Naturalny obieg grzewczy: wspólne konstrukcje obiegu wody

Konstrukcja autonomicznej sieci grzewczej typu grawitacyjnego jest wybierana, jeśli zainstalowanie pompy obiegowej lub podłączenie do scentralizowanego źródła zasilania jest niepraktyczne, a czasem niemożliwe.

Taki system jest tańszy w instalacji i całkowicie niezależny od energii elektrycznej. Jednak jego wydajność zależy w dużej mierze od dokładności projektu.

Aby system grzewczy z naturalnym obiegiem działał sprawnie, konieczne jest obliczenie jego parametrów, prawidłowe zainstalowanie komponentów i rozsądny wybór obiegu wody. Pomożemy w rozwiązaniu tych problemów.

Opisaliśmy główne zasady układu grawitacyjnego, doradziliśmy przy wyborze rurociągu, nakreśliliśmy zasady montażu obwodu i rozmieszczenia węzłów roboczych. Szczególną uwagę zwróciliśmy na konstrukcję i działanie jedno- i dwururowych obwodów grzewczych.

Zasady naturalnego procesu krążenia

Proces przepływu wody w obiegu grzewczym bez użycia pompy obiegowej zachodzi z powodu naturalnych praw fizycznych.

Poznanie charakteru tych procesów pozwoli zaprojektować system grzewczy dla typowych i niestandardowych przypadków.

Maksymalna różnica ciśnienia hydrostatycznego

Główną fizyczną właściwością każdego płynu chłodzącego (wody lub płynu niezamarzającego), który przyczynia się do jego ruchu wzdłuż obwodu podczas naturalnego obiegu, jest zmniejszenie gęstości wraz ze wzrostem temperatury.

Gęstość gorącej wody jest mniejsza niż zimna, dlatego istnieje różnica w ciśnieniu hydrostatycznym kolumny ciepłej i zimnej cieczy. Zimna woda spływająca do wymiennika ciepła wypiera gorącą wodę w górę rury.

Siłą napędową wody w obwodzie podczas naturalnego obiegu jest różnica ciśnienia hydrostatycznego między zimnymi i gorącymi kolumnami cieczy

Obwód grzewczy domu można podzielić na kilka fragmentów. Woda kierowana jest w górę wzdłuż „gorących” fragmentów, a w dół wzdłuż „zimnych” fragmentów. Granice fragmentów to górny i dolny punkt systemu grzewczego.

Główne wyzwanie w modelowaniu naturalne systemy krążeniawoda ma osiągnąć maksymalną możliwą różnicę między ciśnieniem kolumny cieczy w fragmentach „gorących” i „zimnych”.

Elementem obiegu wody, który jest klasyczny dla naturalnej cyrkulacji, jest kolektor przyspieszenia (główny pion) - pionowa rura skierowana w górę od wymiennika ciepła.

Kolektor przyspieszenia musi mieć maksymalną temperaturę, dlatego jest izolowany na całej długości. Chociaż jeśli wysokość kolektora nie jest duża (jak w przypadku domów parterowych), nie można przewodzić izolacji, ponieważ woda w niej nie będzie miała czasu na ochłodzenie.

Zazwyczaj system jest zaprojektowany w taki sposób, że górny punkt kolektora przyspieszenia pokrywa się z górnym punktem całego obwodu. Ustawili wyjście na otwarty ekspander czołgów lub zawór odpowietrzający, jeśli używany jest zbiornik membranowy.

Wówczas długość „gorącego” fragmentu obwodu jest minimalna, co prowadzi do zmniejszenia strat ciepła w tym obszarze.

Pożądane jest również, aby „gorący” fragment obwodu nie był łączony z długim odcinkiem transportującym chłodzony płyn chłodzący. Idealnie, dolny punkt obwodu wodnego pokrywa się z dolnym punktem wymiennika ciepła umieszczonego w urządzeniu grzewczym.

Im niższy jest kocioł w układzie grzewczym, tym niższe ciśnienie hydrostatyczne kolumny cieczy w gorącym fragmencie obwodu

Dla „zimnego” segmentu obiegu wody obowiązują również własne zasady, które zwiększają ciśnienie cieczy:

• im więcej strat ciepła w „zimnej” części sieci grzewczej, im niższa temperatura wody i większa jej gęstość, dlatego funkcjonowanie systemów z naturalną cyrkulacją jest możliwe tylko przy znacznym przenoszeniu ciepła;
• tym większa odległość od dolnej części obwodu do przyłącza chłodnicy, tym większy przekrój słupa wody o minimalnej temperaturze i maksymalnej gęstości.

Aby zapewnić zgodność z tą drugą zasadą, często w najniższym punkcie domu, na przykład w piwnicy, instaluje się piec lub kocioł. Takie ustawienie kotła zapewnia maksymalną możliwą odległość między dolnym poziomem grzejników a punktem wejścia wody do wymiennika ciepła.

Jednak wysokość między dolnymi i górnymi punktami obwodu wodnego podczas naturalnego obiegu nie powinna być zbyt duża (w praktyce nie więcej niż 10 metrów). Piec lub kocioł, tylko wymiennik ciepła i dolna część kolektora przyspieszenia są podgrzewane.

Jeśli fragment ten jest nieznaczny w stosunku do całej wysokości obwodu wodnego, wówczas spadek ciśnienia w „gorącym” fragmencie obwodu będzie nieznaczny i proces cyrkulacji nie rozpocznie się.

Zastosowanie naturalnych systemów cyrkulacji w dwupiętrowych budynkach jest uzasadnione, a pompa obiegowa będzie potrzebna w przypadku większych pięter

Minimalizacja odporności na ruch wody

Projektując system z naturalną cyrkulacją, należy wziąć pod uwagę prędkość płynu chłodzącego wzdłuż obwodu.

Po pierwszeim większa prędkość, tym szybszy przepływ ciepła przez system „kocioł - wymiennik ciepła - obieg wody - grzejniki grzewcze - pomieszczenie”.

Po drugieim większa prędkość płynu przez wymiennik ciepła, tym mniejsze prawdopodobieństwo wrzenia, co jest szczególnie ważne podczas podgrzewania pieców.

Wrząca woda w systemie może być bardzo droga - koszt demontażu, naprawy i ponownej instalacji wymiennika ciepła wymaga dużo czasu i pieniędzy

W systemach wymuszone ogrzewanie obiegowe prędkość wody zależy głównie od parametrów pompa obiegowa.

Przy podgrzewaniu wody z naturalnym obiegiem prędkość zależy od następujących czynników:

• różnice ciśnienia między fragmentami konturu w jego dolnym punkcie;
• odporność hydrodynamiczna system grzewczy.

Sposoby zapewnienia maksymalnych różnic ciśnienia omówiono powyżej. Oporu hydrodynamicznego prawdziwego układu nie można dokładnie obliczyć ze względu na złożony model matematyczny i dużą liczbę danych wejściowych, których dokładność jest trudna do zagwarantowania.

Niemniej jednak istnieją ogólne zasady, których przestrzeganie zmniejszy rezystancję obwodu grzewczego.

Głównymi przyczynami zmniejszenia prędkości przepływu wody są opory ścian rur i obecność zwężeń spowodowanych obecnością armatury lub zaworów. Przy niskim natężeniu przepływu opór ściany jest praktycznie nieobecny.

Wyjątkiem są długie i cienkie rury, charakterystyczne dla ogrzewania ciepła podłoga. Z reguły wyróżnia się dla niego osobne obwody z wymuszonym obiegiem.

Wybierając rodzaje rur do obwodu z naturalnym obiegiem, należy wziąć pod uwagę obecność ograniczeń technicznych podczas instalacji systemu. Dlatego rury z tworzyw sztucznych niepożądane jest stosowanie podczas naturalnego obiegu wody ze względu na połączenie ich łączników o znacznie mniejszej średnicy wewnętrznej.

Złączki rur metalowo-plastikowych nieco zawężają średnicę wewnętrzną i stanowią poważną przeszkodę dla przepływu wody pod niskim ciśnieniem (+)

Zasady wyboru i instalacji rur

Wybór między stalą a rury polipropylenowe z dowolnym obiegiem odbywa się zgodnie z kryterium możliwości ich wykorzystania do ciepłej wody, a także z punktu widzenia ceny, łatwości instalacji i żywotności.

Podnośnik jest montowany z metalowej rury, ponieważ przepływa przez niego woda o najwyższej temperaturze, aw przypadku nieprawidłowego działania pieca lub wymiennika ciepła możliwa jest opcja przepuszczania pary.

Przy naturalnym obiegu konieczne jest zastosowanie nieco większej średnicy rury niż w przypadku pompy obiegowej. Zwykle do ogrzewania pomieszczeń do 200 metrów kwadratowych. m, średnica kolektora przyspieszenia i rury na wlocie powrotu do wymiennika ciepła wynosi 2 cale.

Jest to spowodowane niższą prędkością wody w porównaniu z opcją wymuszonego obiegu, co prowadzi do następujących problemów:

• zmniejszone przenoszenie ciepła na jednostkę czasu od źródła do ogrzewanego pomieszczenia;
• zatkanie lub zatkanie powietrza, który nie radzi sobie z niewielką presją.

Szczególną uwagę przy stosowaniu naturalnego obiegu z niższym obwodem zasilającym należy zwrócić na problem usuwania powietrza z układu. Nie można go całkowicie usunąć z płynu chłodzącego przez zbiornik wyrównawczy, jak wrząca woda najpierw dostaje się do urządzeń na autostradzie położonej niżej od siebie.

Podczas wymuszonej cyrkulacji ciśnienie wody kieruje powietrze do kolektora powietrza zainstalowanego w najwyższym punkcie systemu - urządzenia z automatycznym, ręcznym lub półautomatycznym sterowaniem. Korzystanie Dźwigi Mayevsky Zasadniczo regulacja przenikania ciepła jest regulowana.

W grawitacyjnych sieciach grzewczych z zasilaniem umieszczonym pod urządzeniami, kurki Mayevsky'ego służą bezpośrednio do odpowietrzania.

Wszystkie nowoczesne grzejniki mają urządzenia wywiewne, dlatego aby zapobiec tworzeniu się wtyczek w obwodzie, można wykonać nachylenie, kierując powietrze do grzejnika

Powietrze można również odpowietrzyć za pomocą otworów wentylacyjnych zainstalowanych na każdym pionie lub na linii napowietrznej biegnącej równolegle do autostrad systemowych. Ze względu na imponującą liczbę urządzeń wywiewnych obwody grawitacyjne z dolnym okablowaniem są niezwykle rzadkie.

Przy niskim ciśnieniu mały korek powietrza może całkowicie zatrzymać system grzewczy. Tak więc, zgodnie z SNiP 41-01-2003, nie wolno układać rurociągów systemu grzewczego bez spadku przy prędkości wody mniejszej niż 0,25 m / s.

Przy naturalnym obiegu takie prędkości są nieosiągalne. Dlatego oprócz zwiększenia średnicy rur należy obserwować stałe nachylenie w celu usunięcia powietrza z systemu grzewczego. Nachylenie jest projektowane z prędkością 2–3 mm na 1 metr, w sieciach mieszkaniowych nachylenie sięga 5 mm na metr liniowy linii poziomej.

Nachylenie zasilania odbywa się w kierunku ruchu wody, dzięki czemu powietrze przemieszcza się do zbiornika ekspandera lub układu odpowietrzającego znajdującego się w górnym punkcie obwodu. Chociaż możesz zrobić przeciwne nastawienie, ale w tym przypadku musisz dodatkowo ustawić zawór odpowietrzający.

Nachylenie linii powrotnej odbywa się z reguły w kierunku ruchu schłodzonej wody. Wtedy dolny punkt obwodu zbiegnie się z wlotem rury powrotnej do generatora ciepła.

Najczęstsza kombinacja nachylenia rur zasilających i powrotnych do usuwania śluz powietrznych z naturalnego obiegu wody obiegowej

At instalowanie ciepłej podłogi niewielki obszar w obwodzie z naturalną cyrkulacją, konieczne jest zapobieganie przedostawaniu się powietrza do wąskich i poziomych rur tego systemu grzewczego. Konieczne jest umieszczenie urządzenia usuwającego powietrze przed ciepłą podłogą.

Schematy grzewcze jedno- i dwururowe

Podczas opracowywania schematu ogrzewania domu z naturalnym obiegiem wody można zaprojektować jeden lub kilka oddzielnych obwodów. Mogą się znacznie różnić od siebie. Niezależnie od długości, liczby grzejników i innych parametrów są one wykonywane zgodnie ze schematem jedno- lub dwururowym.

Obwód jednoprzewodowy

System grzewczy wykorzystujący tę samą rurę do sekwencyjnego dostarczania wody do grzejników nazywa się pojedynczą rurą. Najprostszą opcją pojedynczej rury jest ogrzewanie rurami metalowymi bez użycia grzejników.

Jest to najtańszy i najmniej problematyczny sposób rozwiązania ogrzewania domu przy wyborze na korzyść naturalnego obiegu chłodziwa. Jedynym znaczącym minusem jest pojawienie się nieporęcznych rur.

Najbardziej ekonomiczny wersja z pojedynczą rurką w przypadku grzejników grzewczych gorąca woda przepływa kolejno przez każde urządzenie. Tutaj potrzebujesz minimalnej liczby rur i zaworów.

W miarę postępów płyn chłodzący ochładza się, więc kolejne grzejniki otrzymują zimniejszą wodę, co należy wziąć pod uwagę przy obliczaniu liczby sekcji.

Prosty schemat jednorurowy (powyżej) wymaga minimalnej ilości prac instalacyjnych i zainwestowanych środków. Bardziej złożona i kosztowna opcja poniżej umożliwia wyłączenie grzejników bez zatrzymywania całego systemu.

Najbardziej skutecznym sposobem podłączenia urządzeń grzewczych do sieci jednoprzewodowej jest opcja przekątna.

Zgodnie z tym schematem obiegów grzewczych o naturalnym obiegu, gorąca woda wpływa do chłodnicy z góry, po schłodzeniu jest odprowadzana przez rurę umieszczoną poniżej. Przechodząc w ten sposób podgrzana woda oddaje maksymalną ilość ciepła.

Przy niższym podłączeniu do akumulatora, zarówno rury wejściowej, jak i wyjściowej, przenoszenie ciepła jest znacznie zmniejszone, ponieważ podgrzewany płyn chłodzący musi trwać tak długo, jak to możliwe. Ze względu na znaczne chłodzenie w takich schematach nie stosuje się baterii o dużej liczbie sekcji.

„Leningradka” charakteryzuje się imponującymi stratami ciepła, które należy wziąć pod uwagę przy obliczaniu systemu. Zaletą jest to, że przy zastosowaniu zaworów odcinających na dyszach wlotowych i wylotowych urządzenia można opcjonalnie wyłączyć w celu naprawy bez zatrzymywania cyklu ogrzewania (+)

Obwody grzewcze z podobnym podłączeniem grzejników nazywane są „Leningradka„. Pomimo odnotowanych strat ciepła, są one preferowane w układzie systemów ogrzewania mieszkań, co wynika z bardziej estetycznego wyglądu rurociągu.

Istotną wadą sieci jednorurowych jest niemożność wyłączenia jednej z sekcji grzewczych bez zatrzymania obiegu wody w całym obwodzie.

Dlatego zwykle stosuje się modernizację klasycznego schematu z instalacją „obejście”Aby ominąć grzejnik za pomocą odgałęzienia z dwoma zaworami kulowymi lub zaworem trójdrożnym. Umożliwia to regulację dopływu wody do chłodnicy aż do jej całkowitego wyłączenia.

W przypadku budynków dwupiętrowych stosuje się wersje schematu jednorurowego z pionowymi pionami. W takim przypadku dystrybucja ciepłej wody jest bardziej równomierna niż w pionowych pionach. Ponadto pionowe taśmy nośne są mniej rozciągnięte i lepiej pasują do wnętrza domu.

Schemat jednoprzewodowy z pionowym okablowaniem z powodzeniem stosuje się do ogrzewania dwupiętrowych pomieszczeń z wykorzystaniem naturalnego obiegu. Przedstawiono opcję z możliwością wyłączenia górnych grzejników.

Opcja rury powrotnej

Gdy jedna rura służy do dostarczania gorącej wody do grzejników, a druga do odprowadzania schłodzonego do kotła lub pieca, ten schemat ogrzewania nazywa się dwururowym. Podobny system w obecności grzejników grzewczych jest używany częściej niż jednoprzewodowy.

Jest droższy, ponieważ wymaga instalacji dodatkowej rury, ale ma wiele istotnych zalet:

• bardziej równomierny rozkład temperatury nośnik ciepła dostarczany do grzejników;
• łatwiej wykonać obliczenia zależność parametrów grzejników od powierzchni ogrzewanego pomieszczenia i wymaganych wartości temperatur;
• bardziej wydajna kontrola ciepła do każdego grzejnika.

W zależności od kierunku ruchu wody lodowej, stosunkowo gorącej, systemy dwururowe podzielony na przejścia i impasy. W powiązanych obwodach ruch wody lodowej zachodzi w tym samym kierunku, co gorący, dlatego długość cyklu dla całego obwodu pokrywa się.

W ślepych zaułkach woda lodowa przesuwa się w kierunku gorącego, dlatego w przypadku różnych grzejników długości cykli obrotów chłodziwa są różne. Ponieważ prędkość w systemie jest niewielka, czas nagrzewania może się znacznie różnić. Grzejniki, w których długość cyklu obiegu wody jest krótsza, będą podgrzewane szybciej.

Wybierając ślepy zaułek i powiązane schematy ogrzewania, postępują przede wszystkim z wygody wykonania rury powrotnej

Istnieją dwa rodzaje lokalizacji eyelinera w stosunku do grzejników: górny i dolny. Przy górnym połączeniu rura doprowadzająca ciepłą wodę znajduje się nad grzejnikami, a przy dolnym połączeniu jest niższa.

Przy dolnym podłączeniu powietrze może być usuwane przez grzejniki i nie ma potrzeby utrzymywania rur na górze, co jest dobre z punktu widzenia projektu pomieszczenia.

Jednak bez kolektora przyspieszenia spadek ciśnienia będzie znacznie mniejszy niż przy zastosowaniu górnego zasilania. Dlatego dolny eyeliner praktycznie nie jest używany podczas ogrzewania pomieszczeń na zasadzie naturalnego obiegu.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Organizacja schematu jednorurowego opartego na kotle elektrycznym dla małego domu:

Praca dwururowego systemu jednopiętrowego drewnianego domu opartego na kotle na paliwo stałe o długim spalaniu:

Zastosowanie naturalnego obiegu podczas przepływu wody w obiegu grzewczym wymaga dokładnych obliczeń i technicznie kompetentnych prac instalacyjnych. W tych warunkach system grzewczy ogrzeje pokoje w prywatnym domu i uwolni właścicieli od hałasu pompy i zależności od energii elektrycznej.

Jeśli masz jakieś pytania na ten temat lub chcesz podzielić się osobistym doświadczeniem w organizowaniu i obsłudze grawitacyjnego systemu grzewczego, zostaw komentarz w tym artykule. Pole opinii znajduje się poniżej.