Ogrevalni sistem z naravno cirkulacijo: diagrami skupnega vodnega tokokroga

Gradnja avtonomnega ogrevalnega omrežja gravitacijskega tipa je izbrana, če je nepraktično in včasih nemogoče namestiti obtočno črpalko ali se priključiti na centralizirano napajanje.

Tak sistem je cenejši za vgradnjo in popolnoma neodvisen od električne energije. Vendar je njegova učinkovitost v veliki meri odvisna od natančnosti zasnove.

Da bi ogrevalni sistem z naravno cirkulacijo deloval nemoteno, je treba izračunati njegove parametre, pravilno namestiti komponente in razumno izbrati zasnovo vodnega kroga. Pomagali vam bomo pri reševanju teh težav.

Opisali smo glavna načela delovanja gravitacijskega sistema, svetovali pri izbiri cevovoda in orisali pravila za sestavljanje vezja in postavitev delovnih enot. Posebno pozornost smo namenili zasnovi in ​​značilnostim delovanja eno- in dvocevnih ogrevalnih shem.

Načela procesa naravnega kroženja

Proces gibanja vode v ogrevalnem krogu brez uporabe obtočne črpalke poteka zaradi naravnih fizikalnih zakonov.

Razumevanje narave teh procesov bo omogočilo kompetentno razviti projekt ogrevalnega sistema za standardne in nestandardne primere.

Največja razlika v hidrostatičnem tlaku

Glavna fizična lastnost katere koli hladilne tekočine (vode ali antifriza), ki olajša njeno gibanje vzdolž tokokroga med naravnim kroženjem, je zmanjšanje gostote z naraščajočo temperaturo.

Gostota vroče vode je manjša od gostote hladne vode, zato obstaja razlika v hidrostatičnem tlaku toplega in hladnega stolpca tekočine. Hladna voda, ki teče v izmenjevalnik toplote, izpodriva vročo vodo navzgor po cevi.

Gonilna sila vode v krogu med naravnim kroženjem je razlika v hidrostatičnem tlaku med hladnim in vročim stolpcem tekočine.

Ogrevalni krog hiše lahko razdelimo na več fragmentov. Voda je usmerjena navzgor vzdolž »vročih« drobcev, navzdol pa vzdolž »hladnih«.Meje fragmentov so zgornje in spodnje točke ogrevalnega sistema.

Glavna naloga pri modeliranju sistemi naravnega obtokavode je doseči največjo možno razliko med tlakom stolpca tekočine v "vročih" in "hladnih" delcih.

Klasični element vodnega kroga za naravno cirkulacijo je pospeševalni kolektor (glavni dvižni vod) - navpična cev, usmerjena navzgor od toplotnega izmenjevalnika.

Pospeševalni razdelilnik mora imeti maksimalno temperaturo, zato je po vsej dolžini izoliran. Čeprav, če višina kolektorja ni visoka (kot pri enonadstropnih hišah), se izolacija morda ne izvede, saj voda v njej ne bo imela časa, da se ohladi.

Običajno je sistem zasnovan tako, da zgornja točka zbiralnika pospeška sovpada z zgornjo točko celotnega vezja. Obstaja izhod do odprt ekspanzijski rezervoar ali odzračevalni ventil, če uporabljate membranski rezervoar.

Potem je dolžina "vročega" fragmenta vezja najmanjša možna, kar vodi do zmanjšanja toplotne izgube na tem območju.

Zaželeno je tudi, da "vroč" del vezja ni kombiniran z dolgotrajnim odsekom, ki prenaša ohlajeno hladilno tekočino. V idealnem primeru najnižja točka vodnega kroga sovpada z nižjo točko izmenjevalnika toplote, ki je nameščen v grelni napravi.

Nižje ko je kotel nameščen v ogrevalnem sistemu, nižji je hidrostatični tlak stolpca tekočine v vročem delu tokokroga.

"Hladen" segment vodnega kroga ima tudi svoja pravila, ki povečujejo pritisk tekočine:

• večja je toplotna izguba v "hladnem" delu ogrevalnega omrežja, nižja je temperatura vode in večja je njena gostota, zato je delovanje sistemov z naravno cirkulacijo možno le s pomembnim prenosom toplote;
• večja je razdalja od spodnje točke vezja do priključka radiatorja, večja je površina vodnega stolpca z minimalno temperaturo in največjo gostoto.

Da bi zagotovili skladnost s tem zadnjim pravilom, je peč ali kotel pogosto nameščen na najnižji točki hiše, na primer v kleti. Ta postavitev kotla zagotavlja največjo možno razdaljo med spodnjim nivojem radiatorjev in mestom vstopa vode v toplotni izmenjevalnik.

Vendar pa višina med spodnjo in zgornjo točko vodnega kroga med naravno cirkulacijo ne sme biti previsoka (v praksi ne več kot 10 metrov). Peč ali kotel ogreva samo toplotni izmenjevalnik in spodnji del pospeševalnega razdelilnika.

Če je ta fragment nepomemben glede na celotno višino vodnega tokokroga, potem bo padec tlaka v "vročem" delcu tokokroga nepomemben in proces kroženja se ne bo začel.

Uporaba sistemov z naravno cirkulacijo za dvonadstropne stavbe je povsem upravičena, za večje stavbe pa bo potrebna obtočna črpalka

Zmanjšanje odpornosti proti gibanju vode

Pri načrtovanju sistema z naravno cirkulacijo je treba upoštevati hitrost gibanja hladilne tekočine vzdolž tokokroga.

Prvičvišja kot je hitrost, hitrejši bo prenos toplote skozi sistem "kotel - toplotni izmenjevalnik - vodni krog - ogrevalni radiatorji - prostor".

Drugič, večja kot je hitrost tekočine skozi toplotni izmenjevalnik, manjša je verjetnost, da zavre, kar je še posebej pomembno pri ogrevanju s pečjo.

Prekuhavanje vode v sistemu je lahko zelo drago - stroški demontaže, popravila in ponovne namestitve izmenjevalnika toplote zahtevajo veliko časa in denarja

V sistemih ogrevanje s prisilnim kroženjem hitrost gibanja vode je odvisna predvsem od parametrov obtočna črpalka.

Pri ogrevanju vode z naravno cirkulacijo je hitrost odvisna od naslednjih dejavnikov:

• tlačna razlika med fragmenti konture na spodnji točki;
• hidrodinamični upor sistem ogrevanja.

Metode za zagotavljanje največje razlike v tlaku so bile obravnavane zgoraj. Hidrodinamičnega upora realnega sistema ni mogoče natančno izračunati zaradi zapletenega matematičnega modela in velikega števila vhodnih podatkov, katerih natančnost je težko zagotoviti.

Vendar pa obstajajo splošna pravila, ki bodo ob upoštevanju zmanjšala upor ogrevalnega kroga.

Glavni razlogi za zmanjšanje hitrosti gibanja vode so odpornost sten cevi in ​​prisotnost zožitev zaradi prisotnosti fitingov ali zapornih ventilov. Pri nizkih pretokih stenskega upora praktično ni.

Izjema so dolge in tanke cevi, značilne za ogrevanje s ogrevana tla. Praviloma so za to dodeljeni ločeni tokokrogi s prisilnim kroženjem.

Pri izbiri vrst cevi za naravno cirkulacijsko vezje boste morali pri namestitvi sistema upoštevati prisotnost tehničnih omejitev. Zato kovinsko-plastične cevi Neželeno jih je uporabljati z naravno cirkulacijo vode zaradi njihove povezave z okovjem z bistveno manjšim notranjim premerom.

Priključki za kovinsko-plastične cevi nekoliko zožijo notranji premer in so resna ovira za vodo z nizkim pritiskom (+)

Pravila za izbiro in namestitev cevi

Izbira med jeklenimi oz polipropilenske cevi za kakršno koli kroženje se zgodi glede na merilo možnosti njihove uporabe za toplo vodo, pa tudi z vidika cene, enostavnosti namestitve in življenjske dobe.

Dovodni vod je nameščen iz kovinske cevi, saj skozi to prehaja voda najvišje temperature, v primeru ogrevanja peči ali okvare izmenjevalnika toplote pa lahko prehaja para.

Pri naravni cirkulaciji je treba uporabiti premer cevi nekoliko večji kot pri uporabi obtočne črpalke. Običajno za ogrevanje prostorov do 200 kvadratnih metrov. m, premer pospeševalnega kolektorja in cevi na povratnem vstopu v izmenjevalnik toplote je 2 palca.

To je posledica manjše hitrosti vode v primerjavi z možnostjo prisilnega kroženja, kar vodi do naslednjih težav:

• zmanjšanje količine prenesene toplote na enoto časa od vira do ogrevanega prostora;
• pojav blokad ali zračnih žepov, ki ga majhen pritisk ne prenese.

Pri uporabi naravne cirkulacije s spodnjim dovodnim krogom je treba posebno pozornost nameniti problemu odstranjevanja zraka iz sistema. Ni ga mogoče popolnoma odstraniti iz hladilne tekočine skozi ekspanzijsko posodo, ker Vrela voda najprej vstopi v naprave skozi cev, ki je nižja od njih.

S prisilnim kroženjem vodni tlak poganja zrak v zračni zbiralnik, nameščen na najvišji točki sistema - naprava z avtomatskim, ročnim ali polavtomatskim krmiljenjem. Z uporabo Mayevsky žerjavi V bistvu je prenos toplote prilagojen.

V gravitacijskih ogrevalnih omrežjih z dovodom pod napravami se pipe Mayevsky uporabljajo neposredno za odzračevanje zraka.

Vsi sodobni grelni radiatorji imajo naprave za izpust zraka, zato lahko, da preprečite nastanek čepov v tokokrogu, naredite naklon, ki poganja zrak do radiatorja

Zrak je mogoče odstraniti tudi z zračniki, nameščenimi na vsakem dvižnem vodu ali na nadzemnem vodu, položenem vzporedno s sistemskim omrežjem. Zaradi impresivnega števila naprav za odvod zraka se gravitacijska vezja s spodnjim ožičenjem uporabljajo izjemno redko.

Pri nizkem tlaku lahko majhna zračna zapora popolnoma ustavi ogrevalni sistem. Tako v skladu s SNiP 41-01-2003 ni dovoljeno polagati cevovodov ogrevalnega sistema brez naklona pri hitrosti vode manj kot 0,25 m / s.

Z naravno cirkulacijo so takšne hitrosti nedosegljive. Zato je poleg povečanja premera cevi potrebno vzdrževati stalne naklone za odstranitev zraka iz ogrevalnega sistema. Naklon je zasnovan s hitrostjo 2-3 mm na 1 meter, v stanovanjskih omrežjih pa naklon doseže 5 mm na linearni meter vodoravne črte.

Dovodni naklon je narejen v smeri gibanja vode, tako da se zrak premakne v ekspanzijsko posodo ali sistem za odzračevanje zraka, ki se nahaja na zgornji točki tokokroga. Čeprav je možno narediti nasprotno pobočje, je v tem primeru potrebno dodatno namestiti odzračevalni ventil.

Naklon povratnega voda je običajno narejen v smeri gibanja ohlajene vode. Potem bo najnižja točka vezja sovpadala z vhodom povratne cevi v generator toplote.

Najpogostejša kombinacija smeri naklona dovodne in povratne cevi za odstranjevanje zračnih žepov iz vodnega krogotoka z naravno cirkulacijo

pri namestitev ogrevanih tal majhno območje v tokokrogu z naravno cirkulacijo, je treba preprečiti vstop zraka v ozke in vodoravno nameščene cevi tega ogrevalnega sistema.Pred ogrevanim podom je treba namestiti napravo za odstranjevanje zraka.

Enocevne in dvocevne ogrevalne sheme

Pri razvoju ogrevalne sheme za hišo z naravno cirkulacijo vode je možno načrtovati enega ali več ločenih krogov. Med seboj se lahko bistveno razlikujejo. Ne glede na dolžino, število radiatorjev in druge parametre so izdelani po enocevni ali dvocevni shemi.

Vezje z eno linijo

Ogrevalni sistem, ki uporablja isto cev za zaporedno oskrbo z vodo do radiatorjev, se imenuje enocevni. Najenostavnejša enocevna možnost je ogrevanje s kovinskimi cevmi brez uporabe radiatorjev.

To je najcenejši in najmanj problematičen način ogrevanja hiše pri izbiri naravnega kroženja hladilne tekočine. Edina pomembna pomanjkljivost je videz obsežnih cevi.

Na najbolj ekonomično enocevna različica Pri grelnih radiatorjih teče topla voda zaporedno skozi vsako napravo. Tu je potrebno minimalno število cevi in ​​zapornih ventilov.

Kar greste hladilna tekočina ohladi, zato naslednji radiatorji dobijo hladnejšo vodo, kar je treba upoštevati pri izračunu števila odsekov.

Enostavno enocevno vezje (zgoraj) zahteva minimalno količino namestitvenih del in naložb. Bolj zapletena in dražja možnost spodaj vam omogoča, da izklopite radiatorje, ne da bi zaustavili celoten sistem

Najučinkovitejši način priključitve grelnih naprav na enocevno omrežje se šteje za diagonalno možnost.

V skladu s to shemo ogrevalnih krogov z naravno cirkulacijo topla voda vstopa v radiator od zgoraj in po ohlajanju se odvaja skozi cev, ki se nahaja spodaj.Pri takem prehodu segreta voda odda največjo količino toplote.

Ko sta dovodna in odvodna cev priključena na baterijo na dnu, se prenos toplote znatno zmanjša, saj mora segreta hladilna tekočina prepotovati najdaljšo možno pot. Zaradi znatnega hlajenja se v takih vezjih ne uporabljajo baterije z velikim številom odsekov.

Za "Leningradko" so značilne impresivne toplotne izgube, ki jih je treba upoštevati pri izračunu sistema. Njegova prednost je v tem, da je mogoče pri uporabi zapornih ventilov na dovodnih in odvodnih ceveh naprave selektivno izklopiti za popravilo brez ustavitve ogrevalnega cikla (+)

Ogrevalni krogi s podobno povezavo radiatorjev se imenujejo "Leningradka". Kljub ugotovljenim toplotnim izgubam so prednostni pri ureditvi ogrevalnih sistemov stanovanjskih prostorov, kar je posledica bolj estetskega videza cevovoda.

Pomembna pomanjkljivost enocevnih omrežij je nezmožnost izklopa enega od ogrevalnih odsekov brez ustavitve kroženja vode po celotnem krogu.

Zato običajno uporabljajo posodobitev klasične sheme z namestitvijo "obvod» za obvod radiatorja z odcepom z dvema krogličnima ventiloma ali tripotnim ventilom. To vam omogoča uravnavanje dovoda vode v radiator, celo popoln izklop.

Za dvo- ali večnadstropne stavbe se uporabljajo različice enocevne sheme z navpičnimi dvižnimi vodi. V tem primeru je porazdelitev tople vode bolj enakomerna kot pri vodoravnih dvižnih vodih. Poleg tega so navpične dvižne cevi krajše in se bolje prilegajo notranjosti hiše.

Enocevna shema z navpičnim ožičenjem se uspešno uporablja pri ogrevanju dvonadstropnih prostorov z naravno cirkulacijo. Predstavljena je bila možnost z možnostjo onemogočanja zgornjih radiatorjev

Možnost uporabe povratne cevi

Če se ena cev uporablja za dovod tople vode v radiatorje, druga pa za odvod ohlajene vode v kotel ali peč, se ta ogrevalna shema imenuje dvocevni ogrevalni sistem. V prisotnosti grelnih radiatorjev se tak sistem uporablja pogosteje kot enocevni sistem.

Je dražji, saj zahteva namestitev dodatne cevi, vendar ima številne pomembne prednosti:

• enakomernejša porazdelitev temperature hladilno sredstvo, ki se dovaja v radiatorje;
• lažje izračunati odvisnost parametrov radiatorja od površine ogrevanega prostora in zahtevanih temperaturnih vrednosti;
• učinkovitejši nadzor toplote na vsak radiator.

Odvisno od smeri gibanja ohlajene vode glede na vročo vodo, dvocevni sistemi razdeljen na prehodne in slepe. V povezanih tokokrogih poteka gibanje ohlajene vode v isti smeri kot topla voda, zato je dolžina cikla za celoten tokokrog enaka.

V slepih tokokrogih se ohlajena voda premika proti vroči vodi, zato se za različne radiatorje dolžine ciklov kroženja hladilne tekočine razlikujejo. Ker je hitrost v sistemu nizka, se lahko čas ogrevanja močno razlikuje. Tisti radiatorji, katerih dolžina vodnega kroga je krajša, se bodo segreli hitreje.

Pri izbiri slepih in povezanih ogrevalnih shem izhajajo predvsem iz priročnosti namestitve povratne cevi

Obstajata dve vrsti lokacije obloge glede na grelne radiatorje: zgornja in spodnja.Pri zgornjem priključku se cev za dovod tople vode nahaja nad radiatorji ogrevanja, pri spodnjem priključku pa spodaj.

S spodnjim priključkom je možno odvajanje zraka skozi radiatorje in ni potrebe po napeljavi cevi od zgoraj, kar je dobro z vidika zasnove prostora.

Vendar pa bo brez pospeševalnega kolektorja padec tlaka veliko manjši kot pri uporabi zgornje črte. Zato se spodnja obloga praktično ne uporablja pri ogrevanju prostorov po principu naravne cirkulacije.

Zaključki in uporaben video na to temo

Organizacija enocevnega vezja na osnovi električnega kotla za majhno hišo:

Delovanje dvocevnega sistema za enonadstropno leseno hišo na osnovi kotla na trda goriva z dolgim ​​gorenjem:

Uporaba naravne cirkulacije med gibanjem vode v ogrevalnem krogu zahteva natančne izračune in tehnično kompetentna inštalacijska dela. Če so ti pogoji izpolnjeni, bo ogrevalni sistem učinkovito ogreval prostore zasebne hiše in razbremenil lastnike hrupa črpalke in odvisnosti od električne energije.

Če imate kakršna koli vprašanja o tej temi ali želite deliti svoje osebne izkušnje pri organizaciji in upravljanju ogrevalnega sistema gravitacijskega tipa, pustite komentarje na ta članek. Blok za povratne informacije se nahaja spodaj.