Схема отопления с естественной циркуляцией

Среди устройств для поддержания заданных параметров микроклимата отопление выполняет, пожалуй, наиболее важную функцию. Задачей отопительных систем является обеспечение температурных характеристик внутреннего воздуха в сооружениях различной направленности.

При этом отапливаемые объекты характеризуются не только комфортными условиями для нахождения людей и работоспособности технологического оборудования, но и более длительным периодом эксплуатации (неотапливаемые здания быстро разрушаются). Поэтому к разработке и проектированию указанных систем подходят с особой щепетильностью.

Безусловно, процесс проектирования отопительных систем должен базироваться на технологических, функциональных и эстетических характеристиках применяемых узлов. Однако также необходимо учитывать энергоэффективность при эксплуатации оборудования, и уровень стартовых затрат, связанных с его приобретением и установкой.

На указанные критерии влияет множество факторов: тип применяемых теплогенераторов, разновидность отопительных приборов, элементов контроля и мониторинга, однако одним из важнейших показателей является используемая схема отопления.

Типы водяных отопительных систем

схема отопления с естественной циркуляцией

Отопление с естественной циркуляцией

Принципиально любая схема отопления представляет собой установку, в которой присутствует теплогенератор – производитель тепловой энергии (отопительный котел, тепловой насос, котельная) и потребители тепла – распределители тепловой энергии (радиаторы, теплые полы, фанкойлы). Для передачи тепловой энергии от первых элементов ко вторым применяются системы трубопроводов, с циркулирующим по ним теплоносителем.

Как раз по типу транспортировки теплоносителя, схемы отопления разделяются на системы с искусственной и естественной циркуляцией. В первом случае подразумевается использование в схеме отопления дополнительного электромеханического оборудования, в качестве которого используется циркуляционный насос.

Подобная компоновка, безусловно, улучшает технические характеристики системы отопления, но при этом делает ее работу зависимой от наличия электрической энергии. Вдобавок стоимость системы отопления с принудительной циркуляцией более высока.

Схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, предусматривает его перемещение, основанное на законах физики без использования дополнительного оборудования.

Принцип работы отопительной системы с естественной циркуляцией

При нагреве в отопительном приборе теплоносителя, его масса уменьшается (в сравнении с аналогичным объемом холодной воды) и как более легкий он направляется вверх по общим стоякам. Далее разогретая жидкость направляется в отходящие магистрали, а оттуда – в радиаторы.

Проходя через данные отопительные приборы теплоноситель, охлаждается (отдавая при этом тепло) и становится более тяжелым. Через трубопроводы обратной разводки эта жидкость вновь поступает в нагревательный агрегат, где вдобавок своей массой вытесняет теплую, более легкую воду.

Этот процесс имеет определенную цикличность и повторяется вновь и вновь пока работает теплогенератор. В сущности, в основу работы системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя заложен принцип гидростатического напора, возникающий в результате различных плотностей разогретой и охлажденной воды.

Проектируя систему отопления, следует учитывать, что количество тепловой энергии, подаваемой в помещение, зависит от температуры и объемов теплоносителя, проходящего через нагревательные элементы. В свою очередь, объем проходящей через радиаторы жидкости зависит от циркуляционного давления в системе. То есть, имея более высокое циркуляционное давление можно использовать трубопроводы более низкого сечения и наоборот.

Также для работоспособности данной системы отопления необходимо соблюдение еще одного условия. Циркуляционное давление должно позволять теплоносителю преодолевать сопротивления при перемещении (трение воды о стенки трубопроводов, местные сопротивления).

Значения местного сопротивления зависят от скорости перемещения теплоносителя по трубопроводам различных сечений и направлений.

схема отопления с естественной циркуляцией

Отопление частного дома

Значение сопротивлений трения зависит от длины трубопроводов и их диаметров.

Обычно при использовании систем отопления с естественной циркуляцией величина циркуляционного давления мала, поэтому необходимо применение трубопроводов с большими диаметрами.

При этом необходимо отметить, что в подобных установках величина циркуляционного давления зависит от следующих факторов:

  • Разности масс объемов горячего (подающего) и охлажденного (обратного) теплоносителей, то есть разности их температур;
  • Высоты размещения отопительных элементов (радиаторов, фанкойлов) относительно теплогенератора.

Особенности работы систем отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

В виду того, что гидростатический напор, способствующий циркуляции теплоносителя по отопительной системе способен образовываться вследствие постепенного охлаждения разогретой воды, которая подводится к радиаторам и отводится от них к отопительному котлу, теплоотдача от указанных магистралей способна приносить двойную пользу. Во-первых, способствует эффективному созданию гидростатического напора. Во-вторых, дополнительно обогревается отапливаемое помещение.

Именно поэтому трубопроводы системы отопления прокладывают открытым методом и не изолируют. Теплоизоляции может подвергаться только главный (подъемный) стояк отопительной системы.

Плюсы и минусы отопительных систем с естественной циркуляцией жидкости

Во-первых, необходимо отметить очевидные достоинства указанных систем:

  • Простота проектирования, монтажа и эксплуатации;
  • Экономичность, надежность, долговечность;
  • Отсутствие шумов и вибраций при работе системы (связано с отсутствием циркуляционных насосов);
  • Способность отопительной системы самостоятельно реагировать на внешние изменения.

Помимо этого указанная система обладает и некоторыми недостатками:

  • Высокая инерционность в работе (замедленный запуск);
  • Минимизация радиуса действия установки ( до 30 метров ) ввиду невысокого циркуляционного давления;
  • Необходимость использования трубопроводов большего диаметра;
  • Опасность размораживания трубопроводов, проложенных на неотапливаемых участках помещения.

Разновидности систем водяного отопления с естественной циркуляцией

В зависимости от особенностей соединения трубопроводов с нагревательными элементами системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя подразделяются на одно и двухтрубные.

В первых из них нагревательные приборы одной линии соединяются между собой таким образом, что теплоноситель циркулирует в системе последовательно, перетекая из одного радиатора в последующий.

Во втором случае каждый нагревательный элемент соединяется двумя трубопроводами, по одному из которых осуществляется подвод разогретого теплоносителя, а по второму отвод охлажденной жидкости. Это позволяет подключать все отопительные приборы параллельно.

Также системы отопления указанного типа подразделяются на установки с верхней разводкой (когда отопительная магистраль монтируется выше отопительных приборов) и с нижней разводкой (когда магистрали подающей и обратной линии располагаются ниже всех отопительных приборов).

Проектируя отопительную систему необходимо отметить основные достоинства схем с нижней разводкой. Во-первых, уменьшаются теплопотери при транспортировке разогретой воды к отопительным приборам. Во-вторых, появляется возможность запуска и ремонта системы нижних этажей еще в процессе строительства. В-третьих, узел управления системой сосредотачивается в едином месте.

Для отопительных схем с верхней разводкой налицо следующие преимущества:

  • Увеличенное давление теплоносителя в подающем трубопроводе;
  • Отсутствие необходимости обустройства воздушной линии;
  • Удобство сброса воздуха без привлечения обслуживающего персонала.

По конструктивному расположению трубопроводов, соединяющих элементы отопительной системы, различают вертикальные (нагревательные приборы соединяются с вертикально расположенным стояком) и горизонтальные системы (соединение нагревательных элементов производится к горизонтально уложенным трубопроводам).

Для сравнительного анализа и определения основных отличий различных отопительных систем целесообразно рассмотреть наиболее встречающиеся варианты.

Двухтрубная вертикальная система с нижней и верхней разводкой

схема отопления с естественной циркуляцией

Разводка труб в полу

Данная схема включает в себя следующие элементы:

  • Магистраль разогретого теплоносителя;
  • Подающие стояки горячей жидкости;
  • Обратные стояки охлажденной жидкости;
  • Запорная арматура у каждого из нагревателей;
  • Нагревательные устройства (радиаторы);
  • Устройство для спуска воздуха;
  • Магистраль охлажденного теплоносителя.

При использовании вертикальной двухтрубной системы отопления с верхней разводкой схема функционирует следующим образом. Разогретый теплоноситель от теплогенератора или централизованного теплового пункта поступает к главному стояку и поднимается вверх.

После этого по горизонтальным участкам системы горячая вода устремляется к раздаточным стоякам, а от них к нагревательным приборам каждого этажа, где и отдает накопленную тепловую энергию, отапливая при этом помещения.

После этого охлажденный теплоноситель от нагревательных приборов по системе горизонтальных трубок сводится к единому обратному стояку, пройдя через который попадает в обратную магистраль и направляется для очередного разогрева к теплообменнику теплогенерирующего устройства.

Следует отметить, что наиболее эффективная реализация указанной схемы отопления возможна при прокладке горизонтальных трубопроводов с уклоном 0,002°. Это позволит не только облегчить процесс перемещения теплоносителя, но и поможет направить воздух к верхним точкам установки (воздухоотводчикам), где он успешно будет выпущен в атмосферу.

Следует отметить, что такая схема может быть реализована как односторонним, так и двухсторонним подключением нагревательных приборов.

Если же применяется схема отопления с нижней разводкой, то магистрали располагаются в самых нижних точках установки, а движение теплоносителя происходит снизу вверх с параллельным заполнением нагревательных элементов каждого этажа. Охлажденный теплоноситель при этом также сводится к единому вертикальному стояку и поступает к обратной магистрали.

Удаление воздушной смеси, при запуске такой схемы может осуществляться через автоматические воздухоотводчики, располагаемые в самых верхних точках системы, или же через запорную арматуру (краны-маевского), смонтированную на верхних нагревательных элементах.

Схема горизонтальной двухтрубной системы отопления

схема отопления с естественной циркуляцией

Отопление дома

Наиболее часто она применяется в сооружениях большой протяженности и состоит из следующих элементов:

  • Подводящие и отводящие магистрали;
  • Нагревательные приборы системы отопления;
  • Регуляторы протока теплоносителя (устанавливаются на входе каждого нагревательного прибора);
  • Запорная арматура;
  • Система трубопроводов.

Данная схема отопления собирается следующим образом. По всему контуру сооружения, где необходима установка отопительных приборов, прокладываются две магистрали – подающая и обратная. К ним впоследствии и подключается каждый нагревательный элемент через специальные регуляторы протока теплоносителя.

Подвод разогретого теплоносителя к приборам производится от подающей магистрали, отвод охлажденной воды – через отходящие. Подобное параллельное подключение нагревательных устройств позволяет регулировать теплоотдачу каждого из них без влияния на работоспособность всей установки. В такой схеме на каждом нагревательном элементе рекомендуется устанавливать воздухоотводчик для удаления воздушной смеси из системы.

Коллекторная схема отопления

В последнее время популярность завоевала также горизонтальная, двухтрубная коллекторная схема отопления. Ее особенность заключается в том, что подключение всех потребителей тепловой энергии (радиаторов, теплых полов) осуществляется от центрального коллекторного узла (размещается обычно в середине всего помещения).

Трубопроводы прямой и обратной воды при этом прокладываются индивидуально к каждому нагревательному прибору в штробах перекрытий. Безусловно, стоимость такой отопительной системы достаточно высока и реализовываться она может в основном на стадии строительства объекта, но при этом данная организация имеет некоторые преимущества.

Во-первых, подобным образом достигается высокая эстетика на отапливаемом объекте (отсутствуют видимые элементы трубной разводки). Во-вторых, данная схема позволяет обеспечивать оптимальные режимы работы для отопительных элементов с различными температурными режимами (оптимально подходит для низкотемпературных отопительных устройств).

Состоит такая схема из распределительного коллектора, трубопроводов подающей и обратной линии, устройств для сброса воздуха, запорной арматуры и приборов нагрева.

No votes yet.
Please wait...

как очистить выгребную яму