Um eine angenehme Temperatur im Haus zu schaffen, werden verschiedene Heizschemata verwendet. Eine Zwangsumwälzung des Kühlmittels ist effektiv, aber nicht immer möglich. Wenn es in einem Landhaus (Sommerresidenz) zu Stromausfällen oder Strommangel kommen kann, wäre eine andere Regelung die beste Option. Ein selbst entwickeltes und selbst installiertes geschlossenes Schwerkraftheizsystem erfüllt seine Funktionen ohne Installation einer Pumpe und anderer elektrischer Geräte.
Merkmale des Gravitationsheizsystems
Das Funktionsprinzip beruht auf der Eigenschaft von Wasser, sich mit steigender Temperatur auszudehnen. Die Erzeugung einer Druckdifferenz in einem geschlossenen Rohrkreislauf ist die Grundlage für die Flüssigkeitszirkulation. Dank dieses Effekts erhielt das durch Schwerkraft geschlossene Heizsystem einen anderen Namen - Schwerkraft.
Strukturell sollte es aus folgenden Elementen bestehen:
- Kessel... Ein Gerät zur Übertragung der Energie von Brennstoffen (Holz, Kohle, Gas usw.) auf einen Wärmeträger (Wasser, Frostschutzmittel). Bei einem geschlossenen Schwerkraft-Heizsystem erfolgt dies über einen möglichst nahe der Brennkammer im Kessel angeordneten Wärmetauscher;
- Rohrleitungen... Erforderlich für den Transport von erhitzter Flüssigkeit vom Wärmetauscher zu Heizgeräten;
- Heizkörper... Sie sind die Hauptwärmequelle im Raum. Ihre große Fläche sorgt für einen maximalen Wärmeaustausch zwischen erwärmtem Wasser und Raumluft;
- Kontroll- und Sicherheitseinrichtungen... Dazu gehören ein Ausdehnungsgefäß, ein Schwerkraftventil zum Heizen, Ventile und Drosseln.
Bei der Erwärmung des Wassers im Wärmetauscher dehnt es sich aus, wodurch ein Überdruck entsteht. Der kalte Wärmeträger aus dem Rücklauf hat wiederum eine höhere Dichte und beginnt die Flüssigkeit mit hoher Temperatur zu verdrängen. Dadurch kommt es zur Zirkulation.
Eines der Hauptelemente des Systems ist der Booster-Verteiler - ein vertikales Abzweigrohr, das mit dem Kessel verbunden ist. Wenn ein Gravitationsheizsystem mit eigenen Händen hergestellt wird, muss er besondere Aufmerksamkeit schenken - vom Material für die Herstellung von Rohren bis hin zu deren Durchmesser.
Je größer das Volumen des Ladedruckverteilers, desto höher die Drehzahl des Kühlmittels. Dazu müssen Sie den optimalen Querschnitt und die optimale Höhe berechnen.
Die Schwerkraftheizung eines zweistöckigen Hauses sollte so ausgelegt sein, dass das Kühlmittel möglichst gleichmäßig auf mehrere Kreisläufe verteilt werden kann.
Detaillierte Systembeschreibung
Beim Erhitzen von Wasser verdampft unweigerlich ein Teil davon in Form von Dampf. Für den rechtzeitigen Ausbau ist ganz oben im System ein Ausdehnungsgefäß installiert. Es erfüllt 2 Funktionen - überschüssiger Dampf wird durch das obere Loch entfernt und der Flüssigkeitsverlust wird automatisch ausgeglichen. Dieses Schema wird als offen bezeichnet.
Es hat jedoch einen wesentlichen Nachteil - die relativ schnelle Verdunstung von Wasser. Daher ziehen sie es für große verzweigte Systeme vor, mit ihren eigenen Händen ein geschlossenes Schwerkraftheizsystem herzustellen. Die Hauptunterschiede zwischen seinem Schema sind wie folgt.
- Anstelle eines offenen Ausdehnungsgefäßes wird am höchsten Punkt der Rohrleitung eine automatische Entlüftung installiert. Ein geschlossenes Schwerkraftheizsystem erzeugt beim Erhitzen des Kühlmittels eine große Menge Sauerstoff aus Wasser, die neben dem Überdruck eine Quelle für das Rosten von Metallelementen ist. Zur rechtzeitigen Entfernung von Dampf mit hohem Sauerstoffgehalt ist eine automatische Entlüftung installiert;
- Um den Druck des bereits abgekühlten Kühlmittels auszugleichen, wird ein Membran-Ausdehnungsgefäß geschlossener Bauart vor dem Eintrittssammler des Kessels montiert. Überschreitet der Schwerkraftdruck im Heizsystem die zulässige Norm, so kompensiert die elastische Membran dies durch eine Vergrößerung des Gesamtvolumens.
Andernfalls können Sie beim Entwerfen und Installieren eines Gravitationsheizsystems nur mit Ihren eigenen Händen die üblichen Regeln und Empfehlungen einhalten.
Schwerkraftheizsysteme für ein einstöckiges und zweistöckiges Haus
Wenn in einem einstöckigen Haus eine Schwerkraftheizung unter Druck installiert werden soll, können Sie das Einrohrschema "Leningrad" verwenden.
Ein Merkmal dieses Schemas ist ein Rohr, an das mehrere Heizgeräte parallel angeschlossen sind. Dies führt jedoch zu einer ungleichmäßigen Wärmeverteilung – je weiter der Heizkörper vom Kessel entfernt ist, desto niedriger ist die Temperatur des eintretenden Wassers. Um dieses Problem zu lösen, können Sie das geschlossene Schwerkraftheizsystem aufrüsten:
- Einbau von Ventilen. Mit seiner Hilfe können Sie das Volumen des Kühlmittels für Heizgeräte reduzieren, die sich näher am Kessel befinden. Somit wird die Wärmeabgabe an Energie in den ersten Abschnitten des Systems abnehmen;
- Erhöhen Sie die Anzahl der Heizkörperabschnitte mit der Entfernung vom Kessel;
- An der Stelle, an der die Abzweigrohre an die Heizgeräte angeschlossen sind, Rohre mit größerem Durchmesser installieren. Dadurch wird der Schwerkraftdruck des Heizsystems in diesem Bereich verringert, wodurch die Geschwindigkeit der Wasserzirkulation im Heizkörper verringert wird.
Dieses Schema ist für eine geringe Länge der Autobahn akzeptabel. Es wird jedoch nicht empfohlen, es für ein zweistöckiges Haus zu installieren. In diesem Fall ist eine zweirohrige, verzweigte Schwerkraftheizung erforderlich, deren Berechnung für einzelne Abschnitte erfolgt.
Seine Besonderheit liegt darin, dass separate Kreisläufe zum Zentralrohr führen, das sich im oberen Teil der Leitung befindet. An jeden von ihnen sind Heizgeräte angeschlossen. Wichtig ist, dass sie gleich lang sind. Andernfalls strömt die gesamte Flüssigkeit in den Bereich des geringsten Widerstands - in einen Kurzschluss.
Um die Bewegung des Kühlmittels zum Auslass des Kessels zu verhindern, ist zum Heizen ein Schwerkraft-Rückschlagventil installiert. Dies ist ein unverzichtbares Element für das Schwerkraftheizsystem eines zweistöckigen Hauses.
Berechnung des Gravitationsheizsystems
Vor der Installation von Rohren und Heizgeräten müssen die Parameter des gesamten Systems berechnet werden. Dazu werden hydraulische Kenngrößen berechnet, die sich anschließend auf die Auswahl des optimalen Rohrleitungsdurchmessers auswirken. Bevor Sie ein Gravitationsheizsystem berechnen, müssen Sie die grundlegenden Parameter kennen. Sie werden benötigt, um den tatsächlichen Wert der Umlaufhöhe (Рц) zu berechnen:
- Abstand von der Mitte des Kessels bis zur Mitte des Heizgeräts (h). Je größer es ist, desto besser ist die Flüssigkeitszirkulation. Bei der Installation einer Schwerkraftheizung mit eigenen Händen wird daher empfohlen, den Kessel am tiefsten Punkt des Hauses - dem Keller - zu montieren.
- Umlaufdruck des erwärmten (Pr) und gekühlten (Po) Kühlmittels.
Unabhängig davon, ob die Schwerkraftheizung für zweistöckige oder einstöckige Häuser berechnet wird, hängt der Wert der letzteren Parameter direkt von der Differenz der Wassertemperatur ab. Diese Daten können tabellarischen Daten entnommen werden.
Bei einem Wert von h-4 m und einer Temperaturdifferenz von 20 ° (80/60) hat die Schwerkrafterwärmung beispielsweise einen Druck von 4 * 112 = 448 Pa. Für weitere Berechnungen wird empfohlen, spezialisierte Softwaresysteme zu verwenden, die alle Parameter eines geschlossenen Gravitationsheizsystems berücksichtigen.
Oftmals muss der Durchmesser des am Kesselauslass angeschlossenen Rohres DN 40 oder DN 50 betragen. Dies gewährleistet minimale Verluste durch Reibung von Wasser an den Rohrwänden.
Ein weiteres Merkmal sind die unterschiedlichen Kühlmitteltemperaturen. Je größer er ist, desto höher ist der Umlaufdruck. Daher ist es neben der gleichmäßigen Wärmeverteilung zwischen den Heizgeräten während der Auslegung des Schwerkraftheizsystems erforderlich, die Mindesttemperatur der Flüssigkeit vor dem Eintritt in den Kesselwärmetauscher unabhängig sicherzustellen.
Auswahl von Komponenten und Herstellungsmaterial
Nach dem Aufkommen von Polymerrohren wurde das Gravitationsheizsystem aus Polypropylen (PP) sehr populär. Dieses Material ist leicht zu verarbeiten, es ist nur ein Minimum an Ausrüstung erforderlich, um einzelne Abschnitte zu verbinden.
Nicht jeder dieser Rohre ist jedoch für die Installation als Heizelement vorgesehen. Betrachten Sie die wichtigsten Auswahlkriterien:
- Das Vorhandensein einer Verstärkungsschicht... Das Gravitations-Polypropylen-Heizsystem kann durch hohe Temperaturen beeinträchtigt werden - bis zu 95 ° C. Um die ursprüngliche Form des Rohres zu erhalten, ist eine Versteifung erforderlich, bei der es sich um eine Folien- oder Glasfaserschicht handelt;
- Wandstärke... In einer Schwerkraftheizung mit geschlossenem Ausdehnungsgefäß kann sich ein hoher Druck aufbauen. Um Schäden an der Rohrleitung zu vermeiden, müssen Polypropylenrohre PN20 oder höher sein. Die Dicke ihrer Wände hängt vom Durchmesser ab.
Dieses Rohr kann verwendet werden, um einen Booster-Krümmer auszurüsten. Um die Temperaturdifferenz zu erreichen, wird jedoch empfohlen, die Rücklaufleitung aus Stahl zu fertigen. Dieses Material senkt nicht nur die Temperatur des Kühlmittels vor dem Eintritt in den Kessel, sondern trägt auch zur Reduzierung des hydraulischen Widerstands bei.
Installationsempfehlungen
Nachdem Sie die Berechnung für ein Schwerkraftheizsystem aus Polypropylen- oder Stahlrohren abgeschlossen haben, können Sie mit der Installation beginnen. Um eine optimale Effizienz zu erzielen, empfehlen Experten, kleine, aber wichtige Änderungen am Standardschema vorzunehmen:
- Gefälle von Autobahnen... Der optimale Gewichtsdruck für die Heizungsanlage kann durch das Gefälle der Rohre nach der Entlüftung und auf der Rücklaufleitung nach dem letzten Heizgerät erreicht werden;
- Installation einer Umwälzpumpe am Bypass... Es wird dazu beitragen, die Trägheit des Systems zu reduzieren. Die Heizzeit des Heizmittels kann sehr lang sein, so dass die Pumpe die Geschwindigkeit ihres Vorschubs entlang der Linie erhöhen kann, bis das erforderliche Temperaturregime erreicht ist;
- Minimale Wendepunkte in der Pipeline... Sie erzeugen einen unnötigen hydraulischen Widerstand, der sich auf die Verringerung der Geschwindigkeit der Wasserbewegung auswirkt;
- Installation von Schutzelementen... Durch den Einbau eines Rückschlagventils für die Schwerkraftheizung kann eine Wasserzirkulation in die falsche Richtung vermieden werden. Dies ist insbesondere bei einem System mit Top-Routing und mehreren Stromkreisen erforderlich.
Die Hauptbestandteile einer fachgerecht ausgeführten Schwerkraftheizung unter Druck sind professionell kalkulierte Vorberechnungen, die Auswahl der richtigen Materialien und die Einhaltung der Installationstechnik. Dies ermöglicht es, ein effektives System zur Aufrechterhaltung einer angenehmen Temperatur im Haus zu schaffen.
Tipps zum Anordnen und Verwenden eines Schwerkraftventils zum Heizen beim Verlegen eines warmen Bodens, zusätzliche Elemente, können Sie im Video sehen:
