Přírodní cirkulační topný systém: společné návrhy vodních okruhů

Konstrukce autonomní topné sítě typu gravitace se volí, pokud je nepraktické a někdy nemožné instalovat oběhové čerpadlo nebo připojit k centralizovanému napájení.

Instalace takového systému je levnější a zcela nezávislá na elektřině. Jeho výkon však do značné míry závisí na přesnosti návrhu.

Aby vytápěcí systém s přirozenou cirkulací fungoval hladce, je nutné vypočítat jeho parametry, správně nainstalovat komponenty a přiměřeně zvolit vodní okruh. Pomůžeme vám tyto problémy vyřešit.

Popsali jsme hlavní principy gravitačního systému, poradili jsme s výběrem potrubí, nastínili pravidla pro sestavení okruhu a umístění pracovních uzlů. Zvláštní pozornost jsme věnovali návrhu a fungování jedno- a dvou-trubkových topných okruhů.

Principy procesu přirozené cirkulace

K pohybu vody v topném okruhu bez použití oběhového čerpadla dochází díky přirozeným fyzikálním zákonům.

Pochopení povahy těchto procesů vám umožní kompetentně navrhnout topný systém pro typické a nestandardní případy.

Maximální rozdíl v hydrostatickém tlaku

Hlavní fyzickou vlastností jakéhokoli chladicího média (voda nebo nemrznoucí směs), které přispívá k jeho pohybu podél okruhu během přirozené cirkulace, je pokles hustoty se zvyšující se teplotou.

Hustota horké vody je nižší než studená, a proto existuje rozdíl v hydrostatickém tlaku kolony teplé a studené kapaliny. Studená voda stékající dolů do tepelného výměníku vytlačuje horkou vodu do potrubí.

Hnací silou vody v okruhu během přirozené cirkulace je rozdíl hydrostatického tlaku mezi studenými a horkými sloupci kapaliny

Topný okruh domu lze rozdělit na několik fragmentů. Voda směřuje vzhůru po „horkých“ fragmentech a dolů po „studených“ fragmentech. Hranice fragmentů jsou horní a dolní body topného systému.

Hlavní výzva v modelování systémy přirozené cirkulacevoda má dosáhnout maximálního možného rozdílu mezi tlakem kapalné kolony v „horkých“ a „studených“ fragmentech.

Prvkem vodního okruhu, který je pro přirozenou cirkulaci klasický, je kolektor zrychlení (hlavní stoupač) - vertikální potrubí směřující vzhůru od tepelného výměníku.

Kolektor zrychlení musí mít maximální teplotu, takže je izolován po celé své délce. I když, pokud výška kolektoru není velká (jako u jednopatrových domů), pak nemůžete provést izolaci, protože voda v ní nebude mít čas na vychladnutí.

Typicky je systém navržen tak, že horní bod kolektoru zrychlení se kryje s horním bodem celého obvodu. Nastavili výstup na otevřený expanzní nádrž nebo odvzdušňovací ventil, pokud se používá membránová nádrž.

Potom je délka „horkého“ fragmentu obvodu minimální možná, což vede ke snížení tepelné ztráty v této oblasti.

Je také žádoucí, aby „horký“ fragment okruhu nebyl kombinován s dlouhou částí transportující chlazené chladivo. V ideálním případě se spodní bod vodního okruhu shoduje se spodním bodem tepelného výměníku umístěného v topném zařízení.

Čím nižší je kotel v topném systému, tím nižší je hydrostatický tlak kapalné kolony v horkém fragmentu okruhu

Pro „chladný“ úsek vodního okruhu má také svá vlastní pravidla, která zvyšují tlak kapaliny:

• čím větší jsou tepelné ztráty v „studené“ části topné sítě, čím nižší je teplota vody a čím vyšší je její hustota, fungování systémů s přirozenou cirkulací je možné pouze s významným přenosem tepla.
• čím větší je vzdálenost od spodní části obvodu k připojení radiátoru, čím větší je část vodního sloupce s minimální teplotou a maximální hustotou.

Aby se zajistilo dodržování posledně uvedeného pravidla, je kamna nebo kotel často instalována v nejnižším bodě domu, například v suterénu. Toto uspořádání kotle poskytuje maximální možnou vzdálenost mezi spodní úrovní radiátorů a bodem vstupu vody do tepelného výměníku.

Výška mezi spodním a horním bodem vodního okruhu během přirozené cirkulace by však neměla být příliš velká (v praxi ne více než 10 metrů). Vytápí se trouba nebo kotel, pouze tepelný výměník a spodní část sběrače zrychlení.

Pokud je tento fragment zanedbatelný vzhledem k celé výšce vodního okruhu, pokles tlaku v „horkém“ fragmentu okruhu bude zanedbatelný a proces cirkulace nebude zahájen.

Použití přirozených cirkulačních systémů pro dvoupodlažní budovy je odůvodněné a pro větší podlahy bude potřeba oběhové čerpadlo

Minimalizace odolnosti proti pohybu vody

Při navrhování systému s přirozenou cirkulací je nutné vzít v úvahu rychlost chladicího média podél okruhu.

Za prvéčím vyšší je rychlost, tím rychlejší je přenos tepla systémem „kotel - výměník tepla - vodní okruh - topná tělesa - místnost“.

Za druhéčím rychleji je kapalina rychlostí prostřednictvím tepelného výměníku, tím méně je pravděpodobné, že se bude vařit, což je zvláště důležité při ohřevu kamen.

Vařící voda v systému může být velmi drahá - náklady na demontáž, opravu a instalaci výměníku tepla vyžadují hodně času a peněz

V systémech nucené cirkulační topení rychlost vody závisí hlavně na parametrech oběhové čerpadlo.

U ohřevu vody s přirozenou cirkulací závisí rychlost na následujících faktorech:

• tlakové rozdíly mezi fragmenty obrysu v jeho spodním bodě;
• hydrodynamický odpor topný systém.

Způsoby, jak zajistit maximální tlakové rozdíly, byly diskutovány výše. Hydrodynamický odpor reálného systému nelze přesně vypočítat kvůli složitému matematickému modelu a velkému počtu vstupních dat, jejichž přesnost je obtížné zaručit.

Přesto existují obecná pravidla, jejichž dodržování sníží odpor topného okruhu.

Hlavními důvody pro snížení rychlosti pohybu vody jsou odpor stěn potrubí a přítomnost zúžení v důsledku přítomnosti armatur nebo ventilů. Při nízkém průtoku prakticky neexistuje odpor stěny.

Výjimkou jsou dlouhé a tenké trubky, charakteristické pro vytápění teplá podlaha. Zpravidla se za to rozlišují oddělené obvody s nuceným oběhem.

Při výběru typů potrubí pro okruh s přirozenou cirkulací je třeba při instalaci systému zohlednit technická omezení. Proto plastové trubky je nežádoucí používat při přirozené cirkulaci vody z důvodu spojení jejich armatur s výrazně menším vnitřním průměrem.

Tvarovky z plastů a trubek z plastu poněkud zužují vnitřní průměr a představují vážnou překážku pro průtok vody při nízkém tlaku (+)

Pravidla pro výběr a instalaci potrubí

Výběr z oceli nebo polypropylenové trubky s jakoukoli cirkulací probíhá podle kritéria možnosti jejich použití pro horkou vodu, jakož i z hlediska ceny, snadnosti instalace a životnosti.

Stoupačka je namontována z kovového potrubí, protože jím prochází voda s nejvyšší teplotou, a v případě vytápění v peci nebo poruchy výměníku tepla je možná možnost průchodu páry.

Při přirozené cirkulaci je nutné použít mírně větší průměr potrubí než v případě oběhového čerpadla. Obvykle pro vytápění místností do 200 metrů čtverečních. m, průměr sběrače zrychlení a potrubí na vstupu zpátečky do tepelného výměníku jsou 2 palce.

To je způsobeno nižší rychlostí vody ve srovnání s možností nuceného oběhu, což vede k následujícím problémům:

• snížený přenos tepla za jednotku času od zdroje do vytápěné místnosti;
• ucpání nebo přetížení vzduchu, které se nedokážou vyrovnat s malým tlakem.

Zvláštní pozornost je třeba při použití přirozené cirkulace s dolním napájecím okruhem věnovat problému odstraňování vzduchu ze systému. Nelze zcela vyjmout z chladicího média expanzní nádobou, jako je vroucí voda nejprve vstupuje do zařízení na dálnici umístěné níže než oni.

Při nucené cirkulaci tlačí voda vzduch do sběrného vzduchu instalovaného v nejvyšším bodě systému - zařízení s automatickým, manuálním nebo poloautomatickým ovládáním. Použití Mayevsky jeřáby V zásadě je upraven přenos tepla.

V gravitačních topných sítích s přívodem umístěným pod spotřebiči se Mayevskyho kohoutky používají přímo pro odvádění vzduchu.

Všechny moderní topné radiátory mají zařízení pro odsávání vzduchu, proto, abyste zabránili tvorbě zátek v okruhu, můžete udělat svah a řídit vzduch do radiátoru

Vzduch lze také odvzdušnit pomocí větracích otvorů instalovaných na každém stoupačce nebo na venkovním vedení vedeném rovnoběžně s dálnicemi systému. Vzhledem k velkému počtu zařízení na odsávání vzduchu jsou gravitační obvody s nižším zapojením velmi vzácné.

Při nízkém tlaku může malá vzduchová zátka zcela zastavit topný systém. Podle SNiP 41-01-2003 tedy není dovoleno pokládat potrubí topného systému bez spádu při rychlosti vody menší než 0,25 m / s.

Při přirozeném oběhu jsou takové rychlosti nedosažitelné. Proto musí být kromě zvětšování průměru potrubí dodržovány také konstantní svahy, aby se odstranil vzduch z topného systému. Sklon je navržen s rychlostí 2–3 mm na 1 metr, v bytových sítích sklon dosahuje 5 mm na lineární metr vodorovné čáry.

Přiváděcí sklon je vytvořen ve směru pohybu vody tak, aby se vzduch pohyboval do expanzní nádrže nebo do systému odvzdušňování vzduchu umístěného v horním bodě okruhu. I když můžete udělat protiozpět, ale v tomto případě musíte dodatečně nastavit odvzdušňovací ventil.

Sklon zpátečky je zpravidla ve směru pohybu chlazené vody. Poté se spodní bod okruhu shoduje se vstupem zpětného potrubí do generátoru tepla.

Nejobvyklejší kombinace sklonu přívodního a zpětného potrubí k odstranění vzduchových uzávěrů z přirozeného oběhu vody

V instalace teplé podlahy malá plocha v okruhu s přirozenou cirkulací, je nutné zabránit vstupu vzduchu do úzkých a vodorovných trubek tohoto topného systému. Zařízení pro odvádění vzduchu je nutné umístit před teplou podlahu.

Schémata vytápění jedním a dvěma potrubí

Při vývoji schématu vytápění domu s přirozenou cirkulací vody je možné navrhnout jeden nebo několik samostatných okruhů. Mohou se od sebe výrazně lišit. Bez ohledu na délku, počet radiátorů a další parametry jsou prováděny podle schématu s jedním nebo dvěma potrubí.

Jednořádkový obvod

Vytápěcí systém používající stejnou trubku pro postupné zásobování vodou radiátory se nazývá jediná trubka. Nejjednodušší variantou jedné trubky je vytápění kovovými trubkami bez použití radiátorů.

Jedná se o nejlevnější a nejméně problematický způsob řešení vytápění domácností, když se rozhodnete pro přirozený oběh chladicí kapaliny. Jediným významným minus je vzhled objemných trubek.

Nejúspornější verze s jednou trubicí u radiátorů vytéká horká voda postupně přes každé zařízení. Zde potřebujete minimální počet potrubí a ventilů.

Jak postupujete chladicí kapalina ochlazuje se, takže následné radiátory dostávají chladnější vodu, což je třeba vzít v úvahu při výpočtu počtu sekcí.

Jednoduchý jednovrstvý systém (výše) vyžaduje minimální množství instalačních prací a investované prostředky. Složitější a nákladnější varianta níže umožňuje vypnout radiátory bez zastavení celého systému.

Nejúčinnějším způsobem připojení topných spotřebičů k síti s jedním potrubím je možnost diagonální.

Podle tohoto schématu topných okruhů s přirozeným typem cirkulace horká voda vstupuje do radiátoru shora, po ochlazení je vypouštěna potrubím umístěným níže. Při tomto průchodu vydává ohřátá voda maximální množství tepla.

Při nižším připojení k baterii, jak k vstupnímu, tak i k výstupnímu potrubí, je přenos tepla výrazně snížen, protože ohřáté chladivo musí jít co nejdéle. Kvůli významnému chlazení se v takových schématech nepoužívají baterie s velkým počtem sekcí.

„Leningradka“ se vyznačuje působivými tepelnými ztrátami, které je třeba vzít v úvahu při výpočtu systému. Jeho výhodou je, že při použití uzavíracích ventilů na vstupních a výstupních tryskách lze zařízení volitelně vypnout kvůli opravě bez zastavení ohřívacího cyklu (+)

Topné okruhy s podobným připojením radiátorů se nazývají „Leningradka“. Navzdory zaznamenaným tepelným ztrátám jsou preferovány v uspořádání systémů vytápění bytů, což je způsobeno estetičtějším vzhledem potrubí.

Významnou nevýhodou jedno-trubkových sítí je neschopnost vypnout jednu z topných sekcí bez zastavení cirkulace vody v celém obvodu.

Proto obvykle používejte modernizaci klasického schématu instalací „obejít„Obejít radiátor pomocí větve se dvěma kulovými ventily nebo trojcestným ventilem. To vám umožní upravit přívod vody do radiátoru až do jeho úplného vypnutí.

Pro dvě nebo více podlažních budov se používají verze jednovrstvého schématu s vertikálním stoupáním. V tomto případě je distribuce horké vody rovnoměrnější než u vodorovných stoupaček. Kromě toho jsou vertikální stoupačky méně rozšířené a lépe se hodí do interiéru domu.

Pro vytápění dvoupodlažních místností s přirozenou cirkulací se úspěšně používá jedno trubkové schéma se svislým vedením. Je uvedena možnost vypnutí horních radiátorů.

Možnost zpětného potrubí

Pokud se jedna trubka používá k přivádění horké vody do radiátorů a druhá k odvádění chlazené do kotle nebo pece, nazývá se toto schéma vytápění dvěma trubkami. Podobný systém v přítomnosti topných radiátorů je používán častěji než jedno trubkový.

Je to dražší, protože vyžaduje instalaci dalšího potrubí, ale má řadu významných výhod:

• rovnoměrnější rozdělení teploty tepelný nosič dodávaný do radiátorů;
• jednodušší provést výpočet závislost parametrů radiátorů na ploše vytápěné místnosti a požadovaných hodnot teploty;
• účinnější regulace tepla do každého radiátoru.

V závislosti na směru pohybu chlazené vody, relativně horká, systémy dvojitého potrubí rozdělil se na kolem a mrtvá místa. V přidružených obvodech dochází k pohybu chlazené vody ve stejném směru jako horká, proto se délka cyklu pro celý obvod shoduje.

V režimech slepých uliček se chlazená voda pohybuje směrem k horké, proto u různých radiátorů jsou délky cyklů otáčení chladicí kapaliny odlišné. Protože rychlost v systému je malá, doba ohřevu se může výrazně lišit. Radiátory, u kterých je délka cyklu vodního cyklu kratší, budou zahřívány rychleji.

Při výběru slepé uličky a souvisejících schémat vytápění vycházejí především z pohodlí provedení zpětného potrubí

Existují dva typy umístění oční linky vzhledem k topným radiátorům: horní a dolní. Při horním připojení je potrubí pro přívod horké vody umístěno nad radiátory a při dolním připojení je nižší.

Se spodním připojením může být vzduch odváděn pomocí radiátorů a není třeba držet potrubí nahoře, což je dobré z hlediska designu místnosti.

Bez kolektoru zrychlení však bude pokles tlaku mnohem menší než při použití horního zdroje. Spodní oční linky se proto prakticky nepoužívají při vytápění prostor na principu přirozené cirkulace.

Závěry a užitečné video na toto téma

Organizace jedno trubkového schématu založeného na elektrickém kotli pro malý dům:

Práce dvoutrubkového systému pro jednopatrový dřevěný dům založený na kotli na pevná paliva s dlouhým spalováním:

Použití přirozené cirkulace při pohybu vody v topném okruhu vyžaduje přesné výpočty a technicky způsobilé instalační práce. Za těchto podmínek vytápí systém vytápění místností soukromého domu a zbaví majitele hluku čerpadla a závislosti na elektřině.

Pokud máte nějaké dotazy k tomuto tématu nebo si přejete podělit se o osobní zkušenosti s organizací a provozováním gravitačního topného systému, zanechte prosím komentáře k tomuto článku. Pole zpětné vazby se nachází níže.