Ohrievací systém s prirodzenou cirkuláciou: bežné konštrukcie vodného okruhu

Konštrukcia autonómnej vykurovacej siete s gravitačným typom sa zvolí, ak je nepraktické a niekedy nemožné inštalovať obehové čerpadlo alebo sa pripojiť k centralizovanému napájaniu.

Inštalácia takéhoto systému je lacnejšia a úplne nezávislá od elektrickej energie. Jeho výkon však vo veľkej miere závisí od presnosti návrhu.

Aby vykurovací systém s prirodzenou cirkuláciou fungoval hladko, je potrebné vypočítať jeho parametre, správne nainštalovať komponenty a primerane zvoliť vodný okruh. Pomôžeme s riešením týchto problémov.

Popísali sme hlavné princípy gravitačného systému, poradili sme pri výbere plynovodu, načrtli sme pravidlá montáže okruhu a umiestnenia pracovných uzlov. Osobitnú pozornosť sme venovali návrhu a fungovaniu jedno- a dvoj rúrkových vykurovacích okruhov.

Zásady procesu prirodzeného obehu

Proces pohybu vody vo vykurovacom okruhu bez použitia obehového čerpadla sa vyskytuje v dôsledku prírodných fyzikálnych zákonov.

Pochopenie charakteru týchto procesov vám umožní kompetentne navrhnúť vykurovací systém pre typické a neštandardné prípady.

Maximálny rozdiel v hydrostatickom tlaku

Hlavnou fyzikálnou vlastnosťou akéhokoľvek chladiva (voda alebo nemrznúca zmes), ktoré prispieva k jeho pohybu pozdĺž okruhu počas prirodzenej cirkulácie, je pokles hustoty so zvyšujúcou sa teplotou.

Hustota horúcej vody je menšia ako studená, a preto existuje rozdiel v hydrostatickom tlaku v kolóne teplá a studená kvapalina. Studená voda tečúca dole do výmenníka tepla odvádza horúcu vodu do potrubia.

Hnacou silou vody v okruhu počas prirodzenej cirkulácie je rozdiel hydrostatického tlaku medzi studenými a horúcimi stĺpcami kvapaliny

Vykurovací okruh domu možno rozdeliť na niekoľko častí. Voda smeruje hore „horúcimi“ fragmentmi a dole „studenými“ fragmentmi smerom nadol. Hranice fragmentov sú horné a dolné body vykurovacieho systému.

Hlavná výzva pri modelovaní systémy prirodzeného obehuvoda má dosiahnuť maximálny možný rozdiel medzi tlakom v kvapalnom stĺpci v „horúcom“ a „studenom“ fragmente.

Prvkom vodného okruhu, ktorý je pre prirodzenú cirkuláciu klasický, je kolektor zrýchlenia (hlavný stúpač) - zvislé potrubie smerujúce nahor od výmenníka tepla.

Zberač zrýchlenia musí mať maximálnu teplotu, takže je izolovaný po celej svojej dĺžke. Aj keď, ak výška kolektora nie je veľká (ako v prípade jednopodlažných domov), potom nemôžete vykonať izoláciu, pretože voda v nej nebude mať čas na ochladenie.

Typicky je systém navrhnutý tak, že horný bod kolektora zrýchlenia sa zhoduje s horným bodom celého obvodu. Výstup nastavili na otvorený expandér nádrže alebo odvzdušňovací ventil, ak sa používa membránová nádrž.

Potom je dĺžka „horúceho“ úseku okruhu minimálna možná, čo vedie k zníženiu tepelných strát v tejto oblasti.

Je tiež žiaduce, aby sa „horúci“ úsek okruhu nekombinoval s dlhým úsekom prepravujúcim chladené chladivo. V ideálnom prípade sa spodný bod vodného okruhu zhoduje so spodným bodom výmenníka tepla umiestneným vo vyhrievacom zariadení.

Čím je kotol vo vykurovacom systéme, tým nižší je hydrostatický tlak v kvapalnom stĺpci v horúcom okruhu okruhu.

Pre „chladný“ úsek vodného okruhu má tiež svoje vlastné pravidlá, ktoré zvyšujú tlak kvapaliny:

• viac tepelných strát v „studenej“ časti vykurovacej sietečím nižšia je teplota vody a tým väčšia je jej hustota, fungovanie systémov s prirodzenou cirkuláciou je možné iba pri významnom prenose tepla.
• čím väčšia je vzdialenosť od spodnej časti obvodu k pripojeniu radiátora, čím je väčšia časť vodného stĺpca s minimálnou teplotou a maximálnou hustotou.

Aby sa zabezpečilo dodržiavanie tohto pravidla, kachle alebo kotly sa často inštalujú v najnižšom bode domu, napríklad v suteréne. Toto usporiadanie kotla poskytuje maximálnu možnú vzdialenosť medzi spodnou úrovňou radiátorov a miestom vstupu vody do výmenníka tepla.

Výška medzi dolným a horným bodom vodného okruhu počas prirodzenej cirkulácie by však nemala byť príliš veľká (v praxi by nemala byť väčšia ako 10 metrov). Vykuruje sa rúra alebo kotol, iba výmenník tepla a spodná časť kolektora zrýchlenia.

Ak je tento fragment zanedbateľný vzhľadom na celú výšku vodného okruhu, pokles tlaku v „horúcom“ úseku okruhu bude zanedbateľný a proces cirkulácie sa nezačne.

Použitie prírodných cirkulačných systémov v dvojposchodových budovách je opodstatnené a pre väčšie podlahy bude potrebné obehové čerpadlo

Minimalizácia odolnosti proti pohybu vody

Pri navrhovaní systému s prirodzenou cirkuláciou je potrebné vziať do úvahy rýchlosť chladiva pozdĺž okruhu.

za prvéčím vyššia je rýchlosť, tým rýchlejší je prenos tepla systémom „kotol - výmenník tepla - vodný okruh - vykurovacie telesá - miestnosť“.

za druhéčím vyššia je rýchlosť tekutiny cez výmenník tepla, tým menšia je pravdepodobnosť jej varu, čo je obzvlášť dôležité pri zahrievaní kachlí.

Vriaca voda v systéme môže byť veľmi drahá - náklady na demontáž, opravu a inštaláciu výmenníka tepla si vyžadujú veľa času a peňazí.

V systémoch vynútené obehové vykurovanie rýchlosť vody závisí hlavne od parametrov obehové čerpadlo.

Pri ohreve vody s prirodzenou cirkuláciou závisí rýchlosť od nasledujúcich faktorov:

• tlakové rozdiely medzi úlomkami obrysu v dolnom bode;
• hydrodynamický odpor vykurovací systém.

Spôsoby na zabezpečenie maximálnych tlakových rozdielov boli diskutované vyššie. Hydrodynamický odpor reálneho systému sa nedá presne vypočítať kvôli zložitému matematickému modelu a veľkému počtu vstupných údajov, ktorých presnosť je ťažké zaručiť.

Existujú však všeobecné pravidlá, ktorých dodržiavanie zníži odpor vykurovacieho okruhu.

Hlavnými dôvodmi na zníženie rýchlosti pohybu vody sú odpor stien potrubia a prítomnosť zúženia v dôsledku prítomnosti armatúr alebo ventilov. Pri nízkom prietoku je odpor steny prakticky neprítomný.

Výnimkou sú dlhé a tenké rúrky charakteristické pre vykurovanie teplá podlaha, Spravidla sa rozlišujú samostatné okruhy s núteným obehom.

Pri výbere typov potrubí pre okruh s prirodzenou cirkuláciou je potrebné pri inštalácii systému zohľadniť technické obmedzenia. teda plastové rúrky je nežiaduce používať pri prirodzenej cirkulácii vody z dôvodu spojenia ich príslušenstva s výrazne menším vnútorným priemerom.

Kovania z plastov a rúr z plastu sa do istej miery zužujú a sú vážnou prekážkou pre prietok vody pri nízkom tlaku (+)

Pravidlá pre výber a inštaláciu potrubí

Výber z ocele alebo polypropylénové rúry pri akejkoľvek cirkulácii sa uskutočňuje podľa kritéria možnosti ich použitia na horúcu vodu, ako aj z hľadiska ceny, ľahkej inštalácie a životnosti.

Stúpačka je namontovaná z kovového potrubia, pretože ňou prechádza voda s najvyššou teplotou a v prípade ohrevu v peci alebo poruchy výmenníka tepla je možná možnosť prechodu pary.

Pri prirodzenej cirkulácii je potrebné použiť mierne väčší priemer potrubia ako v prípade obehového čerpadla. Zvyčajne na vykurovanie miestností do 200 metrov štvorcových. m, priemer kolektora zrýchlenia a potrubia na vstupe do návratu do výmenníka tepla sú 2 palce.

Je to spôsobené nižšou rýchlosťou vody v porovnaní s možnosťou nútenej cirkulácie, ktorá vedie k nasledujúcim problémom:

• znížený prenos tepla za jednotku času od zdroja do vykurovanej miestnosti;
• upchatie alebo preťaženie vzduchu, ktoré nedokážu zvládnuť malý tlak.

Osobitná pozornosť pri používaní prirodzenej cirkulácie s dolným napájacím okruhom musí byť venovaná problému odstraňovania vzduchu zo systému. Nemôže byť úplne odstránený z chladiacej kvapaliny cez expanznú nádrž, napr vriaca voda najskôr vstupuje do zariadení na diaľnici umiestnenej nižšie ako oni.

Pri nútenej cirkulácii tlačí voda vzduch do zberača vzduchu nainštalovaného v najvyššom bode systému - zariadenie s automatickým, ručným alebo poloautomatickým ovládaním. s Mayevsky žeriavy V zásade je prenos tepla nastavený.

V gravitačných vykurovacích sieťach s prívodom umiestneným pod spotrebičmi sa kohúty Mayevsky používajú priamo na odvádzanie vzduchu.

Všetky moderné vykurovacie telesá majú zariadenia na odsávanie vzduchu, aby ste zabránili tvorbe zátok v obvode, môžete urobiť svah, ktorý privádza vzduch do radiátora

Vzduch možno tiež odvádzať pomocou vetracích otvorov inštalovaných na každom stúpači alebo na hornom vedení vedenom rovnobežne s diaľnicami systému. Vzhľadom na pôsobivý počet zariadení na odsávanie vzduchu sú gravitačné obvody s nižším zapojením veľmi zriedkavé.

Pri nízkom tlaku môže malá vzduchová zátka úplne zastaviť vykurovacie zariadenie. Podľa SNiP 41-01-2003 teda nie je dovolené položiť potrubia vykurovacieho systému bez sklonu pri rýchlosti vody menšej ako 0,25 m / s.

Pri prirodzenej cirkulácii sú takéto rýchlosti nedosiahnuteľné. Preto sa musí okrem zvyšovania priemeru potrubí pozorovať aj stály sklon, aby sa odstránil vzduch z vykurovacieho systému. Sklon je navrhnutý s rýchlosťou 2–3 mm na 1 meter, v bytových sieťach dosahuje sklon 5 mm na lineárny meter vodorovnej čiary.

Plniaci sklon je vytvorený v smere pohybu vody tak, že vzduch sa pohybuje do expanznej nádrže alebo do systému odvzdušňovania vzduchu umiestneného v hornom bode okruhu. Aj keď môžete urobiť protiobjekt, ale v tomto prípade musíte dodatočne nastaviť odvzdušňovací ventil.

Sklon spätného potrubia je spravidla vytvorený v smere pohybu chladenej vody. Potom sa spodný bod okruhu zhoduje so vstupom spätného potrubia do generátora tepla.

Najbežnejšia kombinácia sklonu prívodného a spätného potrubia na odstránenie vzduchových uzáverov z prirodzeného obehu vody

na inštalácia teplej podlahy na malej ploche v okruhu s prirodzenou cirkuláciou je potrebné zabrániť vstupu vzduchu do úzkych a vodorovných potrubí tohto vykurovacieho systému. Zariadenie na odvádzanie vzduchu je potrebné umiestniť pred teplú podlahu.

Schémy vykurovania jedným a dvoma potrubiami

Pri vývoji schémy vykurovania domu s prirodzenou cirkuláciou vody je možné navrhnúť jeden alebo niekoľko samostatných okruhov. Môžu sa navzájom výrazne líšiť. Bez ohľadu na dĺžku, počet vykurovacích telies a ďalšie parametre sa vykonávajú podľa jedno- alebo dvojtrubkovej schémy.

Jednopásmový obvod

Vykurovací systém, ktorý používa rovnaké potrubie na postupné privádzanie vody do radiátorov, sa nazýva jediné potrubie. Najjednoduchšou jednovrstvovou možnosťou je vykurovanie kovovými rúrkami bez použitia radiátorov.

Toto je najlacnejší a najmenej problematický spôsob riešenia vykurovania domácnosti pri výbere v prospech prirodzeného obehu chladiva. Jediným významným mínusom je výskyt objemných potrubí.

Najekonomickejšie verzia s jednou trubicou s vyhrievacími radiátormi prúdi horúca voda postupne cez každé zariadenie. Tu potrebujete minimálny počet potrubí a ventilov.

Ako postupujete prenášač tepla ochladzuje sa, takže následné radiátory dostanú chladnejšiu vodu, ktorá sa musí zohľadniť pri výpočte počtu sekcií.

Jednoduchá schéma jedného potrubia (hore) vyžaduje minimálne množstvo inštalačných prác a investované prostriedky. Zložitejšia a nákladnejšia možnosť uvedená nižšie vám umožňuje vypnúť radiátory bez zastavenia celého systému.

Najúčinnejším spôsobom pripojenia vykurovacích zariadení k jednosmernej sieti je diagonálna možnosť.

Podľa tejto schémy vykurovacích okruhov s prirodzeným typom cirkulácie horúca voda vstupuje do radiátora zhora, po ochladení sa vypúšťa potrubím umiestneným dole. Pri tomto prechode odovzdáva zohriata voda maximálne množstvo tepla.

Pri nižšom pripojení na batériu, ako na vstupné, tak aj na výstupné potrubie, je prenos tepla výrazne znížený, pretože ohrievané chladivo musí ísť čo najdlhšie. Kvôli výraznému ochladeniu sa batérie s veľkým počtom sekcií v takýchto schémach nepoužívajú.

„Leningradka“ sa vyznačuje pôsobivými tepelnými stratami, ktoré je potrebné zohľadniť pri výpočte systému. Jeho výhodou je, že pri použití uzatváracích ventilov na vstupných a výstupných dýzach je možné zariadenia na opravu voliteľne vypnúť bez zastavenia vykurovacieho cyklu (+).

Vykurovacie okruhy s podobným pripojením radiátorov sa nazývajú „Leningradka". Napriek uvedeným tepelným stratám sú uprednostňované pri usporiadaní systémov vykurovania bytov, čo je dôsledkom estetickejšieho vzhľadu potrubia.

Významnou nevýhodou jedno-potrubných sietí je nemožnosť vypnúť jednu z vykurovacích sekcií bez zastavenia cirkulácie vody v celom okruhu.

Preto zvyčajne používajte modernizáciu klasickej schémy inštaláciou „bypass”Obísť radiátor pomocou vetvy s dvoma guľovými ventilmi alebo trojcestným ventilom. To vám umožní nastaviť prívod vody do radiátora až do jeho úplného vypnutia.

Pre dve alebo viac podlažných budov sa používajú verzie jednovrstvovej schémy so zvislými stúpačkami. V tomto prípade je distribúcia horúcej vody rovnomernejšia ako pri vodorovných stúpačkách. Vertikálne stúpačky sú navyše menej roztiahnuté a lepšie zapadajú do interiéru domu.

Na vykurovanie dvojposchodových izieb pomocou prirodzenej cirkulácie sa úspešne používa jednovrstvová schéma so zvislým vedením. Možnosť so schopnosťou vypnúť horné radiátory

Možnosť spätného potrubia

Ak sa jedna rúrka používa na dodávku teplej vody do radiátorov a druhá na odvádzanie chladenej vody do kotla alebo pece, táto schéma vykurovania sa nazýva dvoj rúrka. Podobný systém v prítomnosti vykurovacích telies sa používa častejšie ako jednovrstvový.

Je to drahšie, pretože vyžaduje inštaláciu prídavného potrubia, ale má množstvo významných výhod:

• rovnomernejšie rozloženie teploty tepelný nosič dodávaný do radiátorov;
• ľahšie urobiť výpočet závislosť parametrov radiátorov od plochy vykurovanej miestnosti a požadované hodnoty teploty;
• efektívnejšia regulácia tepla do každého radiátora.

V závislosti od smeru pohybu chladenej vody, pomerne horúca, dvojité potrubné systémy rozdelené na prechádzajúce a uviaznuté. V pridružených obvodoch dochádza k pohybu chladenej vody v rovnakom smere ako horúca, preto sa dĺžka cyklu pre celý okruh zhoduje.

V schémach na slepej uličke sa ochladená voda pohybuje smerom k horúcej, preto sú rôzne cykly otáčok chladiacej kvapaliny u rôznych radiátorov rôzne. Pretože rýchlosť v systéme je nízka, doba ohrevu sa môže výrazne líšiť. Radiátory, v ktorých je dĺžka cyklu vodného cyklu kratšia, sa zahrievajú rýchlejšie.

Pri výbere slepej uličky a súvisiacich schém vykurovania vychádzajú predovšetkým z pohodlia uskutočnenia spätného potrubia

V porovnaní s vyhrievacími radiátormi existujú dva typy umiestnenia očných liniek: horné a dolné. Pri hornom pripojení je prívodná horúca voda umiestnená nad radiátormi a pri dolnom pripojení je nižšia.

Pri spodnom pripojení je možné vzduch odvádzať pomocou radiátorov a nie je potrebné držať potrubia na vrchu, čo je dobré z hľadiska usporiadania miestnosti.

Bez kolektora zrýchlenia bude však pokles tlaku oveľa menší ako pri použití horného prívodu. Preto sa spodné očné linky prakticky nepoužívajú pri vykurovaní priestorov na základe princípu prirodzenej cirkulácie.

Závery a užitočné video na túto tému

Organizácia jednorúrkovej schémy založenej na elektrickom kotli pre malý dom:

Práca dvojtrubkového systému pre jednoposchodový drevený dom na báze kotla na tuhé palivo s dlhodobým spálením:

Použitie prirodzenej cirkulácie pri pohybe vody vo vykurovacom okruhu vyžaduje presné výpočty a technicky spôsobilé inštalačné práce. Za týchto podmienok bude vykurovací systém vykurovať miestnosti súkromného domu a zbaviť vlastníkov hluku čerpadla a závislosti na elektrine.

Ak máte akékoľvek otázky k tejto téme alebo si želáte zdieľať osobné skúsenosti s organizáciou a prevádzkou gravitačného typu, zanechajte prosím komentáre k tomuto článku. Spätná väzba sa nachádza nižšie.