Види циркуляції теплоносіїв в системах опалення
Система опалення з природною циркуляцією
В системі з природною циркуляцією рух нагрітого теплоносія відбувається під дією гравітаційної сили, яка виникає за рахунок різниці щільності теплоносія в подавальних і зворотних трубах. Щільність гарячої води менше, ніж холодної, значить, вона легше.
Різниця щільності охолодженої і нагрітої води створює в системі водяного опалення гідростатичний напір, який змушує воду рухатися від теплогенератора до опалювальних приладів і в зворотному напрямку.
Іншими словами гаряча вода як легша витісняється охолодженої водою.
Нагріта в опалювальному котлі вода стає легше і піднімається по прямому трубопроводі (головному стояку) вгору, звідки надходить в розвідні стояки, що подають, які постачають воду до приладів опалення.
По дорозі вода остигає і стає важче. Від опалювальних приладів охолоджена, або зворотна, вода спускається вниз по зворотним стояках і загальної зворотної магістралі в опалювальний котел, де витісняє легшу нагріту воду.
За рахунок різниці температур нагрітої і зворотної води циркуляція має безперервний характер, що забезпечує безперебійну роботу опалювальної системи.
Величина циркуляційного напору в системі опалення з природною циркуляцією води залежить від двох чинників:
Різниця температур нагрітої та охолодженої води:
- Зазвичай максимальна температура гарячої води в системі водяного опалення становить 95, а охолодженої - 70С.
- Щоб уникнути зниження температури в прямому трубопроводі (головному стояку) і, як наслідок, падіння гідростатичного тиску в системі, її необхідно захистити теплоізоляційним матеріалом.
- Навпаки, зворотні трубопроводи слід прокладати без теплоізоляції. Тільки в цьому випадку зворотна вода буде охолоджуватися і створювати необхідний циркуляційний напір.
Розташування приладів опалення по відношенню до генератора тепла (водогрійних котлів):
- Загальна закономірність така: чим вище знаходиться опалювальний прилад над водогрійним котлом, тим більше циркуляційний тиск.
- Це означає, що циркуляційний тиск для опалювальних приладів, розташованих на другому поверсі, буде більше, ніж у приладів, що знаходяться на першому поверсі заміського будинку.
- Саме тому в умовах водяного опалення верхні поверхи прогріваються краще, ніж нижні. Опалювальні прилади, що знаходяться на одному рівні з водогрійним котлом або нижче його, нагріваються незначно і тому виявляються неефективними.
- Найменша відстань між центрами водогрійного котла та опалювального приладу на першому поверсі має становити не менше 3 метрів.
Опалення з природною циркуляцією води може бути з нижньої чи верхньої розводкою (рис. 20).
Принцип дії обох систем ідентичний. Єдина відмінність - в розташуванні прямому трубопроводі.
Система водяного опалення з природною циркуляцією води має ряд переваг:
- рівним розподілом температури повітря в житлових приміщеннях, що забезпечує комфортний мікроклімат.
Причина високої комфортності - в саморегуляції системи опалення: зміна температури і щільності води автоматично змінює її витрата через коливання зміни природного циркуляційного тиску;
- простотою пристрою і експлуатації системи опалення;
- відсутністю вібрацій і шуму, неминучого супутника циркуляційних насосів;
- довговічністю опалювальної системи (до 50 років за умови грамотної експлуатації).
Незважаючи на перераховані достоїнства в даний час систему водяного опалення з природною циркуляцією води можна зустріти тільки в селах.
У заміських же будинках і котеджах воліють використовувати опалювальні системи, що функціонують на базі циркуляційних насосів.
Непопулярність опалювальної системи з природною циркуляцією теплоносія пояснюється її недоліками:
- великим діаметром труб і, як наслідок, великим витратою будівельних матеріалів;
- збільшеними витратами на монтаж опалювальної системи;
- великими енерговитратами (включаючи непомірний витрата палива);
- уповільненим включенням системи опалення;
- неможливістю регулювати температуру повітря в житлових приміщеннях;
- високою ймовірністю замерзання води на ділянках трубопроводу, прокладеного в неопалюваних приміщеннях;
- низькими естетичними якостями (через труб великого діаметра).
В силу перерахованих недоліків опалювальна система з природною циркуляцією води найчастіше виявляється малоефективною і економічно невигідною.
Опалення з примусовою циркуляцією теплоносія
В системі традиційного опалення з примусовою циркуляцією рух теплоносія відбувається під дією спеціального агрегату - циркуляційного насоса.
Насос забезпечує постійну циркуляцію теплоносія по замкнутій системі опалення. Прилад підключають до зворотної магістралі, що сприяє продовженню терміну служби деталей, що взаємодіють з нагрітою водою.
До зворотного же магістралі приєднують і розширювальний бак, про який мова піде нижче, в окремому розділі.
Використання циркуляційного насоса дозволяє значно збільшити протяжність трубопроводу, що особливо актуально для опалення багатоповерхових котеджів і житлових будинків, і застосовувати нові схемні рішення опалювальної системи (рис. 19).
Однак використовувати циркуляційні насоси можна тільки в умовах безперебійної подачі електроенергії, так як вони працюють від мережі.
Мал. 19. Водяне опалення з примусовою циркуляцією
а - нижня розводка: 1 - котел; 2 - головний стояк; 3 - розширювальний бак; 4 - сигнальна лінія; 5 - лінія подачі; 6 --воздухосборнік; 7 - стояки, що подають; 8 - зворотні стояки; 9 - зворотна лінія; 10 насос; 11 - розширювальна труба; б - верхня розводка: 1 - котел; 2 - лінія подачі; 3 - зворотна лінія; 4 - стояки, що подають; 5 - зворотні стояки; 6 - повітряна лінія; 7 - збірники повітря; 8 - розширювальний бак; 9 - насос; 10 расширительная труба
Мал. 20. Система з природною циркуляцією води
а - верхня розводка; б - нижня розводка; 1 - котел; 2 - повітряна лінія (головний стояк); 3 - розводяща лінія; 4 - гарячі стояки 5 - зворотні стояки; 6 - зворотна лінія; 7 - розширювальний бак; 8 - сигнальна лінія; 9 -ухил
Переваги системи з примусовою циркуляцією теплоносія
Завдяки роботі циркуляційного насоса опалювальна система з примусовою циркуляцією теплоносія має ряд переваг:
- повнішої тепловіддачею (в порівнянні з системою з природною циркуляцією води);
- відсутністю втрат теплоносія на випаровування;
- можливістю використання труб невеликого діаметра, що значно скорочує витрату будівельних матеріалів і полегшує монтаж системи;
- невеликою різницею температури нагрітого і охолодженого теплоносія, що збільшує термін служби водогрійного котла (через відсутність необхідності перегрівати воду);
- можливістю регулювати потужності всієї системи опалення та температури повітря в житлових приміщеннях, що забезпечує більш високу ступінь комфорту.
В цілому опалювальна система з примусовою циркуляцією теплоносія більш зручна в експлуатації, та й якість такої системи вище.