نظام تسخين الدوران الطبيعي: تصميمات دائرة المياه الشائعة

يتم اختيار بناء شبكة تدفئة مستقلة من النوع الثقالي إذا كان من غير العملي ، وفي بعض الأحيان من المستحيل ، تركيب مضخة دوران أو الاتصال بمصدر طاقة مركزي.

مثل هذا النظام أرخص في التركيب ومستقل تمامًا عن الكهرباء. ومع ذلك ، يعتمد أدائها بشكل كبير على دقة التصميم.

لكي يعمل نظام التسخين مع الدوران الطبيعي بسلاسة ، من الضروري حساب معلماته ، وتثبيت المكونات بشكل صحيح واختيار دائرة المياه بشكل معقول. سنساعد في حل هذه القضايا.

وصفنا المبادئ الرئيسية لنظام الجاذبية ، وقدمنا ​​المشورة بشأن اختيار خط الأنابيب ، وحددنا قواعد تجميع الدائرة ووضع عقد العمل. لقد أولينا اهتمامًا خاصًا بتصميم وعمل دوائر تسخين أحادية وأنبوبين.

مبادئ عملية الدورة الطبيعية

تحدث عملية حركة الماء في دائرة التسخين دون استخدام مضخة الدوران بسبب القوانين الفيزيائية الطبيعية.

إن فهم طبيعة هذه العمليات سيسمح لك بكفاءة لتصميم نظام تدفئة للحالات النموذجية وغير القياسية.

أقصى فرق في الضغط الهيدروستاتيكي

إن الخاصية الفيزيائية الرئيسية لأي سائل تبريد (الماء أو التجمد) ، والتي تساهم في حركته على طول الدائرة أثناء الدورة الطبيعية ، هي انخفاض في الكثافة مع زيادة درجة الحرارة.

كثافة الماء الساخن أقل من البرد وبالتالي هناك فرق في الضغط الهيدروستاتيكي للعمود السائل الدافئ والبارد. يتدفق الماء البارد إلى المبادل الحراري ليحل محل الماء الساخن فوق الأنبوب.

القوة الدافعة للماء في الدائرة أثناء الدورة الطبيعية هي الفرق في الضغط الهيدروستاتيكي بين الأعمدة الباردة والساخنة للسائل

يمكن تقسيم دائرة التسخين في المنزل إلى عدة أجزاء. يتم توجيه الماء إلى أعلى على طول شظايا "ساخنة" ، وإلى أسفل على طول شظايا "باردة". حدود الشظايا هي النقاط العلوية والسفلية لنظام التدفئة.

التحدي الرئيسي في النمذجة أنظمة الدورة الطبيعيةالماء هو تحقيق أقصى فرق ممكن بين ضغط العمود السائل في الأجزاء "الساخنة" و "الباردة".

عنصر دائرة الماء ، وهو كلاسيكي للدوران الطبيعي ، هو جامع التسارع (الناهض الرئيسي) - أنبوب رأسي موجه لأعلى من المبادل الحراري.

يجب أن يكون لدى جامع التسارع درجة حرارة قصوى ، لذلك يتم عزله على طوله بالكامل. على الرغم من ذلك ، إذا لم يكن ارتفاع المجمع كبيرًا (كما هو الحال في المنازل المكونة من طابق واحد) ، فلا يمكنك إجراء العزل ، لأن الماء الموجود فيه لن يكون لديه وقت للتبريد.

بشكل نموذجي ، تم تصميم النظام بحيث تتزامن النقطة العليا لمجمع التسارع مع النقطة العليا للدائرة بأكملها. وضعوا المخرج إلى موسع خزان مفتوح أو صمام تنفيس إذا تم استخدام خزان غشاء.

ثم يكون طول الجزء "الساخن" من الدائرة هو الحد الأدنى الممكن ، مما يؤدي إلى انخفاض في فقدان الحرارة في هذه المنطقة.

من المرغوب أيضًا ألا يتم دمج الجزء "الساخن" للدائرة مع مقطع طويل ينقل المبرد المبرد. من الناحية المثالية ، تتزامن النقطة السفلية لدائرة المياه مع النقطة السفلية للمبادل الحراري الموجود في جهاز التسخين.

كلما انخفض المرجل في نظام التسخين ، انخفض الضغط الهيدروستاتيكي للعمود السائل في الجزء الساخن من الدائرة

بالنسبة للجزء "البارد" من دائرة الماء ، فإن له أيضًا قواعده الخاصة التي تزيد من ضغط السائل:

• كلما زاد فقدان الحرارة في القسم "البارد" من شبكة التدفئة، كلما انخفضت درجة حرارة الماء وزادت كثافته ، وبالتالي فإن عمل الأنظمة ذات الدورة الطبيعية لا يمكن تحقيقه إلا مع انتقال كبير للحرارة ؛
• كلما زادت المسافة من الجزء السفلي من الدائرة إلى اتصال المبردأكبر جزء من عمود الماء مع درجة حرارة دنيا وكثافة قصوى.

لضمان الامتثال للقاعدة الأخيرة ، غالبًا ما يتم تثبيت موقد أو مرجل في أدنى نقطة من المنزل ، على سبيل المثال ، في الطابق السفلي. يوفر ترتيب المرجل هذا أقصى مسافة ممكنة بين المستوى الأدنى من المشعاعات ونقطة دخول الماء إلى المبادل الحراري.

ومع ذلك ، لا ينبغي أن يكون الارتفاع بين النقطتين العلوية والسفلية لدائرة الماء أثناء الدوران الطبيعي كبيرًا جدًا (في الممارسة العملية ، لا يزيد عن 10 أمتار). يتم تسخين الفرن أو المرجل ، فقط المبادل الحراري والجزء السفلي من جامع التسارع.

إذا كان هذا الجزء غير ذي أهمية فيما يتعلق بارتفاع دائرة الماء بالكامل ، فإن انخفاض الضغط في الجزء "الساخن" من الدائرة لن يكون ذا أهمية ولن تبدأ عملية الدوران.

هناك ما يبرر استخدام أنظمة الدورة الطبيعية للمباني المكونة من طابقين ، وستكون هناك حاجة إلى مضخة دوران للأرضيات الأكبر

تقليل مقاومة حركة الماء

عند تصميم نظام ذو دوران طبيعي ، من الضروري مراعاة سرعة سائل التبريد على طول الدائرة.

اولاكلما زادت السرعة ، زادت سرعة نقل الحرارة من خلال نظام "المرجل - المبادل الحراري - دارة الماء - مشعات التدفئة - الغرفة".

ثانيًاكلما زادت سرعة السائل من خلال المبادل الحراري ، قل احتمال غليته ، وهو أمر مهم بشكل خاص عند مواقد التسخين.

يمكن أن يكون غلي الماء في النظام مكلفًا للغاية - تتطلب تكلفة تفكيك وإصلاح وإعادة تركيب المبادل الحراري الكثير من الوقت والمال

في النظم التدفئة القسرية تعتمد سرعة المياه بشكل أساسي على المعلمات مضخة دورانية.

مع تسخين المياه مع الدوران الطبيعي ، تعتمد السرعة على العوامل التالية:

• اختلافات الضغط بين شظايا الكفاف في نقطته الدنيا ؛
• مقاومة هيدروديناميكية نظام التدفئة.

لقد تمت مناقشة طرق ضمان أقصى اختلافات الضغط أعلاه. لا يمكن حساب المقاومة الهيدروديناميكية لنظام حقيقي بدقة نظرًا لنموذج رياضي معقد وعدد كبير من بيانات الإدخال ، التي يصعب ضمان دقتها.

ومع ذلك ، هناك قواعد عامة ، سيؤدي الامتثال إلى تقليل مقاومة دائرة التسخين.

الأسباب الرئيسية لتقليل سرعة حركة المياه هي مقاومة جدران الأنابيب ووجود تضييق بسبب وجود تركيبات أو صمامات. عند معدل تدفق منخفض ، تكون مقاومة الجدار غائبة عمليا.

الاستثناء هو أنابيب طويلة ورقيقة ، مميزة للتدفئة بها أرضية دافئة. كقاعدة ، تتميز الدوائر المنفصلة مع التداول القسري لها.

عند اختيار أنواع الأنابيب لدائرة ذات دوران طبيعي ، من الضروري مراعاة وجود قيود فنية أثناء تثبيت النظام. لذلك الأنابيب البلاستيكية من غير المرغوب استخدامه أثناء الدوران الطبيعي للمياه بسبب توصيل تجهيزاتها بقطر داخلي أصغر بكثير.

تعمل تركيبات الأنابيب المعدنية والبلاستيكية على تضييق القطر الداخلي إلى حد ما وتشكل عقبة خطيرة أمام تدفق المياه عند ضغط منخفض (+)

قواعد اختيار وتركيب الأنابيب

الاختيار بين الفولاذ أو أنابيب البولي بروبلين مع أي تداول ، يتم ذلك وفقًا لمعيار إمكانية استخدامها للمياه الساخنة ، وكذلك من حيث السعر وسهولة التركيب والعمر.

يتم تركيب الناهض من أنبوب معدني ، حيث تمر أعلى درجة حرارة للمياه من خلاله ، وفي حالة تسخين الفرن أو عطل في المبادل الحراري ، فإن خيار تمرير البخار ممكن.

مع الدوران الطبيعي ، من الضروري استخدام قطر أنبوب أكبر قليلاً من حالة مضخة الدوران. عادة ، لتدفئة الغرف حتى 200 متر مربع. م ، وقطر جامع التسارع والأنبوب عند مدخل العودة إلى المبادل الحراري هو 2 بوصة.

يحدث هذا بسبب انخفاض سرعة المياه مقارنة بخيار التدوير القسري ، مما يؤدي إلى المشاكل التالية:

• تقليل انتقال الحرارة لكل وحدة زمنية من المصدر إلى الغرفة الساخنة ؛
• انسداد أو احتقان الهواء، والتي لا يمكن أن تتكيف مع ضغط صغير.

يجب إيلاء اهتمام خاص عند استخدام الدورة الطبيعية مع دائرة إمداد منخفضة لمشكلة إزالة الهواء من النظام. لا يمكن إزالته بالكامل من المبرد من خلال خزان التمدد ، مثل يدخل الماء المغلي أولاً إلى الأجهزة على طريق سريع يقع أسفلها.

عند التدوير القسري ، يدفع ضغط الماء الهواء إلى مجمع الهواء المركب في أعلى نقطة في النظام - وهو جهاز به تحكم آلي أو يدوي أو شبه تلقائي. باستخدام رافعات Mayevsky بشكل أساسي ، يتم تعديل انتقال الحرارة.

في شبكات التسخين بالجاذبية مع تغذية تقع أسفل الأجهزة ، يتم استخدام صنابير Mayevsky مباشرة لنزيف الهواء.

تحتوي جميع مشعات التسخين الحديثة على أجهزة عادم الهواء ، لذلك ، لمنع تكوين المقابس في الدائرة ، يمكنك عمل منحدر ، دفع الهواء إلى المبرد

يمكن أيضًا تهوية الهواء باستخدام فتحات تهوية مثبتة على كل رافعة أو على خط علوي يعمل بالتوازي مع الطرق السريعة للنظام. نظرًا للعدد الهائل من أجهزة عادم الهواء ، فإن دوائر الجاذبية ذات الأسلاك المنخفضة نادرة للغاية.

مع الضغط المنخفض ، يمكن لسدادة هواء صغيرة أن توقف نظام التسخين تمامًا. لذلك ، وفقًا لـ SNiP 41-01-2003 ، لا يُسمح بوضع خطوط أنابيب نظام التسخين بدون منحدر بسرعة مياه أقل من 0.25 م / ث.

مع دوران طبيعي ، هذه السرعات لا يمكن تحقيقها. لذلك ، بالإضافة إلى زيادة قطر الأنابيب ، يجب ملاحظة المنحدرات الثابتة لإزالة الهواء من نظام التسخين. تم تصميم المنحدر بمعدل 2-3 مم لكل متر ، في شبكات الشقق ، يصل المنحدر إلى 5 مم لكل متر خطي من الخط الأفقي.

يتم تصنيع منحدر التغذية في اتجاه حركة الماء بحيث ينتقل الهواء إلى خزان الموسع أو نظام نزيف الهواء الموجود في أعلى نقطة من الدائرة. على الرغم من أنه يمكنك إجراء تحيز مضاد ، ولكن في هذه الحالة ، يجب عليك أيضًا تعيين صمام تنفيس.

يتم انحدار خط العودة ، كقاعدة عامة ، في اتجاه حركة الماء المبرد. ثم تتزامن النقطة السفلية للدائرة مع مدخل أنبوب الإرجاع إلى مولد الحرارة.

المزيج الأكثر شيوعًا من منحدر أنابيب الإمداد والعودة لإزالة أقفال الهواء من دائرة ماء الدورة الطبيعية

في تركيب أرضية دافئة منطقة صغيرة في الدائرة مع دوران طبيعي ، من الضروري منع الهواء من دخول الأنابيب الضيقة والأفقية لنظام التسخين هذا. من الضروري وضع جهاز إزالة الهواء أمام الأرضية الدافئة.

مخططات التسخين أحادية الأنبوب والأنبوبين

عند تطوير مخطط تدفئة لمنزل به دورة مياه طبيعية ، من الممكن تصميم دائرة واحدة أو عدة دوائر منفصلة. يمكن أن تختلف بشكل كبير عن بعضها البعض. بغض النظر عن الطول وعدد المشعات وغيرها من المعلمات ، يتم تنفيذها وفقًا لمخطط أنبوب واحد أو أنبوبين.

دائرة خط واحد

يسمى نظام التسخين الذي يستخدم نفس الأنبوب لإمداد متسلسل من الماء إلى المشعات أنبوبًا واحدًا. أبسط خيار أحادي الأنبوب هو التسخين بأنابيب معدنية دون استخدام مشعات.

هذه هي الطريقة الأرخص والأقل إشكالية لحل التدفئة المنزلية عند اختيار الدوران الطبيعي للمبرد. العيب الوحيد المهم هو ظهور الأنابيب الضخمة.

على الأكثر اقتصادا نسخة أنبوب واحد مع مشعات التدفئة ، يتدفق الماء الساخن بالتتابع من خلال كل جهاز. هنا تحتاج إلى الحد الأدنى من الأنابيب والصمامات.

مع تقدمك المبرد يبرد ، وبالتالي فإن المبردات اللاحقة تحصل على مياه أكثر برودة ، والتي يجب أخذها في الاعتبار عند حساب عدد الأقسام.

يتطلب مخطط بسيط من أنبوب واحد (أعلاه) الحد الأدنى من أعمال التركيب والأموال المستثمرة. يتيح لك الخيار الأكثر تعقيدًا والأكثر تكلفة أدناه إيقاف تشغيل المشعاعات دون إيقاف النظام بأكمله.

الطريقة الأكثر فاعلية لتوصيل أجهزة التدفئة بشبكة ذات أنبوب واحد هي الخيار القطري.

وفقًا لهذا المخطط لدوائر التسخين بنوع طبيعي من الدوران ، يدخل الماء الساخن إلى المبرد من الأعلى ، بعد تبريده يتم تصريفه عبر الأنبوب الموجود أدناه. عند المرور بهذه الطريقة ، يعطي الماء الساخن أقصى قدر من الحرارة.

مع انخفاض الاتصال بالبطارية ، كل من أنبوب الإدخال وأنبوب الإخراج ، يتم تقليل نقل الحرارة بشكل كبير ، لأن المبرد المسخن يجب أن يستمر لأطول فترة ممكنة. نظرًا للتبريد الكبير ، لا يتم استخدام البطاريات التي تحتوي على عدد كبير من الأقسام في مثل هذه المخططات.

تتميز "Leningradka" بفقدان حرارة مثير للإعجاب ، والذي يجب أخذه في الاعتبار عند حساب النظام. بالإضافة إلى ذلك ، عند استخدام صمامات الإغلاق على فتحات المدخل والمخرج ، يمكن إيقاف تشغيل الأجهزة اختياريًا للإصلاح دون إيقاف دورة التسخين (+)

تسمى دوائر التسخين التي لها اتصال مشع مماثل "لينينغرادكا". على الرغم من فقدان الحرارة الملحوظ ، إلا أنها مفضلة في ترتيب أنظمة تدفئة الشقة ، والذي يرجع إلى المظهر الجمالي لخط الأنابيب.

من العوائق الكبيرة لشبكات الأنابيب المفردة عدم القدرة على إيقاف تشغيل أحد أقسام التسخين دون إيقاف دوران الماء في جميع أنحاء الدائرة.

لذلك ، عادة ما يتم تطبيق تحديث المخطط الكلاسيكي مع تثبيت "تجاوز"لتجاوز المبرد باستخدام فرع بصمامين كرويين أو صمام ثلاثي الاتجاه. هذا يسمح لك بتعديل إمدادات المياه إلى المبرد ، حتى إغلاقها الكامل.

بالنسبة لمبنيين أو أكثر من طابقين ، يتم استخدام إصدارات من نظام الأنبوب الواحد مع رافعات رأسية. في هذه الحالة ، يكون توزيع الماء الساخن أكثر انتظامًا من المصاعد الأفقية. بالإضافة إلى ذلك ، تكون الناهض الرأسي أقل تمديدًا ويتناسب بشكل أفضل مع داخل المنزل.

يتم استخدام مخطط أحادي الأنبوب مع الأسلاك العمودية بنجاح لتدفئة الغرف المكونة من طابقين باستخدام الدوران الطبيعي. يتم تقديم الخيار مع القدرة على إيقاف تشغيل المشعات العلوية.

خيار إعادة الأنابيب

عندما يتم استخدام أنبوب واحد لتزويد الماء الساخن بالمشعاعات ، والثاني لتصريف المبرد إلى غلاية أو فرن ، يسمى مخطط التسخين هذا أنبوبين. يتم استخدام نظام مماثل في وجود مشعات التسخين في كثير من الأحيان أكثر من أنبوب واحد.

إنها أكثر تكلفة ، لأنها تتطلب تركيب أنبوب إضافي ، ولكن لديها عدد من المزايا الهامة:

• توزيع درجة حرارة أكثر اتساقا يتم توفير ناقل الحرارة إلى المشعات ؛
• أسهل للقيام بالحساب اعتماد معلمات المشعات على مساحة الغرفة الساخنة وقيم درجة الحرارة المطلوبة ؛
• تحكم أكثر كفاءة بالحرارة لكل مشعاع.

اعتمادًا على اتجاه حركة الماء المبرد ، الساخن نسبيًا ، أنظمة الأنابيب المزدوجة تنقسم إلى الممر والجمود. في الدوائر المرتبطة ، تحدث حركة الماء المبرد في نفس اتجاه الماء الساخن ، وبالتالي يتزامن طول دورة الدائرة بأكملها.

في المخططات المسدودة ، يتحرك الماء المبرد نحو ساخن ، وبالتالي ، بالنسبة إلى المشعات المختلفة ، تختلف أطوال دورات ثورة المبرد. نظرًا لأن السرعة في النظام صغيرة ، يمكن أن يختلف وقت التسخين بشكل كبير. سيتم تسخين تلك المشعات التي يكون فيها طول دورة دورة المياه أقصر بشكل أسرع.

عند اختيار طريق مسدود ومخططات التدفئة المرتبطة بها ، فإنها تبدأ في المقام الأول من الراحة لتنفيذ أنبوب العودة

هناك نوعان من موقع محدد العيون بالنسبة إلى مشعات التسخين: العلوي والسفلي. مع التوصيل العلوي ، يقع أنبوب إمداد الماء الساخن فوق المشعاعات ، ومع الاتصال السفلي يكون أقل.

مع الوصلة السفلية ، يمكن إزالة الهواء من خلال المشعات ولا توجد حاجة لتثبيت الأنابيب في الأعلى ، وهو أمر جيد من منظور تصميم الغرفة.

ومع ذلك ، بدون جامع تسارع ، سيكون انخفاض الضغط أقل بكثير من عند استخدام الإمداد العلوي. لذلك ، لا يتم استخدام الكحل السفلي عمليًا عند تسخين المبنى بمبدأ الدوران الطبيعي.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

تنظيم مخطط أحادي الأنبوب على أساس غلاية كهربائية لمنزل صغير:

عمل نظام من أنبوبين لمنزل خشبي من طابق واحد يعتمد على غلاية وقود صلب من حرق طويل:

يتطلب استخدام الدوران الطبيعي أثناء حركة الماء في دائرة التسخين حسابات دقيقة وأعمال تركيب ذات كفاءة فنية. في ظل هذه الظروف ، سيقوم نظام التدفئة بتدفئة غرف المنزل الخاص وتخفيف أصحاب الضوضاء من المضخة والاعتماد على الكهرباء.

إذا كان لديك أي أسئلة حول الموضوع أو لديك الرغبة في مشاركة الخبرة الشخصية في تنظيم وتشغيل نظام التدفئة من نوع الجاذبية ، يرجى ترك التعليقات على هذه المقالة. يقع صندوق التعليقات أدناه.