Naturligt cirkulationsvärmesystem: vanliga vattenkretsdesign

Konstruktionen av ett autonomt värme-nätverk av gravitationstyp väljs om det är opraktiskt, och ibland omöjligt, att installera en cirkulationspump eller ansluta till en centraliserad strömförsörjning.

Ett sådant system är billigare att installera och helt oberoende av el. Men dess prestanda beror till stor del på konstruktionens noggrannhet.

För att värmesystemet med naturlig cirkulation ska fungera smidigt är det nödvändigt att beräkna dess parametrar, installera komponenterna korrekt och rimligen välja vattenkretsen. Vi hjälper till med att lösa dessa problem.

Vi beskrev huvudprinciperna för gravitationssystemet, gav råd om att välja en rörledning, beskrev reglerna för montering av kretsen och placering av arbetsnoder. Vi var särskilt uppmärksamma på utformningen och funktionen av en- och två-rörs värmekretsar.

Principer för den naturliga cirkulationsprocessen

Processen för vattenrörelse i värmekretsen utan användning av en cirkulationspump sker på grund av naturliga fysiska lagar.

Att förstå arten av dessa processer gör att du kan kompetent att designa ett värmesystem för typiska och icke-standardiserade fall.

Den maximala skillnaden i hydrostatisk tryck

Den huvudsakliga fysiska egenskapen hos kylvätska (vatten eller frostskyddsmedel), som bidrar till dess rörelse längs kretsen under naturlig cirkulation, är en minskning i densitet med ökande temperatur.

Densiteten för varmt vatten är mindre än kallt och därför är det en skillnad i det hydrostatiska trycket hos den varma och kalla vätskekolonnen. Kallt vatten som rinner ner till värmeväxlaren förskjuter varmt vatten upp i röret.

Drivkraften för vattnet i kretsen under naturlig cirkulation är skillnaden i hydrostatisk tryck mellan de kalla och heta vätskekolonnerna

Husets värmekrets kan delas upp i flera fragment. Vatten riktas uppåt längs "heta" fragment och nedåt längs "kalla" fragment. Fragmentens gränser är de övre och nedre punkterna i värmesystemet.

Den viktigaste utmaningen inom modellering naturliga cirkulationssystemvatten är för att uppnå maximal möjlig skillnad mellan vätskekolonnens tryck i de "heta" och "kalla" fragmenten.

Elementet i vattenkretsen, som är klassisk för naturlig cirkulation, är accelerationskollektorn (huvudstigerören) - ett vertikalt rör riktat uppåt från värmeväxlaren.

Accelerationsuppsamlaren måste ha en maximal temperatur, så att den isoleras över hela sin längd. Även om kollektorns höjd inte är stor (som för envåningshus), kan du inte leda isolering, eftersom vattnet i det inte kommer att ha tid att svalna.

Typiskt är systemet utformat så att topppunkten för accelerationskollektorn sammanfaller med toppunkten för hela kretsen. De satte avfarten till öppen tank expander eller en avluftningsventil om en membranbehållare används.

Då är kretsens ”heta” fragment längst möjliga, vilket leder till en minskning av värmeförlusten i detta område.

Det är också önskvärt att kretsens "heta" fragment inte kombineras med en lång sektion som transporterar det kylda kylvätskan. Helst sammanfaller vattenkretsens nedre punkt med den lägre punkten på värmeväxlaren placerad i värmeanordningen.

Ju lägre pannan är belägen i värmesystemet, desto lägre är det hydrostatiska trycket på vätskekolonnen i kretsens heta fragment

För det "kalla" segmentet i vattenkretsen har också sina egna regler som ökar vätskans tryck:

• desto mer värmeförlust i den "kalla" delen av värmenätet, ju lägre temperaturen på vattnet och desto större densitet, därför är funktionen hos system med naturlig cirkulation endast möjlig med betydande värmeöverföring;
• desto större avstånd från kretsens botten till kylaranslutningen, desto större sektion med vattenspelare med en minimal temperatur och maximal densitet.

För att säkerställa överensstämmelse med den senare regeln installeras ofta en spis eller panna vid husets lägsta punkt, till exempel i källaren. Detta arrangemang av pannan tillhandahåller det maximala möjliga avståndet mellan radiatorernas lägre nivå och punkten för inlopp av vatten i värmeväxlaren.

Höjden mellan vattenkretsens nedre och övre punkter under naturlig cirkulation bör emellertid inte vara för stor (i praktiken högst 10 meter). En ugn eller panna, endast värmeväxlaren och den nedre delen av accelerationskollektorn värms upp.

Om detta fragment är obetydligt relativt vattenkretsens höjd, kommer tryckfallet i kretsens "heta" fragment att vara obetydligt och cirkulationsprocessen startar inte.

Användningen av naturliga cirkulationssystem för två våningar är berättigad och en cirkulationspump behövs för större golv

Minimering av motstånd mot vattenrörelse

Vid utformning av ett system med naturlig cirkulation är det nödvändigt att ta hänsyn till kylmedlets hastighet längs kretsen.

För det förstaju snabbare hastighet, desto snabbare värmeöverföring genom systemet "panna - värmeväxlare - vattenkrets - värme radiatorer - rum".

För det andraju snabbare vätskans hastighet genom värmeväxlaren är, desto mindre troligt kommer det att koka, vilket är särskilt viktigt vid kaminer.

Att koka vatten i systemet kan vara mycket dyrt - kostnaderna för demontering, reparation och installation av värmeväxlaren kräver mycket tid och pengar

I system tvingad cirkulationsvärme vattenhastighet beror främst på parametrarna cirkulationspump.

Vid vattenuppvärmning med naturlig cirkulation beror hastigheten på följande faktorer:

• tryckskillnader mellan fragment av konturen vid dess lägre punkt;
• hydrodynamisk motstånd värmesystem.

Sätt att säkerställa maximala tryckskillnader har diskuterats ovan. Det verkliga systems hydrodynamiska motståndet kan inte beräknas exakt på grund av en komplex matematisk modell och ett stort antal inmatningsdata, vars noggrannhet är svår att garantera.

Ändå finns det allmänna regler, efterlevnad som minskar värmekretsens motstånd.

De huvudsakliga orsakerna till att minska hastigheten på vattenrörelsen är motståndet hos rörväggarna och förekomsten av smalning på grund av förekomsten av beslag eller ventiler. Vid låg flödeshastighet är väggmotståndet praktiskt taget frånvarande.

Undantaget är långa och tunna rör, karakteristiska för uppvärmning med varmt golv. Som regel skiljs separata kretsar med tvungen cirkulation för den.

När du väljer typer av rör för en krets med naturlig cirkulation är det nödvändigt att ta hänsyn till förekomsten av tekniska begränsningar när systemet installeras. därför plaströr det är oönskat att använda under naturlig cirkulation av vatten på grund av anslutningen av deras beslag med en betydligt mindre inre diameter.

Beslag av metall-plaströr begränsar den inre diametern något och utgör ett allvarligt hinder för vattenflödet vid lågt tryck (+)

Regler för val och installation av rör

Valet mellan stål eller polypropylenrör vid valfri cirkulation sker den enligt kriteriet för möjligheten att använda dem för varmt vatten, såväl från priset, enkel installation och livslängd.

Stigeröret är monterat från ett metallrör, eftersom vatten med den högsta temperaturen passerar genom det, och i händelse av ugnsuppvärmning eller en felaktig funktion i värmeväxlaren är möjligheten att passera ånga möjlig.

Vid naturlig cirkulation är det nödvändigt att använda en något större rördiameter än för en cirkulationspump. Vanligtvis för uppvärmning av rum upp till 200 kvadratmeter. m, diametern på accelerationskollektorn och röret vid inloppet för återgången till värmeväxlaren är 2 tum.

Detta orsakas av en lägre vattenhastighet jämfört med alternativet för tvångscirkulation, vilket leder till följande problem:

• minskad värmeöverföring per tidsenhet från källan till det uppvärmda rummet;
• igensättning eller trängsel, som inte klarar av ett litet tryck.

När man använder naturlig cirkulation med en lägre tillförselkrets måste man särskilt uppmärksamma problemet med att ta bort luft från systemet. Det kan inte tas bort helt från kylvätskan genom en expansionsbehållare kokande vatten kommer först in i enheterna på en motorväg som ligger lägre än dem själva.

Vid tvingad cirkulation driver vattentrycket luften till luftsamlaren som är installerad på systemets högsta punkt - en enhet med automatisk, manuell eller halvautomatisk styrning. med Mayevsky kranar I princip justeras värmeöverföringen.

I tyngdkraftsuppvärmningsnät med ett foder under apparaterna används Mayevsky kranar direkt för luftning.

Alla moderna värmeelement har luftutblåsningsanordningar, därför kan du göra en lutning för att förhindra bildning av pluggar i kretsen och driva luften till kylaren

Luft kan också ventileras med hjälp av luftventiler installerade på varje stigare eller på en luftledning som löper parallellt med systemvägarna. På grund av det imponerande antalet luftutblåsningsanordningar är gravitationskretsar med lägre ledningar extremt sällsynta.

Med lågt tryck kan en liten luftplugg helt stoppa värmesystemet. Enligt SNiP 41-01-2003 är det således inte tillåtet att lägga rörledningar för värmesystem utan lutning med en vattenhastighet på mindre än 0,25 m / s.

Med naturlig cirkulation kan sådana hastigheter inte uppnås. Därför, förutom att öka rörens diameter, måste konstanta sluttningar observeras för att avlägsna luft från värmesystemet. Lutningen är utformad med en hastighet av 2–3 mm per 1 meter, i lägenhetsnätverk når sluttningen 5 mm per linjär meter av den horisontella linjen.

Matarlutningen görs i rörelsens riktning för vattnet så att luften rör sig till expanderbehållaren eller luftblödningssystemet som ligger vid kretsens övre punkt. Även om du kan göra en motförspänning, men i detta fall måste du dessutom ställa in ventilationsventil.

Backlinjens lutning görs som regel i riktning mot kylt vatten. Sedan kommer kretsens nedre punkt att sammanfalla med inloppet till returledningen till värmegeneratorn.

Den vanligaste kombinationen av lutningen på tillförsel- och returledningarna för att ta bort luftlås från den naturliga cirkulationsvattenkretsen

vid installera ett varmt golv ett litet område i kretsen med naturlig cirkulation, är det nödvändigt att förhindra luft från att komma in i de smala och horisontella rören i detta värmesystem. Det är nödvändigt att placera luftborttagningsanordningen framför det varma golvet.

En-rörs- och två-rörsuppvärmningssystem

När man utvecklar ett värmesystem för ett hus med naturlig vattencirkulation är det möjligt att utforma både en eller flera separata kretsar. De kan skilja sig väsentligt från varandra. Oavsett längd, antal radiatorer och andra parametrar utförs de enligt ett rör med två rör eller två rör.

Enlinjeskrets

Ett värmesystem som använder samma rör för en sekventiell tillförsel av vatten till radiatorer kallas ett enda rör. Det enklaste alternativet med ett rör är att värma med metallrör utan att använda radiatorer.

Detta är det billigaste och minst problematiska sättet att lösa uppvärmningen i hemmet när man väljer för den naturliga cirkulationen av kylvätskan. Det enda betydande minus är utseendet på skrymmande rör.

På det mest ekonomiska version av ett rör med värme-radiatorer flödar varmt vatten i följd genom varje enhet. Här behöver du ett minimum antal rör och ventiler.

När du fortskrider värmeöverföringsmedel svalnar, så att efterföljande radiatorer blir kallare vatten, vilket måste tas med i beräkningen vid antalet sektioner.

Ett enkelt schema med ett rör (ovan) kräver ett minimum av installationsarbete och investerade medel. Det mer komplexa och kostsamma alternativet nedan låter dig stänga av radiatorerna utan att stoppa hela systemet.

Det mest effektiva sättet att ansluta värmeapparater till ett enrörsnät är det diagonala alternativet.

Enligt detta schema med värmekretsar med en naturlig typ av cirkulation, kommer varmt vatten in i kylaren ovanifrån, efter kylning det avlägsnas genom röret beläget nedan. När det passerar på detta sätt avger uppvärmt vatten den maximala mängden värme.

Med en lägre anslutning till batteriet, både ingångsröret och utgångsröret, reduceras värmeöverföringen avsevärt, eftersom det uppvärmda kylvätskan måste gå så länge som möjligt. På grund av betydande kylning används inte batterier med ett stort antal sektioner i sådana scheman.

”Leningradka” kännetecknas av imponerande värmeförlust, som måste beaktas vid beräkningen av systemet. Dess plus är att när man använder avstängningsventiler på in- och utloppsmunstyckena kan enheterna eventuellt stängas av för reparation utan att stoppa uppvärmningscykeln (+)

Värmekretsar med en liknande anslutning av radiatorer kallas "Leningradka". Trots de noterade värmeförlusterna är de föredragna vid arrangemanget av lägenhetsvärmesystem, vilket beror på rörledningens mer estetiska utseende.

En betydande nackdel med nätledningar är oförmågan att stänga av en av värmesektionerna utan att stoppa cirkulationen av vatten genom hela kretsen.

Använd därför vanligtvis moderniseringen av det klassiska schemat med installationen av "bypass”För att kringgå kylaren med en gren med två kulventiler eller en trevägsventil. Detta gör att du kan justera vattentillförseln till kylaren, till dess fullständig avstängning.

För två eller flera våningar byggs versioner av enrörssystemet med vertikala stigerör. I detta fall är fördelningen av varmt vatten mer enhetlig än med horisontella stigerör. Dessutom är de vertikala stigerörerna mindre utsträckta och passar bättre in i huset.

Ett enkelrörsschema med vertikala ledningar används framgångsrikt för att värma två våningar med naturlig cirkulation. Alternativet med möjligheten att stänga av de övre radiatorerna presenteras.

Återlämna röralternativ

När ett rör används för att tillföra varmvatten till radiatorer, och det andra för att tappa kylt till en panna eller ugn, kallas detta uppvärmningssystem ett två-rör. Ett liknande system i närvaro av värmeradiatorer används oftare än ett rör med en rör.

Det är dyrare eftersom det kräver installation av ett extra rör, men har ett antal betydande fördelar:

• mer enhetlig temperaturfördelning värmebärare levererad till radiatorer;
• lättare att göra beräkningen beroendet av radiatorernas parametrar av området för det uppvärmda rummet och de erforderliga temperaturvärdena;
• effektivare värmekontroll till varje kylare.

Beroende på kylvattnets rörelseriktning, relativt varmt, dubbla rörsystem delat in i förbipasserande och dödlås. I tillhörande kretsar sker rörelsen av kylt vatten i samma riktning som hett, därför sammanfaller cykellängden för hela kretsen.

I blindvägsplan rör kylt vatten sig mot hett, därför är kylvätskevarvcyklerna för olika radiatorer olika. Eftersom hastigheten i systemet är liten kan värmningstiden variera avsevärt. De radiatorer där vattencykelns cykellängd är kortare kommer att värmas upp snabbare.

När du väljer en återvändsgränd och tillhörande uppvärmningssystem fortsätter de främst från bekvämligheten att utföra ett returrör

Det finns två typer av placering av eyeliner relativt värmeelementen: övre och nedre. Med den övre anslutningen är varmvattenledningen placerad ovanför radiatorerna, och med den nedre anslutningen är den lägre.

Med bottenanslutningen kan luft tas bort genom radiatorer och det finns inget behov av att hålla rör på toppen, vilket är bra med tanke på rumets utformning.

Utan en accelerationsuppsamlare kommer emellertid tryckfallet att vara mycket mindre än vid användning av den övre matningen. Därför används den undre eyelineren praktiskt taget inte vid uppvärmning av lokalerna med principen om naturlig cirkulation.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Organisering av ett rör med ett rör baserat på en elektrisk panna för ett litet hus:

Arbetet med ett två-rörssystem för ett enhistoriskt trähus baserat på en fast bränslepanna med lång bränning:

Användning av naturlig cirkulation under rörelse av vatten i värmekretsen kräver noggranna beräkningar och tekniskt kompetent installationsarbete. Under dessa förhållanden kommer värmesystemet att värma upp rummen i ett privat hus och befria ägarna från pumpens buller och beroende av el.

Om du har några frågor om ämnet eller har en önskan att dela personlig erfarenhet av att organisera och använda ett tyngdkraftsvärmeanläggning, vänligen lämna kommentarer till den här artikeln. Återkopplingsrutan finns nedan.