Cyrkulacja naturalna w systemie grzewczym

W małych prywatnych domach i mieszkaniach ceni się ogrzewanie niezależne od energii elektrycznej. W przypadku małych miast i wsi typową sytuacją jest awaria podstacji, uszkodzenie okablowania i tak dalej. System ogrzewania z obiegiem naturalnym nie zawiera żadnego modułu, który byłby zasilany z sieci.

Cechy systemu ogrzewania z naturalnym obiegiem

Każdy schemat ogrzewania zawiera kilka obowiązkowych elementów:

• Kocioł podgrzewający wodę - gaz, drewno, torf. Warunkiem jest zapłon piezoelektryczny, w przeciwnym razie uruchomienie urządzenia bez prądu będzie niemożliwe.
• Linia zasilająca dostarcza podgrzaną wodę do grzejników. Rury układa się z pewnym spadkiem - 0,5-1 cm na 1 m, aby woda mogła poruszać się grawitacyjnie. Przewody wody „gorącej” umieszczone są ze spadkiem w kierunku grzejników.
• Urządzenia grzewcze - baterie dowolnego typu. Za ich pośrednictwem odbywa się główny transfer ciepła.
• Rurociąg powrotny - przez niego schłodzony płyn chłodzący wraca do kotła. Rury „zimne” są instalowane ze spadkiem 0,5-1 cm na 1 m w kierunku kotła.
• Zbiornik wyrównawczy - umieszczony w najwyższym punkcie układu. Gdy woda się nagrzewa, rozszerza się. Zbiornik rekompensuje ten nadmiar.

System działa w ten sposób: woda nagrzewa się w kotle, rozszerza się, zmniejsza się jej gęstość, a ciecz unosi się wzdłuż środkowego pionu. Zbiornik wyrównawczy jest napełniany, aby wyrównać ciśnienie między zimną i gorącą wodą. Następnie z góry woda spływa rurociągiem zasilającym do każdego akumulatora, gdzie jest chłodzona, oddając ciepło do powietrza i powierzchni. Schłodzona ciecz przemieszcza się rurami powrotnymi do kotła. Ponieważ gęstość schłodzonej wody jest mniejsza, wracając do kotła, wyciska ona mniej gęstą podgrzaną ciecz, zmuszając ją do uniesienia.

Oprócz funkcji kompensacji ciśnienia zbiornik wyrównawczy pełni również inną rolę. Powietrze wchodzi do rur wraz z wodą. Kiedy się gromadzi, pojawia się śluza powietrzna, która nie pozwala na przepływ chłodziwa przez rury. Jednak w systemach konwekcyjnych pęcherzyki powietrza wznoszą się do zbiornika wyrównawczego z powodu nachylonej rury. Ponieważ to urządzenie jest otwarte i ma kontakt z powietrzem, bąbelki opuszczają system.

Projekt jest prosty, ale wymaga bardzo dokładnych obliczeń. Woda przepływająca przez rurę powoduje tarcie, spowalnia i szybciej oddaje ciepło. Przy zmianie kierunku - skręty, gałęzie, kanały w akumulatorach - wzrasta tarcie. Jeśli w obliczeniach nie uwzględnisz wodoodporności, system nie będzie działał.

Ogrzewanie konwekcyjne dobrze sprawdza się na małych powierzchniach. W ten sposób możesz spalić jedno- lub dwupiętrowy prywatny dom lub mieszkanie. W przypadku 9-piętrowego budynku ta opcja nie jest odpowiednia.

Zalety i wady systemu

Cyrkulacja naturalna zapewnia systemowi grzewczemu następujące zalety:

• Główną zaletą jest niezależność od elektryczności. Ogrzewanie konwekcyjne działa w każdych warunkach.
• Przy prawidłowej instalacji i konserwacji wersja grawitacyjna działa przez ponad 30 lat.
• Instalacja jest bardzo prosta, kontrola prewencyjna i naprawa również nie są trudne.
• Duża bezwładność cieplna - krąży tu duża ilość wody. Wolniej się schładza i dłużej oddaje ciepło.
  
• Ogrzewanie konwekcyjne wody jest ciche: nie ma pomp elektrycznych generujących hałas.
• Zużycie energii jest minimalne. Dzieje się tak jednak, jeśli rury i budynek są dobrze izolowane.
• Minimalny koszt samego systemu i instalacji.

Zintegrowanie pompy z obiegiem cyrkulacyjnym nie jest trudne. Można to zrobić podczas instalacji lub później. Gdy jest prąd, ogrzewanie pracuje w trybie wymuszonego obiegu, aw przypadku jego braku automatycznie przełącza się w tryb naturalnego ruchu wody.

Wersja grawitacyjna ma spore wady, które zauważalnie ograniczają zastosowanie:

• System obsługuje tylko małe jednopiętrowe lub dwupiętrowe domki.
• Aby zmniejszyć opór hydrauliczny, stosuje się rury o największej dopuszczalnej średnicy. Utrudnia to instalację, a koszt rur wodociągowych o dużej średnicy jest wyższy.
• Zaleca się stosowanie wyłącznie rur stalowych. Dozwolone jest użycie polipropylenu. Inne modele niemetalowe są zabronione.
• Nie ma możliwości ręcznej lub automatycznej regulacji temperatury w każdym pomieszczeniu.
• Pośrednie kotły grzewcze nie mogą być objęte schematem, co zwiększa koszt uzyskania ciepłej wody.
• Nie można wyposażyć ciepłej podłogi.

Na działanie ogrzewania konwekcyjnego istotny wpływ mają przewężenia. Nie można używać rur metalowo-plastikowych, ponieważ są one połączone łącznikami, których średnica jest mniejsza.

Rodzaje systemów grzewczych

Obwód grzewczy może zawierać 1 lub więcej obwodów o różnej długości, z różnymi grzejnikami. Jednak każda opcja to modyfikacja tylko dwóch modeli - jednorurowych lub dwururowych.

Pojedyncza rura

Urządzenie jest tak proste, jak to tylko możliwe. Ta sama rura z kolei dostarcza chłodziwo do każdego grzejnika i wraca do kotła. Najtańszą opcją i najbardziej bezproblemową jest ogrzewanie tylko rurami, bez grzejników. Jeśli w obwodzie znajdują się baterie, powinno być minimum rur i zaworów.

Woda, konsekwentnie przemieszczająca się do ostatniego grzejnika, coraz bardziej się ochładza. Ta funkcja jest brana pod uwagę przy obliczaniu liczby sekcji.

Istnieją 2 schematy wersji jednorurowej:

• Przy górnym połączeniu - woda wchodzi do akumulatora od góry przez górną rurę odgałęzioną, wychodzi przez dolną. Wydajność systemu jest maksymalna w przypadku podgrzewania ciepłej wody.
• Z dolnym podłączeniem - chłodziwo wpływa do chłodnicy od dołu i wychodzi również przez dolną rurę odgałęzioną. Ścieżka przepływu wody zwiększa się, dzięki czemu wymiana ciepła w systemie jest zauważalnie mniejsza. Nie wolno tutaj instalować grzejników z dużą liczbą sekcji. Jednak pomimo niższej wydajności woli instalować taki schemat w mieszkaniach, ponieważ jest bardziej estetyczny.

Wersję klasyczną można rozbudować, instalując obejście - odgałęzienia z zaworem trójdrożnym i odgałęzienia z zaworami. Za ich pomocą można regulować dopływ wody do innego grzejnika i w razie potrzeby go wyłączyć.

Systemy dwururowe

Wersja z rurą powrotną nazywana jest wersją dwururową. Ciepła woda doprowadzana jest do grzejnika pod jedną rurą, a schłodzona woda jest odprowadzana z każdego urządzenia grzewczego rurą powrotną. System jest znacznie bardziej wydajny: każdy grzejnik otrzymuje prawie taką samą ilość ciepła. Stopień nagrzewania można regulować na każdej baterii, w razie potrzeby wykluczyć ją z obwodu grzewczego. Dużym plusem jest prostsze obliczenie parametrów rurociągu i baterii.

Łączenie górne i dolne wykonuje się:

• W pierwszym przypadku rury znajdują się nad grzejnikami.
• W drugim rura zasilająca znajduje się pod baterią. Ta opcja jest bardziej estetyczna, ale spadek ciśnienia jest zbyt niski, więc schemat jest używany bardzo rzadko.

Obliczenia uwzględniają kierunek odprowadzania wody. Jeśli zbiega się z kierunkiem gorącej cieczy, schemat przejścia, długość cykli jest równa. W tym przypadku grzejniki nagrzewają się w ten sam sposób. Jeśli stosuje się ślepy zaułek, zimna i ciepła woda poruszają się w różnych kierunkach, te akumulatory, które mają krótszy cykl, nagrzewają się szybciej.

Jak wygląda głowa krążąca?

Ruch wody w ogrzewaniu konwekcyjnym zapewnia jedynie różnicę gęstości ciepłej i zimnej wody. Po podgrzaniu gęstość chłodziwa maleje i wzrasta; po schłodzeniu zwiększa się i wypiera cieplejszą ciecz. Im większa różnica ciśnień hydrostatycznych słupa zimnej i ciepłej wody, im wyższa głowica cyrkulacyjna, tym lepiej działa ogrzewanie.

Głównym zadaniem w organizacji systemu jest osiągnięcie maksymalnego spadku ciśnienia.

• Obowiązkowym elementem obwodu jest kolektor przyspieszenia lub główny pion. Jest to pionowa rura, która wznosi się od wymiennika ciepła do górnej części systemu. Tutaj montowany jest zbiornik wyrównawczy - otwarta lub zamknięta membrana z zaworem powietrza do usuwania powietrza.
• Główny pion musi mieć maksymalną temperaturę, więc kolektor jest izolowany. Jego wysokość nie przekracza 10 m. W idealnym przypadku pion nie styka się z rurami powrotnymi.
• Aby uzyskać wystarczający spadek ciśnienia, należy wytworzyć dużą kolumnę zimnej cieczy. Osiąga się to poprzez zainstalowanie kotła w najniższym punkcie systemu. W prywatnym domu urządzenie umieszcza się w piwnicy, w mieszkaniu - we wnęce. Im wyższy poziom akumulatorów znajduje się powyżej poziomu kotła, tym większe ciśnienie tworzy się zimna woda i tym aktywniej wypiera gorącą wodę.

Aby poprawić ciśnienie cyrkulacji, dobierane są akumulatory o jak największej powierzchni roboczej. Im lepiej płyn chłodzący oddaje ciepło i im zimniejsza woda wpływa do kotła, tym lepiej działa ogrzewanie.

Zasada budowy systemu grzewczego z naturalnym obiegiem

Głównymi parametrami ogrzewania cyrkulacji naturalnej są głowica cyrkulacyjna i opór hydrostatyczny. Pierwszy wskaźnik oblicza się w następujący sposób:

P = h (p0-p1) = m (kg / m3-kg / m3) = kg / m2 = mm Hggdzie:

• P - ciśnienie w systemie;
• h - różnica wysokości między środkiem najniższej baterii a środkiem kotła;
• p0 - gęstość ogrzanej cieczy;
• p1Czy gęstość zimnej wody.

Im większa różnica wysokości, tym większy spadek ciśnienia. Wskaźnik ma jednak ograniczenie - nie więcej niż 3 m.

Obliczenie wartości drugiego czynnika jest prawie niemożliwe - opór hydrauliczny. Opisujący go model jest niezwykle złożony i zawiera wiele zmiennych. Tutaj ograniczamy się do przybliżonych obliczeń.

Aby poprawić wydajność systemu, postępuj zgodnie z zaleceniami:

• Wybierane są rury o największej możliwej średnicy. W tym przypadku natężenie przepływu maleje, ale opór spada silniej.
• Zainstaluj jak najmniej zaworów. Upewnij się, że obwód zawiera minimum zakrętów i zwężeń.
• Na dolnym przyłączu grzejniki muszą być wyposażone w krany Mayevsky'ego w celu odprowadzenia nadmiaru powietrza.
• Do kolektora zastosowano metalową rurę, ponieważ ważne jest osiągnięcie maksymalnego ogrzewania, aby wytworzyć spadek ciśnienia. Rury obsługujące baterie mogą być wykonane z polipropylenu.

Właściwa izolacja termiczna poprawia wydajność grzewczą. Zaizoluj kolektor przyspieszający, rury zasilające i powrotne, jeśli przechodzą przez nieogrzewane pomieszczenia.