Циркуляция теплоносителя в системе отопления

Циркуляция теплоносителя в системе отопления

Водяные системы отопления автономного и централизованного типа являются наиболее распространенным способом обогрева помещений любого назначения. Рабочей средой (теплоносителем) в этих комплексах обычно является вода – она обладает отличными теплофизическими свойствами и способна переносить большое количество теплоты, второй вид теплоносителя – антифриз – применяется в автономных схемах для исключения возможности размораживания коммуникаций и оборудования. Одним из главных факторов, влияющих на устройство системы водяного отопления, является тип циркуляции теплоносителя – этому аспекту посвящен материал данной статьи.

Виды циркуляции теплоносителя

По режиму движения различают 2 основных вида циркуляции теплоносителя:

  1. Естественная;
  2. Принудительная.

Естественная циркуляция теплоносителя реализуется за счет разницы плотностей горячей и холодной воды, движение воды такого типа требует специального исполнения системы и реализуется только в автономных схемах отопления частных домов. Принудительная циркуляция теплоносителя получила несравненно большее распространение, движение среды здесь осуществляется с помощью нагнетательных устройств – циркуляционных насосов, схема является универсальной и применяется как в центральных, так и в индивидуальных (автономных) комплексах обогрева. Далее рассмотрим подробно каждый вид циркуляции, особенности устройства систем с гравитационным и принудительным движением теплоносителя, достоинства и недостатки схем.

Отопление с естественной циркуляцией теплоносителя

Отопление с естественной циркуляцией теплоносителя

Принцип естественного движения теплоносителя в водяных системах реализуется за счет сил гравитации. Горячая вода (нагретая в котле), приобретает меньшую плотность и стремится вверх, остывший теплоноситель имеет более высокую плотность (и соответственно массу) и движется в нижнюю часть системы, вытесняя при этом нагретый теплоноситель из котла в разгонный коллектор. Этот способ движения требует соблюдения специальных правил устройства системы – они направлены на поддержание условий для поддержания данного режима циркуляции.

Котел в гравитационной схеме всегда располагают в нижней точке комплекса, на выходе из него сооружается вертикальный разгонный коллектор диаметром не менее 50 мм и высотой около 2 метров. На верхней точке коллектора монтируется расширительный бак открытого типа, отсюда же начинается разводка трубопроводов – они прокладываются с уклоном в сторону движения теплоносителя не менее 20 (2 см на 1 метр длины трубы).

Теплоотдающими элементами системы являются сами трубы, в качестве отопительных приборов могут использоваться только чугунные батареи – они имеют увеличенное проходное сечение и мало подвержены коррозии. Для монтажа системы обычно используются стальные трубы диаметром не менее 32 – 40 мм. Сборка системы производится с минимальным количеством поворотов, на радиаторы обычно не устанавливаются запорно-регулирующие устройства – они создают значительное сопротивление, система в целом отличается очень низкими возможностями в плане регулирования.

Основная сфера реализации схемы с естественной циркуляцией – автономные системы частных домов. Причем следует отметить, что комплекс имеет серьезное ограничение по величине отапливаемой площади – обычно она не превышает 70 м2. Распределение температуры по системе отличается неравномерностью – в зоне котла она имеет предельные значения, по мере удаления от котлоагрегата она снижается, на удаленных участках может иметь довольно низкие значения.

Кроме того, естественная циркуляция теплоносителя не позволяет реализовать все преимущества водяного отопления – в данном комплексе невозможно сооружение теплых полов, работа бойлеров косвенного нагрева для систем ГВС отличается очень низкой эффективностью из-за малой скорости теплоносителя.

Главным достоинством гравитационной схемы является энергонезависимость – оборудование может работать в отсутствии электроэнергии.

Системы с естественной циркуляцией сейчас сооружаются довольно редко – основной схемой водяного отопления является закрытая – с принудительным движением теплоносителя.

Системы с принудительной циркуляцией теплоносителя

Системы с принудительной циркуляцией теплоносителя

Работа закрытой системы отопления базируется на принудительном движении теплоносителя – оно реализуется с помощью циркуляционных насосов. Эта техническая особенность значительно улучшает показатели системы и расширяет его функциональные возможности. Главной причиной этого является увеличенный объемный расход теплоносителя – он переносит значительно большее количество тепла в единицу времени, сопротивление элементов системы при этом преодолевается с помощью нагнетательной силы насоса.

Устройство системы с принудительным движением воды отличается от схемы с естественной циркуляцией – в состав закрытой системы входят дополнительные элементы – циркуляционный насос, группа безопасности и расширительный бак мембранного типа. Диаметр трубопроводов при этом значительно меньше – обычно он варьируется от ½ до 1 дюйма. Принудительный режим движения дает следующие преимущества системе отопления:

  1. Возможно использование любых типов отопительных приборов – радиаторов всех видов, конвекторов, регистров;
  2. Температура по системе распределяется более равномерно, в большинстве случаев комплекс отличается высокой маневренностью и хорошими возможностями регулирования;
  3. В состав системы отопления интегрируются комплексы водяных теплых полов и бойлеры косвенного нагрева горячей воды (только в автономных схемах);
  4. Возможно обеспечение теплом дополнительных потребителей – различных теплообменников и калориферов;
  5. Для монтажа закрытых схем могут применяться практически все виды трубопроводов для отопления;
  6. Часть работ по монтажу может производиться самостоятельно – в открытой схеме для этого требуются навыки сварщика;
  7. Величина отапливаемой площади может быть ограничена только недостаточными значениями мощности теплогенератора (котла) и циркуляционного насоса.

Отопление с принудительной циркуляцией теплоносителя может сооружаться по различным схемам, они делятся на следующие группы:

  1. Общая схема – однотрубная (с байпасом и без него), двухтрубная, коллекторно-лучевая, комбинированная;
  2. Схемы обвязки радиаторов – диагональная, боковая, нижняя специальная и классическая, верхняя и так далее;
  3. Схема подключения бойлера косвенного нагрева;
  4. Схемы подключения гидрострелки (гидравлического разделителя) и теплоаккумулятора.

Все указанные схемы имеют свои преимущества и недостатки. Если говорить об общей схеме, то наиболее качественной считается двухтрубная система и коллекторно-лучевая схема (частный случай двухтрубной).

Наиболее эффективным способом подключения радиаторов считается диагональный, ему немного уступает боковая обвязка, нижняя и верхняя схема присоединения чуть менее эффективны. При принудительной циркуляции значительно расширяются возможности по использованию отопительных приборов, в системах могут использоваться следующие устройства:

  1. Радиаторы из различных металлов и сплавов – алюминиевые, биметаллические, стальные и чугунные;
  2. Конвекторы со стальными, медными и медно-алюминиевыми теплообменниками;
  3. Регистры, полотенцесушители, дизайнерские радиаторы.

Указанное оборудование обладает своими собственными показателями эксплуатации для каждого типа устройств, изделия имеют различные способы установки и подключения. Использование различных типов запорно-регулирующей арматуры позволяет наладить работу системы как в ручном, так и в полностью автоматическом режиме.

Подключение бойлера косвенного нагрева производится по 2-м схемам – через трехходовой клапан и через собственный циркуляционный насос (с набором обратных клапанов), подробнее об этом можно прочитать в отдельной публикации нашего сайта.

Гидравлические разделители используются в системах с несколькими потребителями тепла, работающими в разных температурных и гидравлических режимах. Тепловые аккумуляторы частично выполняют функцию гидрострелок, но основной их задачей является выравнивание теплового режима в схемах с твердотопливными котлами и экономия топлива в системах с электрическими котлоагрегатами.

Закрытая схема отопления является единственной для централизованных сетей теплоснабжения и сооружается в подавляющем большинстве случаев при автономной конфигурации комплекса. Работа схемы с принудительным движением теплоносителя является энергозависимой, но этот недостаток нивелируется огромным набором достоинств.

Кроме систем с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя следует сказать о комбинированной схеме. Она реализуется на базе открытой системы – для улучшения качества циркуляции в нее включается насос малой мощности. Это позволяет в значительной мере выровнять температурный режим, при отключении циркуляционного насоса комплекс может работать в режиме естественной циркуляции. Подробнее об этой компоновке системы водяного отопления вы можете прочитать в отдельной статье нашего сайта.

(Просмотров 20 , 1 сегодня)