Hệ thống sưởi ấm tuần hoàn tự nhiên: thiết kế mạch nước chung

Việc xây dựng một mạng lưới sưởi ấm loại trọng lực tự trị được chọn nếu nó không thực tế, và đôi khi không thể, để lắp đặt một máy bơm tuần hoàn hoặc để kết nối với một nguồn cung cấp điện tập trung.

Một hệ thống như vậy là rẻ hơn để cài đặt và hoàn toàn độc lập với điện. Tuy nhiên, hiệu suất của nó phần lớn phụ thuộc vào độ chính xác của thiết kế.

Để hệ thống sưởi ấm có tuần hoàn tự nhiên hoạt động trơn tru, cần phải tính toán các thông số của nó, cài đặt chính xác các thành phần và chọn hợp lý mạch nước. Chúng tôi sẽ giúp giải quyết những vấn đề này.

Chúng tôi đã mô tả các nguyên tắc chính của hệ thống hấp dẫn, đưa ra lời khuyên về việc chọn đường ống, phác thảo các quy tắc để lắp ráp mạch và đặt các nút làm việc. Chúng tôi đặc biệt chú ý đến thiết kế và hoạt động của các mạch sưởi một và hai ống.

Nguyên tắc của quá trình lưu thông tự nhiên

Quá trình chuyển động của nước trong mạch sưởi ấm mà không sử dụng bơm tuần hoàn xảy ra do các quy luật vật lý tự nhiên.

Hiểu bản chất của các quy trình này sẽ cho phép bạn thành thạo thiết kế hệ thống sưởi ấm cho các trường hợp điển hình và không chuẩn.

Chênh lệch áp suất thủy tĩnh tối đa

Tính chất vật lý chính của bất kỳ chất làm mát nào (nước hoặc chất chống đông), góp phần vào sự chuyển động của nó dọc theo mạch trong quá trình lưu thông tự nhiên, là sự giảm mật độ khi nhiệt độ tăng.

Mật độ của nước nóng ít hơn lạnh và do đó có sự khác biệt về áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng ấm và lạnh. Nước lạnh chảy xuống bộ trao đổi nhiệt thay thế nước nóng lên đường ống.

Động lực của nước trong mạch trong quá trình lưu thông tự nhiên là sự chênh lệch áp suất thủy tĩnh giữa cột lạnh và nóng của chất lỏng

Mạch sưởi ấm của ngôi nhà có thể được chia thành nhiều mảnh. Nước được dẫn lên trên dọc theo các mảnh vụn nóng bỏng của Bỉ và xuống dưới dọc theo các mảnh đất lạnh của Nhật Bản. Ranh giới của các mảnh vỡ là các điểm trên và dưới của hệ thống sưởi ấm.

Thử thách chính trong nghề người mẫu hệ thống tuần hoàn tự nhiênnước là để đạt được sự khác biệt tối đa có thể có giữa áp lực của cột chất lỏng trong các mảnh vụn nóng và nóng lạnh.

Yếu tố của mạch nước, vốn là cổ điển cho tuần hoàn tự nhiên, là bộ thu gia tốc (riser chính) - một ống thẳng đứng hướng lên từ bộ trao đổi nhiệt.

Bộ thu gia tốc phải có nhiệt độ tối đa, do đó nó được cách nhiệt trên toàn bộ chiều dài của nó. Mặc dù, nếu chiều cao của bộ thu không lớn (như đối với nhà một tầng), thì bạn không thể tiến hành cách nhiệt, vì nước trong đó sẽ không có thời gian hạ nhiệt.

Thông thường, hệ thống được thiết kế sao cho điểm trên cùng của bộ thu gia tốc trùng với điểm trên cùng của toàn bộ mạch. Họ đặt lối ra thành mở rộng bể mở rộng hoặc van thông hơi nếu sử dụng bể màng.

Sau đó, chiều dài của đoạn nóng nóng của mạch là tối thiểu có thể, dẫn đến giảm tổn thất nhiệt ở khu vực này.

Cũng mong muốn rằng các đoạn nóng của khu vực nóng không được kết hợp với một đoạn dài vận chuyển chất làm mát được làm mát. Lý tưởng nhất là điểm thấp hơn của mạch nước trùng với điểm thấp hơn của bộ trao đổi nhiệt được đặt trong thiết bị sưởi ấm.

Lò hơi nằm trong hệ thống sưởi càng thấp, áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng càng thấp trong đoạn nóng của mạch

Đối với phân khúc nước lạnh của vùng kín cũng có các quy tắc riêng làm tăng áp lực của chất lỏng:

• mất nhiệt nhiều hơn trong phần lạnh của mạng của mạng lưới sưởi ấm, nhiệt độ của nước càng thấp và mật độ của nó càng lớn, do đó hoạt động của các hệ thống có sự lưu thông tự nhiên chỉ có thể với sự truyền nhiệt đáng kể;
• khoảng cách từ đáy mạch đến kết nối bộ tản nhiệt càng lớn, phần cột nước càng lớn với nhiệt độ tối thiểu và mật độ tối đa.

Để đảm bảo tuân thủ quy tắc sau, thường thì bếp hoặc nồi hơi được lắp đặt ở điểm thấp nhất của ngôi nhà, ví dụ, trong tầng hầm. Sự sắp xếp này của lò hơi cung cấp khoảng cách tối đa có thể giữa mức thấp hơn của bộ tản nhiệt và điểm xâm nhập của nước vào bộ trao đổi nhiệt.

Tuy nhiên, chiều cao giữa điểm dưới và điểm trên của mạch nước trong quá trình lưu thông tự nhiên không được quá lớn (trong thực tế, không quá 10 mét). Một lò nướng hoặc nồi hơi, chỉ có bộ trao đổi nhiệt và phần dưới của bộ thu gia tốc được làm nóng.

Nếu đoạn này không đáng kể so với toàn bộ chiều cao của mạch nước, thì áp suất giảm trong đoạn nóng nóng của mạch sẽ không đáng kể và quá trình tuần hoàn sẽ không bắt đầu.

Việc sử dụng hệ thống lưu thông tự nhiên cho các tòa nhà hai tầng là hợp lý, và sẽ cần một máy bơm tuần hoàn cho các tầng lớn hơn

Giảm thiểu khả năng chống chuyển động của nước

Khi thiết kế một hệ thống có tuần hoàn tự nhiên, cần phải tính đến vận tốc của chất làm mát dọc theo mạch.

Thứ nhấttốc độ càng nhanh, truyền nhiệt qua nồi hơi hệ thống càng nhanh - bộ trao đổi nhiệt - mạch nước - bộ tản nhiệt - phòng ".

Thứ haiTốc độ truyền chất lỏng qua bộ trao đổi nhiệt càng nhanh thì khả năng đun sôi càng ít, điều này đặc biệt quan trọng khi đun nóng bếp.

Đun sôi nước trong hệ thống có thể rất tốn kém - chi phí tháo dỡ, sửa chữa và lắp đặt lại bộ trao đổi nhiệt đòi hỏi rất nhiều thời gian và tiền bạc

Trong các hệ thống sưởi ấm tuần hoàn cưỡng bức tốc độ nước chủ yếu phụ thuộc vào các thông số bơm tuần hoàn.

Với nước nóng với tuần hoàn tự nhiên, tốc độ phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• chênh lệch áp suất giữa các mảnh của đường viền tại điểm thấp hơn của nó;
• kháng thủy động hệ thống sưởi ấm.

Các cách để đảm bảo chênh lệch áp suất tối đa đã được thảo luận ở trên. Điện trở thủy động lực của một hệ thống thực không thể được tính toán chính xác do mô hình toán học phức tạp và số lượng lớn dữ liệu đầu vào, độ chính xác rất khó đảm bảo.

Tuy nhiên, có những quy tắc chung, tuân thủ sẽ làm giảm điện trở của mạch sưởi.

Những lý do chính để giảm tốc độ di chuyển của nước là sức cản của thành ống và sự hiện diện của hẹp do sự hiện diện của các phụ kiện hoặc van. Ở tốc độ dòng chảy thấp, điện trở tường thực tế không có.

Ngoại lệ là các ống dài và mỏng, đặc trưng để sưởi ấm với sàn ấm. Theo quy định, các mạch riêng biệt với lưu thông cưỡng bức được phân biệt cho nó.

Khi chọn các loại ống cho mạch có lưu thông tự nhiên, cần phải tính đến sự hiện diện của các hạn chế kỹ thuật trong quá trình lắp đặt hệ thống. Do đó ống nhựa nó là không mong muốn để sử dụng trong quá trình lưu thông tự nhiên của nước do sự kết nối của các phụ kiện của chúng với đường kính bên trong nhỏ hơn đáng kể.

Các phụ kiện của ống nhựa-kim loại thu hẹp phần nào đường kính bên trong và là một trở ngại nghiêm trọng đối với dòng nước ở áp suất thấp (+)

Quy tắc lựa chọn và lắp đặt đường ống

Sự lựa chọn giữa thép hoặc ống polypropylen với bất kỳ lưu thông nào, nó diễn ra theo tiêu chí về khả năng sử dụng nước nóng của họ, cũng như từ quan điểm về giá cả, dễ lắp đặt và tuổi thọ.

Riser được gắn từ một ống kim loại, vì nước có nhiệt độ cao nhất đi qua nó, và trong trường hợp lò sưởi hoặc trục trặc trao đổi nhiệt, tùy chọn truyền hơi là có thể.

Với lưu thông tự nhiên, cần sử dụng đường kính ống lớn hơn một chút so với trường hợp bơm tuần hoàn. Thông thường, cho các phòng sưởi ấm lên đến 200 mét vuông. m, đường kính của bộ thu gia tốc và đường ống ở đầu vào của bộ trao đổi nhiệt là 2 inch.

Điều này được gây ra bởi tốc độ nước thấp hơn so với tùy chọn lưu thông cưỡng bức, dẫn đến các vấn đề sau:

• giảm truyền nhiệt trên một đơn vị thời gian từ nguồn đến phòng được sưởi ấm;
• tắc nghẽn hoặc tắc nghẽn không khí, mà không thể đối phó với một áp lực nhỏ.

Đặc biệt chú ý khi sử dụng tuần hoàn tự nhiên với mạch cung cấp thấp hơn phải được đưa ra cho vấn đề loại bỏ không khí khỏi hệ thống. Nó không thể được loại bỏ hoàn toàn khỏi chất làm mát thông qua một bể mở rộng, như nước sôi đầu tiên xâm nhập vào các thiết bị trên đường cao tốc nằm thấp hơn mình.

Khi lưu thông cưỡng bức, áp lực nước sẽ đưa không khí đến bộ thu khí được lắp đặt tại điểm cao nhất của hệ thống - một thiết bị có điều khiển tự động, thủ công hoặc bán tự động. Sử dụng Cần cẩu Mayevsky Về cơ bản, truyền nhiệt được điều chỉnh.

Trong các mạng sưởi ấm trọng lực với một nguồn cấp dữ liệu nằm bên dưới các thiết bị, vòi Mayevsky được sử dụng trực tiếp cho không khí chảy máu.

Tất cả các bộ tản nhiệt hiện đại đều có các thiết bị xả khí, do đó, để ngăn chặn sự hình thành các phích cắm trong mạch, bạn có thể tạo độ dốc, đưa không khí đến bộ tản nhiệt

Không khí cũng có thể được thông hơi bằng cách sử dụng các lỗ thông hơi được cài đặt trên mỗi riser hoặc trên đường dây trên cao chạy song song với đường cao tốc của hệ thống. Do số lượng thiết bị xả khí ấn tượng, mạch trọng lực với hệ thống dây thấp hơn là cực kỳ hiếm.

Với áp suất thấp, một phích cắm không khí nhỏ có thể dừng hoàn toàn hệ thống sưởi. Vì vậy, theo SNiP 41-01-2003, không được phép đặt các đường ống hệ thống sưởi ấm mà không có độ dốc với vận tốc nước dưới 0,25 m / s.

Với lưu thông tự nhiên, tốc độ như vậy là không thể đạt được. Do đó, ngoài việc tăng đường kính của các đường ống, phải quan sát độ dốc không đổi để loại bỏ không khí khỏi hệ thống sưởi. Độ dốc được thiết kế với tốc độ 2 bóng 3 mm trên 1 mét, trong các mạng căn hộ, độ dốc đạt 5 mm trên mỗi mét tuyến tính của đường ngang.

Độ dốc thức ăn được thực hiện theo hướng chuyển động của nước để không khí di chuyển đến bể giãn nở hoặc hệ thống xả khí nằm ở điểm trên cùng của mạch. Mặc dù bạn có thể tạo thành phần đối lập, nhưng trong trường hợp này, bạn phải đặt thêm van thông hơi.

Độ dốc của đường trở lại được thực hiện, theo quy luật, theo hướng chuyển động của nước lạnh. Khi đó điểm dưới cùng của mạch sẽ trùng với đầu vào của đường ống hồi lưu đến bộ tạo nhiệt.

Sự kết hợp phổ biến nhất của độ dốc của đường ống cung cấp và trở lại để loại bỏ các khóa không khí khỏi mạch nước tuần hoàn tự nhiên

Tại lắp đặt sàn ấm Một khu vực nhỏ trong mạch với lưu thông tự nhiên, cần phải ngăn không khí đi vào các ống hẹp và ngang của hệ thống sưởi ấm này. Cần đặt thiết bị loại bỏ không khí trước sàn ấm.

Đề án sưởi ấm một ống và hai ống

Khi phát triển sơ đồ sưởi ấm cho một ngôi nhà có tuần hoàn nước tự nhiên, có thể thiết kế cả một hoặc một vài mạch riêng biệt. Họ có thể khác nhau đáng kể với nhau. Bất kể chiều dài, số lượng bộ tản nhiệt và các thông số khác, chúng được thực hiện theo sơ đồ một ống hoặc hai ống.

Mạch đơn

Một hệ thống sưởi ấm sử dụng cùng một đường ống để cung cấp nước tuần tự cho bộ tản nhiệt được gọi là một đường ống duy nhất. Tùy chọn ống đơn đơn giản nhất là sưởi ấm bằng ống kim loại mà không cần sử dụng bộ tản nhiệt.

Đây là cách rẻ nhất và ít có vấn đề nhất để giải quyết sưởi ấm tại nhà khi lựa chọn theo hướng thuận lợi cho sự lưu thông tự nhiên của chất làm mát. Điểm trừ đáng kể duy nhất là sự xuất hiện của các ống cồng kềnh.

Kinh tế nhất phiên bản ống đơn với bộ tản nhiệt sưởi ấm, nước nóng chảy tuần tự qua từng thiết bị. Ở đây bạn cần một số lượng tối thiểu của đường ống và van.

Khi bạn tiến bộ chất làm mát làm mát xuống, vì vậy bộ tản nhiệt tiếp theo nhận được nước lạnh hơn, phải được tính đến khi tính toán số lượng các phần.

Một sơ đồ một ống đơn giản (ở trên) đòi hỏi một lượng công việc lắp đặt tối thiểu và kinh phí đầu tư. Tùy chọn phức tạp và tốn kém hơn dưới đây cho phép bạn tắt bộ tản nhiệt mà không dừng toàn bộ hệ thống.

Cách hiệu quả nhất để kết nối các thiết bị sưởi ấm với mạng một ống là tùy chọn đường chéo.

Theo sơ đồ mạch đốt nóng với kiểu tuần hoàn tự nhiên này, nước nóng đi vào bộ tản nhiệt từ phía trên, sau khi làm mát, nó được thải qua đường ống nằm bên dưới. Khi đi qua theo cách này, nước nóng tỏa ra lượng nhiệt tối đa.

Với kết nối thấp hơn với pin, cả ống đầu vào và ống đầu ra, việc truyền nhiệt giảm đáng kể, vì chất làm mát được làm nóng phải đi càng lâu càng tốt. Do làm mát đáng kể, pin với số lượng lớn các phần không được sử dụng trong các chương trình như vậy.

Cối Liênradka được đặc trưng bởi sự mất nhiệt ấn tượng, phải được tính đến khi tính toán hệ thống. Điểm cộng của nó là khi sử dụng các van ngắt trên đầu vào và đầu ra, các thiết bị có thể được tắt tùy ý để sửa chữa mà không dừng chu kỳ làm nóng (+)

Mạch sưởi ấm có kết nối tương tự của bộ tản nhiệt được gọi làLeningradkaSiêng năng. Mặc dù tổn thất nhiệt đáng chú ý, chúng được ưa thích trong việc bố trí hệ thống sưởi ấm căn hộ, điều này là do sự xuất hiện thẩm mỹ hơn của đường ống.

Một nhược điểm đáng kể của mạng lưới đường ống đơn là không có khả năng tắt một trong các bộ phận làm nóng mà không ngăn chặn sự lưu thông của nước trong suốt mạch.

Do đó, thường áp dụng việc hiện đại hóa sơ đồ cổ điển với việc cài đặtbỏ quaVượt qua bộ tản nhiệt bằng cách sử dụng một nhánh có hai van bi hoặc van ba chiều. Điều này cho phép bạn điều chỉnh việc cung cấp nước cho bộ tản nhiệt, cho đến khi tắt hoàn toàn.

Đối với các tòa nhà hai hoặc nhiều tầng, các phiên bản của sơ đồ một ống với các thanh đứng được sử dụng. Trong trường hợp này, sự phân phối nước nóng đồng đều hơn so với các riser ngang. Ngoài ra, các riser dọc được mở rộng ít hơn và phù hợp hơn với nội thất của ngôi nhà.

Một sơ đồ đường ống đơn với hệ thống dây dọc được sử dụng thành công để sưởi ấm các phòng hai tầng sử dụng lưu thông tự nhiên. Tùy chọn với khả năng tắt bộ tản nhiệt phía trên được trình bày.

Tùy chọn đường ống trở lại

Khi một ống được sử dụng để cung cấp nước nóng cho bộ tản nhiệt, và ống thứ hai để thoát nước lạnh vào lò hơi hoặc lò, sơ đồ sưởi ấm này được gọi là hai ống. Một hệ thống tương tự với sự hiện diện của bộ tản nhiệt sưởi ấm được sử dụng thường xuyên hơn so với hệ thống một ống.

Nó đắt hơn, vì nó yêu cầu lắp đặt thêm một đường ống, nhưng có một số lợi thế đáng kể:

• phân phối nhiệt độ đồng đều hơn chất mang nhiệt cung cấp cho bộ tản nhiệt;
• dễ dàng hơn để làm phép tính sự phụ thuộc của các thông số của bộ tản nhiệt vào diện tích phòng được gia nhiệt và các giá trị nhiệt độ cần thiết;
• kiểm soát nhiệt hiệu quả hơn đến từng bộ tản nhiệt.

Tùy theo hướng di chuyển của nước lạnh, tương đối nóng, hệ thống ống đôi chia nhỏ thành vượt qua và bế tắc. Trong các mạch liên kết, sự chuyển động của nước lạnh xảy ra cùng hướng với nóng, do đó độ dài chu kỳ cho toàn bộ mạch trùng khớp.

Trong các sơ đồ chết, nước lạnh chuyển sang nóng, do đó, đối với các bộ tản nhiệt khác nhau, độ dài của các chu kỳ cách mạng làm mát là khác nhau. Vì tốc độ trong hệ thống nhỏ, thời gian làm nóng có thể khác nhau đáng kể. Những bộ tản nhiệt trong đó chiều dài chu kỳ của chu trình nước ngắn hơn sẽ được làm nóng nhanh hơn.

Khi chọn một ngõ cụt và các phương án sưởi ấm liên quan, họ tiến hành chủ yếu từ sự thuận tiện của việc thực hiện một đường ống trở lại

Có hai loại vị trí của bút kẻ mắt so với bộ tản nhiệt: trên và dưới. Với kết nối trên, ống cấp nước nóng được đặt phía trên bộ tản nhiệt, và với kết nối thấp hơn, nó thấp hơn.

Với kết nối dưới cùng, không khí có thể được loại bỏ thông qua bộ tản nhiệt và không cần phải giữ ống trên đầu, điều này là tốt từ quan điểm của thiết kế của căn phòng.

Tuy nhiên, nếu không có bộ thu tăng tốc, áp suất giảm sẽ ít hơn nhiều so với khi sử dụng nguồn cung cấp trên. Do đó, bút kẻ mắt dưới thực tế không được sử dụng khi làm nóng mặt bằng theo nguyên tắc lưu thông tự nhiên.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Tổ chức sơ đồ một ống dựa trên nồi hơi điện cho một ngôi nhà nhỏ:

Công việc của một hệ thống hai ống cho một ngôi nhà gỗ một tầng dựa trên nồi hơi nhiên liệu rắn đốt cháy lâu:

Việc sử dụng tuần hoàn tự nhiên trong quá trình chuyển động của nước trong mạch sưởi đòi hỏi tính toán chính xác và công việc lắp đặt có thẩm quyền về mặt kỹ thuật. Trong những điều kiện này, hệ thống sưởi ấm sẽ sưởi ấm các phòng của một ngôi nhà riêng và làm giảm các chủ sở hữu của tiếng ồn của máy bơm và phụ thuộc vào điện.

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về chủ đề này hoặc muốn chia sẻ kinh nghiệm cá nhân trong việc tổ chức và vận hành một hệ thống sưởi ấm kiểu trọng lực, vui lòng để lại nhận xét về bài viết này. Hộp phản hồi được đặt bên dưới.