Незважаючи на «пророцтва» більшості спеціалістів-теплотехніків у 70-х роках минулого століття, опалювальні системи, в яких теплоносій переміщується самопливом (гравітаційні), успішно застосовуються й у ХХІ столітті. Чому цей факт має місце, які сили змушують теплоносій переміщатися по контуру, що потрібно знати, щоб створити таку систему опалення і буде темою нашої публікації.

Механізм природного переміщення теплоносія

Насамперед, давайте розберемося, чому гравітаційні СО такі популярні в нашій країні. На це існує дві основні причини:

1. Система водяного опалення з природною циркуляцією– енергонезалежна, а нашій країні (і більшості країн СНД) існують райони, у яких перепади з електропостачанням є нормою.
2. Відсутність насоса, складного електронного обладнання досить сильно здешевлює кошторисну вартість системи опалення, що є важливим фактором для багатьох забудовників.

Дійсно, принцип роботи даної ЗІ не вимагає механізмів, які змушують теплоносій переміщатися трубами. Він заснований на фізичному принципірозширення рідин при їх нагріванні. Працює система просто: у теплообміннику котла відбувається нагрівання води. Розширюючись, вона піднімається по стояку після чого починає самопливом переміщатися по трубопроводу, що подає, який змонтований під ухилом. З магістральної труби вода потрапляє в радіатор, проходить його вигини та повертається у зворотну магістральну трубу, яка також змонтована під ухилом, але вже до котла.

Природна циркуляція води в системі опалення забезпечується розширенням гарячого теплоносія та правильним монтажем опалювального контуру

На малюнку показана найпростіша гравітаційна схема обігріву, що складається з:

• Котельної установки, яка може бути газовою, електричною, рідкою або твердопаливною.
• Контур. Магістральну трубу рекомендується використовувати великого діаметру(наприклад, 1 дюйм з чвертю), а відводи на опалювальні прилади, діаметром не менше дюйма. Чим більший діаметр – тим менший опір руху теплоносія.

Важливо! Більший діаметр трубопроводу має на увазі більший об'єм теплоносія. Чим його більше, тим повільніше відбувається прогрівання контуру! Саме тому перед створенням гравітаційної ЗІ слід провести розрахунок діаметра труби на кожній ділянці контуру.

• Радіатори. Їх у системі може бути до 10 шт. Важливим є правильний підбір кількості секцій, матеріалу та схеми їх включення в контур.
• Розширювального бака, який служить для компенсації теплового розширення теплоносія та відведення повітряних пробок.

Найчастіше в ЗІ з природною циркуляцією застосовуються бачки відкритого типу(Атмосферні). Є схеми, в яких використовуються пристрої закритого типу(мембранні), що визначає назву – закрита системаопалення із природною циркуляцією. По-перше, при надмірному тиску, зайва вода з контуру стравлюється в дренаж; по-друге, теплове розширення теплоносія компенсується мембраною.

Крім перерахованого обладнання, у цій СО використовуються запірні шарові крани, які служать для заміни опалювальних приладівбез виведення системи із робочого стану.

З вищесказаного можна дійти невтішного висновку про недоліки даної СО:

• Маса нюансів при монтажі: ухил, ефективна схемапід'єднання батарей та ін.
• Складне балансування.
• Порівняно невелика довжина контуру (до 30 м)
• Не найпривабливіший зовнішній вигляд. Конструкція передбачає прокладку трубопроводу, що подає, по стіні у верхній частині приміщення, а зворотного - по нижній.

Порада: Можна розмістити подачу на горищі, а зворотну під підлогою, але тоді котел потрібно опустити нижче останнього радіатора і вжити всіх заходів до ретельного утеплення контуру.

Популярні гравітаційні схеми

Як зазначалося вище, найпростіші самопливні системи опалення – не ефективні і складні у налаштуванні. Саме тому їх у незмінному вигляді практично не застосовують. Ще в середині минулого століття стала широко застосовуватися модернізована схема природного опалення- "Ленінградка".

Модернізація торкнулася способів приєднання батарей до контуру. Крім цього, у цій схемі з'явилися перемички під радіаторами (байпаси). Існують гравітаційні схеми СО з горизонтальним та вертикальним розташуванням контуру, одно- та двотрубні з різними варіантамиПідключення радіаторів.

Крім цього, існують різні способипрокладки магістралі: а) тупикова та б) з попутним рухом теплоносія.

На ефективність опалення впливає спосіб підключення радіаторів, особливо це стосується однотрубної системи опалення з природною циркуляцією.

Як видно з малюнка, найбільш ефективним способомє діагональне підключення радіаторів.

Тонкості вибору обладнання

Вибір найбільш підходящої гравітаційної схеми, розрахунки та підбір обладнання варто довірити професіоналам. Багато забудовників, які вибрали для обігріву будинку самопливну СО, воліють підбір обладнання робити самостійно, не переплачуючи дорогим фахівцям.

1. Підбір казана. Як уже говорилося вище, котел для гравітаційних систем обігріву може бути практично будь-якого типу. Єдине, що при природній циркуляції не можна створювати багатоконтурну схему. Що стосується палива – вибирайте установку, яка працює на найбільш доступному для вашого регіону паливі. Потужність установки розраховується виходячи з тепловтрат кожного опалювального приміщення.
2. Матеріал трубопроводу. В принципі, ви можете використовувати сталь, мідь та сучасний поліпропілен. Єдине, що потрібно знати: твердопаливні котлинагрівають теплоносій до температур, за яких ні про який поліпропілен не може бути й мови - тільки сталь або мідь.

Порада: Контур із сталевих трубпотребує складних зварювальних робіт; мідь досить дорогий матеріал; поліпропілен втрачає форму за температури понад 80°С. Ми рекомендуємо використовувати для створення природного опалення армований поліпропілен, який не дорогий, має невелику масу, легко монтується та не втрачає форму.

1. Підбір діаметра трубопроводу – це достатньо складний процес, що вимагає знань та складних обчислень. Якщо ви вирішили самостійно розрахувати необхідний діаметр контуру, то скористайтесь спеціальним програмним забезпеченнямабо таблицями підбору, які можна знайти у теплотехнічній літературі.
2. Місткість розширювального бака залежить від кількості теплоносія та коефіцієнта розширення теплоносія. Скажімо відразу, що для водяного опалення потрібен бак з ємністю 10% від кількості води в системі.

І останнє: для створення ефективної опалювальної системи із природною циркуляцією зверніться до професіоналів. Грамотно створений і налаштований обігрів буде служити вам десятиліття, без будь-якого вашого втручання з вашого боку.

При створенні системи опалення необхідно визначитися з типом циркуляції. Вона може бути природною чи примусовою (з використанням циркуляційного насоса). Кожна схема має свої переваги та недоліки, які потрібно враховувати при проектуванні опалювальної системи та її монтажі. Що є схема опалення частого будинку з природною циркуляцією і як взагалі працює дана система опалення? Про це ви дізнаєтесь із нашого огляду.

Принцип роботи

Загалом принцип роботи опалення із природною циркуляцією досить простий:

• Опалювальний котел нагріває теплоносій;
• Під дією гідростатичного тиску теплоносій переміщається по системі та нагріває батареї опалення;
• Охолоджений теплоносій надходить назад у котел.

Проста схема циркуляції теплоносія у приватному будинку із системою опалення з природною циркуляцією.

Теплоносій в опалювальній системі тече самопливом, без допомоги циркуляційного насоса. Завдяки цьому система виходить простою в монтажі та дешевою в обслуговуванні. Вода, що нагрівається в котлі (вона найчастіше виступає теплоносієм), рухається від котла вгору по трубі, що відводить - це відбувається через зміну її щільності і об'єму. Знизу її ніби підштовхує холодна вода.

Піднявшись трубою вгору, теплоносій надходить у горизонтальні розлучення, звідки прямує в батареї. У міру свого руху поступово віддає тепло самим трубам і батареям. Охолоджена вода стає щільнішою, тому вона має властивість опускатися вниз. Далі вона надходить у котел, виштовхуючи з нього теплоносій, що вже нагрівся. Тим самим досягається природна циркуляція, яка не вимагає застосування насоса.

Схема опалення приватного будинку з природною циркуляцією включає такі елементи:

• Опалювальний котел;
• Горизонтальні та вертикальні труби;
• Батареї опалення;
• Розширювальний бачок.

Тут ми бачимо граничну простоту всієї системи, що зменшує навантаження її обслуговування.

У водяних та парових опалювальних системах замкнутого типу присутні додаткові елементи– це спускник пари та запобіжний клапан.

Схема системи опалення із природною циркуляцією теплоносія у двоповерхових будинках.

Опалювальні системи з природною циркуляцією найчастіше монтуються у приватних будинках. Максимальна висотабудівель – трохи більше двох поверхів. Тільки тут можна розраховувати на нормальну роботу опалення. Також потрібно враховувати деякі інші обмеження, про що йтиметься у нашому огляді.

Переваги і недоліки

Описуючи опалення з природною циркуляцією, не можна пройти повз опис ключових переваг і недоліків. Почнемо, як завжди, з позитивних характеристик.

Переваги природної циркуляції:

• відсутність дорогого циркуляційного насоса, завдяки чому зменшується вартість системи опалення;
• Відсутність зайвих шумів - незважаючи на малошумність, циркуляційні насоси створюють тихий гул. Вдень його практично не чути через навколишній шум. Вночі його гудіння стає чутним, що завдає деяким людям дискомфорту – не рятує навіть зниження швидкості обертання. В окремих точках домоволодіння шум може посилюватися;
• Додаткові витрати у разі виходу насоса з ладу – хороші насосикоштують досить дорого;
• Мінімум поломок - крім опалювального котла тут просто нема чому ламатися. А протікання, при грамотному монтажі, настільки рідкісні, легко усунути своїми руками;
• Відсутність витрат за електроенергію – робота насоса викликає додаткові витрати на оплату електрики;
• Енергонезалежність опалювальної системи – її можна змонтувати в будинку без електрифікації (за умови використання енергонезалежного опалювального котла).

Недоліки:

• Неможливо опалювати багатоповерхові будівлі- Так як опалювальна система вийде дуже великий, а натиск у ній дуже слабкий, то циркуляції теплоносія не буде. Отже, для обігріву великих будівель потрібна примусова циркуляція теплоносія з використанням циркуляційного насоса. Це актуально і для опалення 2-х поверхових будинків великих розмірів;
• Обмежена довжина опалювальної системи – максимальна довжина горизонтальних ділянок не повинна перевищувати 30 метрів. В іншому випадку природна циркуляція буде неможливою. Отже, тут знову ж таки необхідний циркуляційний насос;
• Необхідність дотримуватися ухил труб – вони хоч і невеликі, але іноді вони бувають помітними. Якби в будинку прокладалася система опалення з примусовою циркуляцією, ухили були б не потрібні;
• Тривалий прогрів великих будинків - за рахунок слабкого тиску, тепло на початковому етапіпоширюється важко. Але після нагрівання системи ситуація покращується, обігрів стає рівномірним.

Звичайно ж, більшість недоліків пов'язана з неможливістю обігріву великогабаритних будинків. Якщо ж ваше домоволодіння відрізняється невеликою площею, то недоліки можна знехтувати.

Особливості монтажу

У опалювальні системиз природною циркуляцією обов'язково повинен дотримуватися ухил труб, а розширювальний бачокповинен розташовуватися у верхній точці.

Якщо ми глянемо на саму просту схемуопалення приватного будинку з природною циркуляцією, то ми наголосимо на необхідності дотримання правил з прокладання. труба, Що Виходить з котла, з гарячим теплоносієм обов'язково піднімається вгору, до стелі. Тут же, у верхній точці, розташовується розширювальний бачок (з відведенням надлишків води). Його наявність суворо обов'язково, оскільки нагрітий теплоносій завжди розширюється обсягом. Місткість бачка становить 20-30 літрів.

Після підйому вгору теплоносій вирушає горизонтальні ділянки. І тут потрібно дотримуватися певного кута ухилу. Тобто труба з гарячим теплоносієм монтується з ухилом зверху донизу, у міру віддалення від верхньої точки. Тим самим забезпечується ефективніша циркуляція води. Те саме стосується і зворотних ділянок – тут кут повинен бути таким, щоб теплоносій тік з найдальшої точки до котла зверху вниз (робиться ухил у бік котла).

Обов'язково дотримуйтесь ухил, оскільки це допоможе знизити гідравлічний опір, що перешкоджає нормальному протіканню теплоносія. Оптимальний нахил складає від 5 до 10 мм на метр труби.

Система опалення з природною циркуляцією може бути однотрубною або двотрубною:

• При монтажі однотрубної системи теплоносій послідовно проходить по всіх радіаторах і повертається по зворотному водопроводупрактично безпосередньо;
• Двотрубна система передбачає створення індивідуальних підводів до кожної батареї та індивідуальних відводів у нижню трубу.

Застосування двотрубної системи дозволяє розраховувати більш рівномірний прогрів будівлі. Також потрібно звернути увагу на той факт, що горизонтальна довжина всієї системи не повинна перевищувати 30 метрів, а труба зворотна повинна йти паралельно гарячій трубі.

Однотрубні системи орієнтовані на обігрів будівель невеликої площі. Якщо у вашому будинку 2-3 кімнати, рекомендується змонтувати двотрубну систему.

При монтажі опалення з природною циркуляцією приділяється увага вигинам, що впливають на гідравлічний опір. Вкрай бажано, щоб труби йшли приміщенням прямо, без зайвих вигинів.Також небажано використовувати арматуру та крани, застосовувати труби невеликого діаметру – для подібних систем бажано придбати нормальні металеві трубивідповідного розміру. Якщо діаметр буде малий, це чинитиме опір і без того слабкому натискутеплоносія.

На закінчення розповімо про ще одну особливість розташування елементів системи опалення з природною циркуляцією. Справа в тому, щоб опалювальний котел повинен розміщуватися нижче, ніж будь-яке інше обладнання (тут маються на увазі батареї та радіатори). Тому для цих цілей необхідні підлогові котли. Оптимальне розміщення- у котельні з нижчими, ніж у всьому будинку, підлогами. Тим самим покращується проходження теплоносія по всій опалювальній системі. Дотримуючись вищеописаних правил, ви побудуєте відмінне опалення з високою ефективністюроботи.

Водяне опалення – це спосіб опалення приміщень за допомогою рідкого теплоносія(Води, або антифризу на водяній основі). Передача теплоти в приміщення здійснюється за допомогою опалювальних приладів (радіаторів, конвекторів, регістрів труб тощо).

На відміну від парового опалення, вода знаходиться в рідкому стані, а значить має більше низьку температуру. Завдяки цьому водяне опаленнябільш безпечно. Радіатори для водяного опалення мають більші габарити, ніж для парового. Крім того, при передачі теплоти за допомогою води на велику відстань температура падає. Тому часто роблять суміщену систему опалення: від котельні за допомогою пари теплота надходить у будівлю, де в теплообміннику нагріває воду, яка вже надходить до радіаторів.

У системах водяного опалення циркуляція води може бути як природною, так і штучною. Системи з природною циркуляцією води прості та відносно надійні, але мають невисоку ефективність (залежить від правильного проектування системи).

Недоліком водяного опалення є повітряні пробки, які можуть утворюватися після спуску води при ремонті опалення і після сильних похолодань, коли температуру в котельнях підвищують і частина розчиненого в ній повітря виділяється з неї. Для боротьби з ними встановлюються спеціальні клапани спуску. Перед початком опалювального сезонуза допомогою цих клапанів випускається повітря завдяки надмірному тискуводи.

Системи опалення розрізняють за багатьма ознаками, наприклад: - за способом розведення - з верхньої, нижньої, комбінованої, горизонтальної, вертикальним розведенням; - по конструкції стояків - однотрубні та двотрубні;

По ходу руху теплоносія в магістральних трубопроводах - тупикові та попутні; - за гідравлічними режимами - з постійним та змінним гідравлічним режимом; - за повідомленням з атмосферою - відкриті та закриті.

2. Системи опалення із природною циркуляцією води

Це одні з найпростіших і найпоширеніших систем опалення для невеликих будинківта квартир з індивідуальним опаленням. Недоліки систем опалення з природною циркуляцією води: - Невеликий радіус дії (до 30 м по горизонталі), що є результатом невеликого циркуляційного тиску; - уповільнене включення в дію через велику теплоємність води та малого природного циркуляційного тиску; - підвищена небезпека замерзання води в розширювальному бачку, якщо він змонтований у приміщенні, що не опалюється.

Принципова схема системи опалення з природною циркуляцією складається з котла (водопідігрівача), що подає та зворотного трубопроводів, опалювальних приладів та розширювального бачка. Нагріта в котлі вода надходить по трубопроводу, що подає, і стоякам в опалювальні прилади, віддає їм частину своєї теплоти, потім по зворотному трубопроводу повертається в котел, де знову підігрівається до необхідної температури, і далі цикл повторюється.

Рис. 1.

всі горизонтальні трубопроводисистеми робляться з нахилом у бік руху води: нагріта вода, піднявшись по стояку внаслідок температурного розширення та видавлювання холодною водоюзворотного трубопроводу, що розтікається по горизонтальних відводах самопливом, а охолоджена вода також самопливом надходить назад у котел. Ухили трубопроводів сприяють і відведення бульбашок повітря з труб до розширювального бака: газ легший за воду, тому він прагне вгору, а похилі ділянки трубопроводів допомагають йому ніде не затримуватися і надходити в розширювач, а потім в атмосферу. Розширювальний бачок створює постійний тиск у системі, приймає об'єм води, що збільшується при нагріванні, а при охолодженні віддає воду назад у трубопровід.

Вода в системі опалення піднімається за рахунок розширення при нагріванні і під дією гравітаційного тиску, рух (циркуляція) виникає через різницю щільностей нагрітої (піднімається по стоку, що подає) і охолодженої води (спускається по зворотному). Гравітаційний тиск витрачається на рух теплоносія та подолання опорів у мережі трубопроводів. Ці опори викликаються тертям води об стінки труб, а також наявністю в системі місцевих опорів. До місцевих опорів відносяться: відгалуження та повороти трубопроводів, арматура та самі опалювальні прилади. Чим більше опорів виникає у трубопроводі, тим більше має бути гравітаційний тиск. Для зменшення тертя застосовуються труби збільшених діаметрів.

Циркуляційний напір Pц = h (ρо - ρг) залежить (рис. 1): - від різниці відміток центру котла та центру нижнього опалювального приладу h, чим більша різниця висот між центрами котла та приладу, тим краще буде циркулювати теплоносій; - від щільності гарячої води ρг та охолодженої води ρо.

Як виникає циркуляційний натиск? Припустимо, що в котлі та радіаторах опалення температура теплоносія змінюється стрибкоподібно по центральних осях цих приладів, що, до речі, недалеко від істини. Тобто у верхніх частинах котла та радіаторів знаходиться гаряча вода, а в нижніх – охолоджена. Гаряча водамає меншу щільність, а отже, і меншу вагу, ніж охолоджена вода. Подумки зріжемо верхню частину опалювального контуру (рис. 2) і залишимо лише нижню частину. І що ми бачимо? А те, що ми маємо справу з двома сполученими судинами, добре знайомим нам з шкільної фізики. Верх однієї судини знаходиться вище верху іншої; вода під дією сил гравітації прагне переміститися з верхньої судини в нижню. Опалювальний контур - замкнута система, вода в ньому не виплескується, як у судинах, а прагне «заспокоїтися» (зайняти один рівень). Таким чином високий стовп охолодженої важкої води після радіаторів постійно виштовхує низький стовп води перед котлом і підштовхує гарячу воду, тобто виникає природна циркуляція. Іншими словами, чим вище знаходиться центр радіаторів щодо центру котла, тим більший циркуляційний тиск. Висота установки - це перший показник напору. Ухили трубопроводів, що подають, у бік радіаторів і зворотної магістралі від радіаторів до котла лише сприяють цьому процесу, допомагаючи воді долати місцеві опори в трубах.

Рис. 2.

Тому в приватних будинках найкраще розміщувати котел нижче за опалювальні прилади, наприклад, у підвалі. Другий показник, від якого залежить циркуляційний напір, це різниця між густиною охолодженої та гарячої води. Системи з природною циркуляцією теплоносія відносяться до систем, що саморегулюються. При проведенні якісного регулювання, тобто за зміни температури нагрівання води, мимоволі виникають кількісні зміни - змінюється витрата води. Через зміну щільності гарячої води збільшуватиметься (зменшуватиметься) природне циркуляційний тиск, а отже - і кількість води, що циркулює. Тобто, коли на вулиці холодно, стає холодніше і в будинку і включно з котелом на повну потужність, збільшуємо нагрівання води, помітно зменшуючи її щільність. Прийшовши в опалювальні прилади, вода віддає теплоту охолодженому повітрю в приміщенні, її щільність при цьому підвищується. Подивившись на частину формули, що стоїть у дужках, бачимо, що більше різниця між щільностями охолодженої і гарячої води, то більше вписувалося циркуляційний напір. Отже, чим сильніше нагріта вода в котлі і чим сильніше вона остигає в радіаторі, тим швидше вона циркулює по системі опалення і це відбувається доти, доки повітря в приміщенні не прогріється. Після цього вода починає остигати в радіаторах повільніше, щільність її вже не сильно відрізняється від густини води, що вийшла з котла, і циркуляційний напір починає поступово знижуватися. Але як тільки температура в приміщенні почне знижуватися, циркуляційний тиск почне підвищуватися і швидкість циркуляції води в трубах підвищиться, підводячи до радіаторів більше теплоти і підвищуючи температуру повітря. Так відбувається саморегуляція системи – одночасна зміна температури та кількості води забезпечує необхідну тепловіддачу опалювальних приладів для підтримки температури приміщень.

Системи водяного опалення з природною циркуляцією бувають двотрубні з верхньою та нижньою розводками, а також однотрубні з верхнім розведенням.

2.1. Двотрубні системи опалення з верхнім розведенням

Вода з котла піднімається вгору по трубопроводу, що подає, і далі надходить по стоякам і підводкам в опалювальні прилади (рис. 3-5). Горизонтальні траси прокладаються з ухилом. Від опалювальних приладів вода по зворотним підводкам і стоякам надходить у зворотний трубопровід і з нього в котел.

Рис. 3.

Рис. 4. : 1 – котел; 2 – головний стояк; 3 - магістраль, що подає; 4 – гарячі стояки; 5 – зворотні стояки; 6 – зворотна магістраль; 7 - розширювальний бак

Кожен опалювальний прилад даної системи опалення (рис. 4) обслуговується двома трубопроводами - подавальним та зворотним, тому така система називається двотрубною. Підживлення води в систему здійснюють від водопроводу, а якщо його немає, воду заливають вручну через отвір розширювального бака. Підживлення опалювальної системи з водопроводу краще робити у зворотну магістраль, так як холодна вода з водопроводу змішуватиметься з відносно гарячою водоюзворотної магістралі та підвищувати її щільність, збільшуючи циркуляційний натиск на час підживлення.

Системи опалення з природною циркуляцією роблять одно- та двоконтурними (рис. 5). В одноконтурних системах котел встановлюють на початку контуру, а трубну розводку роблять праворуч або ліворуч від нього, оперізуючи по периметру весь будинок або квартиру, при цьому довжина кільця по горизонталі не повинна перевищувати 30 м (краще до 20 м). Чим довше кільце, тим більше в ньому гідравлічні опори (сили тертя всередині труби). У двоконтурних системах котел розміщують у центрі, а трубну розводку (контури кілець) – в обидва боки від котла, загальна довжина труб по горизонталі не повинна перевищувати 30 м (краще – до 20 м). Щоб отримати гідравлічно збалансовану систему, довжини кілець двоконтурної системи та кількість секцій радіаторів треба робити приблизно однаковими.

Залежно від напрямку руху теплоносія у магістральних трубопроводах системи опалення можуть бути тупиковими та з попутним рухом води.

Рис. 5.

У тупикових системах опалення рух гарячої води в магістралі, що подає, протилежно руху остиглої води в зворотній магістралі. У цій схемі довжина циркуляційних кілець неоднакова, чим далі від котла розташований опалювальний прилад, тим більша довжина циркуляційного кільця.

У тупикових системах домогтися однакових опорів у коротких і віддалених циркуляційних кільцях важко, тому опалювальні прилади, близько розташовані до головного стояка, будуть прогріватися набагато краще, ніж віддалені від нього. А при малому тепловому навантаженні найближчих до головного стояка циркуляційних кілець їхня гідравлічна ув'язка стає ще складнішою.

У системах опалення з попутним рухом води всі циркуляційні кільця мають довжину довжини, тому стояки та опалювальні прилади працюють в однакових умовах. У таких системах незалежно від розташування опалювального приладу по горизонталі щодо головного стояка, їх прогрів буде однаковим. Однак системи опалення з попутним рухом води застосовують обмежено, так як часто при проектуванні реальних опалювальних систем, що враховують планування будинку, виявляється, що при монтажі потрібно більше труб, ніж для тупикових систем. Тому такі системи використовують у тих випадках, коли в тупиковій системі неможливе ув'язування циркуляційних кілець між собою.

Щоб розширити застосування тупикових систем, скорочують протяжність магістралей і замість одного контуру великої довжини роблять два короткі контури або кілька. У таких випадках забезпечується найкраще горизонтальне регулювання системи. Балансування (гідравлічне ув'язування) опалювальних кілець контуру починають ще на стадії проектування системи опалення. Щоб вона працювала рівномірно, всі кільця контуру повинні мати приблизно однакові гідравлічні опори, тобто кільце, розташоване близько до головного стояка, повинно мати майже такий же опір, як і кільце, віддалене від головного стояка, а сума гідравлічних опорів усіх кілець не повинна перевищувати величини циркуляційного тиску. Інакше циркуляції теплоносія у системі може бути.

2.2. Двотрубні системи опалення з нижнім розведенням

Рис. 6.

Відрізняється від системи з верхньою розводкою тим, що трубопровід, що подає, прокладається знизу поряд зі зворотним (рис. 6) і вода по стояках, що подають, рухається знизу-вгору. Пройшовши через опалювальні прилади, вода по зворотним підводкам і стоякам надходить у зворотну магістраль і з неї в казан. Видалення повітря із системи здійснюється через повітряні спускники (крани Маєвського), що встановлюються на всіх опалювальних приладах, або за допомогою автоматичних відвідників повітря, що встановлюються на стояках або спеціальних повітряних лініях. Системи опалення з нижньою розводкою, так само як і з верхньою, можуть бути спроектовані з одним або декількома контурами, з тупиковим і попутним рухом теплоносія (мал. 7) в магістралях, що подає і зворотній.

Рис. 7.

Системи з нижнім розведенням та природною циркуляцією теплоносія застосовуються вкрай рідко тому, що мають велика кількістькінцевих радіаторів, що вимагають встановлення повітряних спускників Оскільки в цих системах є розширювальні бачки, сполучені з атмосферою і що залучають повітря циркуляційне кільце, то процедура стравлювання повітря з радіаторів стає майже щотижневою. Для усунення цього недоліку трубопроводи подачі гарячої води закільцьовують так званими повітряними трубопроводами, які збирають повітря і виводять його в розширювальний бачок вище води, що стоїть у ньому (рис. 8-9).

Рис. 8.

Рис. 9. : 1 – котел; 2 - повітряна лінія; 3 – нижня розведення; 4 - стояки, що подають; 5 – зворотні стояки; 6 – зворотна магістраль; 7 - розширювальний бак

Такі системи застосовуються ще рідше, оскільки вони нагадують системи з верхнім розведенням і потребують майже такої ж кількості труб. Загалом втрачається перевага їх застосування: трубні стояки пронизують кімнати від підлоги до стелі, а весь сенс нижньої розведеннясистеми опалення в тому і складалося, що при ньому в кімнатах (хоча б на верхньому поверсі) зникали стояки.

2.3. Однотрубні системи опалення із природною циркуляцією

Рис. 10. Однотрубна система опалення з верхнім розведенням та природною циркуляцією води (вгорі) та конструкції радіаторних вузлів (внизу)

Однотрубні системи з природною циркуляцією теплоносія робляться тільки з верхнім розведенням трубопроводу, що подає, в якій відсутні зворотні стояки (рис. 10). Порівняно з двотрубними системами однотрубні простіші в монтажі, на їх пристрій потрібно менше труб і вони виглядають красивіше.

Однотрубні системи опалення поділяються на два види.

За однією схемою - проточною, стояк, що подає, як такої, відсутня, а радіатори по висоті будинку послідовно з'єднані один з одним. Гаряча вода подачі послідовно, зверху вниз, протікає через усі радіатори, починаючи з верхнього, і в радіатори нижніх поверхів надходить охолодженою. Тому на верхніх поверхахспекотно, але в нижніх - холодно. Щоб якось збалансувати опалювальний контур, у нижніх поверхах ставлять радіатори більшим числомсекцій. У проточній системі не можна ставити регулювальні крани, тому що при зменшенні або перекритті крана у того чи іншого радіатора частково або повністю перекривається весь стояк.

За такої схеми не можна регулювати температуру повітря в приміщеннях. Якщо будинок двоповерховий, то неможливо здійснити запуск системи опалення лише на одному поверсі. Проточні схеми опалення були дуже популярними в середині ХХ століття, коли основною метою була економія труб. Нині її майже не застосовують.

При іншій схемі із замикаючими ділянками (байпасами), показаною на рис. 11, з стояка частина води надходить у верхні радіатори, а решта води прямує стояком до радіаторів, розташованих нижче. Вода в такій системі остигає трохи менше, а значить, менше і різниця між температурами на верхніх та нижніх поверхах. Фактично це покращена проточна схема, в якій між трубами підключення радіатора зроблено замикаючий ділянку - байпас.

Рис. 11.

Діаметр труби замикаючої ділянки роблять один розмір менше, ніж діаметр труб підключення радіатора. В результаті теплоносій, що надходить зверху, поділяється на два потоки: одна частина надходить в радіатор, інша через байпас - до нижнім радіаторам. Якщо діаметр байпасу зробити таким же, як і труби для підключення радіатора, то теплоносій у радіаторі перестане циркулювати, оскільки гідравлічний опір у радіаторі буде більшим, ніж у байпасі. Адже вода завжди тече там, де менший гідравлічний опір.

При установці байпасу з діаметром, рівним діаметрам труб підключення радіаторів для балансування опалювальної системи, кількість води, що надходить у прилад, регулюється вентилями, які встановлюються на трубі підключення та байпасі. Таким чином, закриттям (відкриттям) вентилів на трубі, що подає підключення радіаторів або байпасі можна регулювати надходження теплоносія в радіатор або стояк. Наприклад, можна повністю відключити радіатор та перенаправити весь теплоносій у байпас і далі до нижніх радіаторів на стояку або, навпаки, закрити байпас та направити весь тепловий потік у радіатор.

Рис. 12.

У сучасних опалювальних системах два вентилі, встановлених на трубі, що подає, і байпасі, замінюють одним, що називається триходовим краном. Залежно від положення заслінки, що закриває, триходовий кран одночасно відкриває шлях теплоносію в радіатор і закриває надходження в байпас або, навпаки, закриває байпас і відкриває шлях до радіатора. Такі крани можуть забезпечуватись. електричним приводом, підключеним до спеціального приладу – контролера. Контролер вимірює температуру повітря в приміщенні або температуру теплоносія та віддає команду на триходовий вентиль, який збільшує або зменшує подачу теплоносія в радіатор, а решта теплоносія скидає у байпас.

Як і в системах з двотрубним розведенням, в однотрубній можна забезпечити тупиковий і попутний рух теплоносія у зворотній магістралі. При побіжному русі всі кільця опалювального контуру стають однаковою довжини і систему можна збалансувати. При тупиковому русі робити балансування температури теплоносія дуже важко, оскільки розбалансування йде не тільки по довжині кілець, але і по висоті стояків, чим відрізняється від двотрубних систем, де розбалансування температури було лише по кільцях.

3. Системи водяного опалення із насосною циркуляцією

В системі опалення з примусовою (насосною) циркуляцією використовують ті ж схеми підключення, що і в системі опалення з природною циркуляцією, але через відсутність можливості дотримання всіх ухилів або занадто великої довжини магістралі підключають циркуляційний насос, що забезпечує постійну циркуляцію теплоносія в замкнутій (Рис. 13-9-15).

Рис. 13. : 1 – котел; 2 – головний стояк; 3 - магістраль, що подає; 4 - стояк, що подає; 5 – радіатор; 6 – зворотний стояк; 7 – зворотна магістраль; 8 – циркуляційний насос; 9 - кран подвійного регулювання; 10 - труба розширювальна; 11 - розширювальний бачок; 12 - труба переливна; 13 - повітрозбірник

Рис. 14. Насос підключають до зворотної магістралі, що більш сприяє тривалої експлуатаціїсистеми опалення загалом.

У системі опалення, що показана на рис. 15 всі радіатори на кожному поверсі з'єднані в загальну лінію. Її переваги – простота монтажу, менша витрата труб та відсутність стояків у кожного радіатора, а недолік – утворення повітряних пробок через наявність паралельних трубопроводів (його усувають установкою клапанів для спуску повітря).

Рис. 15. : 1 – котел; 2 – головний стояк; 3 - розширювальний бак; 4 – розширювальна труба; 5 – циркуляційний насос

Застосування циркуляційного насоса дозволяє використовувати магістралі більшою довжиною, що дуже важливо при опаленні багатоповерхових будинків. Єдиний мінус використання циркуляційного насоса – необхідна безперебійна подача електроенергії.

Підтримка заданої температуриу приміщенні, що опалюється системою водяного опалення, можливо декількома способами: зміною температури, витрати теплоносія через радіатор, і тим і іншим одночасно. Температура теплоносія, що надходить на радіатори, зазвичай регулюється централізовано у тепловому пункті. Для індивідуального регулювання температури в приміщенні радіатори оснащують регулювальними кранами (ручне регулювання) або термостатами (автоматичне регулювання).

Індивідуальне регулювання можливе як при двотрубному, так і при однотрубної системи, у разі перед краном чи термостатом обов'язково має бути встановлений байпас.

4. Схеми підключення опалювальних приладів

Рис. 16. Деякі схеми підключення опалювальних приладів

Рис. 17.

Рис. 18.