Systém vytápění s přirozenou cirkulací se používá již od předválečných dob, jde tedy o spolehlivý a osvědčený způsob vytápění místností. Jedná se o jeden z nejjednodušších a možná i nejběžnějších topných systémů pro malé venkovské domy a byty s individuálním vytápěním. Systémy jsou velmi odolné (při správném provozu vydrží 40 a více let bez větších oprav) a využívají pouze přirozené fyzikální zákony, bez potřeby dalších zdrojů energie nebo drahého vybavení.

Ohřev s přirozenou cirkulací využívá jednoduchého fyzikálního efektu – rozpínání kapaliny při zahřívání.

Abychom to jednoduše vysvětlili, schéma fungování tohoto systému je následující:

  1. Kotel ohřívá určitý objem chladicí kapaliny (používá se hlavně destilovaná voda). Expanduje a díky své nižší hustotě je vytlačován směrem nahoru chladnějším množstvím chladicí kapaliny.
  2. Po vystoupání do nejvyššího bodu systému chladící kapalina, postupně ochlazující, opíše kruh gravitací přes topný systém a vrací se do kotle. Zároveň odevzdává teplo topným zařízením a ve chvíli, kdy se opět dostane k výměníku tepla, má vyšší hustotu než na začátku.
  3. Poté se cyklus opakuje.

Všechna horizontální potrubí systému jsou vyrobena se sklonem k pohybu chladicí kapaliny: po vzestupu podél stoupačky v důsledku tepelné roztažnosti a vytlačení chladnějším chladicím médiem ve zpětném potrubí se šíří podél horizontálních výstupů gravitací. Ochlazené chladivo zároveň proudí samospádem zpět do kotle. Sklony potrubí také přispívají k odvodu vzduchu (ve formě bublin) do expanzní nádrže: plyn je lehčí než chladicí kapalina, takže má tendenci stoupat a šikmé části potrubí pomáhají, aby se nikde nezdržoval a vstoupit do expanzní nádrže a poté do atmosféry. Expanzní nádoba vytváří konstantní tlak v systému, přijímá objem chladicí kapaliny, který se při zahřívání zvětšuje, a po ochlazení ji uvolňuje zpět do potrubí. Nejjednodušší schéma je vidět na obrázku níže. [obr.11]

Topný systém s přirozenou cirkulací 679 578 Topný systém s přirozenou cirkulací Topný systém s přirozenou cirkulací
obr. 11

Přirozená cirkulace ohřevu znamená poměrně malý pokles tlaku. Potrubí a topná zařízení nevyhnutelně poskytují určitý odpor vůči pohybu chladicí kapaliny. Proto se nedoporučuje pokládat potrubí v horizontálním směru delším než 30 metrů.

ČTĚTE VÍCE
Jak správně krmit ryby?

Systém s přirozenou cirkulací má větší setrvačnost. Z toho vyplývá, že mezi zapálením nebo spuštěním kotle a ustálením teploty ve všech vytápěných místnostech uplyne několik hodin. proč tomu tak je? Protože kotel musí zahřát výměník tepla, pak chladicí kapalina začne cirkulovat, a to docela pomalu.

Gravitační tlak je vynakládán na pohyb chladicí kapaliny a překonávání odporu v potrubní síti, což je způsobeno třením chladicí kapaliny o stěny potrubí a také přítomností místního odporu v systému. Místní odpory zahrnují: topná zařízení, odbočky, závity potrubí, armatury. Čím větší odpor je v potrubí, tím větší musí být gravitační tlak. Pro snížení tření se používají trubky se zvýšenými průměry.

A jak se v tomto případě vytváří cirkulační tlak? To je způsobeno skutečností, že ohřátá chladicí kapalina má nižší hustotu, a tedy nižší hmotnost, než chlazená.

Když se podíváte na [Obr. 12], který schematicky znázorňuje obrys topného systému a sejmete jeho horní část a ponecháte pouze kotel, radiátor a zpětné potrubí, které je spojuje s chlazenou chladicí kapalinou, všimnete si, že nejde o nic jiného než komunikující nádoby, z nichž jedna je vyšší než druhá. To znamená, že pod vlivem gravitace má chladicí kapalina tendenci se pohybovat z horní nádoby do spodní. Topný okruh, jak již bylo zmíněno, je uzavřený systém, chladicí kapalina v něm má tendenci zabírat jednu úroveň.

Topný systém s přirozenou cirkulací 560 463 Topný systém s přirozenou cirkulací Topný systém s přirozenou cirkulací obr. 12

Vysoký sloupec chlazeného chladiva za radiátory tedy neustále vytlačuje nízký sloupec před kotel a tlačí horké chladivo – dochází tak k přirozené cirkulaci. Jinými slovy, čím výše jsou radiátory vzhledem ke kotli, tím větší je cirkulační tlak. Instalační výška zařízení je nejdůležitějším ukazatelem tlaku v systému. Sklony přívodního potrubí směrem k radiátorům a zpět od radiátorů ke kotli k tomuto procesu pouze přispívají a pomáhají chladicí kapalině překonat místní odpor v potrubí.

Na základě výše uvedeného je nejlepším místem pro umístění kotelního zařízení v soukromém domě suterén, protože. bude umístěn výrazně pod topnými zařízeními.

Další dobrá věc na systému přirozené cirkulace je, že se jedná o samoregulační systém: současné změny teploty a množství chladicí kapaliny zajišťují nezbytný přenos tepla z topných zařízení pro udržení rovnoměrné teploty v místnostech. To znamená, že pokud to popíšeme vědecky, pak při kvalitativní regulaci (změna teploty ohřevu chladicí kapaliny) dochází ke kvantitativním změnám (mění se rychlost proudění chladicí kapaliny).

ČTĚTE VÍCE
Jak hluboko sahají kořeny plamének?

Abychom uvedli příklad, řekněme, že v zimě je v nevytápěném domě zima. Dále se kotel spustí na plný výkon, zvýší se ohřev chladicí kapaliny a v důsledku toho se její hustota sníží. Po dosažení topných zařízení předává teplo (přes tato zařízení) studenému vzduchu v místnosti, čímž zvyšuje hustotu chladicí kapaliny. A jak již víme, čím větší je rozdíl mezi hustotami horké a chlazené chladicí kapaliny, tím větší je cirkulační tlak. V důsledku toho, čím více je chladicí kapalina zahřátá, tím rychleji uvolňuje teplo přes radiátory, tím rychleji začne chladicí kapalina cirkulovat topným systémem. To se bude dít, dokud se vzduch v místnosti neohřeje. Poté začne chladicí kapalina vydávat teplo přes radiátory pomaleji, proto se bude ochlazovat pomaleji, její teplota (a hustota) bude podobná teplotě (a hustotě) chladicí kapaliny opouštějící kotel. Cirkulační tlak začne postupně klesat. Jakmile ale teplota v místnosti začne klesat, například v důsledku prudkého mrazu nebo jednoduše proto, že jsou otevřené vstupní dveře nebo okno, cirkulační tlak se opět začne zvyšovat. A to se bude dít, dokud bude zařízení kotle správně fungovat.

Možnosti systému ohřevu vody s přirozeným oběhem:

  • jednotrubkové s horní elektroinstalací; [obr.13]

Topný systém s přirozenou cirkulací 500 500 Topný systém s přirozenou cirkulací Topný systém s přirozenou cirkulací obr. 13

  • dvoutrubkové s horním vedením; [Obr. 14] (na obrázku: 1-kotel; 2-hlavní stoupačka; 3-přívodní potrubí; 4-přívodní stoupačka; 5-radiátor; 6-zpátečka; 7-zpětné potrubí; 8-ventil; 9-expanz nádrž ; 10-přepadová trubka)

Topný systém s přirozenou cirkulací 350 299 Topný systém s přirozenou cirkulací Topný systém s přirozenou cirkulací
obr. 14

  • dvoutrubkové se spodní elektroinstalací. [Obr. 15] (na obrázku: 1-kotel; 2-přívodní potrubí; 3-přívodní stoupačka; 4-radiátor; 5-zpětná stoupačka; 6-zpětné potrubí; 7-vzduchové potrubí; 8-ventil; 9-expanz nádrž ; 10-přepadová trubka)

Topný systém s přirozenou cirkulací 350 311 Topný systém s přirozenou cirkulací Topný systém s přirozenou cirkulací
obr. 15