מערכת חימום במחזור טבעי: עיצובים נפוצים של מעגלי מים

בניית רשת חימום אוטונומית מסוג כוח הכבידה נבחרה אם היא לא מעשית ולעיתים בלתי אפשרית להתקין משאבת זרימה או להתחבר לספק כוח מרכזי.

מערכת כזו זולה יותר להתקנה ובלתי תלויה לחלוטין בחשמל. עם זאת, הביצועים שלו תלויים במידה רבה ברמת הדיוק של העיצוב.

על מנת שמערכת החימום עם זרימת הדם הטבעית תפעל בצורה חלקה, יש צורך לחשב את הפרמטרים שלה, להתקין נכון את הרכיבים ולבחור באופן סביר את מעגל המים. אנו נעזור בפתרון בעיות אלה.

תיארנו את העקרונות העיקריים של מערכת הכבידה, נתנו עצות בבחירת צינור, תיארנו את כללי הרכבת המעגל והצבת צמתי עבודה. הקדשנו תשומת לב מיוחדת לעיצוב ותפקודם של מעגלי חימום עם שני צינורות.

עקרונות התהליך הטבעי במחזור הדם

תהליך תנועת המים במעגל החימום ללא שימוש במשאבת זרימה מתרחש עקב חוקים פיזיקליים טבעיים.

הבנת טיבם של תהליכים אלה תאפשר לכם להתמודד בצורה מיומנת לתכנן מערכת חימום במקרים טיפוסיים ולא סטנדרטיים.

ההבדל המרבי בלחץ ההידרוסטטי

המאפיין הפיזי העיקרי של כל נוזל קירור (מים או נוזל לרדיאטור), התורם לתנועתו לאורך המעגל בזמן זרימת הטבע, הוא ירידה בצפיפות עם עליית הטמפרטורה.

הצפיפות של מים חמים היא פחות מקרה ולכן יש הבדל בלחץ ההידרוסטטי של עמוד הנוזל החם והקר. מים קרים הזורמים למחלף החום מזיזים מים חמים במעלה הצינור.

הכוח המניע של המים במעגל במהלך זרימת דם טבעית הוא ההבדל בלחץ ההידרוסטטי בין העמודים הקרים לחמים של נוזל

ניתן לחלק את מעגל החימום של הבית למספר שברים. מים מכוונים כלפי מעלה לאורך שברים "חמים", ומורדים לאורך שברים "קרים". גבולות השברים הם הנקודות העליונות והתחתונות של מערכת החימום.

האתגר העיקרי בתחום הדוגמנות מערכות זרימה טבעיתמים הם להשיג את ההבדל המרבי האפשרי בין הלחץ של עמוד הנוזל בשברים "חמים" ו"קר ".

האלמנט של מעגל המים, הקלאסי לתפוצה טבעית, הוא אספן ההאצה (הועלה הראשי) - צינור אנכי המופנה כלפי מעלה ממחלף החום.

על אספן התאוצה להיות בעל טמפרטורה מקסימאלית, כך שהוא מבודד לאורך כל אורכו. אם כי, אם גובה האספן אינו גדול (כמו לבתים חד קומתיים), אינך יכול לנהל בידוד, מכיוון שהמים בתוכו לא יספיקו להתקרר.

בדרך כלל, המערכת מתוכננת כך שהנקודה העליונה של אספן ההאצה תואמת את הנקודה העליונה של המעגל כולו. הם קבעו את היציאה אל מרחיב טנקים פתוח או שסתום אוורור אם משתמשים במיכל קרום.

ואז אורך השבר "החם" של המעגל הוא המינימלי האפשרי, מה שמביא לירידה באובדן החום באזור זה.

רצוי גם כי השבר "החם" של המעגל לא ישולב עם קטע ארוך המעביר את נוזל הקירור המצונן. באופן אידיאלי, הנקודה התחתונה של מעגל המים חופפת את הנקודה התחתונה של מחליף החום המונח במכשיר החימום.

ככל שהדוד נמצא במערכת החימום, הלחץ ההידרוסטטי של עמוד הנוזל נמוך יותר בשבר החם של המעגל.

לקטע ה"קר "של מעגל המים יש גם חוקים משלו המגדילים את לחץ הנוזל:

• כך יש יותר אובדן חום בחלק ה"קר "של רשת החימום, ככל שטמפרטורת המים נמוכה יותר וצפיפותם גדולה יותר, ולכן תפקוד מערכות עם זרימה טבעית אפשרי רק עם העברת חום משמעותית;
• כך המרחק מתחתית המעגל לחיבור הרדיאטור גדול יותר, כך חלקו של עמוד המים גדול יותר עם טמפרטורה מינימלית וצפיפות מקסימאלית.

כדי להבטיח ציות לכלל האחרון, לעיתים קרובות מותקן תנור או דוד בנקודה הנמוכה ביותר של הבית, למשל, במרתף. סידור זה של הדוד מספק את המרחק המרבי האפשרי בין המפלס התחתון של הרדיאטורים לנקודת הכניסה של מים למחליף החום.

עם זאת, הגובה בין הנקודות התחתונות והעליון של מעגל המים בזמן זרימת הטבע לא אמור להיות גדול מדי (בפועל, לא יותר מ- 10 מטר). תנור או דוד, רק מחליף החום והחלק התחתון של אספן ההאצה מחוממים.

אם שבר זה אינו משמעותי ביחס לכל גובה מעגל המים, ירידת הלחץ בשבר "החם" של המעגל תהיה לא משמעותית ותהליך זרימת הדם לא יתחיל.

השימוש במערכות זרימה טבעיות לבניינים דו קומתיים מוצדק, ויש צורך במשאבת זרימה עבור קומות גדולות יותר

מזעור העמידות לתנועת מים

בעת תכנון מערכת עם זרימה טבעית, יש לקחת בחשבון את מהירות נוזל הקירור לאורך המעגל.

ראשיתככל שהמהירות מהירה יותר, כך העברת החום מהירה יותר דרך מערכת "הדוד - מחליף חום - מעגל מים - רדיאטורי חימום - חדר".

שניתככל שמהירות הנוזל דרך מחליף החום מהירה יותר, כך סביר להניח שהוא ירתח, וזה חשוב במיוחד כאשר תנורי חימום.

מים רותחים במערכת יכולים להיות יקרים מאוד - עלות פירוק, תיקון והתקנת מחליף החום דורשת זמן רב וכסף

במערכות חימום במחזור כפייה מהירות המים תלויה בעיקר בפרמטרים משאבת זרימה.

עם חימום מים במחזור טבעי, המהירות תלויה בגורמים הבאים:

• הפרשי לחץ בין שברי קווי המתאר בנקודה התחתונה;
• התנגדות הידרודינמית מערכת חימום.

דרכים להבטיח הבדלי לחץ מרביים נדונו לעיל. לא ניתן לחשב במדויק את ההתנגדות ההידרודינמית של מערכת אמיתית בגלל מודל מתמטי מורכב ומספר גדול של נתוני קלט, שקשה להבטיח את רמת הדיוק שלהם.

עם זאת, ישנם כללים כלליים, שהעמידה בהם תפחית את ההתנגדות של מעגל החימום.

הסיבות העיקריות להפחתת מהירות תנועת המים הן ההתנגדות של קירות הצינור ונוכחות היצרות בגלל נוכחות אביזרי או שסתומים. בקצב זרימה נמוך, ההתנגדות לקיר נעדרת למעשה.

יוצא הדופן הוא צינורות ארוכים ודקים, האופייניים לחימום עם רצפה חמה. ככלל, נבדלים מעגלים נפרדים עם תפוצה כפויה.

בעת בחירת סוגי הצינורות למעגל עם זרימה טבעית, יש צורך לקחת בחשבון את נוכחותן של מגבלות טכניות במהלך התקנת המערכת. לכן צינורות פלסטיק לא רצוי להשתמש במהלך זרימת מים טבעית בגלל חיבור אביזריהם בקוטר פנימי קטן משמעותית.

אביזרי צנרת מתכת-פלסטיק מצמצמים מעט את הקוטר הפנימי ומהווים מכשול רציני לזרימת מים בלחץ נמוך (+)

כללים לבחירת והתקנת צינורות

הבחירה בין פלדה או צינורות פוליפרופילן במחזור כלשהו, ​​זה מתרחש על פי הקריטריון לאפשרות השימוש בהם למים חמים, כמו גם מבחינת המחיר, קלות ההתקנה וחיי השירות.

המסגרת מורכבת מצינור מתכת, מכיוון שהמים בטמפרטורה הגבוהה ביותר עוברים דרכו, ובמקרה של חימום תנור או תקלה של מחליף חום, אפשרות העברת אדים אפשרית.

עם זרימה טבעית, יש צורך להשתמש בקוטר צינור גדול מעט יותר מאשר במקרה של משאבת זרימה. בדרך כלל, לחימום חדרים עד 200 מ"ר. מ ', קוטרו של אספן ההאצה והצינור בכניסת החזרה למחליף החום הוא 2 אינץ'.

זה נגרם על ידי מהירות מים נמוכה בהשוואה לאפשרות זרימת הדחיפה המאולצת, מה שמוביל לבעיות הבאות:

• העברת חום מופחתת ליחידת זמן מהמקור לחדר המחומם;
• סתימה או עומס אוויר, שלא מצליחים להתמודד עם לחץ קטן.

יש להקדיש תשומת לב מיוחדת בעת שימוש במחזור טבעי עם מעגל אספקה ​​נמוך יותר לבעיית הוצאת האוויר מהמערכת. זה לא ניתן להסיר לחלוטין מהנוזל קירור דרך מיכל הרחבה, כמו מים רותחים נכנסים לראשונה למכשירים בכביש המהיר הנמצא נמוך משל עצמם.

כאשר זרימת הדחיפה מאולצת, לחץ המים מניע את האוויר אל אספן האוויר המותקן בנקודה הגבוהה ביותר של המערכת - מכשיר עם בקרה אוטומטית, ידנית או חצי אוטומטית. באמצעות מנופי מייבסקי בעיקרון, העברת החום מותאמת.

ברשתות חימום כוח משיכה עם הזנה הממוקמת מתחת למכשירים, הברזים של מייבסקי משמשים ישירות לאוויר מדמם.

לכל רדיאטורי החימום המודרניים יש התקני פליטה של ​​אוויר, לכן, כדי למנוע היווצרות תקעים במעגל, אתה יכול לעשות שיפוע, להניע את האוויר לרדיאטור

ניתן גם לפתוח אוויר באמצעות פתחי אוורור המותקנים על כל מגדל הקו או על קו תקורה הפועל במקביל לכבישים המהירים של המערכת. בגלל המספר המרשים של מכשירי פליטה של ​​אוויר, מעגלי הכבידה עם החיווט התחתון הם נדירים ביותר.

בלחץ נמוך, תקע אוויר קטן יכול לעצור לחלוטין את מערכת החימום. לכן, על פי SNiP 41-01-2003, אסור להניח צינורות של מערכת חימום ללא שיפוע במהירות מים נמוכה מ- 0.25 מ '/ ש'.

עם זרימה טבעית, מהירויות כאלה אינן ניתנות להשגה. לכן, בנוסף להגדלת קוטר הצינורות, יש להקפיד על מדרונות קבועים בכדי להוציא אוויר ממערכת החימום. המדרון מעוצב בקצב של 2–3 מ"מ למטר. ברשתות דירות המדרון מגיע ל -5 מ"מ למטר ליניארי של הקו האופקי.

שיפוע ההזנה נעשה בכיוון התנועה של המים כך שהאוויר יעבור למיכל המרחיב או למערכת דימום האוויר הממוקמת בנקודה העליונה של המעגל. אמנם אתה יכול לבצע הטיה נגדית, אך במקרה זה, עליך להגדיר בנוסף שסתום אוורור.

שיפוע קו החזרה נעשה ככלל לכיוון התנועה של מים צוננים. ואז הנקודה התחתונה של המעגל תעלה בקנה אחד עם כניסת צינור ההחזרה לגנרטור החום.

השילוב הנפוץ ביותר של שיפוע צינורות האספקה ​​והחזרה להסרת מנעולי אוויר ממעגל המים במחזור הטבעי

בשעה התקנת רצפה חמה אזור קטן במעגל עם זרימה טבעית, יש צורך למנוע כניסה של אוויר לצינורות הצרים והאופקיים של מערכת חימום זו. יש צורך למקם את המכשיר להסרת האוויר מול הרצפה החמה.

תוכניות חימום עם צנרת אחת ושני צינורות

בעת פיתוח מערך חימום לבית עם זרימת מים טבעית, ניתן לתכנן שניהם מעגלים נפרדים או כמה. הם יכולים להיות שונים זה מזה באופן משמעותי. ללא קשר לאורך, מספר הרדיאטורים ופרמטרים אחרים, הם מבוצעים על פי מערך צנרת אחד או שני צינורות.

מעגל קו יחיד

מערכת חימום המשתמשת בצינור זהה לאספקת מים רציפה לרדיאטורים נקראת צינור יחיד. האפשרות הפשוטה ביותר עם צינור יחיד היא חימום בצינורות מתכתיים ללא שימוש ברדיאטורים.

זו הדרך הזולה והפחות בעייתית לפתור חימום ביתי כאשר בוחרים לטובת זרימת הדם הטבעית של נוזל הקירור. המינוס המשמעותי היחיד הוא המראה של צינורות מגושמים.

לכל היותר חסכוני גרסת צינור יחיד עם רדיאטורים לחימום, מים חמים זורמים ברצף דרך כל מכשיר. כאן אתה צריך מספר מינימלי של צינורות ושסתומים.

ככל שאתה מתקדם נוזל קירור מתקרר, ולכן הרדיאטורים הבאים מקבלים מים קרים יותר, אותם יש לקחת בחשבון בעת ​​חישוב מספר הקטעים.

תוכנית פשוטה של ​​צינור אחד (למעלה) דורשת מינימום עבודות התקנה וכספים מושקעים. האפשרות המורכבת והיקרה יותר למטה מאפשרת לכבות את הרדיאטורים מבלי לעצור את המערכת כולה.

הדרך היעילה ביותר לחיבור מכשירי חימום לרשת צנרת אחת היא האופציה האלכסונית.

על פי תכנית זו של מעגלי חימום עם סוג טבעי של זרימת מים, מים חמים נכנסים לרדיאטור מלמעלה, לאחר הקירור הם מוזרמים דרך הצינור הממוקם למטה. כאשר עוברים בדרך זו, מים מחוממים מפטרים את כמות החום המרבית.

עם חיבור נמוך יותר לסוללה, הן לצינור הכניסה והן לצינור הפלט, העברת החום מצטמצמת משמעותית, מכיוון שצריכת הקירור המחוממת חייבת להימשך זמן רב ככל האפשר. בשל קירור משמעותי, סוללות עם מספר רב של חלקים אינן משמשות בתכניות כאלה.

"לנינגרדקה" מאופיין באובדן חום מרשים, שיש לקחת בחשבון בעת ​​חישוב המערכת. היתרון שלו הוא שכאשר משתמשים בשסתומי כיבוי על חרירי הכניסה והיציאות, ניתן לכבות את המכשירים לחלופין לתיקון מבלי לעצור את מחזור החימום (+)

מעגלי חימום עם חיבור דומה לרדיאטורים נקראים "לנינגרדקה“. למרות הפסדי החום שצוינו, הם מועדפים בסידור מערכות חימום דירה, אשר נובע מהמראה האסתטי יותר של הצינור.

החיסרון המשמעותי של רשתות צנרת אחת הוא חוסר היכולת לכבות את אחד ממקטעי החימום מבלי לעצור את זרימת המים ברחבי המעגל.

לכן יש ליישם בדרך כלל את המודרניזציה של התוכנית הקלאסית בהתקנה של "עוקף"לעקוף את הרדיאטור באמצעות סניף עם שני שסתומי כדור או שסתום תלת-כיווני. זה מאפשר לך להתאים את אספקת המים לרדיאטור, עד לכיבויו המלא.

עבור שני בניינים או יותר קומות משתמשים בגרסאות של מערך הצינורות האחד עם מגדלים אנכיים. במקרה זה, חלוקת המים החמים אחידה יותר מאשר עם העליות האופקיות. בנוסף, התרמויים האנכיים מורחבים פחות ומתאימים טוב יותר לפנים הבית.

מערך צינורות יחיד עם חיווט אנכי משמש בהצלחה לחימום חדרים דו-קומתיים תוך שימוש במחזור טבעי. מוצגת האפשרות עם כיבוי הרדיאטורים העליונים.

אפשרות להחזיר צינור

כאשר משמש צינור אחד לאספקת מים חמים לרדיאטורים, והשני לניקוז צונן לדוד או לתנור, נקראת תוכנית חימום זו שתי צינורות. מערכת דומה בנוכחות רדיאטורי חימום משמשת לעתים קרובות יותר מאשר מערכת בעלת צינור אחד.

זה יקר יותר, מכיוון שהוא דורש התקנה של צינור נוסף, אך יש לו מספר יתרונות משמעותיים:

• חלוקת טמפרטורה אחידה יותר מנשא חום המסופק לרדיאטורים;
• קל יותר לבצע את החישוב התלות של הפרמטרים של רדיאטורים באזור החדר המחומם וערכי הטמפרטורה הנדרשים;
• בקרת חום יעילה יותר לכל רדיאטור.

תלוי בכיוון התנועה של המים המצוננים, יחסית חמים, מערכות צינור כפול מחולק לחללי חלוף ושקעים. במעגלים קשורים התנועה של מים צוננים מתרחשת באותו כיוון של חם, ולכן אורך המחזור של כל המעגל עולה בקנה אחד.

במערכות מבוי סתום, מים צוננים נעים לעבר חם, לכן עבור רדיאטורים שונים אורכי מחזור המהפכה של נוזל הקירור שונים. מכיוון שהמהירות במערכת קטנה, זמן החימום יכול להשתנות משמעותית. אותם רדיאטורים שבהם אורך המחזור של מחזור המים קצר יותר יתחממו מהר יותר.

בעת בחירת מבוי סתום ותוכניות חימום נלוות, הם ממשיכים בעיקר מהנוחות של ביצוע צינור החזרה

ישנם שני סוגים של מיקום אייליינר ביחס לרדיאטור החימום: עליון ותחתון. עם החיבור העליון, צינור אספקת המים החמים ממוקם מעל הרדיאטורים, ועם החיבור התחתון הוא נמוך יותר.

עם החיבור התחתון, ניתן להסיר אוויר דרך רדיאטורים ואין צורך להחזיק צינורות למעלה, וזה טוב מבחינת עיצוב החדר.

עם זאת, ללא אספן תאוצה, ירידת הלחץ תהיה הרבה פחות מאשר בעת שימוש באספקה ​​העליונה. לפיכך, האייליינר התחתון אינו משמש כמעט בעת חימום המקום באמצעות עיקרון זרימת הטבע.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

ארגון מערך צינור יחיד על בסיס דוד חשמלי לבית קטן:

עבודתה של מערכת דו צינורית לבית עץ בן קומות אחת, המבוססת על דוד דלק מוצק של שריפה ארוכה:

השימוש במחזור טבעי במהלך תנועת מים במעגל החימום דורש חישובים מדויקים ועבודות התקנה מוכשרות טכנית. בתנאים אלה, מערכת החימום תחמם את חדרי הבית הפרטי ותקל על בעלי רעש המשאבה והתלות בחשמל.

אם יש לך שאלות בנושא או שאתה מעוניין לחלוק ניסיון אישי בארגון והפעלה של מערכת חימום מסוג כוח משיכה, אנא השאר הערות למאמר זה. תיבת המשוב נמצאת למטה.