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.

  • 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.

    Ваш комментарий