Як працює природна циркуляція?
Щільність рідини при нагріванні зменшується, а її обсяг збільшується, в результаті чого найбільш гарячі мікрооб'єми води піднімаються вгору, а холодні частинки, навпаки, опускаються вниз. При цьому створюється природна циркуляція рідини, спостерігати яку можна, наприклад, при нагріванні води для ранкового чаювання.
На цьому ж принципі заснована дія замкнутої системи опалення з природною циркуляцією, яку сміливо можна порівнювати з резервуаром, наповненим водою. А раз це ємність з водою, то при її нагріві рідина «веде» себе так само, як і вода в чайнику: її найбільш гарячі шари спрямовуються вгору. При цьому висота посудини не має ніякого значення: нагріта рідина всередині резервуара здатна подолати будь-які відстані.
На зміну «пішли» від джерела тепла обсягів води, спрямовуються холодні частинки рідини. Причому, чим вони холодніше, тим інтенсивніше їх рух вниз.
Ідея зрозуміла, але як вона реалізована на практиці?
Центральним елементом системи опалення з природною циркуляцією (як і будь-який інший), є котел. Нагріта в ньому вода, підкоряючись законам природи, спрямовується по трубі подачі вгору і може бути піднята на другий і навіть на третій поверх будинку. Первісне рух теплоносія в системі опалення починається за рахунок різниці щільності нагрітої і холодної води. На місце пішли обсягів гарячої води спрямовуються обсяги холодної води, рух яких створює гравітаційне тиск, величина якого тим більше, чим більше відстань між центром самого нижнього радіатора і центром котла опалення.
Саме з цієї причини для збільшення гравітаційного тиску котел намагаються розташувати нижче приладів опалення, часом штучно поглиблюючи його.
Також на величину гравітаційного тиску впливає рівень нагріву теплоносія: чим він вищий, тим вище тиск.
Для забезпечення безперервної циркуляції теплоносія в системі опалення рівень гравітаційного тиску повинен бути свідомо вище опору, створюваного силами тертя всередині трубопроводу.
Для зменшення внутрішнього опору труби в системі опалення прокладають з ухилом, що забезпечує спрямований рух гарячої води до приладів опалення, а холодної води до котла, а діаметр зворотного трубопроводу роблять більше діаметра трубопроводу, що подає.
При цьому в системі не використовується циркуляційний насос, а рух теплоносія відбувається саме по собі, звідси і назва такої опалювальної системи: самопливна або система опалення з природною циркуляцією теплоносія.
схема розведення
Нагрітий теплоносій подається на висоту вище найвищого розташованого приладу опалення і надходить в стояки, по яких стікає до приладів опалення, нагріває їх і йде в зворотний трубопровід. Реалізувати таку схему руху теплоносія дозволяє тільки двухтрубная розводка системи опалення з роздільною подачею і обратку.
Ще однією необхідною умовою безперервної циркуляції теплоносія є наявність постійного тиску в системі опалення і її повне заповнення водою: в системі не повинно бути повітряних пробок і пустот.
Перед першим запуском котла в роботу опалювальну систему повністю заливають водою, обсяг якої при нагріванні збільшується. В середньому на 100 літрів холодної води при її нагріванні до 70-80 С «зайвими» виявляються 4 літри води, які необхідно своєчасно видалити із зони циркуляції теплоносія. Якщо цього не зробити, в системі може виникнути тиск, здатне розірвати найміцніші сталеві труби.
Скинути тиск можна просто, видаливши зайву воду, як це робиться в водонагрівачах, а можна створити певний запас води і використовувати його для компенсації зменшується об'єму рідини при зниженні температури теплоносія.
Для цього в найвищій точці системи опалення встановлюється відкритий бак, в якому можуть збиратися надлишки води при збільшенні її обсягу. Ця ж вода підживлює систему опалення при зниженні температури мережевої води і зменшення її об'єму. По суті це дуже ефективна і незалежна система автоматичного контролю рівня води в опалювальній системі.
До того ж через відкритий розширювальний бак відбувається видалення бульбашок повітря з системи опалення, що є ще однією перевагою опалювальних систем з природною циркуляцією.
Гідності й недоліки
У системах опалення з природною циркуляцією простим є тільки їх принцип дії. На ділі реалізувати таку опалювальну систему під силу тільки досвідченому майстрові, здатному виконати монтаж опалення з ювелірною точністю. На жаль, навіть невелика помилка в монтажі може стати серйозною перешкодою для вільного руху води і порушити її циркуляцію. Саме складність монтажу є основним недоліком систем опалення з природною циркуляцією теплоносія.
Правильно змонтовані системи опалення з природною циркуляцією теплоносія радують своїх господарів високою ефективністю, надійністю і тривалим терміном експлуатації. Заповнюють таку систему водою один раз, перед запуском. Надалі теплоносій можна не міняти роками, додаючи його в міру необхідності (зменшення обсягу води може відбуватися за рахунок її випаровування через відкритий бак, зменшити яке можна просто накривши резервуар зверху кришкою).
В ремонті та в догляді самопливна система опалення також не потребує: в ній просто нема чому ламатися, а при постійному заповненні водою немає потреби і в скиданні повітряних пробок.
Єдиним обмеженням у використанні є максимальна віддаленість приладу опалення від котла, величина якої не повинна перевищувати 30 метрів. Це означає, що при розташуванні котла в центрі будинку, допустима довжина його діагоналі не повинна перевищувати 60 м. Але такі великі приватні будинки швидше виняток, ніж правило.