Sistem de încălzire cu circulație naturală: proiecte comune ale circuitelor de apă

Construcția unei rețele autonome de încălzire tip gravitațional este aleasă dacă este imposibil și, uneori, imposibil, instalarea unei pompe de circulație sau conectarea la o sursă de alimentare centralizată.

Un astfel de sistem este mai ieftin de instalat și complet independent de electricitate. Cu toate acestea, performanțele sale depind în mare măsură de acuratețea proiectării.

Pentru ca sistemul de încălzire cu circulație naturală să funcționeze fără probleme, este necesar să se calculeze parametrii săi, să se instaleze corect componentele și să se aleagă în mod rezonabil circuitul de apă. Vom ajuta la rezolvarea acestor probleme.

Am descris principalele principii ale sistemului gravitațional, am oferit sfaturi despre alegerea unei conducte, am prezentat regulile de asamblare a circuitului și amplasarea nodurilor de lucru. Am acordat o atenție deosebită proiectării și funcționării circuitelor de încălzire cu o și două conducte.

Principiile procesului de circulație naturală

Procesul de mișcare a apei în circuitul de încălzire fără utilizarea unei pompe de circulație are loc datorită legilor fizice naturale.

Înțelegerea naturii acestor procese vă va permite să competențați pentru proiectarea unui sistem de încălzire pentru cazuri tipice și non-standard.

Diferența maximă de presiune hidrostatică

Proprietatea fizică principală a oricărui lichid de răcire (apă sau antigel), care contribuie la mișcarea sa de-a lungul circuitului în timpul circulației naturale, este o scădere a densității odată cu creșterea temperaturii.

Densitatea apei calde este mai mică decât cea rece și, prin urmare, există o diferență în presiunea hidrostatică a coloanei lichide calde și reci. Apa rece care curge în jos către schimbătorul de căldură deplasează apa caldă pe conductă.

Forța motrice a apei din circuit în timpul circulației naturale este diferența de presiune hidrostatică între coloanele reci și cele fierbinți de lichid

Circuitul de încălzire al casei poate fi împărțit în mai multe fragmente. Apa este orientată în sus de-a lungul fragmentelor „fierbinți”, iar în jos de-a lungul fragmentelor „reci”. Limitele fragmentelor sunt punctele superioare și inferioare ale sistemului de încălzire.

Principala provocare în modelare sisteme de circulație naturalăapa trebuie să obțină diferența maximă posibilă între presiunea coloanei de lichid în fragmentele „fierbinți” și „reci”.

Elementul circuitului apei, clasic pentru circulația naturală, este colectorul de accelerație (rider principal) - o conductă verticală îndreptată în sus de la schimbătorul de căldură.

Colectorul de accelerație trebuie să aibă o temperatură maximă, astfel încât să fie izolat pe întreaga sa lungime. Deși, dacă înălțimea colectorului nu este mare (ca în cazul caselor cu un singur etaj), atunci nu puteți efectua izolație, deoarece apa din el nu va avea timp să se răcească.

De obicei, sistemul este proiectat astfel încât punctul de vârf al colectorului de accelerație să coincidă cu punctul superior al întregului circuit. Au stabilit ieșirea la expansor rezervor deschis sau o supapă de evacuare dacă se utilizează un rezervor cu membrană.

Atunci lungimea fragmentului „fierbinte” al circuitului este minim posibilă, ceea ce duce la o scădere a pierderii de căldură în această zonă.

De asemenea, este de dorit ca fragmentul „fierbinte” al circuitului să nu fie combinat cu o secțiune lungă care transportă lichidul de răcire răcit. În mod ideal, punctul inferior al circuitului de apă coincide cu punctul inferior al schimbătorului de căldură plasat în dispozitivul de încălzire.

Cu cât centrala este mai mică în sistemul de încălzire, cu atât presiunea hidrostatică a coloanei de lichid este mai mică în fragmentul fierbinte al circuitului

Pentru segmentul „rece” al circuitului de apă are, de asemenea, reguli proprii care cresc presiunea lichidului:

• cu atât mai multe pierderi de căldură în secțiunea „rece” a rețelei de încălzire, cu cât temperatura apei este mai mică și cu atât densitatea acesteia este mai mare, prin urmare funcționarea sistemelor cu circulație naturală este posibilă numai cu transfer semnificativ de căldură;
• cu atât este mai mare distanța de la partea inferioară a circuitului până la conexiunea la radiator, cu cât este mai mare secțiunea coloanei de apă cu o temperatură minimă și o densitate maximă.

Pentru a asigura respectarea celei de-a doua reguli, deseori este instalată o sobă sau un cazan în punctul cel mai jos al casei, de exemplu, la subsol. Această dispunere a centralei oferă distanța maximă posibilă între nivelul inferior al radiatoarelor și punctul de intrare a apei în schimbătorul de căldură.

Cu toate acestea, înălțimea dintre punctele inferioare și superioare ale circuitului apei în timpul circulației naturale nu trebuie să fie prea mare (în practică, nu mai mult de 10 metri). Un cuptor sau cazan, numai schimbătorul de căldură și partea inferioară a colectorului de accelerație sunt încălzite.

Dacă acest fragment este nesemnificativ în raport cu întreaga înălțime a circuitului de apă, atunci căderea de presiune în fragmentul „fierbinte” al circuitului va fi nesemnificativă și procesul de circulație nu va începe.

Utilizarea sistemelor de circulație naturală pentru clădirile cu două etaje este justificată, iar pentru etajele mai mari va fi necesară o pompă de circulație

Minimizarea rezistenței la mișcarea apei

La proiectarea unui sistem cu circulație naturală, este necesar să se țină seama de viteza lichidului de răcire de-a lungul circuitului.

în primul rândcu cât viteza este mai rapidă, cu atât transferul de căldură prin sistemul „cazan - schimbător de căldură - circuit de apă - radiatoare de încălzire - cameră”.

În al doilea rândcu cât viteza lichidului este mai rapidă prin schimbătorul de căldură, cu atât este mai puțin probabil să fiarbă, ceea ce este deosebit de important la încălzirea sobelor.

Fierberea apei în sistem poate fi foarte costisitoare - costul demontării, reparației și reinstalării schimbătorului de căldură necesită mult timp și bani

În sisteme încălzire cu circulație forțată viteza apei depinde în principal de parametri pompa de circulatie.

În cazul încălzirii apei cu circulație naturală, viteza depinde de următorii factori:

• diferențe de presiune între fragmente de contur în punctul său inferior;
• rezistență hidrodinamică sistem de încălzire

Modalitățile de a asigura diferențele de presiune maximă au fost discutate mai sus. Rezistența hidrodinamică a unui sistem real nu poate fi calculată cu exactitate datorită unui model matematic complex și a unui număr mare de date de intrare, a căror acuratețe este greu de garantat.

Cu toate acestea, există reguli generale, respectarea acestora reducând rezistența circuitului de încălzire.

Principalele motive pentru reducerea vitezei de mișcare a apei sunt rezistența pereților conductelor și prezența îngustării datorită prezenței armăturilor sau a supapelor. La un debit scăzut, rezistența peretelui este practic absentă.

Excepție sunt conductele lungi și subțiri, caracteristice pentru încălzirea cu podea caldă. De regulă, se disting circuite separate cu circulație forțată.

Atunci când alegeți tipurile de conducte pentru un circuit cu circulație naturală, este necesar să se țină seama de prezența restricțiilor tehnice în timpul instalării sistemului. prin urmare tevi de plastic este nedorit să se utilizeze în timpul circulației naturale a apei datorită conectării armăturilor lor cu un diametru interior semnificativ mai mic.

Armăturile țevilor din metal-plastic îngustă oarecum diametrul interior și reprezintă un obstacol serios pentru curgerea apei la presiune scăzută (+)

Reguli pentru selectarea și instalarea conductelor

Alegerea dintre oțel sau conducte din polipropilenă cu orice circulație, aceasta are loc după criteriul posibilității de utilizare a acestora pentru apă caldă, precum și din punct de vedere al prețului, ușurința instalării și durata de viață.

Ridicatorul este montat dintr-o țeavă metalică, deoarece apa trece la cea mai înaltă temperatură, iar în cazul încălzirii cuptorului sau a unei defecțiuni a schimbătorului de căldură, opțiunea de a trece abur este posibilă.

În cazul circulației naturale, este necesar să folosiți un diametru ușor mai mare decât în ​​cazul unei pompe de circulație. De obicei, pentru încălzirea camerelor de până la 200 de metri pătrați. m, diametrul colectorului de accelerație și a conductei la intrarea întoarcerii la schimbătorul de căldură este de 2 centimetri.

Aceasta este cauzată de o viteză mai mică a apei în comparație cu opțiunea de circulație forțată, ceea ce duce la următoarele probleme:

• transfer redus de căldură per unitate de timp de la sursă la camera încălzită;
• colmatarea sau congestia aerului, care nu poate face față unei presiuni mici.

O atenție deosebită la utilizarea circulației naturale cu un circuit de alimentare mai mic trebuie acordată problemei scoaterii aerului din sistem. Nu poate fi îndepărtat complet din lichidul de răcire printr-un rezervor de expansiune apa clocotită intră mai întâi pe dispozitive pe o autostradă situată mai jos decât ei înșiși.

Când circulația forțată, presiunea apei conduce aerul către colectorul de aer instalat în punctul cel mai înalt al sistemului - un dispozitiv cu control automat, manual sau semi-automat. cu Macarale Mayevsky Practic, transferul de căldură este ajustat.

În rețelele de încălzire prin gravitație cu alimentare situată sub aparate, robinetele Mayevsky sunt utilizate direct pentru sângerarea aerului.

Toate caloriferele moderne de încălzire au dispozitive de evacuare a aerului, prin urmare, pentru a preveni formarea de dopuri în circuit, puteți face o pantă, conducând aerul către calorifer

De asemenea, aerul poate fi evacuat cu ajutorul orificiilor de ventilație instalate pe fiecare linie de sus sau pe o linie aeriană care circulă paralel cu autostrăzile sistemului. Datorită numărului impresionant de dispozitive de evacuare a aerului, circuitele de gravitație cu cablaje inferioare sunt extrem de rare.

Cu o presiune scăzută, un mic dop de aer poate opri complet sistemul de încălzire. Deci, conform SNiP 41-01-2003, nu este permisă instalarea conductelor de încălzire fără pantă la o viteză a apei mai mică de 0,25 m / s.

Cu circulația naturală, astfel de viteze sunt de neatins. Prin urmare, pe lângă creșterea diametrului conductelor, trebuie observate pante constante pentru a îndepărta aerul din sistemul de încălzire. Panta este proiectată la o viteză de 2-3 mm pe 1 metru, în rețelele de apartamente pârtia atinge 5 mm pe metrul liniar al liniei orizontale.

Panta de alimentare se face în direcția de mișcare a apei, astfel încât aerul să se deplaseze în rezervorul de expansiune sau la sistemul de sângerare a aerului situat în punctul de sus al circuitului. Deși puteți face o contra-prejudecată, dar în acest caz, trebuie să setați în plus robinet de evacuare.

Panta liniei de întoarcere se face, de regulă, în direcția mișcării apei răcite. Apoi punctul de jos al circuitului va coincide cu intrarea conductei de retur în generatorul de căldură.

Cea mai obișnuită combinație între panta conductelor de alimentare și retur pentru a îndepărta blocările de aer din circuitul apei de circulație naturală

la instalarea unui podea cald o zonă mică în circuitul cu circulație naturală, este necesar să împiedicați intrarea aerului în conductele înguste și orizontale ale acestui sistem de încălzire. Este necesar să așezați dispozitivul de îndepărtare a aerului în fața podelei calde.

Scheme de încălzire cu o țeavă și cu două conducte

Atunci când dezvoltați o schemă de încălzire pentru o casă cu circulație naturală a apei, este posibil să proiectați atât unul sau mai multe circuite separate. Ele pot diferi semnificativ unele de altele. Indiferent de lungime, număr de radiatoare și alți parametri, acestea sunt realizate în conformitate cu o schemă cu o conductă sau cu două conducte.

Circuit unic de linie

Un sistem de încălzire care folosește aceeași conductă pentru o furnizare secvențială de apă radiatoarelor se numește o singură conductă. Cea mai simplă opțiune cu un singur tub este încălzirea cu conducte metalice fără a folosi calorifere.

Acesta este cel mai ieftin și cel mai puțin problematic mod de a rezolva încălzirea la domiciliu atunci când alegeți în favoarea circulației naturale a lichidului de răcire. Singurul minus semnificativ este aspectul conductelor voluminoase.

Cel mai economic versiune cu un singur tub cu radiatoare de încălzire, apa caldă curge secvențial prin fiecare dispozitiv. Aici aveți nevoie de un număr minim de conducte și valve.

Pe măsură ce progresați agent de transfer termic se răcește, astfel că caloriferele ulterioare obțin o apă mai rece, care trebuie luată în calcul la calcularea numărului de secțiuni.

O schemă simplă cu o singură conductă (de mai sus) necesită o cantitate minimă de lucrări de instalare și fonduri investite. Opțiunea mai complexă și costisitoare de mai jos vă permite să opriți caloriferele fără a opri întregul sistem.

Cea mai eficientă modalitate de conectare a aparatelor de încălzire la o rețea cu o singură conductă este opțiunea în diagonală.

Conform acestei scheme de circuite de încălzire cu un tip natural de circulație, apa caldă intră în calorifer de sus, după răcire este evacuată prin conducta situată mai jos. Când treceți în acest fel, apa încălzită degajă cantitatea maximă de căldură.

Cu o conexiune mai mică la baterie, atât la conducta de intrare, cât și la conducta de ieșire, transferul de căldură este redus semnificativ, deoarece lichidul de răcire încălzit trebuie să meargă cât mai mult. Din cauza răcirii semnificative, bateriile cu un număr mare de secțiuni nu sunt utilizate în astfel de scheme.

„Leningradka” se caracterizează prin pierderi de căldură impresionante, care trebuie luate în considerare la calcularea sistemului. Avantajul său este că atunci când folosiți supape de închidere pe duzile de intrare și ieșire, dispozitivele pot fi oprite opțional pentru reparație fără a opri ciclul de încălzire (+)

Circuitele de încălzire cu conexiune similară a caloriferelor se numesc „Leningradka“. În ciuda pierderilor de căldură notate, acestea sunt preferate în amenajarea sistemelor de încălzire a apartamentelor, ceea ce se datorează aspectului mai estetic al conductei.

Un dezavantaj semnificativ al rețelelor cu o singură conductă este incapacitatea de a opri una dintre secțiunile de încălzire fără a opri circulația apei pe întregul circuit.

De aceea, aplicați de obicei modernizarea schemei clasice cu instalarea „by-pass”Pentru a ocoli radiatorul folosind o ramură cu două valve cu bilă sau o supapă cu trei căi. Acest lucru vă permite să reglați alimentarea cu apă la radiator, până la oprirea completă a acestuia.

Pentru clădiri cu două sau mai multe etaje, se folosesc versiuni ale schemei cu o singură conductă cu ridicare verticală. În acest caz, distribuția apei calde este mai uniformă decât în ​​cazul creșterilor orizontale. În plus, ridicatoarele verticale sunt mai puțin extinse și se potrivesc mai bine în interiorul casei.

O schemă cu o singură țeavă cu cablare verticală este folosită cu succes pentru încălzirea încăperilor cu două etaje folosind circulația naturală. Opțiunea cu capacitatea de a opri radiatoarele superioare este prezentată.

Opțiunea țevii de retur

Atunci când o conductă este utilizată pentru a furniza apă caldă caloriferelor, iar cea de-a doua pentru a scurge refrigerat la un cazan sau un cuptor, această schemă de încălzire se numește două conducte. Un sistem similar în prezența caloriferelor este utilizat mai des decât unul cu o singură conductă.

Este mai scump, deoarece necesită instalarea unei conducte suplimentare, dar are o serie de avantaje semnificative:

• distribuție mai uniformă a temperaturii purtător de căldură furnizat radiatoarelor;
• mai ușor de făcut calculul dependența parametrilor radiatoarelor de zona camerei încălzite și a valorilor de temperatură necesare;
• un control mai eficient al căldurii la fiecare calorifer.

În funcție de direcția de mișcare a apei refrigerate, relativ cald, sisteme de conducte duble subdivizat în treceri și blocaje. În circuitele asociate, mișcarea apei răcite are loc în aceeași direcție ca cea fierbinte, prin urmare, durata ciclului pentru întregul circuit coincide.

În schemele cu capăt mort, apa răcită se deplasează spre cald, prin urmare, pentru diferite radiatoare, lungimile ciclurilor de revoluție ale lichidului de răcire sunt diferite. Deoarece viteza în sistem este mică, timpul de încălzire poate diferi semnificativ. Acele calorifere în care durata ciclului apei este mai scurtă se vor încălzi mai repede.

Atunci când alegem un punct mort și schemele de încălzire asociate, acestea pornesc în principal din comoditatea realizării unei conducte de retur

Există două tipuri de locație a eyelinerului în raport cu radiatoarele de încălzire: superior și inferior. Odată cu conexiunea superioară, conducta de alimentare cu apă caldă este situată deasupra caloriferelor, iar cu conexiunea inferioară este mai mică.

Cu conexiunea de jos, aerul poate fi îndepărtat prin calorifere și nu este nevoie să țineți conductele deasupra, ceea ce este bun din perspectiva designului camerei.

Cu toate acestea, fără un colector de accelerație, scăderea presiunii va fi mult mai mică decât atunci când se utilizează alimentarea superioară. Prin urmare, dermatograful de jos nu este practic utilizat pentru încălzirea spațiilor după principiul circulației naturale.

Concluzii și video util pe această temă

Organizarea unui sistem cu un singur tub bazat pe un cazan electric pentru o casă mică:

Lucrările unui sistem cu două conducte pentru o casă din lemn cu un etaj, bazată pe un cazan cu combustibil solid, cu ardere îndelungată:

Utilizarea circulației naturale în timpul deplasării apei în circuitul de încălzire necesită calcule precise și lucrări de instalare competente din punct de vedere tehnic. În aceste condiții, sistemul de încălzire va încălzi camerele unei case private și va scuti proprietarii de zgomotul pompei și de dependența de electricitate.

Dacă aveți întrebări pe această temă sau doriți să împărtășiți experiență personală în organizarea și funcționarea unui sistem de încălzire tip gravitațional, vă rugăm să lăsați comentarii la acest articol. Caseta de feedback se află mai jos.