Gesloten verwarmingssysteem: schema's en installatiefuncties van een gesloten type systeem
Het belangrijkste kenmerk waarin een gesloten verwarmingssysteem verschilt van een open, is de isolatie tegen omgevingsinvloeden. Zo'n circuit bevat een circulatiepomp die de beweging van koelvloeistof stimuleert. Het circuit heeft veel van de nadelen die inherent zijn aan een open verwarmingscircuit.
U leert alles over de voor- en nadelen van gesloten verwarmingscircuits door ons artikel te lezen. Het heeft de apparaatopties grondig gedemonteerd, de specifieke kenmerken van de montage en bediening van gesloten systemen. Voor onafhankelijke meesters wordt een voorbeeld van hydraulische berekening gegeven.
De ter referentie gepresenteerde informatie is gebaseerd op bouwcodes. Om de perceptie van een moeilijk onderwerp te optimaliseren, wordt de tekst aangevuld met handige schema's, fotocollecties en videogidsen.
De inhoud van het artikel:
Het principe van de werking van een gesloten systeem
De thermische uitzetting in een gesloten systeem wordt gecompenseerd door het gebruik van een membraanexpansievat, gevuld met water tijdens verwarming. Bij het koelen gaat er weer water uit de tank het systeem in, waardoor een constante druk in het circuit wordt gehandhaafd.
De druk die tijdens de installatie in het gesloten verwarmingscircuit wordt gegenereerd, wordt overgebracht naar het hele systeem. Het koelmiddel wordt met geweld rondgepompt, daarom is dit systeem vluchtig. Zonder circulatiepomp er zal geen beweging van verwarmd water via de leidingen naar de apparaten en terug naar de warmtegenerator zijn.
De belangrijkste elementen van een gesloten lus:
- een ketel;
- luchtuitlaatklep;
- thermostatische klep;
- radiatoren;
- pijpen;
- expansievat, niet in contact met de atmosfeer;
- inregelafsluiter;
- kogelkraan;
- pomp, filter;
- veiligheidsklep;
- manometer;
- fittingen, bevestigingsmiddelen.
Is de stroomtoevoer thuis ononderbroken, dan werkt een gesloten systeem efficiënt. Vaak wordt het ontwerp aangevuld met "warme vloeren", wat de efficiëntie en warmteafvoer verhoogt.
Door deze opstelling kunt u zich niet aan een bepaalde diameter van de pijpleiding houden, om de aanschafkosten van materialen te verminderen en de pijpleiding niet op een helling te plaatsen, wat de installatie vereenvoudigt. Vloeistof met lage temperatuur moet naar de pomp stromen, anders is de werking ervan onmogelijk.
Deze optie heeft één negatieve nuance - terwijl bij een constante helling de verwarming zelfs werkt zonder stroomtoevoer, en bij een strikt horizontale positie van de pijpleiding, werkt een gesloten systeem niet. Deze tekortkoming wordt gecompenseerd door een hoog rendement en een aantal positieve aspecten in vergelijking met andere soorten verwarmingssystemen.
Installatie is relatief eenvoudig en mogelijk in een kamer van elke grootte. De pijpleiding hoeft niet te worden geïsoleerd, verwarming gaat zeer snel, als er een thermostaat in het circuit aanwezig is, kan het temperatuurregime worden ingesteld. Als het systeem correct is gerangschikt, is er geen verlies van koelvloeistof en zijn er geen redenen om het bij te vullen.
Een ongetwijfeld voordeel van het gesloten verwarmingssysteem is dat het temperatuurverschil tussen de aanvoer en retour het mogelijk maakt om de levensduur van de ketel te verlengen. Leidingen met gesloten circuit zijn minder vatbaar voor corrosie. Het is mogelijk om te uploaden naar het circuit antivries in plaats van waterwanneer de verwarming in de winter lange tijd moet worden uitgeschakeld.
Systeembescherming tegen lucht
In theorie mag lucht niet in een gesloten verwarmingssysteem komen, maar in feite is het er nog steeds. De accumulatie ervan wordt waargenomen op een moment dat leidingen en batterijen met water worden gevuld. De tweede reden kan de drukverlaging van de gewrichten zijn.
Door het optreden van luchtstoringen wordt de warmteoverdracht van het systeem verminderd. Om dit fenomeen te bestrijden, zijn speciale kleppen en kranen voor het ontluchten van lucht in het systeem opgenomen.
Om de kans op luchtstoringen te minimaliseren, moeten bepaalde regels worden gevolgd bij het vullen van een gesloten systeem:
- Geef water van onder naar boven. Leg hiervoor leidingen zodat het water en de vrijgekomen lucht in dezelfde richting bewegen.
- Laat de kranen voor ontluchting open en de kranen voor waterafvoer gesloten. Bij een geleidelijke stijging van het koelmiddel zal er dus lucht ontsnappen door openingen in de open lucht.
- Sluit de ontluchtingsklep zodra er water doorheen stroomt. Het proces gaat soepel door totdat het circuit volledig is gevuld met koelvloeistof.
- Start de pomp.
Als in het verwarmingscircuit aluminium radiatoren, dan zijn bij elke ventilatieopeningen vereist. Aluminium veroorzaakt in contact met de koelvloeistof een chemische reactie, samen met het vrijkomen van zuurstof. Gedeeltelijk bimetaalradiatoren hebben hetzelfde probleem, maar er wordt veel minder lucht gevormd.
In radiatoren komt niet alle 100% bimetaal koelvloeistof in contact met aluminium, maar professionals staan in dit geval op de aanwezigheid van een ontluchter. Het specifieke ontwerp van stalen paneelradiatoren is al uitgerust met kleppen voor luchtafvoer tijdens het fabricageproces.
Bij oude gietijzeren radiatoren wordt lucht verwijderd met een kogelkraan, andere apparaten zijn hier niet effectief.
De kritieke punten in het verwarmingscircuit zijn de knikken van de leidingen en de bovenste punten van het systeem, dus de luchtafvoerapparaten worden op deze plaatsen gemonteerd. In een gesloten lus toepassen Mayevsky kranen of automatische vlotterkleppen waarmee lucht kan worden afgevoerd zonder menselijke tussenkomst.
In het geval van dit apparaat is er een drijver van polypropyleen die via een balk met de spoel is verbonden. Terwijl de vlotterkamer zich met lucht vult, zakt de vlotter en wanneer hij de onderste positie bereikt, opent hij een klep waardoor de lucht naar buiten gaat.
In het van het gas vrijgemaakte volume komt water binnen, de vlotter stroomt omhoog en sluit de spoel. Om te voorkomen dat vuil de laatste binnendringt, is het bedekt met een beschermkap.
Er zijn wijzigingen waarbij dit proces anders verloopt, maar het principe is hetzelfde: de vlotter in de onderste positie - er komt gas vrij; de vlotter is omhoog - de klep is gesloten, lucht hoopt zich op. De cyclus herhaalt zich automatisch en vereist niet de aanwezigheid van een persoon.
Hydraulische berekening voor een gesloten systeem
Om geen fout te maken bij de keuze van buizen voor de diameter en het vermogen van de pomp, is een hydraulische berekening van het systeem noodzakelijk.
Een effectieve werking van het hele systeem is onmogelijk zonder rekening te houden met de vier belangrijkste punten:
- Bepalen van de hoeveelheid koelmiddel die aan de verwarmingsapparaten moet worden geleverd om de gewenste warmtebalans in huis te garanderen, ongeacht de buitentemperatuur.
- Maximale verlaging van de operationele kosten.
- Verlaag tot een minimum aan financiële investeringen, afhankelijk van de gekozen diameter van de pijpleiding.
- Stabiele en stille werking van het systeem.
Hydraulische berekening helpt om deze problemen op te lossen, waardoor u de optimale leidingdiameters kunt kiezen, rekening houdend met economisch gerechtvaardigde stroomsnelheden van het koelmiddel, het hydraulische drukverlies in afzonderlijke secties kunt bepalen en de takken van het systeem kunt verbinden en balanceren.Dit is een complexe en tijdrovende, maar noodzakelijke ontwerpfase.
Regels voor het berekenen van de koelvloeistofstroom
Berekeningen zijn mogelijk als er een warmtetechnische berekening is en na het selecteren van radiatoren op vermogen. De berekening van de warmtetechniek moet redelijke gegevens bevatten over de volumes thermische energie, belastingen, warmteverliezen. Als deze gegevens niet beschikbaar zijn, wordt het radiatorvermogen over het gebied van de kamer genomen, maar zullen de berekeningsresultaten minder nauwkeurig zijn.
Begin met het schema. Het is beter om het uit te voeren in axonometrische projectie en alle bekende parameters toe te passen. Het koelmiddeldebiet wordt bepaald door de formule:
G = 860q / ∆t kg / uur,
waarbij q het vermogen van de radiator kW is, ∆t het temperatuurverschil tussen de retour- en toevoerleidingen. Nadat deze waarde is bepaald, wordt de doorsnede van de pijpen bepaald uit de Shevelev-tabellen.
Om deze tabellen te gebruiken, moet het berekeningsresultaat worden omgezet in liters per seconde volgens de formule: GV = G / 3600ρ. Hier geeft GV het debiet van het koelmiddel in l / s aan, ρ is de dichtheid van water gelijk aan 0,983 kg / l bij een temperatuur van 60 graden C. Uit de tabellen kunt u eenvoudig de doorsnede van de buis kiezen zonder een volledige berekening uit te voeren.
De berekeningsvolgorde is gemakkelijker te begrijpen met het voorbeeld van een eenvoudig schema met een ketel en 10 radiatoren. Het schema moet worden onderverdeeld in secties waar de buisdoorsnede en het koelmiddeldebiet constant zijn.
Het eerste deel is de lijn van de ketel naar de eerste radiator. De tweede is het segment tussen de eerste en tweede radiator. De derde en volgende secties wijzen op dezelfde manier toe.
De temperatuur van het eerste tot het laatste apparaat neemt geleidelijk af. Als in het eerste deel de thermische energie 10 kW is, dan geeft de koelvloeistof bij het passeren van de eerste radiator een bepaalde hoeveelheid warmte en neemt de afvalwarmte af met 1 kW, enz.
U kunt het koelmiddeldebiet berekenen met de formule:
Q = (3.6xQuch) / (cx (tr-to))
Hier is Quch de warmtebelasting van de sectie, s is de specifieke warmte van water, die een constante waarde heeft van 4,2 kJ / kg x s. Tr is de temperatuur van de hete warmtedrager aan de inlaat en is de temperatuur van de gekoelde warmtedrager aan de uitlaat.
De optimale bewegingssnelheid van de hete vloeistof langs de pijpleiding is van 0,2 tot 0,7 m / s. Bij een lagere waarde verschijnen er luchtstoringen in het systeem. Deze parameter wordt beïnvloed door het productmateriaal, de ruwheid in de buis.
Gebruik zowel in open als in gesloten verwarmingscircuits buizen gemaakt van zwart en roestvrij staal, koper, polypropyleen, polyethyleen met verschillende modificaties, polybutyleen, enz.
Bij een koelvloeistofsnelheid binnen het aanbevolen bereik van 0,2-0,7 m / s worden drukverliezen van 45 tot 280 Pa / m waargenomen in de polymeerleiding en van 48 tot 480 Pa / m in stalen buizen.
De binnendiameter van de buizen in de sectie (dвн) wordt bepaald op basis van de warmteflux en het temperatuurverschil bij de inlaat en uitlaat (∆tco = 20 ° C voor een 2-pijps verwarmingskring) of het debiet van het koelmiddel. Hiervoor is een speciale tafel:
Om een circuit te selecteren, moet u afzonderlijke en 2-pijps schema's afzonderlijk overwegen. In het eerste geval wordt de stijgleiding met de grootste hoeveelheid apparatuur berekend en in het tweede geval het belaste circuit. De lengte van de locatie wordt uit het plan gehaald, op schaal geïmplementeerd.
Een nauwkeurige hydraulische berekening kan alleen worden uitgevoerd door een specialist in het juiste profiel. Er zijn speciale programma's waarmee u alle berekeningen kunt uitvoeren met betrekking tot thermische en hydraulische kenmerken die kunnen worden gebruikt wanneer verwarmingssysteem ontwerp voor uw huis.
Selectie circulatiepomp
Het doel van de berekening is om de drukwaarde te verkrijgen die de pomp moet ontwikkelen om water door het systeem te laten stromen. Gebruik hiervoor de formule:
P = Rl + Z
Waarin:
- P is het drukverlies in de pijpleiding in Pa;
- R is de specifieke wrijvingsweerstand in Pa / m;
- l is de lengte van de buis in het ontwerpgedeelte in m;
- Z - drukverlies in de "smalle" gebieden in Pa.
Deze berekeningen worden vereenvoudigd door dezelfde Shevelev-tabellen, waaruit de waarde van de wrijvingsweerstand kan worden afgeleid, slechts 1000i zal moeten worden berekend volgens de specifieke lengte van de buis. Dus als de diameter van de binnenpijp 15 mm is, is de lengte van de sectie 5 m en 1000i = 28,8, dan is Rl = 28,8 x 5/1000 = 0,144 Bar. Nadat we de Rl-waarden voor elk plot hebben gevonden, worden ze opgeteld.
De drukverlieswaarde Z voor zowel de ketel als de radiatoren staat in het paspoort. Voor andere weerstanden adviseren experts om 20% van Rl te nemen, gevolgd door de resultaten voor afzonderlijke secties op te tellen en te vermenigvuldigen met een factor 1,3. Het resultaat is de gewenste pompkop. Voor een- en tweepijpssystemen is de berekening hetzelfde.
In het geval dat pomp oppakken volgens de bestaande ketel, pas dan de formule toe: Q = N / (t2-t1), waarbij N het vermogen van de verwarmingseenheid in W is, t2 en t1 de temperatuur van het koelmiddel bij het verlaten van de ketel respectievelijk op de retour.
Hoe de expansietank berekenen?
De berekening wordt gereduceerd tot het bepalen van de hoeveelheid waarmee het volume van het koelmiddel tijdens het verwarmen zal toenemen van de gemiddelde kamertemperatuur + 20 ° C tot de werkende - van 50 tot 80 graden. Deze berekeningen zijn niet eenvoudig, maar er is een andere manier om het probleem op te lossen: professionals adviseren om een tank te kiezen met een volume gelijk aan 1/10 van de totale hoeveelheid vloeistof in het systeem.
U kunt deze gegevens vinden in de apparatuurcertificaten, die de capaciteit van het ketelwatermantel en 1 radiatorgedeelte aangeven. Bereken vervolgens het dwarsdoorsnedeoppervlak van buizen met verschillende diameters en vermenigvuldig dit met de overeenkomstige lengte.
De resultaten worden samengevat, plus gegevens uit paspoorten worden eraan toegevoegd en 10% van het totaal wordt ingenomen. Als het hele systeem 200 liter koelvloeistof bevat, is een expansievat van 20 liter nodig.
Selectiecriteria voor tanks
Maak expansievaten van staal. Binnenin zit een membraan dat de tank in 2 compartimenten verdeelt. De eerste is gevuld met gas en de tweede met koelvloeistof. Wanneer de temperatuur stijgt en water van het systeem naar de tank stroomt, wordt het gas onder druk samengedrukt. Door de aanwezigheid van gas in de tank kan de koelvloeistof niet het volledige volume innemen.
De capaciteit van de expansietanks is anders. Deze parameter is zo geselecteerd dat wanneer de druk in het systeem zijn piek bereikt, het water niet boven het ingestelde niveau stijgt. Ter bescherming van de tank tegen overloop is een veiligheidsklep in het ontwerp opgenomen.Normale tankvulling is van 60 tot 30%.
De keuze van het optimale schema
Bij verwarming in een privéwoning worden twee soorten schema's gebruikt: enkele en 2-pijps. Als je ze vergelijkt, is het laatste effectiever. Hun belangrijkste verschil in de methoden om radiatoren op pijpleidingen aan te sluiten. In een tweepijpssysteem is een onmisbaar element van het verwarmingscircuit een individuele stijgleiding, waardoor het gekoelde koelmiddel wordt teruggevoerd naar de ketel.
Installatie van een eenpijpsysteem is financieel eenvoudiger en goedkoper. De gesloten lus van dit systeem combineert zowel de toevoer- als retourleiding.
Eenpijpsverwarmingssysteem
In huizen met één of twee verdiepingen en een klein oppervlak heeft het schema van een verwarmingscircuit met één circuit en gesloten circuit, dat de indeling van 1 pijp en een aantal in serie geschakelde radiatoren vertegenwoordigt, zichzelf goed bewezen.
Het wordt in de volksmond ook wel de "Leningrad" genoemd. Het koelmiddel, dat warmte terugbrengt naar de radiator, keert terug naar de toevoerleiding en gaat dan door de volgende batterij. De nieuwste radiatoren krijgen minder warmte.
Het voordeel van een dergelijk schema wordt zuinige installatie genoemd - het kost minder tijd en materiaal dan bij een 2-pijps systeem. In geval van storing van één radiator, werkt de rest in de normale modus bij gebruik van de bypass.
De mogelijkheden van een éénpijpsschema zijn beperkt - het kan niet in fasen worden gestart, de radiatoren worden ongelijkmatig opgewarmd, dus u moet secties toevoegen aan de laatste in de ketting. Om ervoor te zorgen dat het koelmiddel niet zo snel afkoelt, moet de diameter van de buizen worden vergroot. Het wordt aanbevolen om per verdieping niet meer dan 5 radiatoren aan te sluiten.
Er zijn twee soorten systemen bekend: horizontaal en verticaal. In een gebouw met één verdieping wordt een horizontale weergave van het verwarmingssysteem zowel boven als onder de vloer gelegd.Het wordt aanbevolen om de batterijen op hetzelfde niveau te monteren en de horizontale toevoerleiding loopt iets af langs de stroom van het koelmiddel.
Met een verticale bedrading stijgt water uit de ketel de centrale stijgleiding op, komt de pijpleiding binnen, wordt verdeeld in individuele stijgleidingen en van hen - naar de radiatoren. Koeling, de vloeistof via dezelfde stijgleiding gaat naar beneden, gaat daar door alle apparaten, het bevindt zich in de retourleiding en van daaruit pompt de pomp het terug naar de ketel.
Door een gesloten type verwarmingssysteem te selecteren, wordt de installatie in de volgende volgorde uitgevoerd:
- Installeer de ketel. Meestal wordt er een plaats voor hem toegewezen op de begane grond of de eerste verdieping van het huis.
- Pijpen worden aangesloten op de inlaat- en uitlaatpijpen van de ketel, ze worden langs de omtrek van alle kamers gekweekt. Verbindingen worden geselecteerd afhankelijk van het materiaal van de hoofdleidingen.
- Installeer het expansievat en plaats het op het hoogste punt. Tegelijkertijd wordt een beveiligingsgroep gemonteerd die deze via een T-stuk met de snelweg verbindt. Ze bevestigen de verticale hoofdverhoger en verbinden deze met de tank.
- Installeer radiatoren met de installatie van Maevsky-kranen. De beste optie: een bypass en 2 afsluiters - één bij de inlaat, de andere bij de uitlaat.
- De pomp is geïnstalleerd in het gebied waar het gekoelde koelmiddel de ketel binnenkomt, nadat eerder een filter voor de installatieplaats was geïnstalleerd. De rotor is horizontaal geplaatst.
Sommige meesters installeren een pomp met een bypass, om het water niet uit het systeem te laten lopen in geval van reparatie of vervanging van apparatuur.
Open na het monteren van alle elementen de klep, vul de leiding met koelmiddel en verwijder de lucht. Ze controleren of de lucht zo volledig is verwijderd door de schroef op het deksel van het pomphuis los te draaien. Als er vloeistof onder ontsnapt, betekent dit dat de apparatuur kan worden gestart door de eerder losgeschroefde centrale schroef eerder vast te draaien.
Met bewezen ontwerpen eenpijps verwarmingssystemen en apparaatopties vindt u in een ander artikel op onze site.
Tweepijpsverwarmingssysteem
Net als bij een enkel leidingsysteem is er een horizontale en verticale bedrading, maar er is zowel een aanvoer- als een retourleiding. Alle radiatoren verwarmen hetzelfde. Het ene type verschilt van het andere doordat in het eerste geval een enkele stijgleiding is en alle verwarmingsapparaten erop zijn aangesloten.
Het verticale diagram zorgt voor de aansluiting van radiatoren op een verticaal geplaatste stijgbuis. Het voordeel is dat in een gebouw met meerdere verdiepingen elke verdieping afzonderlijk is verbonden met de stijgleiding.
Een kenmerk van het tweepijpsschema is de aanwezigheid van leidingen die op elke batterij zijn aangesloten: één rechtdoor en de tweede omgekeerd. Er zijn 2 circuits voor het aansluiten van verwarmingsapparatuur. Een daarvan is een collector, wanneer 2 pijpen van de collectoren naar de accu passen.
Het schema wordt gekenmerkt door een complexe installatie, een hoog materiaalverbruik, maar in elke kamer kunt u de temperatuur aanpassen.
De tweede is een parallel circuit dat eenvoudiger is. De risers zijn geïnstalleerd rond de omtrek van het huis, radiatoren zijn erop aangesloten. Er loopt een ligbed over de vloer en de risers zijn erop aangesloten.
De componenten van een dergelijk systeem zijn:
- een ketel;
- veiligheidsklep;
- manometer;
- automatische ontluchter;
- thermostatische klep;
- batterijen
- pomp
- filter
- balanceerapparaat;
- tank;
- klep.
Voordat u doorgaat met de installatie, moet het probleem van het type energiedrager worden opgelost. Installeer vervolgens de ketel in een aparte stookruimte of in de kelder. Het belangrijkste is dat er goede ventilatie moet zijn. Installeer de collector, als deze wordt geleverd door het project en de pomp. Afstel- en meetapparatuur is bij de ketel gemonteerd.
Elke toekomstige radiator wordt een snelweg gebracht, waarna de batterijen zelf worden geïnstalleerd. De radiatoren worden zo aan speciale beugels gehangen dat er 10-12 centimeter van de vloer overblijft, en 2-5 cm van de wanden Ze voorzien instrumentopeningen van afsluit- en controleapparaten bij de in- en uitlaat.
Na installatie van alle knooppunten van het systeem wordt erop gedrukt. Professionals moeten ermee bezig zijn, omdat alleen zij het bijbehorende document kunnen afgeven.
Details kenmerken van het apparaat van een tweepijpsverwarmingssysteem hier beschreven, het artikel presenteert verschillende schema's en geeft hun analyse.
Conclusies en nuttige video over het onderwerp
Deze video toont een voorbeeld van een gedetailleerde hydraulische berekening van een 2-pijps verwarmingssysteem met gesloten type voor een gebouw met 2 verdiepingen in het VALTEC.PRG-programma:
Hier wordt in detail beschreven over de inrichting van een eenpijpsverwarmingssysteem:
Het is mogelijk om zelf een gesloten versie van het verwarmingssysteem te installeren, maar dat kan niet zonder deskundig advies. De sleutel tot succes is een correct afgerond project en hoogwaardige materialen.
Heeft u vragen over de specifieke kenmerken van het verwarmingscircuit voor binnen? Is er informatie over het onderwerp die interessant is voor bezoekers van de site en voor ons? Schrijf opmerkingen in het onderstaande blok.
Maar niet voor elk type huis is het geschikt, het is ook het overwegen waard. Het systeem is natuurlijk buitengewoon effectief, maar probeer het te installeren in huizen die al "elf" jaar oud zijn, en ze zijn zelfs gepland voor een ander verwarmingsnetwerk. Het is de moeite waard om te overwegen dat deze optie alleen geschikt is voor moderne gebouwen waarin zelfs de constructie van het huis zo oorspronkelijk was bedacht. Hoewel ik niet uitsluit dat ik me kan vergissen, maar in oude huizen zou ik het niet riskeren.
In oude huizen is er geen risico, maar het is nog steeds aan te raden om het hele systeem opnieuw te doen, samen met leidingen en radiatoren. Bijvoorbeeld bij het vervangen van de ketel. Eigenlijk worden moderne wandketels allemaal geleverd met ingebouwde pompen en expansievaten. Het blijft dus alleen om de leidingen en bij voorkeur radiatoren te vervangen. Beter nog, installeer vloerverwarming. De winst zal zowel in ontwerp als in efficiëntie zijn.