Опалення з природною системою циркуляції – що це і як зробити
Природний опалення, що це?
Природними називають явища, які відбуваються без стороннього втручання і підпорядковані лише законам природи. Прикладом може бути природна конвекція, завдяки якій можливий ефективний теплообмін між джерелами тепла та навколишнім простором.
Обов'язковою умовою конвективного теплообміну є наявність так званого «теплоносія»: середовища, що вбирає тепло від його джерела, а потім переносить його споживачеві. У природному середовищі таким теплоносієм є повітря, а основним джерелом тепла є енергія Сонця, що передається випромінюванням.
Температура обсягів повітря, що у контакті з нагрітими сонцем поверхнями, збільшується, що зумовлює зростанню парціального тиску у яких, як наслідок, збільшення обсягу. Об'єми нагрітого повітря виштовхуються вгору, поступаючись своїм місцем холодним, більш важким, повітряним масам. Виникає висхідний потік, що забезпечує перенесення тепла та розподіл його у просторі.
Цей процес, званий природною конвекцією, є основою роботи природного опалення будинку. Як теплоносій у ньому використовується рідке середовище: вода або антифриз. Слід зазначити, що в теплофізиці використовується тільки поняття рідини, за певних умов переходить у газоподібний стан, завдяки чому процеси, що відбуваються в рідких і газоподібних середовищах одні й ті ж.
Отже, природним називається опалення, в якому циркуляція теплоносія відбувається завдяки природній конвекції без застосування циркуляційних насосів. Системи природного опалення також називають відкритими та гравітаційними.
Як влаштовано опалення з природноюциркуляцією
Нагріта вода в котлі піднімається вгору вертикальною трубою, звільняючи місце для більш холодних об'ємів рідини. У цьому створюється спрямоване рух теплоносія. Гаряча вода з котла надходить у стояк, що подає: горизонтальна ділянка трубопроводу, до якого підключені труби, що ведуть до опалювальних приладів.
Стояк, що подає, повинен бути розташований вище самого верхнього приладу опалення, що є гарантією надходження гарячої води в кожен прилад опалення.
Теплоносій, проходячи через радіатори опалення, остигає, щільність його збільшується. Холодна вода поступається місцем більш нагрітим об'ємам рідини і збирається в нижній частині опалювальної системи, найнижчою точкою якої є опалювальний котел. Чим нижче розташований опалювальний котел в природній опалювальній системі, тим краще буде зворотний струм води, а, значить, краще буде циркуляція теплоносія.
Ще однією обов'язковою умовою ефективної роботи гравітаційної системи опалення є відсутність будь-яких перешкод для руху води: звуження діаметрів труб, підйомів і різких поворотів. Для цього використовують труби різного діаметру, розташовуючи їх під невеликим кутом нахилу, що забезпечує вільний струм теплоносія, як в трубопроводі, що подає, так і в обратке.
При підборі труб для природного опалення діють загальні правила:
для обратки беруть труби більшого діаметра, ніж для подачі
труби більшого діаметру розташовуються ближче до опалювального котла.
При нагріванні теплоносій збільшується обсягом. Для компенсації надлишкового тиску, що виникає в системі опалення, використовується розширювальний бак, що встановлюється у верхній точці опалювальної системи і вільно сполучається затмосферою. У цьому ще одна характерна особливість природного опалення, завдяки якій її називають «відкритою».
Реалізація системи відкритого опалення
Опалювальні системи з природною циркуляцією теплоносія громіздкі: в них обов'язково присутній трубопровід, що подає і зворотний, а також розширювальний бак. При монтажі такого опалення для котла вибирають найнижчу точку в будинку, монтуючи його у спеціально зробленій поглибленій ніші або у підвальному приміщенні.
Розширювальний бак, навпаки, встановлюють на горищі чи мансарді. Якщо приміщення, у якому встановлено бак, не опалюється, його обов'язково утеплюють. Для зменшення кількості труб в інтер'єрі, стояк, що подає, прокладають на горищі і ретельно утеплюють.
Як було зазначено вище, ефективно працювати природна система опалення може лише за наявності ухилу труб бік руху теплоносія. Виконати цю вимогу складно, тому встановлення та монтаж природного опалення є найскладнішим та трудомістким у порівнянні з монтажем опалювальної системи з примусовою циркуляцією теплоносія.
Переваги та недоліки природного опалення будинку
Головною перевагою природної системи опалення є її енергонезалежність, що дозволяє використовувати її там, де важко забезпечити якісне підключення до електричної мережі. На жаль, інших переваг у цій системі опалення немає.
Список недоліків більш широкий:
Природна система опалення матеріаломістка для неї необхідні труби різного діаметру, що в результаті значно підвищує вартість опалення
Теплоносій у відкритому розширювальному баку постійно випаровується, його кількість зменшується, що може спричинити порушення.циркуляції. Над рівнем теплоносія у системі опалення потрібен постійний контроль
Природну систему опалення важко вписати в інтер'єр: дуже багато труб, приховати які не завжди є можливим.
Відкриту опалювальну систему важко монтувати: потрібні значні фізичні зусилля та точний розрахунок
У системі невеликий гравітаційний тиск, що дозволяє використовувати її лише для опалення приміщень із порівняно невеликою площею.
Все це значно звужує коло використання системи опалення із природною циркуляцією. Тому в даний час така опалювальна система більш характерна для старих будівель та будинків, розташованих у сільській місцевості, де немає надійного електропостачання.