Системы отопления с естественной циркуляцией

Как работает естественная циркуляция?

Плотность жидкости при нагреве уменьшается, а ее объем увеличивается, в результате чего наиболее горячие микрообъемы воды поднимаются вверх, а холодные частички, напротив, опускаются вниз. При этом создается естественная циркуляция жидкости, наблюдать которую можно, например, при нагреве воды для утреннего чаепития.

На этом же принципе основано действие замкнутой системы отопления с естественной циркуляцией, которую смело можно сравнивать с резервуаром, наполненным водой. А раз это емкость с водой, то при ее нагреве жидкость «ведет» себя так же, как и вода в чайнике: ее наиболее горячие слои устремляются вверх. При этом высота сосуда не имеет никакого значения: нагретая жидкость внутри резервуара способна преодолеть любые расстояния.

На смену «ушедших» от источника тепла объемов воды, устремляются холодные частички жидкости. Причем, чем они холоднее, тем интенсивнее их движение вниз.

Идея ясна, но как она реализована на практике?

Центральным элементом системы отопления с естественной циркуляцией (как и любой другой), является котел. Нагретая в нем вода, подчиняясь законам природы, устремляется по трубе подачи вверх и может быть поднята на второй и даже на третий этаж дома. Первоначальное движение теплоносителя в системе отопления начинается за счет разности плотностей нагретой и холодной воды. На место ушедших объемов горячей воды устремляются объемы холодной воды, движение которых создает гравитационное давление, величина которого тем больше, чем больше расстояние между центром самого нижнего радиатора и центром котла отопления.

Именно по этой причине для увеличения гравитационного давления котел стараются расположить ниже приборов отопления, порой искусственно углубляя его.

Также на величину гравитационного давления влияет уровень нагрева теплоносителя: чем он выше, тем выше давление.

Для обеспечения непрерывной циркуляции теплоносителя в системе отопления уровень гравитационного давления должен быть заведомо выше сопротивления, создаваемого силами трения внутри трубопровода.

Для уменьшения внутреннего сопротивления трубы в системе отопления прокладывают с уклоном, обеспечивающим направленное движение горячей воды к приборам отопления, а холодной воды к котлу, а диаметр обратного трубопровода делают больше диаметра подающего трубопровода.

При этом в системе не используется циркуляционный насос, а движение теплоносителя происходит само по себе, отсюда и название такой отопительной системы: самотечная или система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя.

Схема разводки

Нагретый теплоноситель подается на высоту выше самого высоко расположенного прибора отопления и поступает в стояки, по которым стекает к приборам отопления, нагревает их и уходит в обратный трубопровод. Реализовать такую схему движения теплоносителя позволяет только двухтрубная разводка системы отопления с раздельной подачей и обраткой.

Еще одним необходимым условием непрерывной циркуляции теплоносителя является наличие постоянного давления в системе отопления и ее полное заполнение водой: в системе не должно быть воздушных пробок и пустот.

Перед первым запуском котла в работу отопительную систему полностью заливают водой, объем которой при нагреве увеличивается. В среднем на 100 литров холодной воды при ее нагреве до 70-80 С «лишними» оказываются 4 литра воды, которые необходимо своевременно удалить из зоны циркуляции теплоносителя. Если этого не сделать, в системе может возникнуть давление, способное разорвать самые прочные стальные трубы.

Сбросить давление можно просто, удалив лишнюю воду, как это делается в водонагревателях, а можно создать некоторый запас воды и использовать его для компенсации уменьшающегося объема жидкости при снижении температуры теплоносителя.

Для этого в самой высокой точке системы отопления устанавливается открытый бак, в котором могут собираться излишки воды при увеличении ее объема. Эта же вода подпитывает систему отопления при снижении температуры сетевой воды и уменьшении ее объема. По сути это очень эффективная и энергонезависимая система автоматического контроля уровня воды в отопительной системе.

К тому же через открытый расширительный бак происходит удаление пузырьков воздуха из системы отопления, что является еще одним достоинством отопительных систем с естественной циркуляцией.

Достоинства и недостатки

В системах отопления с естественной циркуляцией простым является только их принцип действия. На деле реализовать такую отопительную систему по силам только опытному мастеру, способному выполнить монтаж отопления с ювелирной точностью. Увы, даже небольшая ошибка в монтаже может стать серьезным препятствием для свободного движения воды и нарушить ее циркуляцию. Именно сложность монтажа является основным недостатком систем отопления с естественной циркуляцией теплоносителя.

Правильно смонтированные системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя радуют своих хозяев высокой эффективностью, надежностью и длительным сроком эксплуатации. Заполняют такую систему водой один раз, перед запуском. В дальнейшем теплоноситель можно не менять годами, добавляя его по мере необходимости (уменьшение объема воды может происходить за счет ее испарения через открытый бак, уменьшить которое можно просто накрыв резервуар сверху съемной крышкой).

В ремонте и в уходе самотечная система отопления также не нуждается: в ней просто нечему ломаться, а при постоянном заполнении водой нет нужды и в сбросе воздушных пробок.

Единственным ограничением в использовании является максимальная удаленность прибора отопления от котла, величина которой не должна превышать 30 метров. Это значит, что при расположении котла в центре дома, допустимая длина его диагонали не должна превышать 60 м. Но такие большие частные дома скорее исключение, чем правило.