In kleine particuliere huizen en appartementen wordt verwarming onafhankelijk van elektriciteit gewaardeerd. Voor kleine steden en dorpen is een typische situatie wanneer, om verschillende redenen, een onderstation uitvalt, bedrading beschadigd is, enzovoort. Het verwarmingssysteem met natuurlijke circulatie bevat geen module die door het lichtnet zou worden gevoed.
Kenmerken van het natuurlijke circulatieverwarmingssysteem
Elk verwarmingsschema bevat verschillende verplichte elementen:
- De ketel die water verwarmt - gas, hout, turf. Een vereiste is piëzo-ontsteking, anders is het onmogelijk om het apparaat zonder elektriciteit te starten.
- De toevoerleiding levert verwarmd water aan de radiatoren. Leidingen worden met enige helling geplaatst - 0,5-1 cm per 1 m, zodat het water door de zwaartekracht kan bewegen. "Warm" waterleidingen worden schuin naar de radiatoren geplaatst.
- Verwarmingsapparaten - batterijen van elk type. De belangrijkste overdracht van warmte vindt via hen plaats.
- Retourleiding - hierdoor keert het gekoelde koelmiddel terug naar de ketel. "Koude" leidingen worden geïnstalleerd met een helling van 0,5-1 cm per 1 m naar de ketel.
- Expansievat - bevindt zich op het hoogste punt van het systeem. Als water opwarmt, zet het uit. De tank compenseert dit eigen risico.
Het systeem werkt als volgt: het water warmt op in de ketel, zet uit, de dichtheid neemt af en de vloeistof stijgt langs de centrale stijgbuis. Het expansievat wordt gevuld om de druk tussen koud en warm water gelijk te maken. Vervolgens gaat het water van bovenaf door de toevoerleiding naar elke batterij, waar het wordt gekoeld en warmte afgeeft aan de lucht en oppervlakken. De afgekoelde vloeistof gaat via retourleidingen naar de ketel. Omdat de dichtheid van het gekoelde water lager is, keert het terug naar de ketel en perst het de minder dichte verwarmde vloeistof eruit, waardoor het wordt gedwongen te stijgen.
Naast de drukcompensatiefunctie heeft het expansievat ook nog een andere rol. Lucht komt samen met water de leidingen binnen. Wanneer het zich ophoopt, treedt er een luchtslot op, waardoor het koelmiddel niet door de leidingen kan bewegen. Bij convectieve systemen stijgen echter luchtbellen in het expansievat door de schuin aflopende leidingen. Omdat dit apparaat open is en in contact staat met lucht, verlaten luchtbellen het systeem.
Het ontwerp is eenvoudig, maar vereist zeer nauwkeurige berekeningen. Water dat door de leiding beweegt, zorgt voor wrijving, vertraagt en geeft sneller warmte af. Bij het veranderen van richting - bochten, takken, kanalen in batterijen - neemt de wrijving toe. Als er geen rekening wordt gehouden met de waterdichtheid in de berekeningen, zal het systeem niet werken.
Convectieve verwarming werkt goed in kleine ruimtes. U kunt dus een privéhuis of appartement met één of twee verdiepingen verbranden. Deze optie is niet geschikt voor een gebouw met 9 verdiepingen.
Systeem voordelen en nadelen
Natuurlijke circulatie biedt het verwarmingssysteem de volgende voordelen:
- Het belangrijkste voordeel is de onafhankelijkheid van elektriciteit. Convectieve verwarming werkt onder alle omstandigheden.
- Met de juiste installatie en onderhoud functioneert de zwaartekrachtversie meer dan 30 jaar.
- Installatie is heel eenvoudig, preventieve inspectie en reparatie zijn ook niet moeilijk.
- Hoge thermische traagheid - hier circuleert een grote hoeveelheid water. Het koelt langzamer af en geeft langer warmte af.
- Waterconvectieverwarming is geruisloos: er zijn geen geluidsproducerende elektrische pompen.
- Het energieverbruik is minimaal. Dit is echter het geval als de leidingen en het gebouw goed zijn geïsoleerd.
- De minimale kosten van het systeem zelf en de installatie.
Het is niet moeilijk om een pomp in het circulatiecircuit te integreren. Dit kan tijdens de installatie of later. Wanneer er elektriciteit is, werkt de verwarming in de modus voor geforceerde circulatie en bij afwezigheid ervan schakelt deze automatisch over naar de modus van natuurlijke beweging van water.
De zwaartekrachtversie heeft belangrijke nadelen, die de toepassing merkbaar beperken:
- Het systeem bedient alleen kleine huisjes met één of twee verdiepingen.
- Om de hydraulische weerstand te verminderen, worden leidingen met de grootste toelaatbare diameter gebruikt. Dit maakt de installatie moeilijk en de kosten van waterleidingen met een grote diameter zijn hoger.
- Het wordt aanbevolen om alleen stalen buizen te gebruiken. Het is toegestaan om polypropyleen te gebruiken. Andere niet-metalen modellen zijn verboden.
- Het is niet mogelijk om de temperatuur in elke kamer handmatig of automatisch aan te passen.
- Indirecte verwarmingsketels kunnen niet in het schema worden opgenomen, wat de kosten voor het verkrijgen van warm water verhoogt.
- Het is onmogelijk om een warme vloer uit te rusten.
De werking van convectieve verwarming wordt aanzienlijk beïnvloed door vernauwingen. U kunt geen metalen kunststof buizen gebruiken, omdat ze zijn verbonden met fittingen waarvan de diameter kleiner is.
Soorten verwarmingssystemen
Het verwarmingscircuit kan bestaan uit 1 of meerdere circuits van verschillende lengtes, met verschillende radiatoren. Elke optie is echter een wijziging van slechts twee modellen - eenpijps of tweepijps.
Enkele pijp
Het apparaat is zo eenvoudig mogelijk. Dezelfde leiding levert op zijn beurt het koelmiddel aan elke radiator en keert terug naar de ketel. De goedkoopste optie en het meest probleemloos is alleen verwarmen met leidingen, zonder radiatoren. Als er batterijen in het circuit zijn opgenomen, moeten er een minimum aan leidingen en kleppen zijn.
Water, dat constant naar de laatste radiator gaat, koelt steeds meer af. Met deze functie wordt rekening gehouden bij het berekenen van het aantal secties.
Er zijn 2 schema's van de eenpijpsversie:
- Met de bovenste aansluiting - water komt van bovenaf de batterij binnen via de bovenste aftakleiding, verlaat het via de onderste. Het rendement van het systeem is maximaal voor warmwaterverwarming.
- Met een bodemaansluiting - het koelmiddel komt de radiator vanaf de onderkant binnen en verlaat het ook via de onderste aftakleiding. De doorgangsweg van water neemt toe, waardoor de warmteoverdracht van het systeem merkbaar lager is. Radiatoren met een groot aantal secties mogen hier niet worden geïnstalleerd. Ondanks de lagere efficiëntie, geeft hij er echter de voorkeur aan een dergelijk schema in appartementen te installeren, omdat het esthetischer is.
De klassieke versie kan worden opgewaardeerd door een bypass te installeren - aftakkingen met een driewegklep en aftakkingen met kleppen. Met hun hulp kunt u de watertoevoer naar een andere radiator regelen en indien nodig uitschakelen.
Tweepijpssystemen
De versie met een retourleiding wordt een tweepijpsversie genoemd. Warm water wordt onder één leiding aan de radiator toegevoerd en gekoeld water wordt via de retourleiding uit elk verwarmingsapparaat afgevoerd. Het systeem is veel efficiënter: elke radiator krijgt bijna dezelfde hoeveelheid warmte. De mate van verwarming kan op elke batterij worden aangepast, indien nodig uitsluiten van het verwarmingscircuit. Een groot pluspunt is een eenvoudigere berekening van de parameters van de pijpleiding en batterijen.
Zowel de bovenste als de onderste verbinding worden uitgevoerd:
- In het eerste geval bevinden de leidingen zich boven de radiatoren.
- In de tweede wordt de toevoerleiding onder de accu geplaatst. Deze optie is esthetisch aantrekkelijker, maar de drukval is te laag, dus het schema wordt zeer zelden gebruikt.
De berekeningen houden rekening met de richting van de waterafvoer. Als het samenvalt met de richting van de hete vloeistof, een passerend schema, is de lengte van de cycli gelijk. In dit geval warmen de radiatoren op dezelfde manier op. Als een doodlopende weg wordt gebruikt, bewegen koud en warm water in verschillende richtingen, die batterijen met een kortere cyclus warmen sneller op.
Hoe ziet de circulerende kop eruit?
De beweging van water bij convectieverwarming geeft alleen een verschil in de dichtheid van warm en koud water. Bij verwarming neemt de dichtheid van het koelmiddel af en stijgt het; bij afkoeling neemt het toe en verdringt het een warmere vloeistof. Hoe groter het verschil in hydrostatische druk van de koud- en warmwaterkolom, hoe hoger de opvoerhoogte, hoe beter de verwarming werkt.
De belangrijkste taak bij de organisatie van het systeem is het bereiken van de maximale drukval.
- Een verplicht onderdeel van het circuit is het acceleratiespruitstuk of de hoofdstijgleiding. Het is een verticale pijp die van de warmtewisselaar naar de bovenkant van het systeem stijgt. Hier is een expansievat gemonteerd - een open of gesloten membraan met een luchtklep voor luchtafvoer.
- De hoofdstijgleiding moet een maximale temperatuur hebben, dus de collector is geïsoleerd. De hoogte is niet meer dan 10 m. Idealiter komt de stijgbuis niet in contact met retourleidingen.
- Om voldoende drukval te creëren, moet een grote kolom koude vloeistof worden gecreëerd. Dit wordt bereikt door de ketel op het laagste punt van het systeem te plaatsen. In een privéwoning wordt het apparaat in een kelder, in een appartement - in een nis geplaatst. Hoe hoger het niveau van de accu's boven het niveau van de ketel, hoe meer druk koud water vormt en hoe actiever het warm water verdringt.
Om de circulatiedruk te verbeteren, wordt gekozen voor batterijen met een zo groot mogelijk werkoppervlak. Hoe beter de koelvloeistof warmte afgeeft en hoe kouder het water in de ketel komt, hoe beter de verwarming werkt.
Het principe van het bouwen van een verwarmingssysteem met natuurlijke circulatie
De belangrijkste parameters van natuurlijke circulatieverwarming zijn opvoerhoogte en hydrostatische weerstand. De eerste indicator wordt als volgt berekend:
P = h (p0-p1) = m (kg / m3-kg / m3) = kg / m2 = mm Hgwaar:
- P - druk in het systeem;
- h - het hoogteverschil tussen het midden van de laagste batterij en het midden van de ketel;
- p0 - dichtheid van de verwarmde vloeistof;
- p1Is de dichtheid van koud water.
Hoe groter het hoogteverschil, hoe groter de drukval. De indicator heeft echter een beperking - niet meer dan 3 m.
Het is bijna onmogelijk om de waarde van de tweede factor te berekenen - hydraulische weerstand. Het model dat het beschrijft is extreem complex en bevat veel variabelen. Hier zijn we beperkt tot benaderende berekeningen.
Om de efficiëntie van het systeem te verbeteren, worden de aanbevelingen opgevolgd:
- Er wordt gekozen voor buizen met de grootst mogelijke diameter. In dit geval neemt het debiet iets af, maar neemt de weerstand sterker af.
- Installeer zo min mogelijk kleppen. Zorg ervoor dat het circuit een minimum aan bochten en vernauwingen bevat.
- Bij de onderaansluiting dienen de radiatoren te worden voorzien van Mayevsky kranen om overtollige lucht af te voeren.
- Voor het verdeelstuk wordt een metalen buis gebruikt, omdat het belangrijk is om maximale verwarming te bereiken om een drukval te creëren. De leidingen voor de batterijen kunnen gemaakt zijn van polypropyleen.
Een goede thermische isolatie verbetert de verwarmingsprestaties. Isoleer de acceleratiecollector, aanvoer- en retourleidingen als deze door onverwarmde ruimtes lopen.
