Система за отопление с естествена циркулация: общи водни схеми

Изграждането на автономна гравитационна отоплителна мрежа се избира, ако е непрактично, а понякога и невъзможно, да се инсталира циркулационна помпа или да се свърже към централизирано захранване.

Такава система е по-евтина за инсталиране и е напълно независима от електричеството. Въпреки това, неговото изпълнение до голяма степен зависи от точността на дизайна.

За да може отоплителната система с естествена циркулация да работи безпроблемно, е необходимо да се изчислят нейните параметри, правилно да се инсталират компонентите и разумно да се избере водната верига. Ще помогнем за решаването на тези проблеми.

Ние описахме основните принципи на гравитационната система, дадохме съвети за избора на тръбопровод, очертахме правилата за сглобяване на веригата и поставяне на работни възли. Обърнахме специално внимание на проектирането и функционирането на едно- и двутръбни отоплителни кръгове.

Принципи на процеса на естествена циркулация

Процесът на движение на водата в отоплителния кръг без използването на циркулационна помпа възниква поради естествените физически закони.

Разбирането на същността на тези процеси ще ви позволи компетентно за проектиране на отоплителна система за типични и нестандартни случаи.

Максималната разлика в хидростатичното налягане

Основното физическо свойство на всяка охлаждаща течност (вода или антифриз), което допринася за нейното движение по веригата по време на естествена циркулация, е намаляване на плътността с увеличаване на температурата.

Плътността на горещата вода е по-малка от студената и поради това има разлика в хидростатичното налягане на топлата и студена течна колона. Студената вода, която тече надолу към топлообменника, измества горещата вода нагоре по тръбата.

Задвижващата сила на водата във веригата по време на естествена циркулация е разликата в хидростатичното налягане между студената и горещата колона на течността

Отоплителната верига на къщата може да бъде разделена на няколко фрагмента. Водата е насочена нагоре по „горещите“ фрагменти и надолу по „студените“ фрагменти. Границите на фрагментите са горната и долната точка на отоплителната система.

Основното предизвикателство в моделирането естествени циркулационни системивода е да се постигне максималната възможна разлика между налягането на течната колона в „горещите“ и „студените“ фрагменти.

Класическият за естествената циркулация елемент на водната верига е колекторът за ускорение (главен щранг) - вертикална тръба, насочена нагоре от топлообменника.

Ускорителният колектор трябва да има максимална температура, така че да е изолиран по цялата му дължина. Въпреки че, ако височината на колектора не е голяма (както за едноетажните къщи), тогава не можете да проведете изолация, тъй като водата в него няма да има време да се охлади.

Обикновено системата е проектирана така, че горната точка на колектора за ускорение съвпада с горната точка на цялата верига. Те задават изхода на отворен разширител на резервоара или вентилационен клапан, ако се използва мембранен резервоар.

Тогава дължината на "горещия" фрагмент на веригата е минимално възможна, което води до намаляване на топлинните загуби в тази област.

Също така е желателно "горещият" фрагмент от веригата да не се комбинира с дълъг участък, транспортиращ охладената охлаждаща течност. В идеалния случай долната точка на водната верига съвпада с долната точка на топлообменника, поставен в отоплителното устройство.

Колкото по-ниско е разположен котелът в отоплителната система, толкова по-ниско е хидростатичното налягане на течната колона в горещия фрагмент от веригата

За „студения“ сегмент на водната верига също има свои правила, които увеличават налягането на течността:

• толкова повече загуби на топлина в "студената" част на отоплителната мрежа, колкото по-ниска е температурата на водата и толкова по-голяма е нейната плътност, следователно функционирането на системи с естествена циркулация е възможно само при значителен пренос на топлина;
• толкова по-голямо е разстоянието от дъното на веригата до връзката на радиатора, толкова по-голям е сечението на воден стълб с минимална температура и максимална плътност.

За да се гарантира спазването на последното правило, често в най-ниската точка на къщата, например в мазето, е инсталирана печка или котел. Това разположение на котела осигурява максимално възможното разстояние между долното ниво на радиаторите и точката на влизане на водата в топлообменника.

Въпреки това, височината между долната и горната точка на водния кръг по време на естествена циркулация не трябва да бъде твърде голяма (на практика не повече от 10 метра). Фурна или котел, само топлообменникът и долната част на ускорителния колектор се загряват.

Ако този фрагмент е незначителен спрямо цялата височина на водния кръг, тогава спадът на налягането в „горещия“ фрагмент на веригата ще бъде незначителен и процесът на циркулация няма да започне.

Използването на системи за естествена циркулация за двуетажни сгради е оправдано, а за по-големи етажи ще е необходима циркулационна помпа

Минимизиране на устойчивостта на движение на вода

При проектирането на система с естествена циркулация е необходимо да се вземе предвид скоростта на охлаждащата течност по веригата.

на първо мястоколкото по-бърза е скоростта, толкова по-бърз е преносът на топлина през системата „котел - топлообменник - водна верига - отоплителни радиатори - стая“.

на второ мястоколкото по-голяма е скоростта на течността през топлообменника, толкова по-малка е вероятността тя да заври, което е особено важно при отоплението на печките.

Кипящата вода в системата може да бъде много скъпа - разходите за демонтаж, ремонт и повторно инсталиране на топлообменника изискват много време и пари

В системите отопление с принудителна циркулация скоростта на водата зависи главно от параметрите циркулационна помпа.

При нагряване на вода с естествена циркулация скоростта зависи от следните фактори:

• разлики в налягането между фрагменти от контура в долната му точка;
• хидродинамична устойчивост отоплителна система.

Начините за осигуряване на максимални разлики в налягането са разгледани по-горе. Хидродинамичното съпротивление на реална система не може да бъде точно изчислено поради сложен математически модел и голям брой входни данни, точността на които е трудно да се гарантира.

Независимо от това, има общи правила, спазването на които ще намали съпротивлението на отоплителния кръг.

Основните причини за намаляване на скоростта на движение на водата са съпротивлението на стените на тръбата и наличието на стесняване поради наличието на фитинги или клапани. При нисък дебит съпротивлението на стената практически отсъства.

Изключение правят дългите и тънки тръби, характерни за отопление с топъл под, По правило се отличават отделни схеми с принудителна циркулация.

При избора на видовете тръби за верига с естествена циркулация е необходимо да се вземе предвид наличието на технически ограничения по време на инсталирането на системата. следователно пластмасови тръби нежелателно е да се използва по време на естествена циркулация на водата поради свързването на техните фитинги със значително по-малък вътрешен диаметър.

Фитингите от металопластикови тръби стесняват донякъде вътрешния диаметър и са сериозна пречка за потока на водата при ниско налягане (+)

Правила за избор и монтаж на тръби

Изборът между стомана или полипропиленови тръби с всякаква циркулация, тя се осъществява според критерия на възможността за използването им за топла вода, както и от гледна точка на цената, лекотата на инсталиране и експлоатационния живот.

Щрангът е монтиран от метална тръба, тъй като през него преминава вода с най-висока температура, а в случай на отопление на пещта или неизправност на топлообменника е възможна опцията за преминаване на пара.

При естествена циркулация е необходимо да се използва малко по-голям диаметър на тръбата, отколкото в случая на циркулационна помпа. Обикновено за отопление на помещения до 200 квадратни метра. m, диаметърът на ускорителния колектор и тръбата на входа на връщането към топлообменника е 2 инча.

Това се причинява от по-ниската скорост на водата в сравнение с опцията за принудителна циркулация, което води до следните проблеми:

• намален топлопренос за единица време от източника до отопляваното помещение;
• задръстване или задръстване на въздух, която не може да се справи с малко налягане.

Особено внимание при използване на естествена циркулация с по-ниска верига на подаване трябва да се обърне на проблема с отстраняването на въздуха от системата. Той не може да бъде напълно отстранен от охлаждащата течност чрез разширителен съд, както вряща вода първо влиза в устройствата по магистрала, разположена по-ниско от тях.

При принудителна циркулация налягането на водата отвежда въздуха към въздушния колектор, инсталиран в най-високата точка на системата - устройство с автоматично, ръчно или полуавтоматично управление. с Маевски кранове По принцип се пренастройва топлопредаването.

В гравитационните отоплителни мрежи с подаване, разположено под уредите, крановете на Mayevsky се използват директно за изпускане на въздух.

Всички съвременни отоплителни радиатори имат устройства за изпускане на въздух, следователно, за да предотвратите образуването на тапи във веригата, можете да направите наклон, задвижвайки въздуха към радиатора

Въздухът също може да се обезвъздуши, като се използват вентилационни отвори, инсталирани на всеки щранг или по въздушна линия, която протича успоредно на магистралите на системата. Поради внушителния брой устройства за изпускане на въздух, гравитационните вериги с по-ниско окабеляване са изключително редки.

С ниско налягане малка въздушна тапа може напълно да спре отоплителната система. Така че, съгласно SNiP 41-01-2003, не е позволено да се полагат тръбопроводи за отоплителна система без наклон със скорост на водата под 0,25 m / s.

При естествена циркулация такива скорости са непостижими. Ето защо, в допълнение към увеличаването на диаметъра на тръбите, трябва да се наблюдават постоянни склонове, за да се отстрани въздух от отоплителната система. Наклонът е проектиран със скорост 2–3 mm на 1 метър, в апартаментните мрежи наклонът достига 5 mm на линеен метър от хоризонталната линия.

Наклонът на подаване е направен в посока на движение на водата, така че въздухът да се придвижва към разширителния резервоар или системата за изпускане на въздух, разположена в горната точка на веригата. Въпреки че можете да направите контра-пристрастие, но в този случай трябва допълнително да настроите вентилационен клапан.

Наклонът на връщащата линия се прави като правило по посока на движението на охладената вода. Тогава долната точка на веригата ще съвпада с входа на връщащата тръба към топлинния генератор.

Най-често срещаната комбинация от наклона на захранващите и връщащите тръби за отстраняване на въздушни брави от естествената циркулационна водна верига

при инсталиране на топъл под малка площ във веригата с естествена циркулация, е необходимо да се предотврати навлизането на въздух в тесните и хоризонтални тръби на тази отоплителна система. Необходимо е да поставите устройството за отстраняване на въздуха пред топлия под.

Еднотръбни и двутръбни схеми за отопление

При разработване на схема за отопление на къща с естествена циркулация на водата е възможно да се проектират както една, така и няколко отделни вериги. Те могат да се различават значително един от друг. Независимо от дължината, броя на радиаторите и други параметри, те се изпълняват по еднотръбна или двутръбна схема.

Еднолинейна верига

Отоплителна система, използваща същата тръба за последователно подаване на вода към радиаторите, се нарича единична тръба. Най-простият вариант с една тръба е отоплението с метални тръби без използване на радиатори.

Това е най-евтиният и най-малко проблемен начин за решаване на отоплението в дома, когато се избира в полза на естествената циркулация на охлаждащата течност. Единственият значителен минус е появата на обемисти тръби.

Най-икономичното версия с една тръба с отоплителни радиатори горещата вода тече последователно през всяко устройство. Тук се нуждаете от минимален брой тръби и клапани.

Докато напредвате прехвърляне агент топлина се охлажда, така че следващите радиатори получават по-студена вода, което трябва да се вземе предвид при изчисляване на броя на секциите.

Една проста тръбна схема (по-горе) изисква минимално количество инсталационни работи и инвестирани средства. По-сложната и скъпа опция по-долу ви позволява да изключите радиаторите, без да спирате цялата система

Най-ефективният начин за свързване на отоплителни уреди към еднотръбна мрежа е диагоналната опция.

Съгласно тази схема на отоплителни кръгове с естествен тип циркулация горещата вода влиза в радиатора отгоре, след охлаждане се изхвърля през тръбата, разположена отдолу. При преминаване по този начин загрятата вода отделя максималното количество топлина.

При по-ниска връзка с акумулатора, както на входната тръба, така и на изходната тръба, топлопредаването значително намалява, тъй като нагрятата охлаждаща течност трябва да върви колкото е възможно по-дълго. Поради значително охлаждане, батерии с голям брой секции не се използват в такива схеми.

„Ленинградка” се характеризира с впечатляващи загуби на топлина, които трябва да се вземат предвид при изчисляването на системата. Неговият плюс е, че когато използвате спирателни клапани на входните и изходните дюзи, устройствата могат по избор да бъдат изключени за ремонт, без да се спира отоплителният цикъл (+)

Отоплителните вериги с подобна връзка на радиатори се наричат ​​“Leningradka". Въпреки отбелязаните топлинни загуби, те се предпочитат при подреждането на отоплителните системи в апартаменти, което се дължи на по-естетичния вид на тръбопровода.

Значителен недостатък на еднотръбните мрежи е невъзможността да се изключи един от отоплителните секции, без да се спира циркулацията на водата по цялата верига.

Затова обикновено прилагайте модернизацията на класическата схема с инсталирането на „байпас”За да заобиколите радиатора с помощта на клон с две сферични клапани или трипътен клапан. Това ви позволява да регулирате подаването на вода към радиатора, до пълното му изключване.

За две или повече етажни сгради се използват версии на еднотръбна схема с вертикални щрангове. В този случай разпределението на горещата вода е по-равномерно, отколкото при хоризонтални щрангове. В допълнение, вертикалните щрангове са по-малко разширени и се вписват по-добре в интериора на къщата.

Еднотръбна схема с вертикално окабеляване се използва успешно за отопление на двуетажни помещения с естествена циркулация. Представена е опцията с възможност за изключване на горните радиатори.

Опция за връщане на тръбата

Когато една тръба се използва за подаване на топла вода към радиаторите, а втората за източване на охладена към котел или пещ, тази схема на отопление се нарича двутръбна. Подобна система в присъствието на отоплителни радиатори се използва по-често от еднотръбна.

Той е по-скъп, тъй като изисква инсталирането на допълнителна тръба, но има редица значителни предимства:

• по-равномерно разпределение на температурата топлоносител, доставен към радиатори;
• по-лесно да се направи изчислението зависимостта на параметрите на радиаторите от площта на отопляваното помещение и необходимите температурни стойности;
• по-ефективен контрол на топлината до всеки радиатор.

В зависимост от посоката на движение на охладената вода, сравнително гореща, системи с двойни тръби подразделят се на преминаващи и задънена улица. В свързани вериги движението на охладената вода става в същата посока като горещата, следователно дължината на цикъла за цялата верига съвпада.

В задънените схеми охладената вода се придвижва към гореща, поради което за различните радиатори дължините на циклите на въртене на охлаждащата течност са различни. Тъй като скоростта в системата е малка, времето за отопление може да се различава значително. Онези радиатори, при които продължителността на цикъла на водния цикъл е по-къса, ще се нагряват по-бързо.

Когато избират задънена улица и свързаните с тях схеми за отопление, те изхождат предимно от удобството за извършване на връщаща тръба

Има два вида разположение на очната линия по отношение на отоплителните радиатори: горен и долен. С горната връзка тръбата за подаване на гореща вода е разположена над радиаторите, а с долната връзка е по-ниска.

С долната връзка въздухът може да бъде отстранен чрез радиатори и няма нужда да държите тръби отгоре, което е добре от гледна точка на дизайна на помещението.

Въпреки това, без колектор за ускорение, спадът на налягането ще бъде много по-малък, отколкото при използване на горното захранване. Следователно долната очна линия практически не се използва при отопление на помещенията по принципа на естествената циркулация.

Изводи и полезно видео по темата

Организация на еднотръбна схема, базирана на електрически котел за малка къща:

Работата на двутръбна система за едноетажна дървена къща, базирана на котел с твърдо гориво с дълго горене:

Използването на естествена циркулация по време на движението на водата в отоплителния кръг изисква точни изчисления и технически компетентни монтажни работи. При тези условия отоплителната система ще отоплява помещенията на частна къща и ще освободи собствениците от шума на помпата и зависимостта от електричество.

Ако имате въпроси по темата или имате желание да споделите личен опит в организирането и експлоатацията на гравитационна отоплителна система, моля, оставете коментари към тази статия. Полето за обратна връзка се намира отдолу.