Отоплителна система с естествена циркулация на топлоносителя

Отоплителна система с естествена циркулация антифриз (гравитационна отоплителна система) няма циркулационни помпи в своя дизайн, а циркулацията на охлаждащата течност се осъществява чрез използване на естествени физични закони. Голямото му предимство е, че е много издръжлив и не изисква допълнителни енергийни източници и скъпо оборудване за работата си. С правилен дизайн и качествен монтаж гравитационна отоплителна система може да работи без основен ремонт поне 35-40 години. Характеризира се с малка дължина на тръбопроводите (хоризонталният радиус на действие е ограничен до 30 м), ниски хидравлични глави и загуби на налягане.

Отоплителна система с естествена циркулация антифриз (гравитационна отоплителна система) е изобретен и патентован през 1832 г. от руския металургичен инженер, член-кореспондент на Руската академия на науките П. Г. Соболевски.
Схематична диаграма на гравитационната отоплителна система се състои от топлинен генератор (отоплителен котел), захранващи и връщащи магистрални тръбопроводи, разширителен резервоар и отоплителни устройства (радиатори).

Охлаждащата течност, загрята в топлинния генератор, постъпва през захранващите и хоризонталните тръбопроводи в отоплителните устройства (радиатори), където част от топлината им се отделя, от своя страна радиаторните елементи пренасят топлината в помещението. След това през връщащия (връщащ тръбопровод) охлаждащата течност се връща към топлинния генератор, където отново се загрява до необходимата температура и след това цикълът се повтаря.

Естествената циркулация на охлаждащата течност (вода) през затворена тръбопроводна система се дължи на промяна в теглото и плътността на течността, с повишаване и намаляване на температурата. Когато топлоносителят се нагрява в топлинния генератор, неговата маса и плътност в захранващия тръбопровод намаляват. В същото време във връщащата тръба има по-студена охлаждаща течност, която вече е отдала топлината си и има голяма маса и плътност. Налягането възниква в системата под действието на гравитационни сили - горещата охлаждаща течност се издига нагоре по захранващата линия и се разпространява по хоризонтални тръбопроводи от гравитацията, замествайки студената охлаждаща течност, която също се влива обратно в топлинния генератор (котел) от гравитацията. Разширителният резервоар получава охлаждащата течност, чийто обем се увеличава с повишаване на температурата, създава и поддържа постоянно налягане.

Гравитационното налягане причинява движението на охлаждащата течност, но също така се изразходва за преодоляване на съпротивленията в тръбите. Съпротивленията се причиняват главно от триенето на охлаждащата течност върху стените на тръбите, а всички видове разклонения, ъглови завои, налични в системата, са допълнителни източници на съпротивление. При проектирането на отопление една от основните задачи е да се сведе до минимум съпротивлението в тръбопровода. За намаляване на съпротивлението се използват тръби с голямо напречно сечение; материалът, от който са направени тръбите, също е от голямо значение.

Важно условие, което осигурява естествената циркулация на охлаждащата течност, е наличието на наклон в хоризонталните тръбопроводи по посока на движението на водата - наклонът от захранващия щранг към радиаторите и наклонът на връщащата линия от радиаторите към котел за отопление. Ако наклонът е направен от другата страна, системата няма да работи.

Наклонът на тръбопровода трябва да бъде най-малко 0,005 m на 1 линеен метър тръба.

В допълнение към осигуряването на циркулацията на охлаждащата течност, наклонът в тръбите ви позволява ефективно да се борите с "проветряването" на системата. Въздушните мехурчета, образувани по време на нагряването на охлаждащата течност в системата, се втурват нагоре по тръбите и влизат в разширителния резервоар и след това, съответно, се отстраняват в атмосферата.

При проектирането на отоплителна система необходимото гравитационно налягане (циркулационно налягане) трябва да бъде изчислено по специална формула. Това зависи от разликата във височините на местоположението на котела и най-ниския радиатор - колкото по-голяма е тази разлика (h), толкова по-голямо е налягането. Увеличаването на циркулационното налягане се улеснява и от увеличаване на ъгъла на наклона на захранващата линия на тръбопровода, насочена към радиаторите, и наклона на връщащата линия, насочен към топлинния генератор (котел).
Наклонът на тръбопровода трябва да бъде най-малко 0,005 m на 1 линеен метър тръба.

Такава схема позволява на охлаждащата течност да преодолява по-лесно местните съпротивления в тръбите. Полученото циркулационно налягане също пряко зависи от височината на монтаж на радиаторите. Извършване на проектиране и последващ монтаж отоплителни системи с естествена циркулация, котелът е поставен в най-ниската точка, така че всички топлообменници (радиатори) да са над него.

Тръбопроводите на отоплителните системи по вид инсталация се подразделят на едно- и двутръбни. (Не бъркайте понятията "двупоточен", "еднотръбен", "двутръбен": първият характеризира посоката на потоците на охлаждащата течност, тяхната "цикличност" в системата, а последните два - само методи за свързване на тръбопроводи с нагревателни устройства, при цикличност).