Несмотря на то, что водяное отопление с естественной циркуляцией имеет ряд недостатков, которые, в основном связаны с его высокой инертностью, то есть, медленным прогревом помещения, его по-прежнему очень часто используют для обустройства автономного газового или твердотопливного отопления в частных домах и квартирах.
Это связано с теми преимуществами, которое имеет отопление с естественной циркуляцией по сравнению с принудительной прокачкой теплоносителя по системе отопления при помощи электрического насоса.
Во-первых, эта система отопления обходится несколько дешевле, поскольку не требует приобретения насоса, во-вторых, она не критична к отключениям электроэнергии и будет работать всегда, когда включен отопительный котел.
Однако ее использование накладывает определенные ограничения на места установки котла и отопительных батарей, требует точной прокладки труб и более тщательного проектирования, поскольку при малейших ошибках в проекте или во время монтажа системы отопления ее эффективность может стать намного ниже.
Принцип действия системы отопления с естественной циркуляцией
Принцип работы такой системы чрезвычайно прост и основан на разности плотности воды разной температуры. Нагреваясь в отопительном котле, горячая вода поднимается по трубе замкнутого контура вверх, а на ее место поступает холодная вода, которая уже остыла в батареях отопления. Чем больше разница высот между верхней и нижней точками отопительного контура, тем эффективнее происходит циркуляция воды в системе, которая также зависит от соблюдения наклона труб отвода остывшей воды от батарей к котлу, чтобы уменьшить сопротивление току воды в системе.
Если расчет естественной циркуляции и монтаж системы выполнен без нарушений, она сможет эффективно работать, когда будет работать котел, однако в ряде случаев целесообразно установить через клапан насос, который можно использовать во время включения отопления после перерыва для более быстрого прогрева помещений, особенно если контур системы имеет значительные размеры.
Стоит отметить, что возможность работы такой системы без насоса позволяет эксплуатировать ее без проведения ремонта и сервисного обслуживания очень долго. При использовании современных долговечных комплектующих системы отопления с естественной циркуляцией способны проработать более 50 лет без вмешательства. Однако следует учесть и то, что естественная циркуляция будет чувствительна к любому сопротивлению, поэтому рекомендуется использовать трубы большего диаметра по сравнению с трубами, используемыми в системах отопления с принудительной циркуляцией.
Особенности отопления с естественной циркуляцией
Считается, что для эффективной работы такой системы отопления общая длина ее контура не должна превышать 30 м, однако это ограничение довольно условно и его можно будет значительно увеличить, рассчитывая при этом на то, что для равномерного прогрева всех помещений дома понадобиться больше времени. Безусловно, высокая инерционность подобной системы является ее главным недостатком и для выхода на рабочий температурный режим ей может понадобиться несколько часов, однако этот недостаток полностью компенсируется ее простотой и высокой надежностью.
Чтобы снизить инертность системы и повысить ее эффективность следует все подводящие и отводящие трубы для естественной циркуляции прокладывать не строго горизонтально, а с небольшим уклоном, который усиливает ток воды. При этом в верхней части контура обязательно устанавливается расширительный бачок, который является не только компенсатором повышения давления в системе и принимает на себя «лишний» объем расширяющейся при нагревании воды, но и собирает пузырьки воздуха, которые могут стать причиной образования воздушной пробки.
Эту систему по праву можно назвать саморегулирующейся, поскольку, когда в помещении холодно, батарея быстрее отдает тепло, вода быстрее остывает, а значит, увеличивается скорость ее циркуляции в системе. Когда же помещение прогревается полностью, циркуляция замедляется до минимума, что способствует экономии энергоносителя.
Выбор материалов для монтажа системы отопления
Эксплуатационные характеристики системы отопления с естественной циркуляцией напрямую зависят от того, какими трубами и из какого материала она проложена.
Чем больше диметр трубы, тем эффективнее будет работать система, поэтому рекомендуется использовать трубы диаметром от 32-40 мм или даже больше.
От материала труб также многое зависит, например, если вы используете сталь, которая подвергается коррозии, шероховатость внутренней части трубы будет препятствовать нормальному току воды и снижать скорость ее циркуляции. Также следует избегать участков резкой смены диаметра, неоправданных резких изгибов труб, что непременно приведет к замедлению тока воды и снижению эффективности ее циркуляции.
Примерный расчет системы отопления
Стоит отметить, что хотя схема отопления с естественной циркуляцией максимально проста, провести точный расчет ее параметров достаточно сложно, поскольку как в самой системе, так и в доме в целом может найтись множество факторов, которые окажут влияние на эффективность обогрева. Поэтому, каким бы методом расчета вы не пользовались, следует выполнять монтаж отопления с естественной циркуляцией с некоторым запасом. При этом требуемую температуру в комнатах вы всегда сможете подрегулировать более точно, меняя настройки автоматики котла.
На практике применяют два метода расчета, требуемой для обогрева тепловой мощности, по площади и по объему помещения с использованием коэффициентов и поправок, позволяющих учесть потери тепла.
Так, например, при расчете по площади используют норму, равную 1 кВт на 10 метров квадратных помещения. При этом для районов с относительно теплым климатом используется коэффициент от 0,7 до 0,9, для северных широт 1,2-1,3, а для Крайнего Севера этот коэффициент выбирается в пределах 1,5-2. При этом считается, что высота потолков в комнатах составляет 2,5 м, что далеко не всегда соответствует действительности и если высота потолка отличается, следует использовать метод расчета по объему.
Также на каждое окно к суммарной мощности добавляется еще 100 Вт, на дверь -200 Вт, наличие внешней стены добавляет еще один коэффициент в пределах 1.1-1.5. Однако учет всех этих параметров также не позволяет учесть все нюансы, влияющие на сбережение тепла, поэтому тепловая мощность берется с достаточно большим запасом.
Схемы отопления с естественной циркуляцией
На практике обычно применяют две распространенные схемы подачи теплоносителя к батареям:
- Двухтрубная система. В данном случае прокладываются два контура: контур труб подаваемой горячей воды прокладывается под потолком или на чердаке, а контур, по которому от батарей отводится холодная вода, прокладывается по уровню пола. Каждая батарея подключается и к верхнему и к нижнему контуру. Схема наиболее эффективна и позволяет распределять тепло равномерно без дополнительных регулировок, однако ее стоимость значительно дороже, а сложность монтажа выше.
- Однотрубная система с естественной циркуляцией. Эта схема на практике применяется значительно чаще, особенно если речь идет об организации отопления одноэтажного дома. В данном случае замкнутый контур труб от расширительного бака, установленного в верхней точке дома, например, на чердаке, до котла, установленного в нижней точке, проходит на уровне пола под всеми батареями. При этом каждая батарея подключается снизу в общую трубу контура в двух точках. Желательно на входе батареи по направлению тока воды установить дроссель, которым можно выполнить регулировку подачи воды в каждую батарею, чтобы обеспечить равномерный их прогрев как в непосредственной близости от расширительного бака, так и в конце контура перед входом в котел.
Стоит отметить, что данная система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя прекрасно зарекомендовала себя во множестве домов и исправно служит своим владельцам на протяжении не одного десятилетия.
При этом система позволяет работать с любыми видами отопительных котлов и строить недорогие, надежные и эффективные системы автономного отопления.
