Устройство и принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией

Устройство и принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией

Система отопления с естественной циркуляцией в ней теплоносителя является наиболее популярной моделью обогрева частных жилых помещений. Это обусловлено высокой степенью практичности подобного оборудования. Основными преимуществами таких систем являются следующие характеристики:

  1. Срок службы системы без капитального ремонта составляет несколько десятков лет (в среднем — сорок).
  2. При работе система использует исключительно законы физики. Благодаря данному свойству, исключается необходимость приобретения специального оборудования, а также дополнительных источников питания.
  3. Такая обогревательная система не нуждается в трудоёмких и дорогостоящих процедурах обслуживания.

Однако стоит заметить, что рассматриваемое оборудование обладает некоторым количеством недостатков. Из отрицательных характеристик следует выделить такие:

  1. Небольшой радиус действия. Максимальная длина системы по горизонтали составляет всего тридцать метров. Это связано с достаточно слабым циркуляционным давлением.
  2. Высокие показатели инертности и теплоёмкости, наряду с низким давлением провоцируют весьма медленный запуск системы.
  3. Большой риск повреждения труб, который обусловлен возможностью замерзания теплоносителя.
  4. Довольно большие финансовые затраты, связанные с покупкой труб большого диаметра.

Конструкционные элементы

Система, в которой осуществляется естественная циркуляция воды, состоит из следующих конструкционных элементов:

1.Котёл, выполняющий нагрев жидкости.

2.Два трубопровода:

  • подающий;
  • обратный;

3.Радиаторы обогрева, расположенные непосредственно в отапливаемых помещениях.

4.Расширительный бак.

Принцип работы

Вода нагревается в соответствующем теплоагрегате, а затем по подающей трубе и стоку попадает в радиаторы обогрева. Указанные приборы принимают от горячей жидкости её тепло и передают его окружающему пространству.

Утратив основную часть своей тепловой энергии, вода возвращается к котлу. Этот процесс осуществляется посредством обратного трубопровода. Здесь, в котле теплоноситель снова нагревается до требуемой температуры, после чего цикл повторяется.

Интересная статья про монтаж парового отопления

Система отопления с естественной циркуляцией имеет одну важную особенность — при монтаже труб нужно обязательно предусматривать наличие определённого угла наклона, который обращён в сторону течения воды.

Холодная жидкость, имеющая большую плотность, подталкивает горячую и лёгкую воду вверх. Далее горячий теплоноситель растекается по горизонтальным трубам, направляясь к радиаторам. Холодная вода, при этом, занимает своё место в котле.

Наклон труб необходим для удаления из системы воздуха, который может попадать в неё при заполнении жидкостью. Кроме того, некоторые химические реакции, иногда возникающие внутри труб, могут стать провокаторами появления некоторого количества воздушных пузырьков.

Нежелательный воздух удаляется через расширительный бак. Газ имеет меньший вес, нежели жидкость, поэтому он поднимается вверх, а упомянутый наклон не позволяет ему задерживаться. Таким образом, воздух достигает бачка, а из него поступает в атмосферу.

Устройство и принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией

Благодаря расширительному баку, в обогревательной системе поддерживается постоянное давление. Данное обстоятельство обусловлено тем, что в указанном резервуаре собирается горячая вода, которая, в силу своей температуры, увеличивается в объёме. После того, как сия жидкость остывает и приобретает соответствующие параметры плотности, бачок возвращает её назад в трубопроводы.

Давление в системе

Присутствие гравитационного давления в системе обогрева зависит от нескольких факторов:

  1. Плотность теплоносителя при определённой температуре. Согласно общеизвестным законам физики, горячая жидкость обладает несколько меньшей плотностью, нежели холодная. В результате такого перепада холодная вода выталкивает горячую и занимает её место.
  2. Перепад высоты расположения котла и нижнего обогревательного прибора. Разница высот средних точек указанных приспособлений обусловливает присутствие в системе течения.

Характерной чертой гравитационной системы обогрева является постоянное изменение температуры в батареях и самом котле. Эти изменения возникают по центральной оси указанных агрегатов.

Более подробно о преимуществах гравитационного отопления

Выше были указаны некоторые характеристики систем отопления, которые отличаются естественной циркуляцией теплоносителя. Стоит заметить, что преимуществ у подобного оборудования несколько больше и к ним относятся следующие обстоятельства:

  1. Такое оборудование достаточно легко монтируется и так же просто вводится в эксплуатацию.
  2. Гравитационная система обогрева отличается высокой степенью экономичности. Это связано с минимальными затратами энергетических и денежных ресурсов, наряду с достаточно небольшим расходом теплоносителя.

Безусловно, чтобы наполнить подобную систему водой, её надо довольно много. Однако в процессе эксплуатации оборудования уровень жидкости в трубопроводах снижается достаточно медленно. Более того, регулярная замена теплоносителя исключена.

Что касается энергии, то функционирует система, обычно, на природном газе. Данное топливо является нынче наиболее дешёвым и доступным. Также стоит упомянуть о высокой степени инертности, которая помогает поддерживать весьма комфортные условия для проживания.

  1. Рассматриваемая система работает абсолютно бесшумно, чему способствует отсутствие специальных гидравлических насосов.
  2. Система обладает способностью к саморегуляции. Оптимальный уровень теплоотдачи обогревательных приборов обеспечивается одновременным изменением показателей температуры воды, наряду с её расходом. Таким образом, тепловая устойчивость гравитационной системы — это результат её собственной профессиональной деятельности.
  3. Стоит ещё раз указать на долговечность рассматриваемого оборудования. Без капитального ремонта, особых профилактических процедур и трудоёмких операций по обслуживанию, такая система способна прослужить сорок лет, а иногда и больше.

Немного о разновидностях гравитационных обогревательных систем

Отопление, обладающее естественной циркуляцией жидкости, разделяется на следующие виды:

  1. Двухтрубная система, имеющая верхнюю разводку труб.
  2. Двухтрубная система, имеющая нижнюю разводку труб.
  3. Однотрубная система, имеющая верхнюю разводку труб.

Гравитационные системы, установленные в домах с небольшим количеством этажей, обладают сравнительно слабым циркуляционным давлением. Следовательно, скорость течения воды в трубах должна оставаться достаточно низкой. С этой целью необходимо использовать трубопроводы большого диаметра.

Важно учитывать, что длина труб влияет на внутреннее сопротивление. Благодаря увеличению диаметра значение упомянутой величины можно несколько сократить, максимально приблизив к оптимальному уровню.

Выполняя качественный и грамотный расчёт диаметров, наряду с расстоянием от теплоагрегата до самих стояков, можно уравнивать показатели сопротивления, что и будет способствовать оптимизации работы отопительного оборудования.

Двухтрубное отопление

Особенностью двухтрубной системы является то обстоятельство, что приборы, которые расположены ниже уровня самого теплоагрегата либо на одном уровне с ним, не имеют возможности получать энергию от теплоносителя. В данном случае, расстояние между центрами системных радиаторов и теплоагрегата должно соответствовать отметке в три метра или же превышать указанную величину.

Такая ситуация провоцирует потребность размещения котельной исключительно в подвале здания. Это позволит обеспечить соответствие системы, описанным выше, параметрам.

Однотрубное отопление

Здесь движение воды по трубам обеспечивается посредством гидростатического давления. Оно возникает в результате таких процессов:

  • охлаждение теплоносителя в трубопроводах, по которым он, в горячем состоянии, подводится к радиаторам;
  • охлаждение жидкости в трубопроводах, которые подводят теплоноситель к самому котлу;

Благодаря указанным процессам, в системе образовывается достаточно высокое гидростатическое давление. Более того, сие способствует дополнительному обогреву помещений.

Описанный эффект даёт возможность не утеплять прокладываемый трубопровод. Однако стояк необходимо подвергать подобному изолированию, поскольку охлаждение в нём жидкости чревато падением напора.

Надо отметить, что система отопления с естественной циркуляцией жидкости способна обеспечить требуемую отдачу тепла относительно всех обогревательных приборов. Это обусловливает возможность создания внутри жилища оптимальных условий для комфортного проживания в нём.