Естественное отопление дома

Естественное отопление, что это?

Естественными называют явления, происходящие без постороннего вмешательства человека и подчиненные только законам природы. Примером может служить естественная конвекция, благодаря которой возможен эффективный теплообмен между источниками тепла и окружающим пространством.

Обязательным условием конвективного теплообмена является наличие так называемого «теплоносителя»: среды, впитывающей в себя тепло от его источника, а затем переносящей его потребителю. В естественной среде таким теплоносителем является воздух, а основным источником тепла энергия Солнца, передаваемая излучением.

Температура объемов воздуха, находящихся в контакте с нагретыми солнцем поверхностями, увеличивается, что приводит к возрастанию парциального давления в них, и, как следствие, увеличению объема. Объемы нагретого воздуха выталкиваются вверх, уступая свое место холодным, более тяжелым, воздушным массам. Возникает восходящий поток, обеспечивающий перенос тепла и распределение его в пространстве.

Этот процесс, называемый естественной конвекцией, лежит в основе работы естественного отопления дома. В качестве теплоносителя в нем используется жидкая среда: вода или антифриз. Следует отметить, что в теплофизике используется только понятие жидкости, при определенных условиях переходящей в газообразное состояние, благодаря чему процессы, происходящие в жидких и в газообразных средах одни и те же.

Итак, естественным называется отопление, в котором циркуляция теплоносителя происходит благодаря естественной конвекции, без применения циркуляционных насосов. Системы естественного отопления также называют открытыми и гравитационными.

Как устроено отопление с естественной циркуляцией

Нагретая вода в котле поднимается вверх по вертикальной трубе, освобождая место для более холодных объемов жидкости. При этом создается направленное движение теплоносителя. Горячая вода из котла поступает в подающий стояк: горизонтальный участок трубопровода, к которому подключены трубы, ведущие к отопительным приборам.

Подающий стояк должен быть расположен выше самого верхнего прибора отопления, что является гарантией поступления горячей воды в каждый прибор отопления.

Теплоноситель, проходя через радиаторы отопления, остывает, плотность его увеличивается. Холодная вода уступает место более нагретым объемам жидкости и собирается в нижней части отопительной системы, самой низкой точкой которой является котел отопления. Чем ниже расположен котел отопления в естественной отопительной системе, тем лучше будет обратный ток воды, а, значит, лучше будет циркуляция теплоносителя.

Еще одним обязательным условием эффективной работы гравитационной системы отопления является отсутствие каких бы то не было препятствий для движения воды: сужения диаметров труб, подъемов и резких поворотов. Для этого используют трубы разного диаметра, располагая их под небольшим углом наклона, обеспечивающим свободный ток теплоносителя, как в подающем трубопроводе, так и в обратке.

При подборе труб для естественного отопления действует общие правила:

• для обратки берут трубы большего диаметра, чем для подачи

• трубы большего диаметра располагаются ближе к котлу отопления

При нагреве теплоноситель увеличивается в объеме. Для компенсации избыточного давления, возникающего в системе отопления, используется расширительный бак, устанавливаемый в самой верхней точки отопительной системы и свободно сообщающийся с атмосферой. В этом еще одна характерная особенность естественного отопления, благодаря которой ее и называют «открытой».

Реализация системы открытого отопления

Отопительные системы с естественной циркуляцией теплоносителя громоздки: в них обязательно присутствует подающий и обратный трубопровод, а также расширительный бак. При монтаже такого отопления для котла выбирают самую нижнюю точку в доме, монтируя его в специально сделанной углубленной нише или в подвальном помещении.

Расширительный бак, напротив, устанавливают на чердаке или в мансарде. Если помещение, в котором установлен бак, не отапливается, его обязательно утепляют. Для уменьшения количества труб в интерьере, подающий стояк прокладывают на чердаке и тщательно утепляют.

Как уже было сказано выше, эффективно работать естественная система отопления может только при наличии уклона труб сторону движения теплоносителя. Выполнить это требование сложно, поэтому установка и монтаж естественного отопления является самым сложным и трудоемким по сравнению с монтажом отопительной системы с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Достоинства и недостатки естественного отопления дома

Главным достоинством естественной системы отопления является ее энергонезависимость, что позволяет использовать ее там, где трудно обеспечить качественное подключение к электрической сети. К сожалению, других достоинств у этой системы отопления нет.

Перечень недостатков более обширный:

• Естественная система отопления материалоемкая для нее нужны трубы различного диаметра, что в итоге значительно увеличивает стоимость отопления

• Теплоноситель в открытом расширительном баке постоянно испаряется, его количество уменьшается, что может стать причиной нарушения циркуляции. Над уровнем теплоносителя в системе отопления нужен постоянный контроль

• Естественную систему отопления трудно вписать в интерьер: слишком много труб, скрыть которые не всегда представляется возможным.

• Открытую отопительную систему трудно монтировать: нужны значительные физические усилия и точный расчет

• В системе небольшое гравитационное давление, что позволяет использовать ее только для отопления помещений со сравнительно небольшой площадью.

Все это значительно сужает круг использования системы отопления с естественной циркуляцией. Поэтому в настоящее время такая отопительная система более характерна для старых построек и домов, расположенных в сельской местности, где нет надежного электроснабжения.