де фігурує поняття “природна циркуляція”. А так як конвекція тісно пов’язана з гравітацією, то система ще зветься гравітаційної.

Потужність конвекційного потоку в чому залежить від різниці температур між теплоносієм, нагрітим в котлі або печі та на ділянці надходить серед (обратка). Як можна зрозуміти, перекачування робочого середовища проводиться без використання насоса. А це означає, що система опалення одноповерхового будинку з природною циркуляцією не потребує електроенергії, тобто вона енергонезалежна. І раз немає електричного приладу, то економія очевидна.

Іншими словами при нагріванні вода (зазвичай в якості теплоносія використовується саме вона) втрачає свою щільність і піднімається по центральному стояку, толкаемая холодним потоком, який повертається в котел. Після цього гаряча вода направляється до радіаторів через подаючі трубопроводи. Віддаючи тепло, вона охолоджується і самопливом направляється назад в теплогенератор (обратка) і цикл повторюється незліченну кількість разів.

До того ж раз немає насоса, то і надлишкового тиску не буде виникати. Тому в якості розширювального бака досить відкритій ємності. Її наявність зумовлена тим, щоб в системі опалення підтримувалося постійне тиск.

Значущі фактори

Але що впливає на швидкість води в системі опалення з природною циркуляцією одноповерхового будинку? Як правило, це обумовлено наступними факторами:

  • Величина циркуляційного тиску, чим він більший, тим краще.
  • Діаметр трубопроводів – мале переріз буде створювати більший опір водяного потоку, ніж більший діаметр. У зв’язку з цим розміри під розведення зазвичай складають від 32 до 40 мм.
  • Матеріал виготовлення трубопроводів – сучасні поліпропіленові рішення відрізняються меншим опором, якщо порівнювати їх з металевими трубами.
  • Повороти контуру – в ідеалі, коли прямий трубопровід.
  • Кількість арматури, перехідників, підпірних шайб – тут існують свої обмеження, оскільки кожен вентиль знижує ступінь напору.
Дивіться також:  Cladosporium Herbarum: що це таке і чим небезпечний для людини? Засоби від цвілі і грибка

Щоб створити оптимальний тиск в системі опалення з ЄЦ, котел необхідно поміщати максимально нижче системи контуру. Як правило, це підвальне приміщення. Зі зрозумілих причин розширювальний бак встановлюється як можна вище і в більшості випадків розташовується на горищі.

При цьому варто врахувати, що система опалення з природною циркуляцією має інертним характером, а значить, протікає досить повільно. Тривалість від розтоплення котла до повної стабілізації температурного режиму займає кілька годин.

Варіанти теплоносія

Як правило, в якості теплоносія прийнято використовувати воду або антифриз. Але оскільки останній володіє більшою щільністю і низькою тепловіддачею, то на його нагрівання буде йти набагато більше часу, отже, і палива. У зв’язку з цим в рази вигідніше використовувати саме воду.

Крім цього, при нагріванні антифризу, він розширюється набагато сильніше. В результаті при виборі цього теплоносія розширювальний бак повинен бути ще більше, ніж з водою.

Переваги системи опалення з ЄЦ

Ключовими перевагами опалення з природною циркуляцією є:

  • Невисока вартість в силу відсутності дорогого циркуляційного насоса.
  • Відсутність шуму. Навіть самі сучасні насоси виробляють тихий гул – днем його не чутно на фоні навколишнього шуму, але от в нічний час гудіння можна розчути, що викликає дискомфорт.
  • Несправності насоса призводять до додаткових витрат.
  • Кількість поломок мінімальне – тут практично нічому ламатися, за винятком котла. Протікання виникають досить рідко і їх можна легко усунути самостійно.

Але основна перевага системи опалення з ЄЦ як раз полягає в її незалежності. У тих районах, де трапляються постійні перебої електропостачанням, це оптимальний варіант.

Явні мінуси

Так, і така, здавалося б, досконала система опалення одноповерхового будинку з природною циркуляцією, яка працює за всіма законами фізики, має ряд недоліків.

До явних мінусів можна віднести:

  • Малий радіус дії теплоносія.
  • Неможливість регулювати температурний режим в кожному приміщенні окремо.
  • Вода циркулює по контуру під невеликим тиском, що обумовлює помітне зниження температури – чим далі радіатор від котла, тим вона нижче.
  • Тривалий проміжок для виходу системи на повний режим роботи.
  • Так як розширювальний бак знаходиться в холодному горищному приміщенні (яке часто не опалюється), тобто ймовірність замерзання теплоносія.

Незважаючи на всі ці негативні сторони, опалення з ЄЦ як і раніше залишається актуальною. Можливо, це пов’язано з тим, що для багатьох людей наявні переваги переважують всі наведені вище недоліки.

Різновиди контурів опалення

Система водяного опалення з природною циркуляцією може бути виконана за однією з декількох схем:

  • однотрубна;
  • двотрубна;
  • променева.

При цьому загальні параметри начебто довжини контуру, кількості батарей і ряд інших особливої ролі не грають. Тим не менш, конкретних схем може бути набагато більше. Проте нижче ми розглянемо лише найпростіші з них.

Однотрубна магістраль

Це найпростіша схема, де використовується одна труба для подачі води в радіатори. Однак у деяких випадках можна обійтися і без них, так як тепло забезпечується за рахунок площі самих трубопроводів.

Дивіться також:  Кращі марки електродів з рутиловим покриттям: особливості та застосування

Якщо схема все ж передбачає наявність радіаторів, то необхідно провести правильні розрахунки кількості батарей (секцій). Оптимальна кількість – не більше 5. Адже в міру того як вода проходить кожну точку, вона остигає. Крім цього, в системі опалення в приватному будинку з природною циркуляцією слід використовувати як можна менше запірної арматури. При цьому саму довжину контуру не потрібно сильно зменшувати.

Ідеальний варіант в даному випадку – діагональне розташування. Іншими словами, теплоносій буде надходити в радіатори зверху, перенаправляясь до кожної точки. Після останньої батареї охолоджена вода буде повернута назад в котел з відвідної труби іменованої обратку. При цьому весь трубопровід один і той же, в чому власне і полягає вся суть однотрубної магістралі.

Двотрубна система

Ця схема влаштована трохи складніше, але і має свої плюси. Тут гарячий теплоносій розноситься по батареям по одному трубопроводу, а в остиглому стані повертається до котла по іншій магістралі. В результаті підвищується ефективність теплопередачі від батарей, сполучених з однією горизонтальною гілкою. Як правило, подаюча магістраль тягнеться уздовж стелі або розташований на горищі. Що стосується обратки, то вона знаходиться над підлогою.

Незважаючи на очевидну перевагу одинарної магістралі (мінімум матеріалів, отже, мінімум витрат), двотрубна система опалення з природною циркуляцією двоповерхового будинку (або одноповерхового) все ж буде оптимальним рішенням. Причому розділена на дві гілки з ідентичним кількістю радіаторів.

При цьому кожна батарея отримує теплоносій з однаковою температурою, що вже плюс, причому дуже важливий! Крім цього, є можливість для автоматичного її регулювання, оскільки прилади не залежать один від одного. Виходячи з цього переваги однотрубної схеми, випливає недолік двотрубної системи – підвищений витрата матеріалів. Особливо це стосується двоповерхових будинків.

Особливості променевої схеми

У цьому випадку підводить і відводить магістраль підключається до спеціального колектору. По суті, це розподільча гребінка, у якій кожен відвід оснащений дроселем. При цьому до кожної батареї підводиться дві труби.

Якщо судити з точки зору регулювання температурного режиму, то така система опалення з природною циркуляцією найбільш зручна. У той же час монтажні роботи тут більш складні, так як використовується занадто велика кількість труб. Тому, щоб не псувати зовнішній вигляд приміщення вони забираються в підлогу або ховаються за фальшстенами. А це вже призводить до значного збільшення вартості робіт.

Особливості побудова З з ЄЦ

Оскільки робота з ЄЦ ґрунтується на природних фізичних законах (нагріта середовище створює висхідний потік), батареї повинні розташовуватися вище рівня котла. Оптимальне місце розташування – підвал або цокольний поверх. Якщо ні того, ні іншого немає, то в підлозі робиться поглиблення відповідних розмірів для встановлення теплогенератора.

Причому це актуально не тільки у відношенні приватного будинку, але і квартир з автономним опаленням. Зрізається невелику ділянку підлоги разом зі стяжкою, щоб можна було поставити котел опалення з природною циркуляцією безпосередньо на плиту перекриття.

Для кращої природної циркуляції теплоносія необхідний розгінний колектор або вертикальний ділянку труби, який бере свої початки від котла і піднімається до самої стелі. Згодом у приміщеннях робиться спуск від основної магістралі до батарей опалення.

Дивіться також:  Житлова прибудова до житлового будинку: як спроектувати і узаконити

Мінімальна висота розгінного колектора повинна становити не менше 1 500 мм, при цьому варто враховувати, що між верхньою магістраллю і стелею повинна залишатися вільний простір для розміщення розширювального бака. А як ми знаємо, це обов’язковий елемент всієї системи опалення. Якщо в будинку низькі стелі, то бак забирається на горище, а це приміщення необхідно утеплити. Можна зробити систему опалення закритого типу з використанням мембранної розширювальної ємкості, яку можна ставити в будь-якому зручному місці.

Варто відзначити, що закрита система опалення з природною циркуляцією володіє своїми плюсами:

  • Теплові втрати в значній мірі знижуються через розширювальний бак.
  • Закрита система не вимагає регулярного развоздушіванія.
  • Об’єм розширювальної ємкості також знижується, те ж саме стосується і теплової інерції системи.

Як можна зрозуміти, присутність другого поверху в будинку помітно підвищує ефективність розгінного колектора.

З цієї причини організувати в двоповерховому особняку природну циркуляцію теплоносія набагато легше, ніж в одноповерховому будинку.

Правила монтажу системи опалення з ЄЦ

Якщо виникло бажання або необхідність в організації системи опалення з ЄЦ, то слід взяти до уваги ряд правил:

  • Горизонтальні гілки трубопроводів контуру в обов’язковому порядку повинні бути під ухилом у напрямку руху теплоносія. До 10 мм на протяжної магістралі і до 50 мм на коротких ділянках на кожен метр.
  • У ході створення системи опалення з природною циркуляцією своїми руками, потрібно всіма можливими способами намагатися знизити гідравлічний опір контуру. Цим правилом слід керуватися при виборі батарей – чавунні радіатори є оптимальним вибором в силу невеликого просвіту.
  • Полімерні труби володіє самої мінімальної ступенем гідравлічного опору. До того ж вони не заростають накипом. Але металопластикові варіанти краще не використовувати, так як за рахунок фітингів помітно зменшується прохідний перетин. Оптимальний вибір – поліпропіленові труби, у них робоча температура становить 70°. Варіанти із зшитого поліетилену ще краще – їх температурний поріг 95 °С.
  • Якщо в опалювальному контурі є розгалуження, то після кожного з них діаметр труби підбирається на розмір менше. Для обратки все навпаки – розмір збільшується.

Так як концепція системи опалення з природною циркуляцією передбачає відсутність використання електроенергії, то і котел теж повинен бути енергонезалежним. І такі моделі виготовляються багатьма виробниками.

Серед зарубіжних компаній можна відзначити Bertta, Stropuva, Buderus. Але й російські компанії можуть запропонувати непогані варіанти – «Енергія», «Вогник», «Конорд».

Висновок

Як можна помітити, система опалення з ЄЦ теплоносія має свої переваги і недоліки. Комусь такий варіант доведеться по душі, і вони захочуть впровадити саме її. Інші ж бачать у ній тільки мінуси. У будь-якому випадку, така схема опалення з природною циркуляцією влаштовує багатьох домовласників.

При цьому більшість з них для підвищення ефективності системи опалення ставлять на трубопроводі-обратке циркуляційний насос. Тільки розташовується він на байпасі. Такий захід дозволяє перевести контур на самоплив, відкривши спеціальний кран, коли відключають електроенергію.