Як працює система водяного опалення з природною циркуляцією? Які основні принципи її монтажу?
Які основні схеми можна реалізувати, не вдаючись до допомоги циркуляційного насоса? Давайте спробуємо з'ясувати.

Що це таке
Якщо для системи з примусовою циркуляцій потрібний перепад тисків, що створюється циркуляційним насосом або забезпечений підключенням до теплотрасі, то тут картина інша. Опалення природною циркуляцією використовує простий фізичний ефект - розширення рідини при нагріванні.

Якщо відкинути технічні тонкощі, принципова схема роботи така:
• Котел нагріває певний об'єм води. Так, ясна річ, розширюється і, завдяки меншій щільності, витісняється більш холодною масою теплоносія вгору.
• Піднявшись на верхню точку опалювальної системи, вода, поступово остигаючи, самопливом описує коло по системі опалення і повертається до котла. При цьому вона віддає тепло опалювальним приладам і до того моменту, коли знову опиняється у теплообмінника, має більшу щільність, ніж спочатку. Далі цикл повторюється.
Корисно: ясна річ, ніщо не заважає включити в схему циркуляційний насос. У штатному режимі він буде забезпечувати більш швидку циркуляцію води і рівномірний прогрів, а при відсутності електрики опалювальна система буде працювати з природною циркуляцією.

При роботі насоса спрацьовує зворотній клапан, і вся вода йде через насос. Варто його вимкнути - клапан відкривається, і за більш товстій трубі вода циркулює за рахунок теплового розширення.
Загальна інформація

Основні моменти
• Відсутність циркуляційного насоса і взагалі рухомих елементів і замкнутий контур, в якому кількість суспензій і мінеральних солей звичайно, робить термін служби системи опалення цього типу досить тривалим. При використанні оцинкованих або полімерних труб і біметалічних радіаторів - не менше півстоліття.
• Природна циркуляція опалення означає досить невеликий перепад тисків. Труби опалювальні прилади неминуче надають руху теплоносія певний опір. Саме тому рекомендований радіус цієї системи опалення оцінюється приблизно в 30 метрів. Зрозуміло, це не означає, що при радіусі в 32 метри вода застигне - межа досить умовна.

• Інерційність системи буде досить великий. Між розпалюванням або запуском котла і стабілізацією температури у всіх опалюваних приміщеннях може пройти кілька годин. Причини зрозумілі: котлу належить прогріти теплообмінник, і лише тоді вода почне циркулювати, причому досить повільно.
• Всі горизонтальні ділянки трубопроводів робляться з обов'язковим ухилом по ходу руху води. Він забезпечить вільний рух остигає води самопливом з мінімальним опором. Що не менш важливо - в цьому випадку всі повітряні пробки будуть витіснені у верхню точку опалювальної системи, де монтується розширювальний бачок - герметичний, з воздушником, або відкритий.

Саморегуляція
Опалення з природною циркуляцією - саморегулююча система. Чим холодніше в будинку, тим швидше циркулює теплоносій. Як це працює?
Справа в тому, що циркуляційний напір залежить від:
• Різниці у висоті між котлом і нижнім опалювальним приладом. Чим нижче котел щодо нижнього радіатора - тим швидше вода буде переливатися в нього самопливом. Принцип сполучених посудин, пам'ятаєте? Цей параметр стабільний і незмінний в процесі роботи опалювальної системи.

Цікаво: саме тому опалювальний котел рекомендується встановлювати в підвалі або просто як можна нижче всередині приміщення. Однак автору доводилося бачити чудово функціонуючу систему опалення, в якій теплообмінник в топці печі був помітно вище радіаторів. Система була повністю робоча.
• Різниці в щільності води на виході з котла і у зворотному трубопроводі. Яка, зрозуміло, визначається температурою води. І ось саме завдяки цій особливості природне опалення робиться саморегулівним: як тільки температура в приміщенні падає, опалювальні прилади остигають.
З падінням температури теплоносія його щільність збільшується, і він починає швидше витісняти нагріту воду з нижньої частини контуру.

Швидкість циркуляції
Крім напору, швидкість циркуляції теплоносія буде визначатися рядом інших факторів.
• Діаметром труб розводки. Чим менше внутрішній перетин труби, тим більший опір вона буде надавати руху рідини в ній. Саме тому для розведення у разі природної циркуляції беруться труби з має намір завищеними діаметром - ДУ32 - ДУ40.
• Матеріалом труби. Сталь (особливо пошкоджена корозією і покриті відкладеннями) надає потоку в кілька разів більший опір, ніж, приміром, поліпропіленова труба з тим же перерізом.
• Кількістю і радіусом поворотів. Тому основну розводку по можливості краще робити максимально прямої.
• Наявністю, кількістю та типом запірної арматури, різноманітних підпірних шайб і переходів діаметра труби.

Саме із-за великої кількості змінних точний розрахунок системи опалення з природною циркуляцією виконується вкрай рідко і дає дуже приблизні результати. На практиці ж досить скористатися вже наведеними рекомендаціями.
Розрахунок потужності
Ефективна теплова потужність котла розраховується тими ж способами, що і у всіх інших випадках.
По площі

Найпростіший спосіб - рекомендований СНиП розрахунок по площі приміщення. 1 КВт теплової потужності повинен припадати на 10 м2 площі приміщення. Для південних районів береться коефіцієнт 0,7 - 0,9, для середньої смуги країни - 1,2 - 1,3, для районів Крайньої Півночі - 1,5-2,0.
Як і будь-грубий підрахунок, цей спосіб нехтує багатьма факторами:
• Висотою стель. Вона далеко не скрізь складає стандартні 2,5 метра.
• Витоками тепла через прорізи.
• Розташуванням приміщення всередині будинку або біля зовнішніх стін.
За обсягом з урахуванням додаткових факторів

Більш точну картину дасть інший спосіб розрахунку.
• За основу береться теплова потужність 40 вт на кубічний метр об'єму повітря в приміщенні.
• Районні коефіцієнти діють і в цьому випадку.
• Кожне вікно стандартного розміру додає до нашими підрахунками 100 ватт. Кожна двері - 200.
• Розташування кімнати біля зовнішньої стіни дасть в залежності від її товщини і матеріалу коефіцієнт 1,1 - 1,3.
• Приватний будинок, у якого внизу і вгорі - не теплі сусідні квартири, а вулиця, розраховується з коефіцієнтом 1,5.

Однак: і цей розрахунок буде ДУЖЕ приблизними. Досить сказати, що в приватних будинках, побудованих по енергозберігаючим технологіям, в проект закладається потужність обігріву в 50-60 ват на КВАДРАТНИЙ метр. Занадто багато чого визначається витоками тепла через стіни та перекриття.
Схеми розводки
Конкретних прикладів і схем того, як може бути реалізовано опалення з природною циркуляцією своїми руками, ДУЖЕ багато. Ми наведемо по одному прикладу найпростіших рішень для двотрубної і однотрубної розводки.

Двотрубна

Позначення на схемі:

1. Опалювальний котел.
2. Розширювальний бак, який служить для компенсації зміни об'єму теплоносія при коливаннях температури і збирає витіснений повітря.
3. Опалювальні прилади - конвектора або радіатори.
Т1 - нагріта котлом вода, Т2 - охолола. Червоними і синіми стрілками показано напрямок руху теплоносія.

Тут при розведенні актуальні ті ж основні принципи, які були перераховані вище:
• Котел встановлюється по можливості нижче радіаторів.
• По струму води робиться ухил в 5-7 градусів.
• Розливы там, де від них живляться кілька радіаторів, виконуються трубою не нижче ДУ32 мм. Бажано - полімерної або металопластикової. Підводки до радіаторів традиційно виконуються трубою ДУ20.
Важливо: не плутайте ДУ, приблизно рівній внутрішнього перерізу труби, з її зовнішнім діаметром. У разі поліпропілену зовнішній діаметр 32 міліметра відповідає лише ДУ20.
Двухтрубное опалення приватного будинку з природною циркуляцією при правильно підібраних діаметрах труб не вимагає балансування, однак дроселі на підводках до радіаторів не завадять.
Наявність двох контурів по всьому периметру будинку буде досить накладним: ціна армованих поліпропіленових труб не так вже мала, та й сам монтаж займе значний час. Тому для більшості одноповерхових будинків застосовується однотрубна розводка.

Однотрубна
Ухил і діаметр труб тут такі ж. Є кілька нюансів, важливих саме для цієї схеми.
• Радіатори не розривають основне кільце, а врізаються паралельно йому. Не переживайте, що в опалювальних приладах не буде циркуляції - досвід доводить протилежне.
• Крім розширювального бачка, воздушником забезпечується кожен радіатор. Власне, якщо не стравлювати повітря повністю з одного опалювального приладу - без розширювального бачка і зовсім чудово можна обійтися. Якщо, звичайно, система опалення закритого типу (ізольована від атмосферного повітря).
• Дроселі термоголовки або допоможуть вирівняти температуру ближніх до котла і далеких радіаторів.

Висновок
Додаткова інформація про системах опалення з природною циркуляцією, як завжди, у відео в кінці статті. Теплих зим!