Jedným z najjednoduchších je vykurovací systém s prirodzenou cirkuláciou. Táto jednoduchosť však pri absencii riadnych skúseností s prácou s takýmito systémami môže počas prevádzky „vyjsť nabok“.
Vykurovanie s prirodzenou cirkuláciou bolo rozšírené pred desiatimi rokmi v malých vidieckych domoch a niektorých bytoch s individuálne vykurovanie. Teraz trh „dobývajú“ systémy s núteným obehom chladiacej kvapaliny vďaka príležitostiam, ktoré poskytujú.
Ale poďme sa rozprávať ohrev vody s prirodzenou cirkuláciou.
Dizajnové vlastnosti systému
Systémy vykurovania s prirodzenou cirkuláciou zahŕňajú:
- vykurovací kotol, ktorý ohrieva vodu;
- zásobovacie potrubie, "zásobovanie" horúca voda na vykurovacie zariadenia (radiátory);
- spätné potrubie, cez ktoré sa voda vracia do kotla;
- vykurovacie zariadenia- radiátory, ktoré vydávajú teplo životné prostredie;
- , určený na kompenzáciu tepelnej rozťažnosti kvapaliny.
Princíp fungovania systému
Voda zohrievajúca sa v kotle stúpa centrálnou stúpačkou hore a cez prívodné potrubie vstupuje do vykurovacích radiátorov (vykurovacích zariadení), kde odovzdáva časť svojho tepla. Potom ochladená voda opäť vstupuje do kotla cez spätné potrubie a opäť sa ohrieva. Potom sa cyklus zopakuje, čím sa zabezpečí príjemná teplota vo vykurovanej miestnosti.
Na zabezpečenie prirodzenej cirkulácie chladiacej kvapaliny (zvyčajne vody) v systéme sú vodorovné časti potrubia namontované so sklonom najmenej 1 cm na lineárny meter dĺžka vodorovného úseku vykurovacieho systému.
Horúca voda v dôsledku zníženia jej hustoty pri zahrievaní stúpa po centrálnej stúpačke a je vytlačená studená voda, návratom do kotla. Potom tečie samospádom cez prívodné potrubie do vykurovacích radiátorov. Voda po „ubytovaní“ v nich prúdi aj samospádom späť do kotla a opäť vytláča nahor už ohriatu vodu v kotli.
Vzduch, ktorý sa dostal do systému s chladivom, môže vytvoriť vzduchový uzáver vo vykurovacích radiátoroch, ale často v takýchto vykurovacích systémoch s prirodzenou cirkuláciou vzduchové bubliny v dôsledku sklonov potrubia „cestujú“ nahor a vystupujú do systém. expanzná nádoba otvorený typ(nádrž v kontakte s atmosférickým vzduchom).
Expanzná nádrž je navrhnutá tak, aby udržiavala konštantný tlak vo vykurovacom systéme, pretože je naplnená objemom chladiacej kvapaliny, ktorá sa zvyšuje počas zahrievania, ktorá sa potom pri poklese teploty kvapaliny „uvoľňuje“ späť do systému.
Poďme vyvodiť závery!
Takže! Stúpanie vody v systéme (stúpačka do prívodného potrubia) sa uskutočňuje v dôsledku rozdielu medzi hustotami ohrievanej a chladenej kvapaliny. Pohyb (cirkuláciu) podporuje aj gravitačný tlak (spiatočka).
Keď sa chladiaca kvapalina pohybuje potrubím vo vykurovacom systéme s prirodzenou cirkuláciou, pôsobia na kvapalinu odporové sily:
- trenie kvapaliny o steny potrubia (na zníženie sa používajú rúry s veľkým priemerom);
- zmena smeru pohybu kvapaliny v zákrutách, vetvách, kanáloch vykurovacích zariadení (radiátorov).
Základné fyzikálne parametre vykurovacieho systému s prirodzeným obehom
Cirkulačný tlak Рс - fyzikálne množstvo, určená výškovým rozdielom medzi stredmi kotla a najnižším vykurovacím zariadením (radiátorom).
Čím väčší je výškový rozdiel (h) a rozdiel hustôt ohriatej (ρ g) a ochladenej (ρ o) kvapaliny v systéme, tým lepšia a stabilnejšia bude cirkulácia chladiacej kvapaliny.
Rc = h(ρo-ρ g)=m(kg/m3-kg/m3)=kg/m2 = mm.vodný stĺpec.
Poďme „hľadať“ dôvod výskytu cirkulačného tlaku vo vykurovacom systéme s prirodzenou cirkuláciou v „divočine“ fyzikálnych zákonov.
Ak predpokladáme, že teplota chladiacej kvapaliny vo vykurovacom systéme „skáče“ medzi stredmi zariadení (kotol a radiátory), to znamená, že horná časť systému obsahuje teplejšiu vodu ako spodná časť systému.
Hustota (ρ g) (ρ g).
Na schéme zapojenia odrežeme (mentálne) hornú časť a... Čo vidíme? Známy obrázok zo školy - dve komunikujúce nádoby umiestnené na rôznych úrovniach. A to povedie k tomu, že kvapalina z vyššieho bodu pod vplyvom gravitačnej sily bude prúdiť do nižšieho.
Vzhľadom na to, že vykurovací systém je uzavretý okruh, voda nestrieka von, ale iba sa snaží vyrovnať svoju hladinu, čo vedie k vytláčaniu ohriatej vody nahor a jej ďalšej „nezávislej gravitačnej“ dráhe vykurovacím systémom. .
Záver je takýto! Zásadným ukazovateľom cirkulačného tlaku je rozdiel v inštalačných výškach kotla a posledného (najnižšieho) radiátora v systéme. Preto sú vo vykurovacích systémoch súkromných domov kotly vždy, keď je to možné, umiestnené v suterénoch, pričom sa dodržiava maximálna výška 3 m.
V bytových verziách sa snažia kotly „prehĺbiť“ k podlahovej doske, čím „ohnivzdorné“ „hniezdo“, kde je kotol umiestnený v podlahe.
Podľa vyššie uvedeného vzorca má na cirkulačný tlak významný vplyv aj rozdiel v hustotách studenej a teplej vody v systéme.
Vykurovací systém s prirodzenou cirkuláciou je samoregulačný systém, to znamená, keď sa napríklad teplota vykurovania chladiacej kvapaliny prirodzene zvyšuje (pozri vzorec), zvyšuje sa cirkulačný tlak a tým aj prietok vody.
Pri nízkych teplotách vo vykurovanej miestnosti je rozdiel v hustotách vody veľký a cirkulačný tlak dosť veľký. Keď je miestnosť vykurovaná, chladiaca kvapalina sa už v radiátoroch toľko neochladzuje a rozdiel v hustotách ohrievanej a ochladzovanej chladiacej kvapaliny sa zmenšuje. V súlade s tým sa cirkulačný tlak znižuje, čím sa znižuje „spotreba“ vody.
Je vzduch v miestnosti chladný? Niekto napríklad otvoril dvere na ulicu. Rozdiel hustoty sa opäť zvýšil, čím sa zvýšil tlak vody.
Nevýhody a výhody vykurovacích systémov s prirodzenou cirkuláciou
Nevýhody systémov ohrevu vody s prirodzenou cirkuláciou zahŕňajú:
- Nízky cirkulačný tlak, ktorý určuje obmedzené použitie takýchto vykurovacích systémov - malý horizontálny akčný rádius (do 30 m).
- Väčšia zotrvačnosť vykurovacieho systému v dôsledku veľkého objemu chladiacej kvapaliny v systéme a nízkeho cirkulačného tlaku.
- Pravdepodobnosť zamrznutia vody v otvorenej expanznej nádrži, ktorá sa zvyčajne nachádza v chladnom (nevykurovanom) podkroví.
Hlavnou výhodou takýchto systémov je energetická nezávislosť kotlov na tuhé palivá. To znamená, že takéto systémy môžu byť použité v domácnostiach, kde nie je napájanie. Veľká zotrvačnosť systému v dôsledku dostatočne veľkého objemu chladiacej kvapaliny v systéme môže hrať pozitívnu úlohu (niečo ako tepelný akumulátor s „vyhasnutým“ kotlom) a negatívnu úlohu - významný čas zmeny teploty systému, najmä vo fáze spustenia.
Typy vykurovacích schém s prirodzenou cirkuláciou
Ktorý vykurovací systém s prirodzenou cirkuláciou chladiacej kvapaliny si vyberiete? Dúfame, že je to správne!
Pre súkromné vidiecke domy a dachy sa často inštaluje vykurovací systém s prirodzenou cirkuláciou chladiacej kvapaliny. Toto rozhodnutie má svoje pozitívne a negatívne stránky. Schéma sa vykonáva štyrmi rôznymi spôsobmi.
Systém s gravitačným obehom je citlivý na chyby pri inštalácii vykurovania.
Princíp fungovania systému prirodzeného obehu
Schéma vykurovania pre súkromný dom s prirodzenou cirkuláciou je populárna vďaka nasledujúcim výhodám:- Jednoduchá inštalácia a údržba.
- Nie je potrebné inštalovať ďalšie vybavenie.
- Neprchavé - počas prevádzky sa nevyžaduje dodatočné výdavky na elektrinu. Po výpadku prúdu vykurovací systém pokračuje v prevádzke.
Súčasne vo vykurovacom systéme prakticky nie je žiadny tlak. V termotechnických vzorcoch je akceptovaný pomer 1 atm na každých 10 m tlaku vodného stĺpca. Výpočet vykurovacieho systému 2-podlažnej budovy ukáže, že hydrostatický tlak nepresahuje 1 atm, v jednopodlažných budovách 0,5-0,7 atm.
Pretože kvapalina pri zahrievaní zväčšuje svoj objem, pre prirodzenú cirkuláciu je potrebná expanzná nádrž. Voda prechádzajúca okruhom vody kotla sa zahrieva, čo vedie k zvýšeniu objemu. Expanzná nádrž by mala byť umiestnená na prívode chladiacej kvapaliny, úplne hore na vykurovacom systéme. Účelom vyrovnávacej nádrže je kompenzovať nárast objemu kvapaliny.
V súkromných domoch je možné použiť samocirkulačný vykurovací systém, ktorý umožňuje nasledujúce pripojenia:
- Pripojenie k vyhrievané podlahy - vyžaduje inštaláciu obehové čerpadlo, len na vodnom okruhu uloženom v podlahe. Zvyšok systému bude naďalej fungovať s prirodzenou cirkuláciou. Po výpadku prúdu bude miestnosť naďalej vykurovaná pomocou inštalovaných radiátorov.
- Práca s kotlom na nepriamy ohrev vody– pripojenie na systém s prirodzenou cirkuláciou je možné, bez nutnosti pripojenia čerpacieho zariadenia. Na tento účel je kotol inštalovaný v hornom bode systému, tesne pod expanznou nádobou vzduchu uzavretého alebo otvoreného typu. Ak to nie je možné, potom sa čerpadlo inštaluje priamo na úložná kapacita, dodatočne nastavenie spätný ventil aby sa zabránilo recirkulácii chladiacej kvapaliny.
V systémoch s gravitačnou cirkuláciou sa chladiaca kvapalina pohybuje gravitáciou. Vďaka prirodzenej expanzii stúpa ohriata kvapalina hore akceleračnou sekciou a potom „tečie“ po stúpaní cez potrubia pripojené k radiátorom späť do kotla.
Typy vykurovacích systémov s gravitačným obehom
Napriek jednoduchému dizajnu systému ohrevu vody s vlastnou cirkuláciou chladiacej kvapaliny existujú najmenej štyri populárne schémy inštalácie. Výber typu elektroinštalácie závisí od vlastností samotnej budovy a očakávaného výkonu.Ak chcete určiť, ktorý okruh bude fungovať, v každom z nich špeciálny prípad je potrebné vykonať hydraulický výpočet systému, zohľadniť vlastnosti vykurovacej jednotky, vypočítať priemer potrubia atď. Pri vykonávaní výpočtov možno budete potrebovať odbornú pomoc.
Uzavretý systém s gravitačným obehom
V krajinách EÚ systémy uzavretý typ sú medzi ostatnými riešeniami najobľúbenejšie. V Ruskej federácii sa tento systém ešte nerozšíril. Princípy činnosti uzavretého systému ohrevu vody s bezčerpadlovou cirkuláciou sú nasledovné:- Pri zahrievaní sa chladiaca kvapalina roztiahne a voda sa vytlačí z vykurovacieho okruhu.
- Kvapalina pod tlakom vstupuje do expanznej nádrže. Konštrukcia nádoby pozostáva z dutiny rozdelenej membránou na dve časti. Jedna polovica nádrže je naplnená plynom (väčšina modelov používa dusík). Druhá časť zostáva prázdna na naplnenie chladiacou kvapalinou.
- Keď sa kvapalina zahreje, vytvorí sa tlak dostatočný na pretlačenie cez membránu a stlačenie dusíka. Po ochladení nastáva opačný proces a plyn vytlačí vodu z nádrže.
V opačnom prípade fungujú systémy uzavretého typu ako iné vykurovacie schémy s prirodzenou cirkuláciou. Medzi nevýhody patrí závislosť od objemu expanznej nádrže. V miestnostiach s veľkou vyhrievanou plochou budete musieť nainštalovať priestranný kontajner, čo nie je vždy vhodné.
Otvorený systém s gravitačným obehom
Vykurovací systém otvoreného typu sa líši od predchádzajúceho typu iba v konštrukcii expanznej nádrže. Táto schéma sa najčastejšie používala v starých budovách. Výhody otvorený systém je príležitosť vlastnoručný nádoby vyrobené zo šrotu. Nádrž má zvyčajne skromné rozmery a je inštalovaná na streche alebo pod stropom obývacej izby.Hlavnou nevýhodou otvorených konštrukcií je vstup vzduchu do potrubí a vykurovacích radiátorov, čo vedie k zvýšenej korózii a rýchlemu zlyhaniu vykurovacích telies. Častým „hosťom“ v otvorených okruhoch je aj vetranie systému. Preto sú radiátory inštalované pod uhlom ventily Mayevsky na odvádzanie vzduchu.
Jednorúrkový samocirkulačný systém
Jednorúrkové horizontálny systém s prirodzenou cirkuláciou má nízku tepelnú účinnosť, preto sa používa veľmi zriedka. Podstatou okruhu je, že prívodné potrubie je zapojené do série s radiátormi. Ohriata chladiaca kvapalina vstupuje do hornej odbočnej rúrky batérie a je vypúšťaná cez spodný výstup. Potom teplo prúdi do ďalšej vykurovacej jednotky a tak ďalej až do posledného bodu. Spätný tok sa vracia z krajnej batérie do kotla.
Toto riešenie má niekoľko výhod:
- Pod stropom a nad úrovňou podlahy nie je žiadne párové potrubie.
- Šetrí peniaze na inštaláciu systému.
Dvojrúrkový systém s vlastným obehom
Dvojrúrkový vykurovací systém v súkromnom dome s prirodzenou cirkuláciou má nasledujúce konštrukčné prvky:
Výsledkom je, že dvojrúrkový radiátorový systém poskytuje nasledujúce výhody:
- Rovnomerné rozloženie tepla.
- Pre lepšie vykurovanie nie je potrebné pridávať časti radiátorov.
- Je jednoduchšie nastaviť systém.
- Priemer vodného okruhu je minimálne o jednu veľkosť menší ako u jednorúrkových okruhov.
- Neprítomnosť prísne pravidlá inštalácia dvojrúrkového systému. Malé odchýlky týkajúce sa sklonov sú povolené.
Hlavnou výhodou dvojrúrkového vykurovacieho systému so spodným a horným vedením je jednoduchosť a zároveň efektívnosť konštrukcie, ktorá umožňuje vyrovnať chyby vzniknuté pri výpočtoch alebo pri inštalačné práce.
Ako správne urobiť ohrev vody s prirodzenou cirkuláciou
Všetky gravitačné systémy sú zjednotené všeobecná nevýhoda– nedostatok tlaku v systéme. Akékoľvek porušenia počas inštalačných prác, veľké množstvo zákruty, nedodržanie sklonov, okamžite ovplyvňujú výkon vodného okruhu.Pre správne vykurovanie bez čerpadla berte do úvahy nasledovné:
- Minimálny uhol sklonu.
- Typ a priemer potrubí používaných pre vodný okruh.
- Vlastnosti dodávky a typu chladiacej kvapaliny.
Aký sklon potrubia je potrebný pre gravitačnú cirkuláciu?
Konštrukčné normy pre vlastný vykurovací systém s gravitačným obehom sú podrobne špecifikované v stavebných predpisoch. Požiadavky zohľadňujú, že pohyb kvapaliny vo vodnom okruhu bude brzdený hydraulickým odporom, prekážkami vo forme rohov a zákrut atď.Sklon vykurovacích potrubí je regulovaný SNiP. Podľa noriem uvedených v dokumente je pre každý lineárny meter potrebný sklon 10 mm. Dodržanie tejto podmienky zaručuje nerušený pohyb tekutiny vo vodnom okruhu.
Porušenie sklonu pri kladení potrubí vedie k vetraniu systému, nedostatočnému ohrevu radiátorov vzdialených od kotla a v dôsledku toho k zníženiu tepelnej účinnosti.
Normy sklonu potrubia pre prirodzenú cirkuláciu chladiacej kvapaliny sú uvedené v SNiP 41-01-2003 „Pokládka vykurovacích potrubí“.
Aké potrubia sa používajú na inštaláciu
Výber rúr na výrobu vykurovacieho okruhu má dôležité. Každý materiál má svoje vlastné tepelné charakteristiky, hydraulický odpor atď. Pri vykonávaní inštalačných prác sami zohľadnite zložitosť inštalácie.Najčastejšie používané stavebné materiály sú:
- Oceľové rúry - výhody materiálu zahŕňajú: dostupné náklady, odolnosť voči vysoký krvný tlak, tepelná vodivosť a pevnosť. Nevýhodou ocele je jej zložitá inštalácia, ktorá je nemožná bez použitia zváracieho zariadenia.
- Kovovo-plastové rúry– mať hladký vnútorný povrch, zabraňujúce zaneseniu okruhu, nízka hmotnosť a lineárna rozťažnosť, žiadna korózia. Popularita kovovo-plastové rúry je do istej miery limitovaná krátkou životnosťou (15 rokov) a vysoká cena materiál.
- Polypropylénové rúry- sú široko používané kvôli ľahkej inštalácii, vysokej tesnosti a pevnosti, dlhý termín prevádzka a odolnosť proti zamrznutiu. Polypropylénové rúry sa inštalujú pomocou spájkovačky. Životnosť minimálne 25 rokov.
- Medené rúry nie sú široko používané kvôli ich vysokým nákladom. Meď má maximálny prenos tepla. Odoláva ohrevu do + 500°C, životnosť nad 100 rokov. Hodné špeciálnej chvály vzhľad potrubia. Medený povrch sa vplyvom teploty pokryje patinou, čo sa len zlepšuje vonkajšie charakteristiky materiál.
Aký priemer by mali mať potrubia pre cirkuláciu bez čerpadla?
Správny výpočet priemerov potrubí na ohrev vody s prirodzenou cirkuláciou sa vykonáva v niekoľkých etapách:- Vypočíta sa potreba tepelnej energie miestnosti. K získanému výsledku sa pridá asi 20 %.
- SNiP udáva pomer tepelného výkonu k vnútornému prierezu potrubia. Prierez potrubia vypočítame pomocou daných vzorcov. Aby ste sa vyhli zložitým výpočtom, mali by ste použiť online kalkulačku.
- Priemer rúrok systému s prirodzenou cirkuláciou sa musí zvoliť podľa tepelnotechnických výpočtov. Príliš široké potrubie vedie k zníženiu prenosu tepla a zvýšeným nákladom na vykurovanie. Šírka sekcie je ovplyvnená typom použitého materiálu. takže, oceľové rúry by nemala byť už 50 mm. v priemere.
Ak boli výpočty priemeru vykonané správne a boli dodržané sklony potrubí pri navrhovaní a vykonávaní inštalačných prác na vykurovacom systéme s gravitačným obehom, prevádzkové problémy sú extrémne zriedkavé a vyskytujú sa najmä v dôsledku nesprávnej prevádzky.
Ktoré plnenie do fliaš je lepšie - spodné alebo horné?
Prirodzená cirkulácia vody vo vykurovacom systéme jednoposchodový dom do značnej miery závisí od zvolenej schémy dodávania chladiacej kvapaliny priamo do radiátorov. Je obvyklé klasifikovať všetky typy pripojenia alebo plnenia do dvoch kategórií:
Chyby pri výbere typu plnenia vedú k potrebe úpravy vodného okruhu inštaláciou cirkulačného zariadenia.
Ktorá chladiaca kvapalina je lepšia pre systémy s vlastným obehom
Optimálna chladiaca kvapalina pre vykurovací systém s prirodzený pohyb kvapalina je voda. Faktom je, že nemrznúca zmes má vyššiu hustotu a menší prenos tepla. Na zahriatie glykolových kompozícií do požadovaného stavu trvá spálenie paliva viac času, zatiaľ čo prenos tepla zostáva na úrovni vody.Existujú dva argumenty pre použitie nemrznúcej kvapaliny:
- Vysoká tekutosť materiálu, zlepšuje cirkuláciu.
- Schopnosť udržať tekutosť pri dosiahnutí -10°C, -15°C.
Ktoré vykurovanie je lepšie zvoliť - prirodzené alebo nútené?
Dizajnové vlastnosti systému s prirodzenou gravitačnou cirkuláciou, jednoduchou inštaláciou a schopnosťou sebarealizácia práce, urobili takýto systém medzi domácimi spotrebiteľmi pomerne populárny.Ale dizajn s vlastným obehom stráca v porovnaní s pripojeným obvodom čerpacie zariadenie, v týchto aspektoch:
- Začiatok prevádzky - vykurovací systém s prirodzenou cirkuláciou začína pracovať pri teplote chladiacej kvapaliny cca 50°C. To je nevyhnutné na to, aby voda zväčšila svoj objem. Po pripojení k čerpadlu sa kvapalina pohybuje vodným okruhom ihneď po zapnutí.
- Zníženie výkonu vykurovacích zariadení počas prirodzenej cirkulácie chladiacej kvapaliny so zvyšujúcou sa vzdialenosťou od kotla. Aj s kompetentnými zostavený obvod rozdiel teplôt je cca 5°C.
- Vplyv vzduchu - hlavnou príčinou nedostatočnej cirkulácie je prevzdušnenie časti vodného okruhu. Vzduch vo vykurovacom systéme sa môže tvoriť v dôsledku nedodržania svahov, použitia otvorenej expanznej nádrže a iných dôvodov. Na natlakovanie systému musíte kotol zapnúť na maximálny výkon, čo vedie k značným nákladom.
- Vykurovanie dvojpodlažného domu s prirodzenou cirkuláciou chladiacej kvapaliny je ťažké kvôli existujúcim prekážkam pohybu tekutiny.
- Čo sa týka regulácie vykurovania, samoobehové systémy sú tiež horšie ako okruhy napojené na čerpadlá. Moderné cirkulačné zariadenie je napojené na izbové termostaty, čo zabezpečuje presný prenos tepla a ohrev priestorovej teploty s chybou až 1°C. Inštalácia termostatov je povolená aj v okruhoch s vlastnou cirkuláciou, ale chyba nastavenia bude 3-5°C.
Hlavnou výhodou autocirkulačných schém je ich energetická nezávislosť, ale po vykonaní jednoduchých výpočtov môžeme dospieť k záveru, že úspory elektrickej energie neospravedlňujú tepelné straty pri samostatnom pohybe chladiacej kvapaliny. Okruhy s núteným obehom majú väčší prenos tepla a účinnosť.
Ako funguje systém ohrevu vody s prirodzenou cirkuláciou? Aké sú základné princípy jeho inštalácie?
Aké základné schémy je možné realizovať bez použitia obehového čerpadla? Skúsme to zistiť.
Čo to je
Ak pre systém s nútený obeh Ak potrebujete tlakový rozdiel vytvorený obehovým čerpadlom alebo zabezpečený pripojením na rozvod kúrenia, potom je obrázok iný. Vykurovanie s prirodzenou cirkuláciou využíva jednoduchý fyzikálny efekt – expanziu kvapaliny pri zahrievaní.
Techniky bokom, schému zapojenia práca je nasledovná:
- Kotol ohrieva určitý objem vody. Takže sa samozrejme rozťahuje a vďaka svojej nižšej hustote ho chladnejšia masa chladiacej kvapaliny tlačí nahor.
- Po vystúpení do najvyššieho bodu vykurovacieho systému voda, postupne ochladzujúca, opisuje gravitačne kruh cez vykurovací systém a vracia sa do kotla. Zároveň odovzdáva teplo vykurovacím zariadeniam a kým sa opäť dostane do výmenníka tepla, má vyššiu hustotu ako na začiatku. Potom sa cyklus opakuje.
Užitočné: samozrejme, nič vám nebráni zaradiť do okruhu obehové čerpadlo. V normálnom režime zabezpečí rýchlejšiu cirkuláciu vody a rovnomerné vykurovanie a pri absencii elektriny bude vykurovací systém pracovať s prirodzenou cirkuláciou.
Fotografia ukazuje, ako bol vyriešený problém interakcie medzi čerpadlom a systémom prirodzeného obehu. Keď čerpadlo beží, je aktivovaný spätný ventil a všetko voda tečie cez čerpadlo. Akonáhle ho vypnete, ventil sa otvorí a voda cirkuluje cez hrubšie potrubie v dôsledku tepelnej rozťažnosti.
všeobecné informácie
Základné momenty
- Absencia obehového čerpadla a všeobecne pohyblivých prvkov a uzavretý okruh, v ktorom je obmedzené množstvo suspenzií a minerálnych solí, robí životnosť tohto typu vykurovacieho systému veľmi dlhou. Pri použití pozinkovaného resp polymérové rúrky A bimetalové radiátory- najmenej pol storočia.
- Prirodzená cirkulácia ohrevu znamená pomerne malý pokles tlaku. Rúry a vykurovacie zariadenia nevyhnutne poskytujú určitý odpor voči pohybu chladiacej kvapaliny. Preto sa odporúčaný polomer vykurovacieho systému, ktorý nás zaujíma, odhadujeme na približne 30 metrov. To samozrejme neznamená, že s polomerom 32 metrov voda zamrzne - hranica je celkom ľubovoľná.
- Zotrvačnosť systému bude dosť veľká. Medzi zapálením alebo spustením kotla a ustálením teploty vo všetkých vykurovaných miestnostiach môže uplynúť niekoľko hodín. Dôvody sú jasné: kotol musí zohriať výmenník tepla a až potom začne cirkulovať voda, a to dosť pomaly.
- Všetky vodorovné úseky potrubí sú vyrobené s povinným sklonom v smere pohybu vody. Zabezpečí voľný pohyb chladiacej vody samospádom s minimálnym odporom. Rovnako dôležité je, že v tomto prípade budú všetky vzduchové kapsy vytlačené do horného bodu vykurovacieho systému, kde je namontovaná expanzná nádoba – utesnená, s odvzdušňovačom alebo otvorená.
Samoregulácia
Vykurovanie domu s prirodzenou cirkuláciou je samoregulačný systém. Čím je dom chladnejší, tým rýchlejšie chladivo cirkuluje. Ako to funguje?
Faktom je, že cirkulačný tlak závisí od:
- Výškové rozdiely medzi kotlom a spodným vykurovacím zariadením.Čím je kotol nižší v porovnaní so spodným radiátorom, tým rýchlejšia voda bude do nej prúdiť gravitáciou. Princíp komunikujúcich nádob, pamätáte? Tento parameter je počas prevádzky vykurovacieho systému stabilný a nezmenený.
Zvedavý: preto sa odporúča inštalovať vykurovací kotol v suteréne alebo jednoducho čo najnižšie v interiéri. Autor však videl perfektne fungujúci vykurovací systém, v ktorom bol výmenník tepla v ohnisku pece výrazne vyššie ako radiátory. Systém bol plne funkčný.
- Rozdiely v hustote vody opúšťajúcej kotol a vo vratnom potrubí.Čo je samozrejme dané teplotou vody. A to práve vďaka tejto vlastnosti Prirodzené vykurovanie je samoregulačné: akonáhle teplota v miestnosti klesne, vykurovacie zariadenia sa ochladia.
Keď teplota chladiacej kvapaliny klesne, jej hustota sa zvýši a začne rýchlo vytláčať zohriatu vodu zo spodnej časti okruhu.
Rýchlosť obehu
Okrem tlaku bude rýchlosť cirkulácie chladiacej kvapaliny určená množstvom ďalších faktorov.
- Priemer rozvodných potrubí.Čím menší je vnútorný prierez potrubia, tým väčší odpor bude klásť pohybu kvapaliny v ňom. Preto sa na rozvody v prípade prirodzenej cirkulácie odoberajú potrubia so zámerne predimenzovaným priemerom - DN32 - DN40.
- Materiál potrubia. Oceľ (najmä ak je poškodená koróziou a pokrytá usadeninami) ponúka niekoľkonásobne väčší odpor proti tečeniu ako napr. polypropylénové potrubie s rovnakou sekciou.
- Počet a polomer otáčok. Preto, ak je to možné, je lepšie urobiť hlavné vedenie čo najrovnejšie.
- Dostupnosť, množstvo a typ uzatváracích ventilov, rôzne prídržné podložky a prechody priemerov rúr.
Práve kvôli množstvu premenných sa presný výpočet vykurovacieho systému s prirodzenou cirkuláciou vykonáva veľmi zriedkavo a poskytuje veľmi približné výsledky. V praxi stačí použiť už uvedené odporúčania.
Výpočet výkonu
Efektívny tepelný výkon kotla sa vypočíta rovnakým spôsobom ako vo všetkých ostatných prípadoch.
Podľa oblasti
Najjednoduchšou metódou je výpočet na základe plochy miestnosti odporúčanej SNiP. Na 10 m2 plochy miestnosti by mal pripadať 1 kW tepelného výkonu. Pre južné regióny sa berie koeficient 0,7 - 0,9, napr stredná zóna krajiny - 1,2 - 1,3, pre Ďaleký sever - 1,5 - 2,0.
Ako každý hrubý výpočet, táto metóda zanedbáva mnoho faktorov:
- Výška stropu. Nie vždy je to štandardných 2,5 metra.
- Cez otvory uniká teplo.
- Umiestnenie miestnosti je vo vnútri domu alebo v blízkosti vonkajších stien.
Podľa objemu, berúc do úvahy ďalšie faktory
Iná metóda výpočtu poskytne presnejší obraz.
- Základom je tepelný výkon 40 wattov na meter kubický objem vzduchu v miestnosti.
- Aj v tomto prípade platia regionálne koeficienty.
- Každé okno štandardná veľkosť pridáva do našich výpočtov 100 wattov. Každé dvere sú 200.
- Umiestnenie izby vonkajšia stena dá v závislosti od svojej hrúbky a materiálu koeficient 1,1 - 1,3.
- Súkromný dom, ktorý nemá teplé susedné byty pod a vyššie, ale ulicu, sa počíta s koeficientom 1,5.
Avšak: tento výpočet bude tiež VEĽMI približný. Stačí povedať, že v súkromných domoch postavených podľa energeticky úsporné technológie, projekt zahŕňa vykurovací výkon 50-60 wattov na Meter štvorcový. Príliš veľa určuje únik tepla cez steny a stropy.
Schémy zapojenia
Existuje VEĽA konkrétnych príkladov a schém, ako je možné realizovať vykurovanie s prirodzenou cirkuláciou vlastnými rukami. Uvedieme jeden príklad najjednoduchších riešení pre dvojrúrkové a jednorúrkové rozvody.
Dvojrúrkový
Symboly na diagrame:
- Kotol.
- Expanzná nádrž, ktorá slúži na kompenzáciu zmien objemu chladiacej kvapaliny pri kolísaní teploty a zbiera vytlačený vzduch.
- Vykurovacie zariadenia - konvektory alebo radiátory.
T1 je voda ohrievaná kotlom, T2 je chladená voda. Červené a modré šípky ukazujú smer pohybu chladiacej kvapaliny.
Tu sú pri zapájaní relevantné rovnaké základné princípy, ktoré boli uvedené vyššie:
- Kotol je inštalovaný čo najnižšie pod radiátormi.
- Pozdĺž toku vody je vytvorený sklon 5-7 stupňov.
- Plnenia, kde je z nich napájaných niekoľko radiátorov, sa vykonávajú s rúrkou nie menšou ako DN32 mm. Výhodne polymér alebo kov-plast. Prípojky k radiátorom sú tradične realizované potrubím DN20.
Dôležité: nezamieňajte DN, ktoré sa približne rovná vnútornému prierezu potrubia, s jeho vonkajším priemerom. V prípade polypropylénu vonkajší priemer 32 milimetrov zodpovedá iba DN20.
Dvojrúrkové vykurovanie súkromného domu s prirodzenou cirkuláciou so správne zvolenými priemermi potrubia nevyžaduje vyváženie, tlmivky na pripojeniach k radiátorom však nebudú rušiť.
Prítomnosť dvoch okruhov po celom obvode domu bude dosť drahá: cena polypropylénových vystužených rúr nie je taká malá a samotná inštalácia bude trvať dosť času. Preto pre väčšinu jednoposchodové domy používa sa jednorúrkové vedenie.
Jednorúrkové
Najjednoduchšia schéma jednorúrových kasární je Leningradka.
Sklon a priemer rúr sú tu rovnaké. Existuje niekoľko nuancií, ktoré sú dôležité pre túto konkrétnu schému.
- Radiátory nerozbijú hlavný prstenec, ale odrežú rovnobežne s ním. Nebojte sa, že v vykurovacie zariadenia x nebude obeh – skúsenosť dokazuje opak.
- Okrem expanznej nádoby je každý radiátor vybavený odvzdušňovačom. V skutočnosti, ak úplne nevypustíte vzduch z jedného vykurovacieho zariadenia, môžete to urobiť bez expanznej nádoby. Ak je, samozrejme, vykurovací systém uzavretý (izolovaný od atmosférického vzduchu).
- Tlmivky alebo termohlavice pomôžu vyrovnať teplotu radiátorov najbližšie ku kotlu a tých vzdialenejších.
Záver
Ďalšie informácie o vykurovacích systémoch s prirodzenou cirkuláciou sú ako vždy vo videu na konci článku. Teplé zimy!
Ohrev vody je spôsob vykurovania miestností pomocou kvapalného chladiva (voda alebo nemrznúca zmes na vodnej báze). Teplo sa do priestorov odovzdáva pomocou vykurovacích zariadení (radiátory, konvektory, potrubné registre a pod.).
Na rozdiel od parného ohrevu je voda in tekutom stave, čo znamená, že má viac nízka teplota. Vďaka tomu je ohrev vody bezpečnejší. Radiátory na ohrev vody majú väčšie rozmery ako na ohrev parou. Navyše, keď sa teplo prenáša na veľkú vzdialenosť pomocou vody, teplota výrazne klesá. Často preto robia kombinovaný vykurovací systém: z kotolne sa pomocou pary dostáva teplo do objektu, kde ohrieva vodu vo výmenníku tepla, ktorá je už privádzaná do radiátorov.
V systémoch ohrevu vody môže byť cirkulácia vody prirodzená alebo umelá. Systémy s prirodzenou cirkuláciou vody sú jednoduché a relatívne spoľahlivé, ale majú nízku účinnosť (závisí to od správny dizajn systémy).
Nevýhodou ohrevu vody sú aj vzduchové kapsy, ktoré sa môžu vytvárať po vypustení vody pri opravách kúrenia a po silných mrazoch, kedy je v kotolniach zvýšená teplota a časť vzduchu v nej rozpusteného sa z nej uvoľňuje. Na boj proti nim sú nainštalované špeciálne uvoľňovacie ventily. Pred začiatkom vykurovacej sezóny sa pomocou týchto ventilov uvoľňuje vzduch v dôsledku nadmerného tlaku vody.
Vykurovacie systémy sa rozlišujú podľa mnohých charakteristík, napr.: - podľa spôsobu vedenia - s horným, spodným, kombinovaným, horizontálnym, vertikálnym vedením; - podľa konštrukcie stúpačiek - jednorúrkové a dvojrúrkové;
Pozdĺž pohybu chladiacej kvapaliny v hlavných potrubiach - slepé a súvisiace; - podľa hydraulických režimov - s konštantnými a variabilnými hydraulickými režimami; - podľa komunikácie s atmosférou - otvorené a zatvorené.
2. Vykurovacie systémy s prirodzenou cirkuláciou vody
Jedná sa o jeden z najjednoduchších a najbežnejších vykurovacích systémov malé domčeky a byty s individuálnym kúrením. Nevýhody vykurovacích systémov s prirodzenou cirkuláciou vody: - malý akčný rádius (do 30 m horizontálne), ktorý je výsledkom nízkeho cirkulačného tlaku; - pomalá aktivácia v dôsledku vysokej tepelnej kapacity vody a nízkeho prirodzeného cirkulačného tlaku; - zvýšené riziko zamrznutia vody v expanznej nádrži, ak je inštalovaná v nevykurovanej miestnosti.
Schematický diagram vykurovacieho systému s prirodzenou cirkuláciou pozostáva z kotla (ohrievača vody), prívodných a vratných potrubí, vykurovacích zariadení a expanznej nádrže. Voda ohriata v kotli prúdi prívodným potrubím a stúpačkami do vykurovacích zariadení, odovzdáva im časť svojho tepla, potom sa vracia spätným potrubím do kotla, kde sa opäť ohreje na požadovanú teplotu a potom sa cyklus opakované.
Ryža. 1.
Všetky horizontálne potrubia systému sú vyrobené so sklonom v smere pohybu vody: ohriata voda, stúpajúca do stúpačky v dôsledku tepelnej rozťažnosti a vytláčanie spätného potrubia chladnejšou vodou, sa šíri pozdĺž horizontálnych výstupov gravitáciou a ochladená voda prúdi späť do kotla aj samospádom. Sklony potrubí tiež prispievajú k odstráneniu vzduchových bublín z potrubí do expanznej nádrže: plyn je ľahší ako voda, takže má tendenciu nahor a naklonené časti potrubí mu pomáhajú nikde sa nezdržiavať a nevstupovať do expandéra, a potom do atmosféry. Expanzná nádrž vytvára v systéme konštantný tlak, prijíma objem vody, ktorý sa pri zahriatí zväčšuje a po ochladení púšťa vodu späť do potrubia.
Voda vo vykurovacom systéme stúpa v dôsledku expanzie pri zahrievaní a pod vplyvom gravitačného tlaku dochádza k pohybu (cirkulácii) v dôsledku rozdielu hustôt ohrievanej (stúpajúcej cez prívodnú stúpačku) a chladenej vody (klesajúcej cez spätnú stúpačku); . Gravitačný tlak sa používa na pohyb chladiacej kvapaliny a prekonávanie odporu v potrubnej sieti. Tieto odpory sú spôsobené trením vody o steny rúrok, ako aj prítomnosťou lokálnych odporov v systéme. Miestne odpory zahŕňajú: vetvy a otáčky potrubí, armatúr a samotných vykurovacích zariadení. Čím väčší odpor je v potrubí, tým väčší musí byť gravitačný tlak. Na zníženie trenia sa používajú rúry so zvýšenými priemermi.
Cirkulačný tlak Pc = h (ρо-ρg) závisí (obr. 1): - od výškového rozdielu medzi stredom kotla a stredom spodného vykurovacieho zariadenia h, čím väčší je výškový rozdiel medzi stredmi kotla. kotol a zariadenie, tým lepšie bude chladiaca kvapalina cirkulovať; - na hustote horúcej vody ρg a chladenej vody ρo.
Ako sa prejavuje cirkulačný tlak? Predstavme si, že v kotli a vykurovacích radiátoroch sa teplota chladiacej kvapaliny prudko mení pozdĺž centrálnych osí týchto zariadení, čo, mimochodom, nie je ďaleko od pravdy. To znamená, že v horných častiach kotla a radiátorov je teplá voda a v spodných častiach chladená voda. Horúca voda má menšiu hustotu, a teda menšiu hmotnosť ako chladená voda. V duchu odrežme hornú časť vykurovacieho okruhu (obr. 2) a necháme len spodnú časť. Čo teda vidíme? A to, že máme dočinenia s dvoma komunikujúcimi nádobami, nám dobre známymi z školská fyzika. Vrch jednej nádoby je vyšší ako vrch druhej; Voda má pod vplyvom gravitácie tendenciu prechádzať z hornej nádoby do spodnej. Vykurovací okruh je uzavretý systém, voda v ňom nestrieka, ako v prepojených nádobách, ale má tendenciu „upokojovať sa“ (zaberá jednu úroveň). Vysoký stĺpec ochladenej ťažkej vody po radiátoroch teda neustále tlačí nízky stĺpec vody pred kotol a tlačí teplú vodu, čiže dochádza k prirodzenej cirkulácii. Inými slovami, čím vyššie je stred radiátorov vzhľadom na stred kotla, tým väčší je cirkulačný tlak. Výška inštalácie je prvým ukazovateľom tlaku. Sklony prívodného potrubia smerom k radiátorom a spätného potrubia z radiátorov do kotla k tomuto procesu len prispievajú a pomáhajú vode prekonať lokálny odpor v potrubí.
Ryža. 2.
Preto je v súkromných domoch najlepšie umiestniť kotol pod vykurovacie zariadenia, napríklad v suteréne. Druhým ukazovateľom, od ktorého závisí cirkulačný tlak, je rozdiel medzi hustotami chladenej a horúcej vody. Systémy s prirodzenou cirkuláciou chladiacej kvapaliny sú samoregulačné systémy. Pri vykonávaní kvalitatívnej regulácie, teda pri zmene teploty ohrevu vody, dochádza samovoľne ku kvantitatívnym zmenám - mení sa prietok vody. V dôsledku zmien hustoty teplej vody sa prirodzený cirkulačný tlak zvýši (zníži), a tým aj množstvo cirkulujúcej vody. To znamená, že keď je vonku chladno, v dome sa ochladzuje a zapnutím kotla na plný výkon zvyšujeme ohrev vody, čím výrazne znižujeme jej hustotu. Po vstupe do vykurovacích zariadení voda odovzdáva teplo ochladenému vzduchu v miestnosti a jej hustota sa ďalej zvyšuje. Pri pohľade na časť vzorca v zátvorkách vidíme, že čím väčší je rozdiel medzi hustotami chladenej a horúcej vody, tým väčší je cirkulačný tlak. Následne čím viac sa voda v bojleri ohrieva a čím viac sa ochladzuje v radiátore, tým rýchlejšie cirkuluje vykurovacím systémom a to sa deje, kým sa vzduch v miestnosti nezohreje. Potom sa voda v radiátoroch začne pomalšie ochladzovať, jej hustota sa už príliš nelíši od hustoty vody opúšťajúcej kotol a cirkulačný tlak začne postupne klesať. Ale akonáhle teplota v miestnosti začne klesať, cirkulačný tlak sa začne zvyšovať a rýchlosť cirkulácie vody v potrubí sa zvýši, čím sa dodáva viac tepla do radiátorov a zvýši sa teplota vzduchu. Takto sa systém samoreguluje - súčasná zmena teploty a množstva vody zabezpečuje potrebný prenos tepla z vykurovacích zariadení na udržanie teploty priestorov.
Systémy ohrevu vody s prirodzenou cirkuláciou sú dvojrúrkové s hornou a spodnou elektroinštaláciou, ako aj jednorúrkové s hornou elektroinštaláciou.
2.1. Dvojrúrkové vykurovacie systémy s hornou elektroinštaláciou
Voda z kotla stúpa nahor cez prívodné potrubie a potom prúdi cez stúpačky a prípojky k vykurovacím zariadeniam (obr. 3-5). Horizontálne diaľnice sú položené so sklonom. Z vykurovacích zariadení voda prúdi cez vratné potrubia a stúpačky do vratného potrubia a odtiaľ do kotla.
Ryža. 3.
Ryža. 4. : 1 - kotol; 2 - hlavná stúpačka; 3 - prívodné vedenie; 4 - horúce stúpačky; 5 - spätné stúpačky; 6 - spätné vedenie; 7 - expanzná nádrž
Každé vykurovacie zariadenie tohto vykurovacieho systému (obr. 4) je obsluhované dvoma potrubiami - prívodným a spiatočným, preto sa takýto systém nazýva dvojrúrkový. Voda sa privádza do systému z vodovodného systému a ak nie je, voda sa naleje ručne cez otvor expanznej nádrže. Je lepšie doplniť vykurovací systém z prívodu vody cez spätné potrubie, pretože studená voda z prívodu vody sa zmieša s relatívne horúca voda spätného vedenia a zvýšiť jeho hustotu, čím sa zvýši cirkulačný tlak počas doplňovania.
Vykurovacie sústavy s prirodzenou cirkuláciou sa vyrábajú jedno- a dvojokruhové (obr. 5). V jednookruhových systémoch je kotol inštalovaný na začiatku okruhu a potrubia vyhotovený vpravo alebo vľavo od neho, obopínajúci obvod celého domu alebo bytu, pričom horizontálna dĺžka prstenca by nemala presiahnuť 30 m (najlepšie do 20 m). Čím je krúžok dlhší, tým väčší je v ňom hydraulický odpor (trecie sily vo vnútri potrubia). V dvojokruhových systémoch je kotol umiestnený v strede a potrubie (obrysy prstenca) je umiestnené na oboch stranách kotla, Celková dĺžka potrubia horizontálne by nemali presiahnuť 30 m (najlepšie do 20 m). Na získanie hydraulicky vyváženého systému musia byť dĺžky krúžkov dvojokruhového systému a počet sekcií chladiča približne rovnaké.
V závislosti od smeru pohybu chladiacej kvapaliny v hlavných potrubiach môžu byť vykurovacie systémy slepé alebo s pridruženým pohybom vody.
Ryža. 5.
V slepých vykurovacích systémoch je pohyb teplej vody v prívodnom potrubí opačný ako pohyb chladenej vody vo vratnom potrubí. V tejto schéme nie je dĺžka cirkulačných krúžkov rovnaká, čím ďalej je vykurovacie zariadenie umiestnené od kotla, tým väčšia je dĺžka cirkulačného krúžku.
V slepých systémoch je ťažké dosiahnuť rovnaký odpor v krátkych a vzdialenejších cirkulačných kruhoch, takže vykurovacie zariadenia umiestnené v blízkosti hlavnej stúpačky sa zohrejú oveľa lepšie ako tie, ktoré sa nachádzajú ďaleko od nej. A pri nízkom tepelnom zaťažení cirkulačných krúžkov, ktoré sú najbližšie k hlavnej stúpačke, sa ich hydraulické pripojenie stáva ešte zložitejším.
Vo vykurovacích systémoch so súvisiacim pohybom vody majú všetky cirkulačné krúžky dĺžku, takže stúpačky a vykurovacie zariadenia pracujú za rovnakých podmienok. V takýchto systémoch, bez ohľadu na horizontálne umiestnenie vykurovacieho zariadenia vo vzťahu k hlavnej stúpačke, bude ich vykurovanie rovnaké. Vykurovacie systémy so súvisiacim pohybom vody sa však používajú v obmedzenej miere, pretože často pri navrhovaní skutočných vykurovacích systémov, ktoré zohľadňujú dispozičné riešenie domu, sa ukáže, že pri inštalácii bude potrebný väčší počet potrubí ako pri mŕtvych -koncové systémy. Preto sa takéto systémy používajú v prípadoch, keď nie je možné prepojiť cirkulačné krúžky navzájom v slepom systéme.
Aby sa rozšírilo používanie systémov slepých ulíc, dĺžka diaľnic sa skracuje a namiesto jedného dlhého okruhu sa robia dva skraty alebo niekoľko. V takýchto prípadoch je zabezpečené lepšie horizontálne nastavenie systému. Vyvažovanie (hydraulické vyváženie) vykurovacích krúžkov okruhu začína v štádiu projektovania vykurovacieho systému. Aby to fungovalo rovnomerne, všetky krúžky obvodu musia mať približne rovnaký hydraulický odpor, to znamená, že krúžok umiestnený v blízkosti hlavnej stúpačky musí mať takmer rovnaký odpor ako krúžok vzdialený od hlavnej stúpačky a súčet hydraulický odpor všetkých krúžkov by nemal presiahnuť veľkosť cirkulačného tlaku. V opačnom prípade nemusí dôjsť k cirkulácii chladiacej kvapaliny v systéme.
2.2. Dvojrúrkové vykurovacie systémy so spodnou elektroinštaláciou
Ryža. 6.
Od systému s hornou elektroinštaláciou sa líši tým, že prívodné potrubie je uložené zospodu vedľa vratného (obr. 6) a voda sa pohybuje zdola nahor cez prívodné stúpačky. Po prechode vykurovacími zariadeniami voda prúdi cez spätné potrubia a stúpačky do spätného potrubia az neho do kotla. Vzduch sa zo systému odstraňuje cez vzduchové otvory (Mayevského kohútiky), inštalované na všetkých vykurovacích zariadeniach, alebo pomocou automatických odvzdušňovacích otvorov inštalovaných na stúpačkách alebo špeciálnych vzduchových vedeniach. Vykurovacie systémy so spodnou elektroinštaláciou, ako aj s hornou elektroinštaláciou môžu byť navrhnuté s jedným alebo viacerými okruhmi, so slepým koncom as tým spojeným pohybom chladiacej kvapaliny (obr. 7) v prívodnom a vratnom potrubí.
Ryža. 7.
Systémy so spodným vedením a prirodzenou cirkuláciou chladiacej kvapaliny sa používajú extrémne zriedkavo, pretože majú veľký počet koncových radiátorov, ktoré vyžadujú inštaláciu odvzdušňovačov. A keďže tieto systémy majú expanzné nádrže, ktoré komunikujú s atmosférou a nasávajú vzduch do cirkulačného prstenca, postup pri vypúšťaní vzduchu z radiátorov sa stáva takmer týždenným. Na odstránenie tohto nedostatku sú potrubia prívodu teplej vody opásané tzv. vzduchovými potrubiami, ktoré zachytávajú vzduch a odvádzajú ho do expanznej nádoby nad vodou v nej stojacou (obr. 8-9).
Ryža. 8.
Ryža. 9. : 1 - kotol; 2 - nadzemné vedenie; 3 – spodná kabeláž; 4 - napájacie stúpačky; 5 - spätné stúpačky; 6 - spätné vedenie; 7 - expanzná nádrž
Takéto systémy sa používajú ešte menej často, pretože sa podobajú nadzemným systémom a vyžadujú takmer rovnaký počet potrubí. Vo všeobecnosti sa stráca výhoda ich použitia: potrubné stúpačky prenikajú do miestností od podlahy až po strop a celá pointa spodných rozvodov vykurovacieho systému spočívala v tom, že v miestnostiach (aspoň na najvyššom poschodí) zmizli stúpačky.
2.3. Jednorúrkové vykurovacie systémy s prirodzenou cirkuláciou
Ryža. 10. Jednorúrkový vykurovací systém s hornou elektroinštaláciou a prirodzenou cirkuláciou vody (hore) a návrhy radiátorových jednotiek (dole)
Jednorúrkové systémy s prirodzenou cirkuláciou chladiva sa vyrábajú len s horným rozvodom prívodného potrubia, v ktorom nie sú žiadne spätné stúpačky (obr. 10). V porovnaní s dvojrúrovými systémami sa jednorúrkové systémy ľahšie inštalujú, vyžadujú menej rúr a vyzerajú krajšie.
Jednorúrkové vykurovacie systémy sú rozdelené do dvoch typov.
Podľa jednej schémy - prietokovej, neexistuje žiadna prívodná stúpačka ako taká a radiátory pozdĺž výšky domu sú navzájom zapojené do série. Horúca prívodná voda prúdi postupne, zhora nadol, cez všetky radiátory, počnúc zhora, a vstupuje do radiátorov spodných poschodí ochladená. Preto je na horných poschodiach horúco a na spodných chladno. Aby sa nejakým spôsobom vyrovnal vykurovací okruh, radiátory s Vysoké číslo oddielov. V prietokovom systéme nie je možné inštalovať regulačné ventily, pretože keď sa ventil na jednom alebo druhom radiátore zníži alebo zatvorí, celá stúpačka je čiastočne alebo úplne uzavretá.
Pomocou tejto schémy nie je možné regulovať teplotu vzduchu v miestnostiach. Ak je dom dvojpodlažný, potom nie je možné spustiť vykurovací systém iba na jednom poschodí. Schémy prietokového vykurovania boli veľmi populárne v polovici dvadsiateho storočia, keď hlavným cieľom bolo zachrániť potrubia. V súčasnosti sa takmer vôbec nepoužíva.
V inej schéme s uzatváracími úsekmi (obtoky), znázornenej na obr. 11, zo stúpačky prúdi časť vody do horných radiátorov a zvyšok vody smeruje cez stúpačku do nižšie umiestnených radiátorov. Voda v takomto systéme sa ochladzuje o niečo menej, čo znamená, že rozdiel medzi teplotami na hornom a dolnom poschodí je menší. V skutočnosti ide o vylepšenie vývojový diagram, v ktorom je medzi pripojovacími rúrkami radiátora vytvorený uzatvárací úsek - obtok.
Ryža. jedenásť.
Priemer rúrky uzatváracej časti je o jednu veľkosť menší ako priemer pripojovacích rúrok radiátora. Výsledkom je, že chladiaca kvapalina vstupujúca zhora je rozdelená na dva prúdy: jedna časť vstupuje do chladiča, druhá cez obtok do spodných radiátorov. Ak je priemer obtoku rovnaký ako priemer potrubia na pripojenie chladiča, potom chladiaca kvapalina v chladiči prestane cirkulovať, pretože hydraulický odpor v chladiči bude väčší ako v bypasse. Voda totiž vždy tečie tam, kde je menší hydraulický odpor.
Pri inštalácii obtoku s priemerom rovným priemerom pripojovacích rúrok radiátora na vyváženie vykurovacieho systému je množstvo vody vstupujúcej do zariadenia regulované ventilmi, ktoré sú inštalované na pripojovacom potrubí a obtoku. Zatvorením (otvorením) ventilov na prívodnom potrubí spájajúcom radiátory alebo obtok môžete regulovať prietok chladiacej kvapaliny do radiátora alebo stúpačky. Môžete napríklad úplne vypnúť radiátor a presmerovať všetku chladiacu kvapalinu do obtoku a potom do spodných radiátorov na stúpačke alebo naopak uzavrieť obtok a nasmerovať celý tepelný tok do radiátora.
Ryža. 12.
V modernom vykurovacie systémy dva ventily inštalované na prívodnom potrubí a bypasse sú nahradené jedným, nazývaným trojcestný ventil. V závislosti od polohy uzatváracej klapky trojcestný ventil súčasne otvára cestu pre chladiacu kvapalinu do chladiča a uzatvára prietok do obtoku, alebo naopak uzatvára obtok a otvára cestu k chladiču. Takéto žeriavy môžu byť vybavené elektrickým pohonom pripojeným k špeciálnemu zariadeniu - ovládaču. Regulátor meria teplotu vzduchu v miestnosti alebo teplotu chladiacej kvapaliny a posiela príkaz trojcestnému ventilu, ktorý zvýši alebo zníži prívod chladiacej kvapaliny do chladiča a zvyšok chladiacej kvapaliny vypustí do obtoku.
Rovnako ako v systémoch s dvojrúrkovým vedením, aj v jednorúrkovom systéme je možné zabezpečiť slepý a paralelný pohyb chladiacej kvapaliny vo vratnom potrubí. Pri paralelnom pohybe sa všetky krúžky vykurovacieho okruhu stanú rovnako dlhými a systém môže byť vyvážený. Pri pohybe v mŕtvom bode je veľmi ťažké vyrovnať teplotu chladiacej kvapaliny, pretože nerovnováha sa vyskytuje nielen pozdĺž dĺžky krúžkov, ale aj pozdĺž výšky stúpačiek, čo sa líši od dvojrúrkových systémov, kde teplota bola nevyrovnaná iba pozdĺž prstencov.
3. Systémy ohrevu vody s cirkuláciou čerpadla
Vo vykurovacej sústave s núteným (čerpadlovým) obehom sa používajú rovnaké schémy zapojenia ako vo vykurovacej sústave s prirodzenou cirkuláciou, avšak z dôvodu nemožnosti dodržať všetky sklony alebo príliš veľkej dĺžky vedenia je potrebné použiť obehové čerpadlo. pripojený na zabezpečenie konštantnej cirkulácie chladiacej kvapaliny v uzavretom vykurovacom systéme (obr. 13-9-15).
Ryža. 13. : 1 - kotol; 2 - hlavná stúpačka; 3 - prívodné vedenie; 4 - prívodná stúpačka; 5 - radiátor; 6 - spätná stúpačka; 7 - spätné vedenie; 8 - obehové čerpadlo; 9 - dvojitý nastavovací ventil; 10 - expanzné potrubie; 11 - expanzná nádrž; 12 - prepadové potrubie; 13 - zberač vzduchu
Ryža. 14. Čerpadlo je pripojené k spätnému potrubiu, čo prispieva k dlhšej prevádzke vykurovacieho systému ako celku.
Vo vykurovacom systéme znázornenom na obr. 15 sú všetky radiátory na každom podlaží zapojené do spoločného vedenia. Jeho výhodami je jednoduchosť inštalácie, nižšia spotreba potrubia a absencia stúpačiek pre každý radiátor a jeho nevýhodou je tvorba vzduchové zápchy v dôsledku prítomnosti paralelných potrubí (toto sa dá eliminovať inštaláciou odvzdušňovacích ventilov).
Ryža. 15. : 1 - kotol; 2 - hlavná stúpačka; 3 - expanzná nádrž; 4 - expanzné potrubie; 5 - obehové čerpadlo
Použitie obehového čerpadla umožňuje použitie dlhších vedení, čo je pre vykurovanie veľmi dôležité viacposchodové budovy. Jedinou nevýhodou použitia obehového čerpadla je potreba neprerušovaného napájania.
Udržiavanie danej teploty v miestnosti vykurovanej systémom ohrevu vody je možné niekoľkými spôsobmi: zmenou teploty, prietoku chladiacej kvapaliny chladičom a oboma súčasne. Teplota chladiacej kvapaliny dodávanej do radiátorov sa zvyčajne reguluje centrálne v mieste vykurovania. Pre individuálnu reguláciu teploty v miestnosti sú radiátory vybavené regulačnými ventilmi (manuálne nastavenie) alebo termostatmi (automatické nastavenie).
Individuálne nastavenie je možné pri dvojrúrkovom aj jednorúrkovom systéme, v druhom prípade je potrebné nainštalovať obtok pred kohútik alebo termostat.
4. Schémy zapojenia vykurovacích zariadení
Ryža. 16. Niektoré schémy zapojenia vykurovacích zariadení
Ryža. 17.
Ryža. 18.
Treba poznamenať, že vykurovací systém s prirodzenou cirkuláciou sa v súkromných domoch používa pomerne dlho - od začiatku minulého storočia. V skutočnosti sa objavil súčasne s ohrevom vody a dodnes nestráca na popularite. Účelom tohto článku je opísať, ako takáto schéma funguje, a informovať o nej zainteresovaných majiteľov domov existujúce odrody podobné systémy.
Princíp činnosti a vlastnosti gravitačných systémov
Ako už názov napovedá, v našom prípade sa chladivo pohybuje potrubím nezávisle, bez akéhokoľvek vonkajší vplyv pomocou pumpy. Podobná cirkulačná metóda sa pôvodne používala vo všetkých systémoch ohrevu vody. V súčasnosti, keď sa objavili obehové čerpadlá, sa majitelia súkromných domov zaujímajú o schémy gravitačného toku s jediným cieľom: byť nezávislý od vonkajších zdrojov elektriny.
Nezávislý pohyb chladiacej kvapaliny je založený na fenoméne konvekcie. Rovnaké médium (v tomto prípade voda), ktoré má rôzne teploty, sa tiež líši v špecifická hmotnosť. Jednoducho povedané, kocka studená voda za tepla váži viac ako 1 m3 v dôsledku rôznych hustôt. Vo vnútri uzavretého priestoru rúr to povedie k tomu, že chladiace médium bude neustále tlačiť ľahšiu horúcu vodu nahor. Typická schéma takýto systém je znázornený na obrázku:
V dôsledku rozdielu hustôt a hmotností vody vzniká vo vnútri gravitačného vykurovacieho systému mierny pretlak, ktorý prekonáva gravitáciu a trenie, čo vedie k prirodzenej cirkulácii chladiacej kvapaliny. Odtiaľ pochádza druhé meno – gravitácia.
Pretože množstvo pretlaku, ktorý sa vyskytuje, je malé, pre prirodzenú cirkuláciu vody vo vykurovacom systéme je potrebné vytvoriť priaznivé podmienky. Prispievajú k tomu tieto aktivity:
- použitie rúr so zvýšenými priemermi, navrhnutých pre pomalý prietok vody (0,1-0,3 m / s);
- súlad so sklonmi vodorovných diaľnic. Sklon je najmenej 3 mm na 1 m potrubia;
- významný rozdiel v teplotách chladiacej kvapaliny v prívodnom a spätnom potrubí (najmenej 25 °C);
- inštalácia expanznej nádrže otvoreného typu komunikujúcej s atmosférou v najvyššom bode siete;
- inštalácia kotla tak, aby jeho spätné potrubie bolo čo najnižšie pod úrovňou vykurovacích zariadení na prvom poschodí.
Pre referenciu. V praxi sa pri inštalácii gravitačných systémov vlastnými rukami kladú hlavné potrubia z rúrok s priemerom najmenej 50 mm (2 palce) a pripojenia k radiátorom - 20 mm (3/4 palca).
Majitelia domov sa často pýtajú: je možné uzavrieť systém prirodzenej cirkulácie inštaláciou expanznej nádrže membránového typu? Odpoveď je zrejmá: pri expanzii bude musieť kvapalina prekonať odpor membrány nádrže a pretlak v sieti je už nízky. Rýchlosť chladiacej kvapaliny sa zníži na minimum alebo dokonca na nulu. Preto sú schémy využívajúce gravitačný princíp činnosti vždy otvorené.
Dôležitou výhodou, ktorú gravitačný vykurovací systém poskytuje, je nezávislosť od elektrickej energie, ktorá je veľmi dôležitá v oblastiach s nespoľahlivým napájaním. Musíte to však zaplatiť drahšou inštaláciou a veľkými rúrami prechádzajúcimi všetkými miestnosťami. Schéma sa nedá realizovať v súkromných domoch veľkej plochy a počtu podlaží z dôvodu nízkej účinnosti a ekonomickej neuskutočniteľnosti. Takéto chaty používajú systém uzavretého typu s čerpadlom a neprerušiteľným napájaním.
Schéma jednorúrkového vykurovacieho systému
V takýchto schémach sa distribúcia horúcej chladiacej kvapaliny do radiátorov a výber chladenej chladiacej kvapaliny vykonáva cez to isté potrubie. Ak je vedenie vodorovné, potom hlavným vedením je uzavretá slučka vedúca z prívodného potrubia kotla do spiatočky. Batérie sú k nemu pripojené oboma prípojkami. Príkladom je populárny jednorúrkový vykurovací systém Leningradka, ktorý dokáže pracovať s prirodzenou cirkuláciou chladiacej kvapaliny. Jeho schéma pre jednoposchodový dom je uvedená nižšie:
Nevyhnutnou podmienkou pre normálnu dodávku vody do radiátorov je prítomnosť zrýchľovacej rozdeľovacej slučky. K jej hornému bodu je pripojená otvorená expanzná nádrž. Ohriata voda z kotla stúpa cez kolektor, po ktorom podľa princípu komunikujúcich nádob prúdi do všetkých batérií. Ak ich počet nepresiahne 5, tak kúrenie bude fungovať bez problémov, to je odskúšané v praxi.
Faktom je, že každé nasledujúce vykurovacie zariadenie dostáva zmes horúcej a chladenej chladiacej kvapaliny z predchádzajúcej batérie. Preto sa jeho prenos tepla znižuje, ak sa počet sekcií nezvýši. Keď počet radiátorov presiahne 5, posledný z nich bude príliš studený, bez ohľadu na to, koľko sekcií pridáte. Ak je to potrebné, musíte nainštalovať dvojrúrkový gravitačný systém, o ktorom sa bude diskutovať nižšie.
Pre dvojpodlažný súkromný dom s rozlohou do 200 m2 je vhodný jednorúrkový vykurovací systém s vertikálnymi stúpačkami a prirodzenou cirkuláciou. Nemá zmysel inštalovať horizontálne potrubie Leningrad pripojené k vertikálnemu kolektoru na každom poschodí a nebude to fungovať dobre. Je správnejšie viesť prívodné potrubie cez podkrovie alebo pod stropy druhého poschodia a spustiť stúpačky z neho, ako je znázornené na obrázku:
Zaťaženie stúpačiek je malé - každé je len 2 vykurovacie zariadenia, takže ich teplota bude takmer rovnaká. Aby ste predišli vzájomnej závislosti batérií, môžete medzi napájanie a spiatočku nainštalovať prepojky - bypassy.
Poradenstvo. Pre vyváženie alebo odrezanie v gravitačných systémoch je potrebné použiť tvarovky s najmenší odpor– ventily s plným priemerom a špeciálne termostatické ventily.
Schéma dvojrúrkového systému
Tu sa teplo prenáša jedným potrubím do radiátorov a druhým sa vracia ochladená voda. To nám umožňuje zabezpečiť efektívnu prácu viac batérií pripojených k jednej horizontálnej vetve. V jednopodlažnom dome je prívodný rozdeľovač umiestnený v podkroví alebo pod stropom a spätný rozdeľovač je nad podlahou. Zrýchlenie tu nie je potrebné, potrubie je už zdvihnuté do dostatočnej výšky, ako je znázornené na obrázku:
Ako je možné vidieť z diagramu, optimálne riešenie pre dobrú prirodzenú cirkuláciu - ide o dvojrúrkový vykurovací systém, rozdelený na 2 vetvy s rovnakým počtom radiátorov na každej. V opačnom prípade bude inštalácia potrubí z dôvodu dlhých svahov náročná. Pokiaľ ide o dvojpodlažný dom, je tu opäť vhodné vertikálne vedenie, ale s rozdelením na prívodné a spätné vedenia. Ako to urobiť správne, je znázornené na obrázku:
Pri dvojrúrkovom systéme dostávajú všetky batérie chladiacu kvapalinu pri rovnakej teplote, čo je dôležité plus. Je tiež jednoduchšie vykonávať automatické ovládanie, pretože zariadenia na sebe nezávisia. Nevýhodou je väčšia spotreba materiálov pre možnosti horizontálneho zapojenia, napríklad v dvojpodlažnej budove:
Pre referenciu. Väčšina majiteľov domov stále inštaluje obehové čerpadlo na spätné potrubie, aby sa zlepšila prevádzka systému. Ale dali to na bypass, aby ste v prípade výpadku prúdu vždy prepli na gravitáciu otvorením príslušného kohútika.
Záver
Prirodzená cirkulácia v systémoch ohrevu vody, hoci poskytuje nezávislosť od elektrickej energie, vyžaduje starostlivý prístup k výpočtom a inštalácii. To platí najmä pre jednorúrkové obvody s horizontálnym vedením, kde je potrebné starostlivo zvoliť výkon batérie. Nie každý sa uspokojí s veľkými potrubiami prechádzajúcimi priestormi. Aj keď je prívod skrytý v podkroví a spiatočka v podzemnom kanáli, pripojenia k radiátorom zostanú stále viditeľné.