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 uzasadniony wybór obiegu wody. Pomożemy w rozwiązaniu tych problemów.
Opisaliśmy podstawowe zasady układu grawitacyjnego, doradziliśmy przy wyborze rurociągu, nakreśliliśmy zasady montażu obwodu i rozmieszczenia węzłów roboczych. Zwróciliśmy szczególną uwagę 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.
Zrozumienie charakteru tych procesów pozwoli nam kompetentnie opracować projekt systemu grzewczego dla typowych i niestandardowych przypadków.
Galeria obrazów
Zdjęcie z
Opcja naturalnego ogrzewania
Otwarty zbiornik wyrównawczy
Schemat okablowania pojedynczej rury
Odmiany dwururowe
Ograniczenia ogrzewania grawitacyjnego
Prostota naturalnego systemu grzewczego
Naturalne kotły
Wybór urządzeń i wyposażenia grzewczego
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.
Głównym zadaniem w modelowaniu systemu z naturalnym obiegiem wody jest osiągnięcie maksymalnej możliwej różnicy 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. Tam tworzą wylot do otwartego zbiornika wyrównawczego lub zaworu do odpowietrzania powietrza, 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 obwodu wodnego 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, więc funkcjonowanie systemów z naturalną cyrkulacją jest możliwe tylko przy znacznym przenoszeniu ciepła;
- tym większa odległość od dolnego punktu obwodu do podłączenia grzejników, tym większy przekrój słupa wody o minimalnej temperaturze i maksymalnej gęstości.
Aby zapewnić zgodność z tą ostatnią zasadą, często kuchenka lub kocioł jest instalowany w najniższym punkcie domu, na przykład w piwnicy. Taki układ kotła zapewnia maksymalną możliwą odległość między dolnym poziomem grzejników a punktem wejścia wody do wymiennika ciepła.
Jednak wysokość między dolnymi i górnymi punktami obiegu wody 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 ten fragment 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 cyrkulacyjna 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 - 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 wymuszonych obiegach grzewczych prędkość przepływu wody zależy głównie od parametrów pompy obiegowej.
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 z ogrzewaniem podłogowym. Z reguły wyróżnia się dla niego osobne obwody z wymuszonym obiegiem.
Wybierając typy rur do obwodu z naturalnym obiegiem, należy wziąć pod uwagę obecność ograniczeń technicznych podczas instalacji systemu. Dlatego rury z tworzyw sztucznych do stosowania w naturalnym obiegu wody są niepożądane ze względu na połączenie ich złączek o znacznie mniejszej średnicy wewnętrznej.
Złączki rur metalowo-plastikowych nieco zawężają średnicę wewnętrzną i stanowią poważną przeszkodę w przepływie wody przy niskim ciśnieniu (+)
Zasady wyboru i instalacji rur
Wybór pomiędzy rurami stalowymi lub polipropylenowymi do dowolnego obiegu odbywa się zgodnie z kryterium możliwości ich zastosowania do ciepłej wody, a także z punktu widzenia ceny, łatwości instalacji i okresu użytkowania.
Podnośnik jest montowany z metalowej rury, ponieważ przepływa przez niego woda o najwyższej temperaturze, aw przypadku ogrzewania pieca lub awarii wymiennika ciepła możliwa jest opcja przepuszczania pary.
Przy naturalnym obiegu konieczne jest zastosowanie średnicy rury nieco większej 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 należy zwrócić na wykorzystanie naturalnego obiegu z niższym obwodem zasilającym 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.
Przy wymuszonym obiegu ciśnienie wody kieruje powietrze do kolektora powietrza zainstalowanego w najwyższym punkcie systemu - urządzenia z automatycznym, ręcznym lub półautomatycznym sterowaniem. Za pomocą żurawi Maevsky'ego regulowana jest głównie wymiana ciepła.
W grawitacyjnych sieciach grzewczych z zasilaniem poniżej urządzeń, kurki Mayevsky'ego służą bezpośrednio do odpowietrzania.
Wszystkie nowoczesne grzejniki są wyposażone w urządzenia wywiewne, dlatego aby zapobiec tworzeniu się wtyczek w obwodzie, możesz wykonać nachylenie, kierując powietrze do chłodnicy
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 konieczne jest obserwowanie stałych nachyleń 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 przepływa do zbiornika wyrównawczego lub układu odpowietrzającego znajdującego się w górnym punkcie obwodu. Chociaż możesz zrobić przeciwdziałanie, ale w tym przypadku konieczne jest dodatkowe zainstalowanie zaworu do odpowietrzania.
Nachylenie linii powrotnej odbywa się z reguły w kierunku ruchu wody lodowej. 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
Podczas instalowania małego ogrzewania podłogowego w obiegu z naturalnym obiegiem należy zapobiegać 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 za pomocą metalowych rur 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.
W najbardziej ekonomicznej wersji schematu jednorurowego z grzejnikami ciepła woda przepływa sekwencyjnie przez każde urządzenie. Tutaj potrzebujesz minimalnej liczby rur i zaworów.
W miarę upływu czasu chłodziwo ochładza się, dlatego 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 z naturalnym obiegiem 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 tych 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 połączeniem grzejników nazywane są „Leningradką”. Pomimo odnotowanych strat ciepła, są one preferowane w układzie systemów ogrzewania mieszkań, ze względu na bardziej estetyczny wygląd rurociągu.
Istotną wadą sieci jednorurowych jest niemożność wyłączenia jednej z sekcji grzewczych bez zatrzymania obiegu wody w całym obwodzie.
Dlatego zwykle służy do modernizacji klasycznego obwodu z instalacją „obejścia” w celu obejścia grzejnika 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 warianty schematu jednoprzewodowego 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. Przedstawiona jest opcja 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 stosowany częściej niż jeden rurowy.
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 niezbędnych wartości temperatur;
- bardziej wydajna kontrola ciepła do każdego grzejnika.
W zależności od kierunku przepływu wody lodowej względnie gorącej, systemy dwururowe dzielą się na powiązane i ślepe zaułki. 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 gorącej, dlatego w przypadku różnych grzejników długości cykli obrotów chłodziwa są różne. Ponieważ prędkość w systemie jest niewielka, czas nagrzewania może się znacznie różnić. Grzejniki o krótszym obiegu wody będą szybciej podgrzewane.
Wybierając ślepy zaułek i powiązane schematy ogrzewania, wychodzą przede wszystkim z wygody wykonania rury powrotnej
Istnieją dwa rodzaje lokalizacji eyelinera względem 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.
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.