Особенности естественной и искусственной циркуляции жидкости в системе отопления

Любая система отопления предназначена для передачи тепла, вырабатываемой топливным генератором в различные помещения, которые требуют обогрева. Система отопления, по своей сути, — это взаимосвязанная совокупность определенных устройств и элементов, обеспечивающих нагрев воздуха до необходимой температуры разного рода помещений и поддержания ее в изначально заданных параметрах на протяжении обозначенного временного периода.

Содержание:

• Классификация систем отопления
• Водяная отопительная система с естественной циркуляцией жидкости
• Водяная отопительная система с искусственной циркуляцией жидкости
• Способы доставки теплоносителя

Классификация систем отопления

Основными составляющими всевозможных систем отопления являются, прежде всего, тепловой генератор, подходящий теплопровод, и, разумеется, те или иные отопительные приборы. Теплоноситель —  это среда, основная задача которой перенос теплоты от установленного теплогенератора к имеющимся отопительным приборам. В качестве теплоносителя могут выступать воздух, пар или жидкость.

Принудительная и естественная циркуляция жидкости

 

Естественно, по этой причине произошла классификация систем отопления, по их конкретным видам теплоносителя. Для отопления загородных домов владельцы, как правило, отдают предпочтение системам именно жидкостного отопления. Для них существует два вида теплоносителей: обычная вода либо специальные неподвергающиеся замерзанию жидкости, так называемые антифризы.

Системы же жидкостного отопления отличаются, в свою очередь способом передвижения теплоносителя внутри них и подразделяются на два типа:

• С естественной, или иначе говоря,  гравитационной циркуляцией;
• А также с принудительной, предусматривающей наличие насоса циркуляцией.

Водяная отопительная система с естественной циркуляцией жидкости

В случае с отопительными системами, работа которых осуществляется  за счет гравитационной циркуляции, вода или антифризы, перемещаются по системе благодаря образованию естественного гидростатического напора, возникающего в результате разности температурных параметров в различных частях системы.

Впрочем, если быть более точным, то причиной является не столько разность температур, сколько разность плотностей этих жидкостей. Ведь  всем известно, что плотность горячей жидкости несколько больше плотности охлажденной, другими словами, горячие вода или антифризы легче холодных.

В сущности, получается точная аналогия с теплым воздухом, горячая жидкость поднимается вверх, в то время как холодная естественно опускается вниз по отопительной системе. И вторым немаловажным моментом, от которого зависит  гравитационная циркуляция жидкости в системе отопления, является разность высот, образующаяся на различных участках системы.

Принцип работы

Процесс работы подобной отопительной системы заключается в следующем: теплоноситель, нагреваясь в отопительном котле (1), поступает в главный подающий  стояк (2), в толстую вертикальную трубу, поднимаясь, всплывает  вверх. Подъем, как было отмечено ранее, происходит  за счетвозникающей разности температур. Помимо того горячий теплоноситель вытесняет, «подталкивая», успевшую остыть жидкость, возвращающаясь в котел.

Главный стояк, его верх, соединяется с расширительным баком (9) с подведенными к нему  ветвями трубопровода (7), состоящего из труб, которые смонтированы под  небольшим наклоном. По данным трубам горячий теплоноситель устремляется в отопительные приборы, радиаторы (4), из которых следует в обратную линию, направленную назад к котлу, установленному, кстати сказать, тоже под некоторым уклоном.

Затем движение повторяется, образуя круговорот. По мере продвижения жидкости по системе, происходит отдача тепла в помещение, в результате которого она остывает, вследствие чего еще стремительнее перемещается по системе вниз.

Область  применения

Скорость движения теплоносителя в системе находится в зависимости от разности  ее температур в трубах обратной линии и главном стояке, и,  разумеется, от разности высот. Естественно, что самая горячая жидкость располагается  непосредственно сразу после подающего стояка, следовательно, и воздух там прогревается интенсивнее.

Помещения с трубами, в которые подается теплоноситель уже успевший остыть, прогреваются гораздо хуже. Отсюда можно сделать вывод, что  отопительные системы, работающие на принципах естественной циркуляции жидкости, являются не лучшей вариацией для больших коттеджей. Их не рекомендовано устанавливать в здания с площадью в 100 м², они точно  не смогут прогреть некоторые комнаты.

Зато это оптимальный вариант для домов с меньшей площадью, он отлично подходит для их превосходного обогрева. К неоспоримым плюсам этой отопительной системы относят:

• Простоту проектирования
• Нетрудоемкий монтаж
• Самодостаточность, выраженная энергонезависимостью.

Ключевым достоинством этих систем признанаименно их электронезависимость. Ведь они способны работать даже при отсутствии электроснабжения при наличии теплового генератора, не требующего для работы электричества, которые найти не сложно. По этой причине выбор отопительной системы с гравитационной циркуляцией воды для компактных загородных домов очевиден, и практически бесспорен.

Однако  она отнюдь не лишена недостатков. Для нормализаций работы подобной отопительной системы необходимо позаботиться о достаточности циркуляционного давления, помогающего теплоносителю преодолевать возникающее в системе сопротивление. Достичь этого можно увеличив диаметр труб, и предусмотрев трубную разводку с элементарными конфигурациями схем.

В современном домостроении такие системы находят гораздо меньшее применение, их использую все реже. Причина тому проложенные вдоль стен с уклоном малопривлекательные  толстые трубы, которые определенно многим не нравятся. Ведь они крайне ограничивают реализацию архитектурных и дизайнерских идей интерьера зданий, планировки его помещений.

К тому же эти системы затрудняют тепловую регулировку, практические не поддаются ей. А также они накладывают существенные ограничения на использование множества современных материалов.

Водяная отопительная система с искусственной циркуляцией жидкости

Отопительные системы с принудительной циркуляцией теплоносителя лишены выше обозначенных недостатков.

Отличительные характеристики

Их отличительная особенность заключена в том, что жидкость перемещается благодаря функционированию  циркуляционного насоса, установленного в обратную линию. Такое месторасположение насоса позволяет избежать ему соприкосновения с наиболее горячей водой.

Применяемый в системе циркуляционный насос избавляет от применения толстых труб, обычно полудюймовых, создания большого уклона в системе. Это помогает удешевить материалы и  упростить проектирование.

 

Сейчас выпускают компактные бесшумные циркуляционные насосы.  Рекомендуется приобретать агрегаты, автоматически изменяющие свою мощность, в зависимости от создавшихся условий. Они весьма экономичны, на полную мощность работают только в случае необходимости, расходуя меньше электроэнергии.

Сфера применения

Подобные отопительные системы удобны, прежде всего, для  зданий любой сложности, ведь жидкость способна в них довольно быстро перемещаться, снабжая равномерно теплом весь дом. При этом тепловое управление можно вполне сделать довольно гибким, дифференцированным по комнатам.

К тому же они оставляют простор для любых архитектурно-дизайнерских изысков. Ответвления разводки выполняются трубами малых диаметров, которые  легко скрываются в монолите стен и полов. Что  позволяет создавать необычные конструкции, например, теплые полы.

Недостаток у систем, относящихся к типу принудительной циркуляции один – их электрозависимость.

Способы доставки теплоносителя

Итак,  выяснено, что системы отопления отличаются способом передвижения теплоносителя внутри них и бывают насосными или гравитационными. Далее стоит остановить внимание на том, как они различаются по методу доставки жидкости к отопительным приборам.

Схем разводки существует две:

• Однотрубная
• Двухтрубная.

Оба типа разводки можно применять в равной степени и для систем с естественной, и для систем с принудительной циркуляцией.

Однотрубная отводка

Дешевизна – одно из достоинств однотрубной разводки. Ведь в этом случает расход труб,  фасонных и соединительных изделий  меньше, чем при двухтрубном разветвлении. Главным же ее преимуществом является  наличие отопительных приборов, обладающих тепловой независимостью. Они позволяют осуществлять гибкое управление температурными режимами в отдельных помещениях.

А ее недостатки связаны:

• С трудностью, а зачастую и невозможностью без дополнительных затрат создать в отапливаемых помещениях  оптимальное управление требуемым температурным режимом.
• С необходимостью приобретать дорогостоящие отопительные устройства с большей теплоотдачей.

Двухтрубная разводка

Двухтрубная  разводка предусматривает последовательное прохождение  жидкости через все устройства, отдавая при этом каждому прибору часть теплоты. При этом каждый последующий агрегат будет несколько холоднее предыдущего. С целью сохранения необходимой теплоотдачи, размеры каждого последующего устройства должно быть больше предыдущего.

При двухтрубной разводке каждый отопительный прибор отдельно получает теплоноситель из общей магистрали. Все устройства оказываются абсолютно независимыми друг от друга, ведь жидкость подается с одинаковой температурой. В обратную линию от каждого радиатора остывшая жидкость отводится так же отдельно.