یکی از ساده ترین آنها یک سیستم گرمایشی با گردش طبیعی است. با این حال، این سادگی، در غیاب تجربه مناسب در کار با چنین سیستم‌هایی، می‌تواند در حین کار "بیرون بیاید".
گرمایش با گردش طبیعی ده سال پیش در خانه‌های کوچک روستایی و برخی آپارتمان‌ها رواج داشت گرمایش فردی. اکنون به لطف فرصت هایی که ارائه می دهند، بازار توسط سیستم هایی با گردش اجباری مایع خنک کننده "تسخیر" شده است.
اما بیایید در مورد آن صحبت کنیم آب گرمبا گردش طبیعی
ویژگی های طراحی سیستم
سیستم های گرمایش گردش طبیعی عبارتند از:
- دیگ گرمایش که آب را گرم می کند؛
- خط لوله تامین، "تامین" آب گرمبه وسایل گرمایشی (رادیاتور)؛
- خط لوله برگشت که از طریق آن آب به دیگ باز می گردد.
- وسایل گرمایشی- رادیاتورهایی که به آن گرما می دهند محیط;
- طراحی شده برای جبران انبساط حرارتی مایع.
اصل عملیات سیستم
آب که در دیگ بخار گرم می شود، از رایزر مرکزی بالا می رود و از طریق خط لوله تامین وارد رادیاتورهای گرمایشی (دستگاه های گرمایش) می شود، جایی که بخشی از گرمای خود را می دهد. سپس آب سرد شده دوباره از طریق خط لوله برگشت وارد دیگ شده و دوباره گرم می شود. سپس چرخه تکرار می شود و از دمای راحت در اتاق گرم اطمینان حاصل می شود.
برای اطمینان از گردش طبیعی مایع خنک کننده (معمولا آب) در سیستم، قسمت های افقی خط لوله با شیب حداقل 1 سانتی متر در هر سیستم نصب می شود. متر خطیطول بخش افقی سیستم گرمایش.
آب گرم به دلیل کاهش چگالی آن هنگام گرم شدن، از بالابر مرکزی بالا می رود و به بیرون فشرده می شود. آب سرد، بازگشت به دیگ بخار. سپس توسط گرانش از طریق خط لوله تامین به رادیاتورهای گرمایش جریان می یابد. پس از "ماندن" در آنها، آب نیز با نیروی گرانش به داخل دیگ باز می گردد و دوباره آب گرم شده در دیگ را به سمت بالا فشار می دهد.
هوای وارد شده به سیستم با مایع خنک کننده می تواند یک قفل هوا در رادیاتورهای گرمایش ایجاد کند، اما اغلب در چنین سیستم های گرمایشی با گردش طبیعی، حباب های هوا به دلیل شیب های خط لوله، به سمت بالا حرکت می کنند و از آن خارج می شوند. سیستم. مخزن انبساط نوع باز(مخزن در تماس با هوای اتمسفر).
مخزن انبساط برای حفظ فشار ثابت در سیستم گرمایش طراحی شده است، زیرا با حجم مایع خنک کننده پر شده است که در طول گرمایش افزایش می یابد، که پس از کاهش دمای مایع، دوباره به سیستم "رها می شود".
بیایید نتیجه گیری کنیم!
بنابراین! افزایش آب در سیستم (بالا به لوله تغذیه) به دلیل تفاوت بین چگالی مایع گرم شده و خنک شده انجام می شود. حرکت (گردش) نیز توسط فشار گرانشی (لوله برگشت) پشتیبانی می شود.
هنگامی که مایع خنک کننده از طریق یک خط لوله در یک سیستم گرمایشی با گردش طبیعی حرکت می کند، نیروهای مقاومت بر روی مایع وارد می شوند:
- اصطکاک مایع در برابر دیواره های لوله (برای کاهش آن از لوله های با قطر بزرگ استفاده می شود).
- تغییر جهت حرکت مایع در پیچ ها، شاخه ها، کانال های دستگاه های گرمایش (رادیاتور).
پارامترهای فیزیکی اساسی یک سیستم گرمایش گردش طبیعی
فشار گردش خون Рс - کمیت فیزیکی، با اختلاف ارتفاع بین مراکز دیگ و کمترین وسیله گرمایش (رادیاتور) تعیین می شود.
هر چه اختلاف ارتفاع (h) و اختلاف چگالی مایعات گرم شده (ρg) و خنک شده (ρo) در سیستم بیشتر باشد، گردش مایع خنک کننده بهتر و پایدارتر خواهد بود.
Rc =h(ρ o -ρ g)=m(kg/m 3 -kg/m3)=kg/m2 =mm. ستون آب.
بیایید دلیل ظهور فشار گردش خون در یک سیستم گرمایشی با گردش طبیعی را در "وحشی" قوانین فیزیک جستجو کنیم.
اگر فرض کنیم که دمای مایع خنک کننده در سیستم گرمایش بین مراکز دستگاه ها (دیگ بخار و رادیاتورها) "پرش" می کند، یعنی قسمت بالای سیستم حاوی آب گرمتر از قسمت پایینی سیستم است.
چگالی (ρ g) (ρ g).
روی نمودار مدار قسمت بالایی را (ذهنی) قطع می کنیم و ... چه می بینیم؟ تصویری آشنا از مدرسه - دو کشتی ارتباطی که در سطوح مختلف قرار دارند. و این منجر به این واقعیت می شود که مایع از یک نقطه بالاتر، تحت تأثیر نیروی گرانشی، به سمت پایین تر جریان می یابد.
با توجه به این واقعیت که سیستم گرمایش یک مدار بسته است، آب به بیرون پاشیده نمی شود، بلکه فقط تلاش می کند تا سطح خود را یکسان کند، که منجر به رانده شدن آب گرم شده به سمت بالا و مسیر "گرانشی مستقل" بیشتر آن از طریق سیستم گرمایشی می شود. .
نتیجه این است! شاخص اساسی فشار گردش، تفاوت در ارتفاع نصب دیگ و آخرین (پایین ترین) رادیاتور در سیستم است. بنابراین، در سیستم های گرمایش خانه های شخصی، دیگ ها تا حد امکان در زیرزمین ها با رعایت حداکثر ارتفاع 3 متر قرار می گیرند.
در نسخه های آپارتمانی، آنها سعی می کنند دیگ ها را به دال کف "عمیق" کنند و بر این اساس "لانه" را که دیگ در کف قرار می گیرد "ضد آتش" کنند.
با توجه به فرمول فوق، تفاوت در چگالی آب سرد و گرم در سیستم نیز تأثیر قابل توجهی بر فشار گردش دارد.
یک سیستم گرمایش با گردش طبیعی یک سیستم خود تنظیم است، به عنوان مثال، هنگامی که دمای گرمایش مایع خنک کننده به طور طبیعی افزایش می یابد (به فرمول مراجعه کنید)، فشار گردش و بر این اساس، جریان آب افزایش می یابد.
در دماهای پایین در یک اتاق گرم، تفاوت در تراکم آب زیاد است و فشار گردش خون بسیار زیاد است. هنگامی که اتاق گرم می شود، مایع خنک کننده دیگر به اندازه رادیاتورها خنک نمی شود و اختلاف چگالی مایع خنک کننده گرم شده و سرد شده کاهش می یابد. بر این اساس، فشار گردش خون کاهش می یابد و "مصرف" آب را کاهش می دهد.
آیا هوای اتاق خنک است؟ مثلاً شخصی درهای خیابان را باز کرد. اختلاف چگالی دوباره افزایش یافت و فشار آب افزایش یافت.
معایب و مزایای سیستم های گرمایش گردش طبیعی
معایب سیستم های گرمایش آب با گردش طبیعی عبارتند از:
- فشار گردش کم، که استفاده محدود از چنین سیستم های گرمایشی را تعیین می کند - یک شعاع افقی کوچک عمل (تا 30 متر).
- اینرسی بیشتر سیستم گرمایش، به دلیل حجم زیاد مایع خنک کننده در سیستم و فشار گردش کم.
- احتمال یخ زدن آب در یک مخزن انبساط باز که معمولاً در یک اتاق زیر شیروانی سرد (گرم نشده) قرار دارد.
مزیت اصلی چنین سیستم هایی استقلال انرژی دیگهای بخار سوخت جامد است. یعنی چنین سیستم هایی را می توان در خانه هایی که منبع تغذیه وجود ندارد استفاده کرد. اینرسی زیاد سیستم به دلیل حجم کافی مایع خنک کننده در سیستم می تواند هم نقش مثبت (چیزی مانند یک انباشته کننده حرارت با دیگ "منقرض") و هم نقش منفی - زمان تغییر قابل توجهی در دمای هوا داشته باشد. سیستم، به خصوص در مرحله راه اندازی.
انواع طرح های گرمایش با گردش طبیعی
کدام سیستم گرمایشی با گردش مایع خنک کننده طبیعی را انتخاب می کنید؟ امیدواریم درست باشد!
برای خصوصی خانه های روستاییو ویلاها، اغلب یک سیستم گرمایشی با گردش مایع خنک کننده طبیعی نصب می شود. این تصمیم مثبت خود را دارد و جنبه های منفی. این طرح به چهار روش مختلف انجام می شود.
یک سیستم با گردش گرانشی به خطاهای ایجاد شده در هنگام نصب گرمایش حساس است.
اصل عملکرد یک سیستم گردش طبیعی
طرح گرمایش برای یک خانه خصوصی با گردش طبیعی به دلیل مزایای زیر محبوب است:- نصب و نگهداری آسان.
- بدون نیاز به نصب تجهیزات اضافی.
- غیر فرار - در طول عملیات مورد نیاز نیست هزینه های اضافیبرای برق با قطع برق، سیستم گرمایشی به کار خود ادامه می دهد.
در عین حال، عملاً هیچ فشاری در سیستم گرمایش وجود ندارد. در فرمول های حرارتی، نسبت 1 اتمسفر برای هر 10 متر فشار ستون آب پذیرفته می شود. محاسبه سیستم گرمایش یک ساختمان 2 طبقه نشان می دهد که فشار هیدرواستاتیک از 1 atm تجاوز نمی کند، در ساختمان های یک طبقه 0.5-0.7 atm.
از آنجایی که مایع هنگام گرم شدن حجمش افزایش می یابد، برای گردش طبیعی به یک مخزن انبساط نیاز است. آب عبوری از مدار آب دیگ گرم می شود که منجر به افزایش حجم می شود. مخزن انبساط باید روی منبع خنک کننده، در بالای سیستم گرمایش قرار گیرد. هدف مخزن بافر جبران افزایش حجم مایع است.
یک سیستم گرمایش خود گردشی را می توان در خانه های شخصی استفاده کرد که اتصالات زیر را ممکن می کند:
- اتصال به کف گرم - نیاز به نصب دارد پمپ گردش خون، فقط روی یک مدار آب گذاشته شده در کف. بقیه سیستم با گردش طبیعی به کار خود ادامه خواهد داد. پس از قطع برق، اتاق با استفاده از رادیاتورهای نصب شده همچنان گرم می شود.
- کار با دیگ آب گرم کن غیر مستقیم– اتصال به سیستم با گردش طبیعی بدون نیاز به اتصال تجهیزات پمپاژ امکان پذیر است. برای انجام این کار، دیگ در بالای سیستم، درست زیر مخزن انبساط هوا از نوع بسته یا باز نصب می شود. اگر این امکان وجود ندارد، پمپ مستقیماً روی آن نصب می شود گنجایش انبار، علاوه بر تنظیم شیر چکبرای جلوگیری از چرخش مایع خنک کننده
در سیستم‌هایی که گردش گرانشی دارند، مایع خنک‌کننده با گرانش حرکت می‌کند. به لطف انبساط طبیعی، مایع گرم شده از بخش شتاب بالا می رود و سپس از طریق لوله های متصل به رادیاتورها به دیگ بخار به سمت پایین شیبدار جریان می یابد.
انواع سیستم های گرمایش با گردش ثقلی
با وجود طراحی ساده یک سیستم گرمایش آب با گردش خود خنک کننده، حداقل چهار طرح نصب محبوب وجود دارد. انتخاب نوع سیم کشی به ویژگی های خود ساختمان و عملکرد مورد انتظار بستگی دارد.برای تعیین اینکه کدام مدار در هر کدام کار خواهد کرد مورد خاصلازم است یک محاسبه هیدرولیکی سیستم انجام شود، ویژگی های واحد گرمایش در نظر گرفته شود، قطر لوله و غیره محاسبه شود. ممکن است هنگام انجام محاسبات به کمک حرفه ای نیاز داشته باشید.
سیستم بسته با گردش گرانشی
در کشورهای اتحادیه اروپا، سیستم ها نوع بستهدر میان راه حل های دیگر محبوب ترین هستند. در فدراسیون روسیه، این طرح هنوز مورد استفاده گسترده قرار نگرفته است. اصول عملکرد یک سیستم گرمایش آب نوع بسته با گردش بدون پمپ به شرح زیر است:- هنگامی که گرم می شود، مایع خنک کننده منبسط می شود و آب از مدار گرمایش خارج می شود.
- تحت فشار، مایع وارد مخزن انبساط می شود. طراحی ظرف شامل یک حفره است که توسط یک غشاء به دو قسمت تقسیم می شود. نیمی از مخزن با گاز پر شده است (بیشتر مدل ها از نیتروژن استفاده می کنند). قسمت دوم برای پر شدن با مایع خنک کننده خالی می ماند.
- هنگامی که مایع گرم می شود، فشار کافی برای فشار دادن به غشاء و فشرده سازی نیتروژن ایجاد می شود. پس از خنک شدن، روند معکوس رخ می دهد و گاز آب را از مخزن می فشارد.
در غیر این صورت، سیستم های نوع بسته مانند سایر طرح های گرمایش با گردش طبیعی کار می کنند. معایب آن شامل وابستگی به حجم مخزن انبساط است. برای اتاق هایی با فضای گرم بزرگ، باید یک ظرف بزرگ نصب کنید که همیشه توصیه نمی شود.
سیستم باز با گردش گرانشی
سیستم گرمایش نوع باز تنها در طراحی مخزن انبساط با نوع قبلی متفاوت است. این طرح بیشتر در ساختمان های قدیمی مورد استفاده قرار می گرفت. فواید سیستم بازیک فرصت است خود ساختهظروف ساخته شده از مواد قراضه مخزن معمولاً ابعاد متوسطی دارد و روی سقف یا زیر سقف اتاق نشیمن نصب می شود.عیب اصلی سازه های باز ورود هوا به لوله ها و رادیاتورهای گرمایشی است که منجر به افزایش خوردگی و خرابی سریع عناصر گرمایشی می شود. هوادهی سیستم نیز در مدارهای نوع باز یک "مهمان" مکرر است. بنابراین، رادیاتورها در یک زاویه نصب می شوند.
سیستم خود گردشی تک لوله ای
تک لوله ای سیستم افقیبا گردش طبیعی دارای راندمان حرارتی پایینی است، بنابراین بسیار به ندرت استفاده می شود. ماهیت مدار این است که لوله تغذیه به صورت سری به رادیاتورها متصل می شود. مایع خنک کننده گرم شده وارد لوله شاخه بالایی باتری می شود و از طریق خروجی پایین تخلیه می شود. پس از این، گرما به واحد گرمایش بعدی جریان می یابد و تا آخرین نقطه ادامه می یابد. جریان برگشتی از بیرونی ترین باتری به دیگ باز می گردد.
این راه حل چندین مزیت دارد:
- هیچ خط لوله جفتی زیر سقف و بالای سطح کف وجود ندارد.
- صرفه جویی در هزینه نصب سیستم
سیستم خود گردشی دو لوله ای
سیستم گرمایش دو لوله در یک خانه خصوصی با گردش طبیعی دارای ویژگی های طراحی زیر است:
در نتیجه، یک سیستم رادیاتور دو لوله ای مزایای زیر را ارائه می دهد:
- توزیع یکنواخت گرما
- برای گرمایش بهتر نیازی به اضافه کردن بخش های رادیاتور نیست.
- تنظیم سیستم راحت تر
- قطر مدار آب حداقل یک اندازه کوچکتر از مدارهای تک لوله است.
- غیبت قوانین سختگیرانهنصب سیستم دو لوله ای انحرافات کوچک در مورد شیب مجاز است.
مزیت اصلی سیستم گرمایش دو لوله ای با سیم کشی پایین و بالا، سادگی و در عین حال کارایی طراحی است که به شما امکان می دهد خطاهای ایجاد شده در محاسبات یا در حین انجام آن را برطرف کنید. کار نصب.
نحوه درست گرمایش آب با گردش طبیعی
همه سیستم های گرانشی متحد هستند ضرر کلی- کمبود فشار در سیستم هرگونه تخلف در حین کار نصب، تعداد زیادی ازچرخش، عدم انطباق با شیب ها، فوراً بر عملکرد مدار آب تأثیر می گذارد.برای ایجاد گرمایش مناسب بدون پمپ، موارد زیر را در نظر بگیرید:
- حداقل زاویه شیب
- نوع و قطر لوله های مورد استفاده برای مدار آب.
- ویژگی های عرضه و نوع خنک کننده.
چه شیب لوله ای برای گردش گرانشی مورد نیاز است
استانداردهای طراحی برای سیستم گرمایش داخلی با گردش گرانشی به تفصیل در آیین نامه های ساختمانی مشخص شده است. الزامات در نظر گرفته می شود که حرکت مایع در داخل مدار آب توسط مقاومت هیدرولیکی، موانع به شکل گوشه ها و پیچ ها و غیره با مشکل مواجه می شود.شیب لوله های گرمایش توسط SNiP تنظیم می شود. طبق استانداردهای مشخص شده در سند، برای هر متر خطی شیب 10 میلی متر لازم است. رعایت این شرط حرکت بدون مانع سیال در مدار آب را تضمین می کند.
نقض شیب هنگام تخمگذار لوله ها منجر به تهویه سیستم، گرمایش ناکافی رادیاتورهای دور از دیگ بخار و در نتیجه کاهش راندمان حرارتی می شود.
استانداردهای شیب لوله برای گردش طبیعی مایع خنک کننده در SNiP 41-01-2003 "تخمین خطوط لوله گرمایش" مشخص شده است.
چه لوله هایی برای نصب استفاده می شود
انتخاب لوله برای ساخت مدار گرمایش دارد مهم. هر ماده دارای ویژگی های حرارتی، مقاومت هیدرولیکی و غیره است. هنگام انجام کار نصب خودتان، پیچیدگی نصب را نیز در نظر بگیرید.پرکاربردترین مصالح ساختمانی عبارتند از:
- لوله های فولادی - مزایای مواد عبارتند از: هزینه مقرون به صرفه، مقاومت در برابر فشار خون بالا، هدایت حرارتی و استحکام. نقطه ضعف فولاد نصب پیچیده آن است که بدون استفاده از تجهیزات جوشکاری غیرممکن است.
- لوله های فلزی پلاستیکی– صافی داشته باشید سطح داخلیجلوگیری از گرفتگی مدار، وزن کم و انبساط خطی، بدون خوردگی. محبوبیت لوله های فلزی پلاستیکیتا حدودی با عمر کوتاه (15 سال) محدود شده است و قیمت بالامواد
- لوله های پلی پروپیلن- به دلیل سهولت نصب، سفتی و استحکام بالا به طور گسترده استفاده می شود. بلند مدتعملکرد و مقاومت در برابر یخ زدگی لوله های پلی پروپیلن با استفاده از آهن لحیم کاری نصب می شوند. عمر مفید حداقل 25 سال.
- لوله های مسی به دلیل قیمت بالایشان زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرند. مس دارای حداکثر انتقال حرارت است. مقاومت در برابر حرارت تا + 500 درجه سانتیگراد، عمر مفید بیش از 100 سال. شایسته تحسین خاص ظاهرلوله های. تحت تأثیر دما، سطح مس با پتینه پوشیده می شود که فقط بهبود می یابد ویژگی های خارجیمواد
لوله ها برای گردش بدون پمپ چه قطری باید داشته باشند؟
محاسبه صحیح قطر لوله برای گرمایش آب با گردش طبیعی در چند مرحله انجام می شود:- نیاز اتاق به انرژی حرارتی محاسبه می شود. حدود 20 درصد به نتیجه به دست آمده اضافه می شود.
- SNiP نسبت توان حرارتی به سطح مقطع داخلی لوله را نشان می دهد. ما سطح مقطع خط لوله را با استفاده از فرمول های داده شده محاسبه می کنیم. برای جلوگیری از انجام محاسبات پیچیده، باید از یک ماشین حساب آنلاین استفاده کنید.
- قطر لوله های سیستم گردش طبیعی باید بر اساس محاسبات مهندسی حرارتی انتخاب شود. یک خط لوله بیش از حد گسترده منجر به کاهش انتقال حرارت و افزایش هزینه های گرمایش می شود. عرض بخش تحت تأثیر نوع مواد مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین، لوله های فولادینباید از قبل 50 میلی متر باشد. در قطر
اگر محاسبات قطر به درستی انجام شود و شیب خطوط لوله هنگام طراحی و اجرای کار نصب بر روی سیستم گرمایش با گردش ثقلی رعایت شود، مشکلات عملیاتی بسیار نادر است و عمدتاً به دلیل عملکرد نامناسب رخ می دهد.
کدام بطری بهتر است - پایین یا بالا؟
گردش طبیعی آب در سیستم گرمایشی خانه یک طبقهتا حد زیادی به طرح انتخاب شده برای تامین مایع خنک کننده به طور مستقیم به رادیاتورها بستگی دارد. مرسوم است که انواع اتصالات یا پر کردن را به دو دسته طبقه بندی می کنند:
اشتباه در انتخاب نوع پر کردن منجر به نیاز به اصلاح مدار آب با نصب تجهیزات سیرکولاسیون می شود.
کدام مایع خنک کننده برای سیستم های خود گردش بهتر است
خنک کننده بهینه برای سیستم گرمایش با حرکت طبیعیمایع آب است واقعیت این است که ضد یخ چگالی بالاتر و انتقال حرارت کمتری دارد. برای گرم کردن ترکیبات گلیکول به حالت مورد نیاز، زمان بیشتری برای سوزاندن سوخت نیاز است، در حالی که انتقال حرارت در سطح آب باقی می ماند.دو استدلال برای استفاده از مایع ضد یخ وجود دارد:
- سیالیت بالای مواد، بهبود گردش خون.
- توانایی حفظ سیالیت هنگام رسیدن به -10 درجه سانتیگراد، -15 درجه سانتیگراد.
کدام گرمایش را انتخاب کنید - طبیعی یا اجباری؟
ویژگی های طراحی سیستم با گردش گرانشی طبیعی، سهولت نصب و قابلیت خود اعدامیآثار، چنین طرحی را در بین مصرف کنندگان داخلی بسیار محبوب کرد.اما طراحی خود گردشی در مقایسه با مدار متصل به آن از دست می دهد تجهیزات پمپاژ، از جنبه های زیر:
- شروع کار - سیستم گرمایش با گردش طبیعی در دمای مایع خنک کننده حدود 50 درجه سانتیگراد شروع به کار می کند. این برای افزایش حجم آب ضروری است. هنگامی که به پمپ متصل می شود، مایع بلافاصله پس از روشن شدن در مدار آب حرکت می کند.
- کاهش قدرت دستگاه های گرمایش در طول گردش طبیعی مایع خنک کننده با افزایش فاصله از دیگ بخار. حتی با مناسب مدار مونتاژ شده، اختلاف دما حدود 5 درجه سانتیگراد است.
- نفوذ هوا - دلیل اصلی عدم گردش هوا، هوادهی بخشی از مدار آب است. هوا در سیستم گرمایش می تواند به دلیل عدم انطباق با شیب ها، استفاده از مخزن انبساط باز و دلایل دیگر تشکیل شود. برای تحت فشار قرار دادن سیستم، باید دیگ را با حداکثر توان روشن کنید که منجر به هزینه های قابل توجهی می شود.
- گرم کردن یک خانه دو طبقه با گردش مایع خنک کننده طبیعی به دلیل موانع موجود برای حرکت سیال دشوار است.
- با توجه به تنظیم گرمایش، سیستم های خود گردشی نیز نسبت به مدارهای متصل به پمپ ها پایین تر هستند. تجهیزات مدرن گردش خون به ترموستات های اتاق متصل می شوند که انتقال حرارت دقیق و گرم شدن دمای اتاق را با خطای تا 1 درجه سانتی گراد تضمین می کند. نصب ترموستات در مدارهای با خود گردش نیز مجاز است اما خطای تنظیم 3-5 درجه سانتیگراد خواهد بود.
مزیت اصلی طرح‌های خود گردشی استقلال انرژی آنها است، اما پس از انجام محاسبات ساده، می‌توان به این نتیجه رسید که صرفه‌جویی در مصرف برق اتلاف گرما را در طول حرکت مستقل مایع خنک‌کننده توجیه نمی‌کند. مدارهای گردش اجباری انتقال حرارت و کارایی بیشتری دارند.
سیستم گرمایش آب با گردش طبیعی چگونه کار می کند؟ اصول اولیه نصب آن چیست؟
چه طرح های اساسی را می توان بدون استفاده از پمپ گردش خون اجرا کرد؟ بیایید سعی کنیم پیدا کنیم.
آنچه هست
اگر برای یک سیستم با گردش اجباریاگر به اختلاف فشاری نیاز دارید که توسط یک پمپ گردش خون ایجاد می شود یا توسط اتصال به یک گرمایش اصلی ایجاد می شود، تصویر متفاوت است. گرمایش گردش طبیعی از یک اثر فیزیکی ساده استفاده می کند - انبساط مایع در هنگام گرم شدن.
به کنار مسائل فنی، مدارکار به شرح زیر است:
- دیگ بخار حجم معینی از آب را گرم می کند.بنابراین، البته، منبسط می شود و به دلیل چگالی کمتر، توسط توده سردتر خنک کننده به سمت بالا هدایت می شود.
- پس از بالا آمدن به نقطه بالای سیستم گرمایش، آب، به تدریج سرد می شود، یک دایره توسط گرانش را از طریق سیستم گرمایش توصیف می کند و به دیگ باز می گردد. در عین حال به وسایل گرمایشی حرارت می دهد و تا دوباره به مبدل حرارتی می رسد چگالی بیشتری نسبت به ابتدا دارد. سپس چرخه تکرار می شود.
مفید: البته هیچ چیز مانع از قرار دادن پمپ گردش خون در مدار نمی شود. در حالت عادی باعث گردش سریعتر آب و گرمایش یکنواخت می شود و در صورت عدم وجود برق سیستم گرمایش با گردش طبیعی کار می کند.
عکس نشان می دهد که چگونه مشکل تعامل بین پمپ و سیستم گردش طبیعی حل شد. هنگامی که پمپ کار می کند، شیر چک فعال می شود و همه آب جاری استاز طریق پمپ هنگامی که آن را خاموش می کنید، دریچه باز می شود و آب به دلیل انبساط حرارتی از طریق لوله ضخیم تر به گردش در می آید.
اطلاعات کلی
لحظات اولیه
- عدم وجود پمپ سیرکولاسیون و به طور کلی عناصر متحرک و مدار بسته که در آن میزان تعلیق و املاح معدنی محدود است، عمر مفید این نوع سیستم گرمایشی را بسیار طولانی می کند. هنگام استفاده از گالوانیزه یا لوله های پلیمریو رادیاتورهای دو فلزی- حداقل نیم قرن.
- گردش طبیعی گرمایش به معنای افت فشار نسبتاً کمی است. لوله ها و وسایل گرمایشی به ناچار مقاومت خاصی در برابر حرکت مایع خنک کننده ایجاد می کنند. به همین دلیل است که شعاع توصیه شده سیستم گرمایشی مورد نظر ما تقریباً 30 متر تخمین زده می شود. البته این بدان معنا نیست که با شعاع 32 متری آب یخ می زند - مرز کاملاً دلخواه است.
- اینرسی سیستم بسیار زیاد خواهد بود. ممکن است چند ساعت از روشن شدن یا راه اندازی دیگ و تثبیت دما در تمام اتاق های گرم شده بگذرد. دلایل روشن است: دیگ بخار باید مبدل حرارتی را گرم کند و تنها در این صورت آب شروع به گردش می کند و آن هم به آرامی.
- تمام بخش های افقی خطوط لوله با شیب اجباری در جهت حرکت آب ساخته می شوند. حرکت آزاد آب خنک کننده توسط گرانش را با حداقل مقاومت تضمین می کند. آنچه به همان اندازه مهم است این است که در این حالت تمام حفره های هوا به سمت بالای سیستم گرمایشی، جایی که یک مخزن انبساط نصب شده است - مهر و موم شده، با دریچه هوا، یا باز منتقل می شود.
خود تنظیمی
گرمایش خانه با گردش طبیعی یک سیستم خود تنظیمی است. هر چه خانه سردتر باشد، مایع خنک کننده سریعتر به گردش در می آید. چگونه کار می کند؟
واقعیت این است که فشار گردش خون به موارد زیر بستگی دارد:
- تفاوت ارتفاع بین دیگ بخار و دستگاه گرمایش پایین.هر چه دیگ بخار نسبت به رادیاتور پایینی پایین تر باشد، آب سریعترتوسط گرانش به درون آن جاری خواهد شد. اصل رگ های ارتباطی، به یاد دارید؟ این پارامتر در طول عملیات سیستم گرمایش ثابت و بدون تغییر است.
کنجکاو: به همین دلیل است که توصیه می شود دیگ گرمایش را در زیرزمین یا به سادگی تا حد امکان در داخل خانه نصب کنید. با این حال، نویسنده یک سیستم گرمایش کاملاً کارآمد را دیده است که در آن مبدل حرارتی در جعبه آتش کوره به طور قابل توجهی بالاتر از رادیاتورها بود. سیستم به طور کامل کار می کرد.
- تفاوت در چگالی آب خروجی از دیگ و در لوله برگشت.که البته با دمای آب تعیین می شود. و دقیقاً به لطف این ویژگی است گرمایش طبیعی خود تنظیم می شود: به محض کاهش دمای اتاق، دستگاه های گرمایشی خنک می شوند.
با کاهش دمای مایع خنک کننده، چگالی آن افزایش می یابد و شروع به جابجایی سریع آب گرم شده از قسمت پایینی مدار می کند.
سرعت گردش
علاوه بر فشار، میزان گردش مایع خنک کننده توسط تعدادی از عوامل دیگر تعیین می شود.
- قطر لوله های توزیعهرچه سطح مقطع داخلی لوله کوچکتر باشد، مقاومت بیشتری در برابر حرکت مایع در آن ایجاد می کند. به همین دلیل است که برای توزیع در مورد گردش طبیعی، لوله هایی با قطر عمداً بزرگ گرفته می شود - DN32 - DN40.
- مواد لوله.فولاد (به خصوص اگر در اثر خوردگی آسیب ببیند و با رسوبات پوشیده شده باشد) چندین برابر بیشتر از مقاومت در برابر جریان مقاومت می کند. لوله پلی پروپیلنبا همان بخش
- تعداد و شعاع چرخش.بنابراین، در صورت امکان، بهتر است سیم کشی اصلی تا حد امکان مستقیم باشد.
- در دسترس بودن، مقدار و نوع دریچه های قطع کننده، واشرهای نگهدارنده مختلف و انتقال قطر لوله.
دقیقاً به دلیل فراوانی متغیرها است که محاسبه دقیق یک سیستم گرمایشی با گردش طبیعی به ندرت انجام می شود و نتایج بسیار تقریبی می دهد. در عمل، استفاده از توصیه هایی که قبلا داده شده است کافی است.
محاسبه توان
خروجی حرارتی موثر دیگ با استفاده از روش های مشابه در سایر موارد محاسبه می شود.
بر اساس منطقه
ساده ترین روش محاسبه بر اساس مساحت اتاق توصیه شده توسط SNiP است. 1 کیلو وات توان حرارتی باید در هر 10 متر مربع از مساحت اتاق باشد. برای مناطق جنوبی، ضریب 0.7 - 0.9 گرفته شده است، برای منطقه میانیکشورها - 1.2 - 1.3، برای شمال دور - 1.5-2.0.
مانند هر محاسبات تقریبی، این روش نیز عوامل زیادی را نادیده می گیرد:
- ارتفاع سقف. همیشه 2.5 متر استاندارد نیست.
- گرما از طریق سوراخ ها نشت می کند.
- محل قرارگیری اتاق در داخل خانه یا نزدیک دیوارهای خارجی است.
با حجم، با در نظر گرفتن عوامل اضافی
روش دیگر محاسبه تصویر دقیق تری ارائه می دهد.
- اساس قدرت حرارتی 40 وات در هر است متر مربعحجم هوای اتاق
- ضرایب منطقه ای در این مورد نیز اعمال می شود.
- هر پنجره اندازه استاندارد 100 وات به محاسبات ما اضافه می کند. هر در 200 عدد
- موقعیت اتاق دیوار خارجیبسته به ضخامت و جنس آن، ضریب 1.1 - 1.3 می دهد.
- یک خانه خصوصی که دارای آپارتمان های همسایه گرم زیر و بالا نیست، بلکه یک خیابان است، با ضریب 1.5 محاسبه می شود.
با این حال: این محاسبه نیز بسیار تقریبی خواهد بود. کافی است بگوییم که در خانه های شخصی ساخته شده بر اساس فن آوری های صرفه جویی در انرژی، این پروژه شامل توان گرمایش 50-60 وات در هر است متر مربع. بیش از حد توسط نشت گرما از طریق دیوارها و سقف ها تعیین می شود.
نمودار سیم کشی
نمونه ها و نمودارهای خاص زیادی وجود دارد که چگونه گرمایش با گردش طبیعی را می توان با دستان خود اجرا کرد. ما یک مثال از ساده ترین راه حل ها را برای سیم کشی دو لوله و یک لوله ارائه خواهیم داد.
دو لوله ای
نمادهای روی نمودار:
- دیگ بخار.
- مخزن انبساط، که برای جبران تغییرات حجم مایع خنک کننده در طول نوسانات دما و جمع آوری هوای جابجا شده عمل می کند.
- دستگاه های گرمایش - کنوکتور یا رادیاتور.
T1 آبی است که توسط دیگ گرم می شود و T2 آب خنک شده است. فلش های قرمز و آبی جهت حرکت مایع خنک کننده را نشان می دهد.
در اینجا، هنگام سیم کشی، همان اصول اساسی که در بالا ذکر شد مرتبط هستند:
- دیگ تا حد امکان در زیر رادیاتورها نصب می شود.
- شیب 5-7 درجه در امتداد جریان آب ایجاد می شود.
- بطری هایی که چندین رادیاتور از آنها تغذیه می شود با لوله ای کمتر از DN32 میلی متر انجام می شود. ترجیحا پلیمری یا فلزی پلاستیکی. اتصالات به رادیاتورها به طور سنتی با لوله DN20 انجام می شود.
نکته مهم: DN را که تقریباً برابر با سطح مقطع داخلی لوله است، با قطر خارجی آن اشتباه نگیرید. در مورد پلی پروپیلن، قطر خارجی 32 میلی متر تنها مربوط به DN20 است.
گرمایش دو لوله ای یک خانه خصوصی با گردش طبیعی با قطر لوله به درستی انتخاب شده نیازی به تعادل ندارد، با این حال، خفه شدن اتصالات به رادیاتورها تداخلی نخواهد داشت.
وجود دو مدار در اطراف کل محیط خانه بسیار گران خواهد بود: قیمت لوله های تقویت شده پلی پروپیلن چندان کم نیست و خود نصب زمان قابل توجهی را می طلبد. بنابراین برای اکثریت خانه های یک طبقهسیم کشی تک لوله ای استفاده می شود.
تک لوله ای
ساده ترین طرح تک لوله ای از نوع سربازخانه لنینگرادکا است.
شیب و قطر لوله ها در اینجا یکسان است. چندین تفاوت ظریف وجود دارد که برای این طرح خاص مهم است.
- رادیاتورها حلقه اصلی را نمی شکنند، بلکه به موازات آن برش می دهند. نگران نباشید که در وسایل گرمایشی x هیچ گردشی وجود نخواهد داشت - تجربه خلاف آن را ثابت می کند.
- علاوه بر مخزن انبساط، هر رادیاتور مجهز به دریچه هوا است. در واقع، اگر هوای یک دستگاه گرمایشی را به طور کامل تخلیه نکنید، می توانید بدون مخزن انبساط به خوبی این کار را انجام دهید. البته اگر سیستم گرمایش بسته باشد (از هوای اتمسفر جدا شده باشد).
- چوک ها یا سرهای حرارتی به یکسان شدن دمای رادیاتورهای نزدیک به دیگ و رادیاتورهای دورتر کمک می کنند.
نتیجه
اطلاعات تکمیلی در مورد سیستم های گرمایش گردش طبیعی، مانند همیشه، در ویدیوی انتهای مقاله موجود است. زمستان های گرم!
گرمایش آب روشی برای گرم کردن اتاق ها با استفاده از خنک کننده مایع (آب یا ضدیخ مبتنی بر آب) است. گرما با استفاده از وسایل گرمایشی (رادیاتور، کنوکتور، رجیستر لوله و غیره) به محل منتقل می شود.
برخلاف گرمایش بخار، آب داخل است حالت مایع، یعنی بیشتر دارد دمای پایین. این امر گرمایش آب را ایمن تر می کند. رادیاتورهای گرمایش آب ابعاد بزرگتری نسبت به گرمایش با بخار دارند. علاوه بر این، هنگامی که گرما در مسافت طولانی با استفاده از آب منتقل می شود، دما به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. بنابراین، آنها اغلب یک سیستم گرمایش ترکیبی ایجاد می کنند: از اتاق دیگ بخار، با کمک بخار، گرما وارد ساختمان می شود، جایی که آب را در یک مبدل حرارتی گرم می کند، که از قبل به رادیاتورها عرضه می شود.
در سیستم های گرمایش آب، گردش آب می تواند طبیعی یا مصنوعی باشد. سیستم های با گردش طبیعی آب ساده و نسبتا قابل اعتماد هستند، اما بازده پایینی دارند (این بستگی به طراحی مناسبسیستم های).
از معایب گرمایش آب نیز حباب‌های هوایی است که پس از تخلیه آب در هنگام تعمیرات گرمایشی و پس از سرمای شدید، هنگامی که دمای اتاق‌های دیگ بخار افزایش می‌یابد و بخشی از هوای محلول در آن خارج می‌شود، ایجاد می‌شود. برای مبارزه با آنها، دریچه های آزاد کننده مخصوص نصب می شوند. قبل از شروع فصل گرما، هوا با استفاده از این شیرها به دلیل فشار اضافی آب آزاد می شود.
سیستم های گرمایش با توجه به بسیاری از ویژگی ها متمایز می شوند، به عنوان مثال: - با توجه به روش سیم کشی - با سیم کشی بالا، پایین، ترکیبی، افقی، عمودی. - با توجه به طراحی رایزرها - تک لوله و دو لوله؛
در طول حرکت مایع خنک کننده در خطوط لوله اصلی - بن بست و مرتبط. - با توجه به حالت های هیدرولیک - با حالت های هیدرولیک ثابت و متغیر. - با توجه به ارتباط با جو - باز و بسته.
2. سیستم های گرمایش با گردش آب طبیعی
اینها یکی از ساده ترین و رایج ترین سیستم های گرمایشی هستند خانه های کوچکو آپارتمان با گرمایش فردی. معایب سیستم های گرمایش با گردش طبیعی آب: - شعاع عمل کم (تا 30 متر به صورت افقی) که نتیجه فشار گردش کم است. - فعال شدن آهسته به دلیل ظرفیت گرمایی بالای آب و فشار گردش طبیعی کم؛ - افزایش خطر یخ زدگی آب در مخزن انبساط در صورتی که در اتاق گرم نشده نصب شود.
نمودار شماتیک یک سیستم گرمایش با گردش طبیعی شامل یک دیگ بخار (آبگرمکن)، خطوط لوله تامین و برگشت، دستگاه های گرمایش و یک مخزن انبساط است. آب گرم شده در دیگ از طریق خط لوله تامین و رایزرها به دستگاه های گرمایش جریان می یابد، بخشی از گرمای خود را به آنها می دهد، سپس از طریق خط لوله برگشت به دیگ باز می گردد، جایی که دوباره تا دمای مورد نیاز گرم می شود و سپس چرخه تکرار کرد.
برنج. 1.
تمام خطوط لوله افقی سیستم با شیب در جهت حرکت آب ساخته شده اند: آب گرم شده، به دلیل انبساط حرارتی بالا می رود و خط لوله برگشت را با آب سردتر بیرون می کشد، در امتداد خروجی های افقی توسط گرانش پخش می شود و آب سرد شده نیز با نیروی جاذبه به داخل دیگ برمی گردد. شیب خطوط لوله همچنین به حذف حباب های هوا از لوله ها به مخزن انبساط کمک می کند: گاز سبک تر از آب است، بنابراین به سمت بالا می رود و بخش های شیبدار خطوط لوله به آن کمک می کند تا جایی نماند و وارد منبسط کننده نشود. و سپس وارد جو. مخزن انبساط فشار ثابتی را در سیستم ایجاد می کند، حجمی از آب را دریافت می کند که با گرم شدن افزایش می یابد و هنگامی که سرد می شود، آب را دوباره به خط لوله رها می کند.
آب در سیستم گرمایش به دلیل انبساط هنگام گرم شدن بالا می رود و تحت تأثیر فشار گرانشی حرکت (گردش) به دلیل تفاوت در تراکم آب گرم شده (بالا رفتن از طریق بالابر منبع) و آب سرد شده (از طریق بالابر برگشتی پایین می آید). . فشار گرانشی برای حرکت مایع خنک کننده و غلبه بر مقاومت در شبکه خط لوله استفاده می شود. این مقاومت ها در اثر اصطکاک آب در برابر دیواره لوله ها و همچنین وجود مقاومت های موضعی در سیستم ایجاد می شود. مقاومت های محلی عبارتند از: انشعاب ها و پیچ های خطوط لوله، اتصالات و خود وسایل گرمایشی. هرچه مقاومت در خط لوله بیشتر باشد، فشار گرانشی باید بیشتر باشد. برای کاهش اصطکاک از لوله هایی با قطرهای افزایش یافته استفاده می شود.
فشار گردش Pc = h (ρο-ρg) بستگی دارد (شکل 1): - به اختلاف ارتفاع بین مرکز دیگ بخار و مرکز دستگاه گرمایش پایین h، اختلاف ارتفاع بین مراکز گرمایش بیشتر است. دیگ بخار و دستگاه، مایع خنک کننده بهتر گردش می کند. - بر روی چگالی آب گرم ρg و آب سرد ρo.
فشار گردش خون چگونه ظاهر می شود؟ بیایید تصور کنیم که در دیگ بخار و رادیاتورهای گرمایش، دمای مایع خنک کننده به طور ناگهانی در امتداد محورهای مرکزی این دستگاه ها تغییر می کند، که اتفاقاً دور از واقعیت نیست. یعنی در قسمت های بالایی دیگ و رادیاتور آب گرم و در قسمت های پایین آب خنک وجود دارد. آب گرم چگالی کمتر و در نتیجه وزن کمتری نسبت به آب سرد شده دارد. بیایید به طور ذهنی قسمت بالایی مدار گرمایش را قطع کنیم (شکل 2) و فقط قسمت پایین را رها کنیم. پس ما چه می بینیم؟ و این واقعیت که ما با دو کشتی ارتباطی سروکار داریم که برای ما کاملاً شناخته شده است فیزیک مدرسه. بالای یک کشتی بالاتر از بالای دیگری است. تحت تأثیر گرانش، آب تمایل دارد از رگ بالایی به رگ پایینی حرکت کند. مدار گرمایش یک سیستم بسته است. بنابراین ستون بالایی از آب سنگین خنک شده پس از رادیاتورها مدام ستون کم آب را جلوی دیگ فشار می دهد و آب گرم را فشار می دهد، یعنی گردش طبیعی اتفاق می افتد. به عبارت دیگر، هر چه مرکز رادیاتورها نسبت به مرکز دیگ بالاتر باشد، فشار گردش بیشتر است. ارتفاع نصب اولین نشانگر فشار است. شیب خطوط لوله تغذیه به سمت رادیاتورها و خط برگشت از رادیاتور به دیگ تنها به این فرآیند کمک می کند و به آب کمک می کند بر مقاومت موضعی در لوله ها غلبه کند.
برنج. 2.
بنابراین، در خانه های خصوصی بهتر است دیگ را در زیر دستگاه های گرمایش قرار دهید، به عنوان مثال، در زیرزمین. دومین شاخصی که فشار گردش خون به آن بستگی دارد، تفاوت بین چگالی آب سرد و گرم است. سیستم های با گردش طبیعی خنک کننده سیستم های خود تنظیم هستند. هنگام اجرای تنظیم کیفی، یعنی زمانی که دمای گرمایش آب تغییر می کند، تغییرات کمی خود به خود رخ می دهد - جریان آب تغییر می کند. به دلیل تغییر در چگالی آب گرم، فشار گردش طبیعی افزایش (کاهش) و در نتیجه مقدار آب در گردش خواهد داشت. یعنی وقتی بیرون سرد است، در خانه سردتر می شود و با روشن کردن دیگ با قدرت کامل، گرمایش آب را افزایش می دهیم و چگالی آن را به میزان قابل توجهی کاهش می دهیم. آب با ورود به وسایل گرمایشی به هوای خنک شده اتاق گرما می دهد و چگالی آن بیشتر می شود. با نگاهی به بخشی از فرمول داخل پرانتز، می بینیم که هر چه اختلاف تراکم آب سرد و گرم بیشتر باشد، فشار گردش خون بیشتر می شود. در نتیجه، هرچه آب در دیگ بیشتر گرم شود و در رادیاتور بیشتر سرد شود، سریعتر در سیستم گرمایش گردش می کند و این اتفاق می افتد تا زمانی که هوای اتاق گرم شود. پس از این، آب به آرامی در رادیاتورها شروع به خنک شدن می کند، چگالی آن دیگر تفاوت زیادی با چگالی آب خروجی از دیگ ندارد و فشار گردش خون به تدریج شروع به کاهش می کند. اما به محض اینکه دمای اتاق شروع به کاهش کند، فشار گردش خون شروع به افزایش می کند و سرعت گردش آب در لوله ها افزایش می یابد و گرمای بیشتری را به رادیاتورها می رساند و دمای هوا را افزایش می دهد. به این ترتیب سیستم خود تنظیم می شود - تغییر همزمان دما و مقدار آب انتقال حرارت لازم را از دستگاه های گرمایشی برای حفظ دمای محل تضمین می کند.
سیستم های آبگرمکن با گردش طبیعی دو لوله با سیم کشی بالا و پایین و همچنین تک لوله با سیم کشی بالایی می باشد.
2.1. سیستم های گرمایش دو لوله با سیم کشی سقفی
آب از دیگ بخار از طریق خط لوله تامین بالا می رود و سپس از طریق رایزرها و اتصالات به دستگاه های گرمایش جریان می یابد (شکل 3-5). بزرگراه های افقی با شیب گذاشته شده اند. از وسایل گرمایشی، آب از طریق خطوط برگشت و رایزرها به خط لوله برگشت و از آنجا به دیگ بخار جریان می یابد.
برنج. 3.
برنج. 4.: 1 - دیگ بخار؛ 2 - رایزر اصلی; 3 - خط عرضه؛ 4 - هات رایزر; 5 - رایزرهای برگشتی; 6 - خط برگشت؛ 7 - مخزن انبساط
هر دستگاه گرمایشی این سیستم گرمایشی (شکل 4) توسط دو خط لوله - تامین و برگشت سرویس می شود، به همین دلیل است که چنین سیستمی سیستم دو لوله ای نامیده می شود. آب از یک سیستم آبرسانی به سیستم وارد می شود و اگر وجود نداشته باشد، آب به صورت دستی از طریق دهانه مخزن انبساط ریخته می شود. بهتر است سیستم گرمایش را از منبع آب از طریق خط برگشت دوباره پر کنید، زیرا آب سرد منبع آب با نسبتاً مخلوط می شود. آب گرمخط برگشت و افزایش چگالی آن، افزایش فشار گردش خون در هنگام پر کردن.
سیستم های گرمایشی با گردش طبیعی یک مدار و دو مدار ساخته می شوند (شکل 5). در سیستم های تک مدار دیگ در ابتدای مدار نصب می شود و لوله کشیدر سمت راست یا چپ آن ساخته شده و محیط کل خانه یا آپارتمان را احاطه می کند، در حالی که طول افقی حلقه نباید از 30 متر تجاوز کند (ترجیحا تا 20 متر). هرچه حلقه طولانی تر باشد، مقاومت هیدرولیکی (نیروهای اصطکاک داخل لوله) در آن بیشتر می شود. در سیستم های دو مدار، دیگ در مرکز قرار می گیرد و لوله کشی (کانتورهای حلقه) در دو طرف دیگ قرار می گیرد. طول کللوله ها به صورت افقی نباید از 30 متر تجاوز کنند (ترجیحا تا 20 متر). برای به دست آوردن یک سیستم متعادل هیدرولیکی، طول حلقه های سیستم دو مداره و تعداد بخش های رادیاتور باید تقریباً یکسان باشد.
بسته به جهت حرکت مایع خنک کننده در خطوط لوله اصلی، سیستم های گرمایشی می توانند بن بست یا همراه با حرکت آب باشند.
برنج. 5.
در سیستم های گرمایشی بن بست، حرکت آب گرم در خط تغذیه برخلاف حرکت آب خنک شده در خط برگشت است. در این طرح، طول حلقه های گردش یکسان نیست.
در سیستم‌های بن‌بست، دستیابی به همان مقاومت در حلقه‌های گردشی کوتاه و دورتر دشوار است، بنابراین دستگاه‌های گرمایشی که در نزدیکی رایزر اصلی قرار دارند بسیار بهتر از دستگاه‌هایی که دور از آن قرار دارند گرم می‌شوند. و با بار حرارتی کم حلقه های گردش نزدیک به رایزر اصلی، اتصال هیدرولیکی آنها حتی دشوارتر می شود.
در سیستم های گرمایشی با حرکت آب، همه حلقه های گردش دارای طول هستند، بنابراین رایزرها و وسایل گرمایشی در شرایط یکسانی کار می کنند. در این گونه سیستم ها، صرف نظر از موقعیت افقی دستگاه گرمایشی نسبت به رایزر اصلی، گرمایش آنها یکسان خواهد بود. با این حال، سیستم های گرمایش همراه با حرکت آب به میزان محدودی مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا اغلب هنگام طراحی سیستم های گرمایش واقعی که چیدمان خانه را در نظر می گیرند، معلوم می شود که در حین نصب، تعداد لوله های بیشتری نسبت به لوله های مرده مورد نیاز است. سیستم های پایانی بنابراین از چنین سیستم هایی در مواردی استفاده می شود که اتصال حلقه های گردش به یکدیگر در یک سیستم بن بست غیرممکن باشد.
برای گسترش استفاده از سیستم های بن بست، طول بزرگراه ها کاهش یافته و به جای یک مدار طولانی، دو اتصال کوتاه یا چند اتصال ایجاد می شود. در چنین مواردی، تنظیم افقی بهتر سیستم تضمین می شود. تعادل (تعادل هیدرولیک) حلقه های گرمایش مدار در مرحله طراحی سیستم گرمایش آغاز می شود. برای اینکه به طور یکنواخت کار کند، تمام حلقه های مدار باید تقریباً مقاومت هیدرولیکی یکسانی داشته باشند، یعنی حلقه ای که نزدیک به رایزر اصلی قرار دارد باید تقریباً همان مقاومت حلقه ای که از رایزر اصلی فاصله دارد و مجموع آن مقاومت هیدرولیکی همه حلقه ها نباید از فشار گردشی تجاوز کند. در غیر این صورت، ممکن است هیچ گردش مایع خنک کننده در سیستم وجود نداشته باشد.
2.2. سیستم های گرمایش دو لوله با سیم کشی پایین
برنج. 6.
تفاوت آن با سیستمی با سیم کشی بالا در این است که خط لوله تامین از پایین در کنار لوله برگشتی گذاشته شده است (شکل 6) و آب از پایین به بالا از طریق بالابرهای منبع تغذیه حرکت می کند. پس از عبور از دستگاه های گرمایش، آب از طریق خطوط برگشت و رایزرها به خط برگشت و از آن به دیگ جریان می یابد. هوا از طریق دریچه های هوا (شیرهای مایفسکی)، نصب شده بر روی تمام وسایل گرمایشی، یا با استفاده از دریچه های هوای خودکار نصب شده روی رایزرها یا خطوط هوای ویژه از سیستم خارج می شود. سیستم های گرمایش با سیم کشی پایین، و همچنین با سیم کشی بالا، می توانند با یک یا چند مدار، با حرکت بن بست و مرتبط با مایع خنک کننده (شکل 7) در خطوط تغذیه و برگشت طراحی شوند.
برنج. 7.
سیستم هایی با سیم کشی پایین و گردش طبیعی مایع خنک کننده به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند زیرا تعداد زیادی رادیاتور انتهایی دارند که نیاز به نصب هواکش دارند. و از آنجایی که این سیستم ها دارای مخازن انبساط هستند که با اتمسفر ارتباط برقرار می کنند و هوا را به داخل حلقه گردش می کشند، روند تخلیه هوا از رادیاتورها تقریباً هفتگی می شود. برای رفع این عیب، خطوط لوله تامین آب گرم را با خطوط لوله به اصطلاح هوا حلقه می کنند که هوا را جمع آوری کرده و آن را به مخزن انبساط بالای آب موجود در آن تخلیه می کند (شکل 8-9).
برنج. 8.
برنج. 9.: 1 - دیگ بخار؛ 2 - خط بالایی; 3 - سیم کشی پایین. 4 - رایزرهای عرضه; 5 - رایزرهای برگشتی; 6 - خط برگشت؛ 7 - مخزن انبساط
چنین سیستم‌هایی حتی کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا شبیه سیستم‌های سربار هستند و تقریباً به همان تعداد لوله نیاز دارند. به طور کلی، مزیت استفاده از آنها از بین می رود: بالابرهای لوله از کف تا سقف به اتاق ها نفوذ می کنند و تمام نقطه سیم کشی پایین سیستم گرمایش این بود که با آن، رایزرها در اتاق ها (حداقل در طبقه بالا) ناپدید شدند.
2.3. سیستم های گرمایش گردش طبیعی تک لوله ای
برنج. 10. سیستم گرمایش تک لوله با سیم کشی سربار و گردش طبیعی آب (بالا) و طرح های واحدهای رادیاتور (زیر)
سیستم های تک لوله ای با گردش مایع خنک کننده طبیعی فقط با توزیع بالایی خط لوله تامین می شوند که در آن هیچ افزایش دهنده بازگشتی وجود ندارد (شکل 10). در مقایسه با سیستم های دو لوله ای، سیستم های تک لوله ای نصب راحت تری دارند، به لوله های کمتری نیاز دارند و زیباتر به نظر می رسند.
سیستم های گرمایش تک لوله ای به دو نوع تقسیم می شوند.
طبق یک طرح - جریان از طریق، هیچ افزایش دهنده تامین وجود ندارد و رادیاتورها در امتداد ارتفاع خانه به صورت سری به یکدیگر متصل می شوند. آب گرم به طور متوالی، از بالا به پایین، از طریق تمام رادیاتورها، از بالا شروع می شود و خنک شده وارد رادیاتورهای طبقات پایین می شود. بنابراین در طبقات بالا گرم و در طبقات پایین سرد است. به منظور تعادل مدار گرمایش، رادیاتورها با تعداد زیادیبخش ها در یک سیستم جریان، نصب شیرهای کنترل غیرممکن است، زیرا هنگامی که شیر در یک یا آن رادیاتور کاهش یا بسته می شود، کل رایزر به طور جزئی یا کامل بسته می شود.
با این طرح، تنظیم دمای هوا در اتاق ها غیرممکن است. اگر خانه دو طبقه است، راه اندازی سیستم گرمایش تنها در یک طبقه غیرممکن است. طرح‌های گرمایش جریان در اواسط قرن بیستم، زمانی که هدف اصلی صرفه‌جویی در لوله‌ها بود، بسیار محبوب بود. در حال حاضر، تقریباً هرگز استفاده نمی شود.
در طرح دیگری با بخش های بسته شدن (بای پس)، نشان داده شده در شکل. 11، از رایزر، بخشی از آب به رادیاتورهای بالایی سرازیر می شود و بقیه آب از طریق رایزر به سمت رادیاتورهای واقع در زیر هدایت می شود. آب در چنین سیستمی کمی کمتر خنک می شود، به این معنی که اختلاف دما در طبقات بالا و پایین کمتر است. در واقع این یک بهبود یافته است نمودار جریان، که در آن یک بخش بسته شدن بین لوله های اتصال رادیاتور - یک بای پس ساخته شده است.
برنج. یازده
قطر لوله قسمت بسته شدن یک سایز کوچکتر از قطر لوله های اتصال رادیاتور ساخته می شود. در نتیجه، مایع خنک کننده وارد شده از بالا به دو جریان تقسیم می شود: یک قسمت وارد رادیاتور می شود، دیگری از طریق بای پس به رادیاتورهای پایین تر. اگر قطر بای پس مانند لوله های اتصال رادیاتور ساخته شود، مایع خنک کننده در رادیاتور از گردش خارج می شود، زیرا مقاومت هیدرولیکی در رادیاتور بیشتر از بای پس خواهد بود. از این گذشته، آب همیشه در جایی جریان دارد که مقاومت هیدرولیکی کمتری وجود دارد.
هنگام نصب یک بای پس با قطر برابر با قطر لوله های اتصال رادیاتور برای تعادل سیستم گرمایشی، میزان آب ورودی به دستگاه توسط شیرهایی که بر روی لوله اتصال و بای پس تعبیه شده اند، تنظیم می شود. بنابراین، با بستن (باز کردن) دریچه های لوله تغذیه اتصال دهنده رادیاتورها یا بای پس، می توانید جریان مایع خنک کننده را به رادیاتور یا رایزر تنظیم کنید. به عنوان مثال، می توانید رادیاتور را کاملا خاموش کنید و تمام مایع خنک کننده را به سمت بای پس و سپس رادیاتورهای پایینی رایزر هدایت کنید یا برعکس، بای پس را ببندید و کل جریان گرما را به سمت رادیاتور هدایت کنید.
برنج. 12.
در مدرن سیستم های گرمایشیدو دریچه نصب شده روی لوله تغذیه و بای پس با یکی به نام شیر سه طرفه جایگزین می شوند. بسته به موقعیت دمپر بسته، شیر سه طرفه به طور همزمان مسیر مایع خنک کننده را به رادیاتور باز می کند و جریان را به بای پس می بندد یا برعکس، بای پس را می بندد و مسیر رادیاتور را باز می کند. چنین جرثقیل ها را می توان به یک درایو الکتریکی متصل به یک دستگاه خاص - یک کنترلر مجهز کرد. کنترل کننده دمای هوای اتاق یا دمای مایع خنک کننده را اندازه گیری می کند و فرمانی را به یک شیر سه طرفه می فرستد که باعث افزایش یا کاهش عرضه مایع خنک کننده به رادیاتور می شود و بقیه مایع خنک کننده را در بای پس تخلیه می کند.
همانطور که در سیستم های دارای سیم کشی دو لوله ای، در سیستم تک لوله ای می توان از حرکت موازی و بن بست مایع خنک کننده در خط برگشت اطمینان حاصل کرد. با حرکت موازی، تمام حلقه های مدار گرمایش به یک اندازه می شوند و سیستم می تواند متعادل شود. با حرکت بن بست، متعادل کردن دمای مایع خنک کننده بسیار دشوار است، زیرا عدم تعادل نه تنها در طول حلقه ها، بلکه در امتداد ارتفاع رایزرها نیز رخ می دهد، که با سیستم های دو لوله ای متفاوت است. دما فقط در امتداد حلقه ها نامتعادل بود.
3. سیستم های گرمایش آب با گردش پمپ
در سیستم گرمایش با گردش اجباری (پمپ) از نمودارهای اتصال مشابه در سیستم گرمایشی با گردش طبیعی استفاده می شود، اما به دلیل عدم رعایت تمام شیب ها یا طولانی بودن طول خط، پمپ سیرکولاسیون برای اطمینان از گردش ثابت مایع خنک کننده در یک سیستم گرمایش بسته (شکل 13-9-15) وصل شده است.
برنج. 13.: 1 - دیگ بخار؛ 2 - رایزر اصلی; 3 - خط عرضه؛ 4 - افزایش عرضه; 5 - رادیاتور; 6 - رایزر برگشتی; 7 - خط برگشت؛ 8 - پمپ گردش خون; 9 - شیر تنظیم دوگانه; 10 - لوله انبساط; 11 - مخزن انبساط؛ 12 - لوله سرریز; 13 - کلکتور هوا
برنج. 14. پمپ به خط برگشت متصل است که به عملکرد طولانی تر سیستم گرمایش به طور کلی کمک می کند.
در سیستم گرمایش نشان داده شده در شکل. 15، تمام رادیاتورها در هر طبقه به یک خط مشترک متصل می شوند. از مزایای آن می توان به سهولت نصب، مصرف کمتر لوله و عدم وجود رایزر برای هر رادیاتور اشاره کرد و عیب آن شکل گیری است. گیرهای هوابه دلیل وجود خطوط لوله موازی (این مورد را می توان با نصب دریچه های تخلیه هوا از بین برد).
برنج. 15.: 1 - دیگ بخار؛ 2 - رایزر اصلی; 3 - مخزن انبساط; 4 - لوله انبساط; 5- پمپ سیرکولاسیون
استفاده از پمپ سیرکولاسیون امکان استفاده از خطوط طولانی تری را فراهم می کند که برای گرمایش بسیار مهم است ساختمان های چند طبقه. تنها عیب استفاده از پمپ سیرکولاسیون این است که به منبع تغذیه بدون وقفه نیاز است.
حفظ دمای معین در اتاقی که توسط سیستم گرمایش آب گرم می شود از چند طریق امکان پذیر است: با تغییر دما، جریان خنک کننده از طریق رادیاتور و هر دو به طور همزمان. دمای مایع خنک کننده عرضه شده به رادیاتورها معمولاً به صورت مرکزی در نقطه گرمایش تنظیم می شود. برای تنظیم جداگانه دمای اتاق، رادیاتورها مجهز به شیرهای کنترل (تنظیم دستی) یا ترموستات (تنظیم خودکار) هستند.
تنظیم فردی با سیستم دو لوله ای و تک لوله ای امکان پذیر است، در مورد دوم، یک بای پس باید در جلوی شیر یا ترموستات نصب شود.
4. نمودارهای اتصال برای وسایل گرمایشی
برنج. 16. برخی از نمودارهای اتصال برای دستگاه های گرمایشی
برنج. 17.
برنج. 18.
لازم به ذکر است که سیستم گرمایش با گردش طبیعی برای مدت طولانی - از ابتدای قرن گذشته - در خانه های خصوصی استفاده شده است. در واقع، همزمان با گرمایش آب ظاهر شد و تا به امروز محبوبیت خود را از دست نداده است. هدف این مقاله شرح چگونگی عملکرد چنین طرحی و اطلاع رسانی به صاحبان خانه های علاقه مند است انواع موجودسیستم های مشابه
اصل عملکرد و ویژگی های سیستم های گرانشی
همانطور که از نام آن پیداست، در مورد ما مایع خنک کننده به طور مستقل و بدون هیچگونه خط لوله از طریق خطوط لوله حرکت می کند نفوذ خارجیبا استفاده از پمپ یک روش گردش مشابه در ابتدا در تمام سیستم های گرمایش آب استفاده می شد. امروزه، هنگامی که پمپ های گردش خون ظاهر شده اند، صاحبان خانه های خصوصی با یک هدف به طرح های جریان گرانشی علاقه مند هستند: مستقل بودن از منابع خارجی برق.
حرکت مستقل مایع خنک کننده بر اساس پدیده همرفت است. همان محیط (در این مورد آب) که دماهای متفاوتی دارد نیز متفاوت است وزن مخصوص. به زبان ساده، مکعب آب سردبه دلیل چگالی متفاوت بیش از 1 متر مکعب گرم وزن دارد. در داخل فضای بسته لوله ها، این امر منجر به این واقعیت می شود که محیط خنک کننده به طور مداوم آب گرم سبک تر را به سمت بالا فشار می دهد. طرح معمولیچنین سیستمی در شکل نشان داده شده است:
به دلیل تفاوت در چگالی و جرم آب، کمی فشار اضافی در داخل سیستم گرمایش گرانشی ایجاد می شود که بر جاذبه و اصطکاک غلبه می کند و در نتیجه گردش طبیعی مایع خنک کننده ایجاد می شود. از این رو نام دوم - گرانشی.
از آنجایی که مقدار فشار اضافی ایجاد شده کم است، برای گردش طبیعی آب در سیستم گرمایشی باید ایجاد شرایط مساعد. فعالیت های زیر به این امر کمک می کند:
- استفاده از لوله های با قطر افزایش یافته که برای جریان آهسته آب (0.1-0.3 متر بر ثانیه) طراحی شده است.
- انطباق با شیب های بزرگراه های افقی. شیب حداقل 3 میلی متر در هر 1 متر خط لوله است.
- تفاوت قابل توجه در دمای مایع خنک کننده در خطوط تغذیه و برگشت (حداقل 25 درجه سانتیگراد)؛
- نصب مخزن انبساط نوع باز در بالاترین نقطه شبکه که با جو ارتباط دارد.
- نصب دیگ بخار به گونه ای که لوله برگشت آن تا حد امکان کمتر از سطح وسایل گرمایشی طبقه اول باشد.
برای مرجع.در عمل، هنگام نصب سیستم های گرانشی با دستان خود، خطوط لوله اصلی از لوله هایی با قطر حداقل 50 میلی متر (2 اینچ) و اتصالات به رادیاتورها - 20 میلی متر (3/4 اینچ) گذاشته می شود.
صاحبان خانه اغلب تعجب می کنند: آیا می توان با نصب یک مخزن انبساط غشایی، یک سیستم گردش طبیعی را بسته کرد؟ پاسخ واضح است: هنگام انبساط، مایع باید بر مقاومت غشای مخزن غلبه کند و فشار اضافی در شبکه در حال حاضر کم است. سرعت مایع خنک کننده به حداقل یا حتی به صفر کاهش می یابد. بنابراین، طرح هایی با استفاده از اصل گرانشی عملیات همیشه باز ساخته می شوند.
مزیت مهمی که یک سیستم گرمایش گرانشی فراهم می کند استقلال از برق است که در مناطقی که منبع تغذیه نامطمئن هستند بسیار مهم است. اما باید هزینه این کار را با نصب گران‌تر و لوله‌های بزرگی که از تمام اتاق‌ها عبور می‌کنند، بپردازید. این طرح در خانه های شخصی با مساحت و تعداد طبقات زیاد به دلیل راندمان پایین و عدم امکان اقتصادی قابل اجرا نیست. چنین کلبه هایی از یک سیستم بسته با پمپ و منبع تغذیه بدون وقفه استفاده می کنند.
طرح سیستم گرمایش تک لوله ای
در چنین طرح هایی، توزیع مایع خنک کننده داغ به رادیاتورها و انتخاب مایع خنک کننده خنک شده از طریق همان لوله انجام می شود. اگر سیم کشی افقی باشد، خط اصلی یک حلقه بسته است که از لوله تامین دیگ به لوله برگشت می رود. باتری ها با هر دو اتصال به آن متصل می شوند. به عنوان مثال سیستم گرمایش تک لوله ای محبوب Leningradka است که می تواند با گردش طبیعی مایع خنک کننده کار کند. نمودار آن برای یک خانه یک طبقه در زیر نشان داده شده است:
یک شرط ضروری برای تامین آب معمولی رادیاتورها در اینجا وجود یک حلقه منیفولد شتاب دهنده است. یک مخزن انبساط باز به نقطه بالایی آن متصل است. آب گرم شده از دیگ از طریق کلکتور بالا می رود، پس از آن، طبق اصل مخازن ارتباطی، به تمام باتری ها جریان می یابد. اگر تعداد آنها از 5 تجاوز نکند، گرمایش بدون مشکل کار می کند، این در عمل آزمایش شده است.
واقعیت این است که هر دستگاه گرمایش بعدی مخلوطی از خنک کننده گرم و خنک را از باتری قبلی دریافت می کند. بنابراین در صورت عدم افزایش تعداد مقاطع، انتقال حرارت آن کاهش می یابد. وقتی تعداد رادیاتورها از 5 بیشتر شود، مهم نیست که چند بخش اضافه کنید، آخرین آنها خیلی سرد خواهد بود. در صورت لزوم نیاز به نصب سیستم گرانشی دو لوله ای دارید که در ادامه به آن پرداخته خواهد شد.
برای یک خانه خصوصی دو طبقه با مساحت حداکثر 200 متر مربع، یک سیستم گرمایش تک لوله با رایزرهای عمودی و گردش طبیعی مناسب است. نصب یک لوله افقی لنینگراد متصل به کلکتور عمودی در هر طبقه معنی ندارد و به خوبی کار نخواهد کرد. همانطور که در نمودار نشان داده شده است، صحیح تر است که خط تغذیه را از طریق اتاق زیر شیروانی یا زیر سقف طبقه دوم عبور دهید و بالابرها را از آن پایین بیاورید:
بار روی رایزرها کوچک است - هر کدام فقط 2 دستگاه گرمایشی وجود دارد ، بنابراین دمای آنها تقریباً یکسان خواهد بود. برای جلوگیری از وابستگی باتری ها به یکدیگر، می توانید جامپر - بای پس - بین منبع تغذیه و برگشت نصب کنید.
مشاوره.برای بالانس یا برش در سیستم های ثقلی، استفاده از اتصالات با کمترین مقاومت– شیرهای پر سوراخ و شیرهای ترموستاتیک مخصوص.
نمودار یک سیستم دو لوله ای
در اینجا گرما از طریق یک لوله به رادیاتورها منتقل می شود و آب خنک شده از طریق لوله دیگر برگشت داده می شود. این به ما امکان می دهد اطمینان حاصل کنیم کار موثرباتری های بیشتری به یک شاخه افقی متصل می شوند. در یک خانه یک طبقه، منیفولد عرضه در اتاق زیر شیروانی یا زیر سقف قرار می گیرد و منیفولد برگشتی بالای کف قرار دارد. در اینجا شتاب لازم نیست، لوله قبلاً به ارتفاع کافی بالا رفته است، همانطور که در تصویر نشان داده شده است:
همانطور که از نمودار مشخص است، راه حل بهینهبرای گردش طبیعی خوب - این یک سیستم گرمایش دو لوله است که به 2 شاخه با همان تعداد رادیاتور در هر کدام تقسیم می شود. در غیر این صورت به دلیل شیب زیاد، نصب خطوط لوله مشکل خواهد بود. در مورد یک خانه دو طبقه، سیم کشی عمودی دوباره در اینجا مناسب است، اما با تقسیم به خطوط عرضه و برگشت. نحوه انجام صحیح این کار در نمودار نشان داده شده است:
با یک سیستم دو لوله، تمام باتری ها مایع خنک کننده را در دمای یکسان دریافت می کنند، این یک مزیت مهم است. همچنین انجام کنترل خودکار آسان تر می شود، زیرا دستگاه ها به یکدیگر وابسته نیستند. نقطه ضعف مصرف بیشتر مواد برای گزینه های سیم کشی افقی، به عنوان مثال، در یک ساختمان دو طبقه است:
برای مرجع.اکثر صاحبان خانه هنوز یک پمپ گردش خون را روی منیفولد برگشت نصب می کنند تا عملکرد سیستم را بهبود بخشند. اما آن را روی بای پس می گذارند تا در صورت قطع برق، همیشه با بازکردن شیر آب مناسب، به گرانش سوئیچ کنید.
نتیجه
گردش طبیعی در سیستم‌های گرمایش آب، اگرچه استقلال از الکتریسیته را فراهم می‌کند، اما نیازمند یک رویکرد دقیق در محاسبات و نصب است. این امر به ویژه در مورد مدارهای تک لوله با سیم کشی افقی صادق است، جایی که باید قدرت باتری را با دقت انتخاب کنید. همه از عبور لوله های بزرگ از محل راضی نخواهند بود. حتی اگر منبع در اتاق زیر شیروانی پنهان شود و برگشت در یک کانال زیرزمینی باشد، اتصالات به رادیاتورها همچنان قابل مشاهده خواهد بود.