ระบบทำความร้อนด้วยแรงโน้มถ่วง: การออกแบบและเคล็ดลับสำหรับการจัดวาง

ระบบทำความร้อนแบบต่างๆ ใช้เพื่อสร้างอุณหภูมิที่สะดวกสบายในบ้าน การให้การไหลเวียนของสารหล่อเย็นแบบบังคับนั้นมีประสิทธิภาพ แต่ไม่สามารถทำได้เสมอไป หากไฟฟ้าดับหรือไฟฟ้าดับในบ้านในชนบท (ที่พักอาศัยในฤดูร้อน) โครงการอื่นจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด ระบบทำความร้อนแบบโน้มถ่วงแบบปิดที่ออกแบบและติดตั้งเองจะทำหน้าที่ของมันได้โดยไม่ต้องติดตั้งปั๊มและอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ

คุณสมบัติของระบบทำความร้อนด้วยแรงโน้มถ่วง

หลักการทำงานขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของน้ำที่จะขยายตัวตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น การสร้างความแตกต่างของแรงดันในท่อวงปิดเป็นพื้นฐานสำหรับการไหลเวียนของของเหลว ด้วยเหตุนี้ระบบทำความร้อนแบบปิดด้วยแรงโน้มถ่วงจึงได้รับชื่ออื่น - แรงโน้มถ่วง

โครงสร้างควรประกอบด้วยองค์ประกอบต่อไปนี้:

• บอยเลอร์... อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อถ่ายโอนพลังงานของเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ (ไม้ ถ่านหิน ก๊าซ ฯลฯ) ไปยังตัวพาความร้อน (น้ำ สารป้องกันการแข็งตัว) ในระบบทำความร้อนแบบปิดด้วยแรงโน้มถ่วง ทำได้โดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่อยู่ใกล้กับห้องเผาไหม้ในหม้อไอน้ำมากที่สุด
• ท่อส่ง... จำเป็นสำหรับการขนส่งของเหลวร้อนจากเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนไปยังอุปกรณ์ทำความร้อน
• หม้อน้ำ... เป็นแหล่งความร้อนหลักในห้อง พื้นที่ขนาดใหญ่ช่วยให้แลกเปลี่ยนความร้อนสูงสุดระหว่างน้ำอุ่นกับอากาศในห้อง
• อุปกรณ์ควบคุมและความปลอดภัย... ซึ่งรวมถึงถังขยาย วาล์วแรงโน้มถ่วงสำหรับให้ความร้อน วาล์ว และปีกผีเสื้อ

ในระหว่างการให้ความร้อนของน้ำในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน น้ำจะขยายตัว ซึ่งทำให้เกิดแรงดันเกิน ในทางกลับกัน ตัวพาความร้อนเย็นจากท่อส่งกลับมีความหนาแน่นสูงกว่าและเริ่มแทนที่ของเหลวด้วยอุณหภูมิสูง ส่งผลให้มีการหมุนเวียนเกิดขึ้น

หนึ่งในองค์ประกอบหลักของระบบคือท่อร่วมเสริม - ท่อสาขาแนวตั้งที่เชื่อมต่อกับหม้อไอน้ำ หากระบบทำความร้อนแบบโน้มถ่วงทำขึ้นด้วยมือของคุณเอง เขาต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษ - จากวัสดุสำหรับทำท่อและลงท้ายด้วยเส้นผ่านศูนย์กลาง

ยิ่งปริมาตรของท่อร่วมเพิ่มมากเท่าใด ความเร็วของสารหล่อเย็นก็จะยิ่งสูงขึ้น ในการทำเช่นนี้ คุณต้องคำนวณส่วนและความสูงที่เหมาะสมที่สุด

ระบบทำความร้อนแบบโน้มถ่วงของบ้านสองชั้นควรได้รับการออกแบบในลักษณะที่สามารถกระจายน้ำหล่อเย็นได้อย่างสม่ำเสมอที่สุดในหลายวงจร

คำอธิบายระบบโดยละเอียด

ในกระบวนการทำน้ำร้อนนั้น น้ำบางส่วนจะระเหยเป็นไอน้ำอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ สำหรับการกำจัดในเวลาที่เหมาะสม จะมีการติดตั้งถังขยายที่ด้านบนสุดของระบบ ทำงานได้ 2 ฟังก์ชัน - ไอน้ำส่วนเกินจะถูกลบออกผ่านรูด้านบนและชดเชยการสูญเสียปริมาตรของเหลวโดยอัตโนมัติ โครงการนี้เรียกว่าเปิด

อย่างไรก็ตาม มีข้อเสียเปรียบที่สำคัญประการหนึ่งคือ การระเหยของน้ำค่อนข้างเร็ว ดังนั้นสำหรับระบบที่มีกิ่งขนาดใหญ่ พวกเขาชอบที่จะสร้างระบบทำความร้อนด้วยแรงโน้มถ่วงแบบปิดด้วยมือของพวกเขาเอง ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโครงร่างมีดังนี้

• แทนที่จะติดตั้งถังขยายแบบเปิด จะมีการติดตั้งช่องระบายอากาศอัตโนมัติที่จุดสูงสุดของท่อส่ง ระบบทำความร้อนแบบโน้มถ่วงแบบปิดในกระบวนการให้ความร้อนกับสารหล่อเย็น จะผลิตออกซิเจนจำนวนมากจากน้ำ ซึ่งนอกจากจะเกิดแรงดันเกินแล้วยังเป็นสาเหตุของการเกิดสนิมของชิ้นส่วนโลหะอีกด้วย สำหรับการกำจัดไอน้ำที่มีปริมาณออกซิเจนสูงในเวลาที่เหมาะสม จะมีการติดตั้งช่องระบายอากาศอัตโนมัติ
• เพื่อชดเชยแรงดันของสารหล่อเย็นที่ระบายความร้อนแล้ว ถังขยายเมมเบรนชนิดปิดจะถูกติดตั้งที่ด้านหน้าของส่วนหัวขาเข้าของหม้อไอน้ำ หากความดันโน้มถ่วงในระบบทำความร้อนเกินค่าปกติ เมมเบรนยืดหยุ่นจะชดเชยสิ่งนี้โดยการเพิ่มปริมาตรทั้งหมด

มิฉะนั้นเมื่อออกแบบและติดตั้งระบบทำความร้อนด้วยแรงโน้มถ่วงด้วยมือของคุณเองคุณสามารถปฏิบัติตามกฎและคำแนะนำตามปกติได้

แบบแผนความร้อนแรงโน้มถ่วงสำหรับบ้านชั้นเดียวและสองชั้น

หากมีการวางแผนว่าจะติดตั้งเครื่องทำความร้อนแรงโน้มถ่วงภายใต้ความกดดันในบ้านชั้นเดียวคุณสามารถใช้โครงร่างแบบท่อเดียว "เลนินกราด"

คุณสมบัติของโครงร่างนี้คือท่อเดียวที่เชื่อมต่ออุปกรณ์ทำความร้อนหลายตัวแบบขนาน อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้นำไปสู่การกระจายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ - ยิ่งหม้อน้ำอยู่ห่างจากหม้อไอน้ำมากเท่าใด อุณหภูมิของน้ำก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น เพื่อแก้ปัญหานี้ คุณสามารถอัพเกรดระบบทำความร้อนด้วยแรงโน้มถ่วงแบบปิดได้:

• การติดตั้งวาล์ว ด้วยความช่วยเหลือของมัน คุณสามารถลดปริมาตรของสารหล่อเย็นสำหรับอุปกรณ์ทำความร้อนที่อยู่ใกล้กับหม้อไอน้ำ ดังนั้นการถ่ายเทความร้อนของพลังงานในส่วนแรกของระบบจะลดลง
• เพิ่มจำนวนส่วนหม้อน้ำด้วยระยะห่างจากหม้อไอน้ำ
• ติดตั้งท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า ณ จุดที่ท่อสาขาเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ทำความร้อน ซึ่งจะช่วยลดแรงโน้มถ่วงของระบบทำความร้อนในบริเวณนี้ ซึ่งจะลดความเร็วของการไหลเวียนของน้ำในหม้อน้ำ

โครงการนี้ใช้ได้กับทางหลวงที่มีความยาวเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ไม่แนะนำให้ติดตั้งสำหรับบ้านสองชั้น ในกรณีนี้จะต้องใช้ระบบทำความร้อนแบบโน้มถ่วงแบบสองท่อซึ่งคำนวณสำหรับแต่ละส่วน

ลักษณะเฉพาะของมันอยู่ที่วงจรที่แยกจากกันนำไปสู่ท่อกลางที่อยู่ในส่วนบนของเส้น อุปกรณ์ทำความร้อนเชื่อมต่อกับอุปกรณ์แต่ละเครื่อง เป็นสิ่งสำคัญที่มีความยาวเท่ากัน มิฉะนั้นของเหลวทั้งหมดจะวิ่งเข้าไปในบริเวณที่มีความต้านทานน้อยที่สุด - ลัดวงจร

เพื่อป้องกันการเคลื่อนที่ของสารหล่อเย็นไปยังทางออกของหม้อไอน้ำ จึงได้ติดตั้งวาล์วตรวจสอบแรงโน้มถ่วงเพื่อให้ความร้อน นี่เป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้สำหรับระบบทำความร้อนด้วยแรงโน้มถ่วงของบ้านสองชั้น

การคำนวณระบบทำความร้อนความโน้มถ่วง

ก่อนดำเนินการติดตั้งท่อและอุปกรณ์ทำความร้อน จำเป็นต้องคำนวณพารามิเตอร์ของระบบทั้งหมด ด้วยเหตุนี้จึงคำนวณลักษณะไฮดรอลิกซึ่งจะส่งผลต่อการเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่เหมาะสม ก่อนคำนวณระบบทำความร้อนด้วยแรงโน้มถ่วง คุณต้องรู้พารามิเตอร์พื้นฐานก่อน พวกเขาจะต้องคำนวณมูลค่าที่แท้จริงของหัวหมุนเวียน (Рц):

• ระยะทางจากศูนย์กลางของหม้อไอน้ำถึงศูนย์กลางของเครื่องทำความร้อน (h) ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใดการไหลเวียนของของเหลวก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ดังนั้นเมื่อติดตั้งระบบทำความร้อนด้วยแรงโน้มถ่วงด้วยมือของคุณเองขอแนะนำให้ติดตั้งหม้อไอน้ำที่จุดต่ำสุดของบ้าน - ชั้นใต้ดิน
• แรงดันหมุนเวียนของสารหล่อเย็นที่ให้ความร้อน (Pr) และความเย็น (Po)

ไม่ว่าระบบทำความร้อนแรงโน้มถ่วงจะคำนวณสำหรับบ้านสองชั้นหรือชั้นเดียว ค่าของพารามิเตอร์หลังขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิของน้ำโดยตรง ข้อมูลนี้สามารถนำมาจากข้อมูลแบบตาราง

ตัวอย่างเช่น ด้วยค่า h-4 m และความแตกต่างของอุณหภูมิ 20 ° (80/60) ความร้อนจากแรงโน้มถ่วงจะมีแรงดัน 4 * 112 = 448 Pa สำหรับการคำนวณเพิ่มเติม ขอแนะนำให้ใช้ระบบซอฟต์แวร์พิเศษที่คำนึงถึงพารามิเตอร์ทั้งหมดของระบบทำความร้อนด้วยแรงโน้มถ่วงแบบปิด

บ่อยครั้งที่เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่เชื่อมต่อกับทางออกของหม้อไอน้ำจะต้องเป็น DN 40 หรือ DN 50 สิ่งนี้จะช่วยให้เกิดการสูญเสียน้อยที่สุดที่เกิดจากแรงเสียดทานของน้ำกับผนังท่อ

อีกประการหนึ่งคือความแตกต่างของอุณหภูมิน้ำหล่อเย็น ยิ่งมีขนาดใหญ่ความดันหมุนเวียนสูงขึ้น ดังนั้นนอกเหนือจากการกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอระหว่างอุปกรณ์ทำความร้อน ในระหว่างการออกแบบระบบทำความร้อนด้วยแรงโน้มถ่วง จำเป็นต้องตรวจสอบอุณหภูมิต่ำสุดของของเหลวอย่างอิสระก่อนเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของหม้อไอน้ำ

การเลือกส่วนประกอบและวัสดุในการผลิต

หลังจากการถือกำเนิดของท่อโพลีเมอร์ ระบบทำความร้อนแบบโน้มถ่วงที่ทำจากโพลีโพรพีลีน (PP) ได้รับความนิยมอย่างมาก วัสดุนี้ง่ายต่อการประมวลผล ต้องใช้อุปกรณ์ขั้นต่ำในการเชื่อมต่อแต่ละส่วน

อย่างไรก็ตาม ท่อเหล่านี้ไม่ได้มีไว้สำหรับการติดตั้งเป็นองค์ประกอบความร้อนทุกประเภท พิจารณาเกณฑ์การคัดเลือกหลัก:

• การปรากฏตัวของชั้นเสริมแรง... ระบบทำความร้อนโพลีโพรพีลีนโน้มถ่วงสามารถได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิสูง - สูงถึง 95 ° C เพื่อรักษารูปร่างดั้งเดิมของท่อ จำเป็นต้องใช้ตัวทำให้แข็ง ซึ่งเป็นชั้นของฟอยล์หรือไฟเบอร์กลาส
• ความหนาของผนัง... ในระบบทำความร้อนแบบโน้มถ่วงที่มีถังขยายแบบปิด แรงดันสูงสามารถสร้างขึ้นได้ เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อท่อส่ง ท่อโพลีโพรพิลีนต้องเป็น PN20 หรือสูงกว่า ความหนาของผนังขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลาง

สามารถใช้ท่อนี้เพื่อติดตั้งท่อร่วมเสริม อย่างไรก็ตาม เพื่อให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ ขอแนะนำให้ใช้สายส่งกลับที่ทำจากเหล็ก นอกจากการลดอุณหภูมิของสารหล่อเย็นก่อนเข้าสู่หม้อไอน้ำแล้ว วัสดุนี้ยังช่วยลดความต้านทานไฮดรอลิกอีกด้วย

คำแนะนำในการติดตั้ง

หลังจากเสร็จสิ้นการคำนวณระบบทำความร้อนแรงโน้มถ่วงที่ทำจากโพลีโพรพีลีนหรือท่อเหล็กแล้ว คุณสามารถเริ่มการติดตั้งได้ เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด ผู้เชี่ยวชาญแนะนำให้ทำการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยแต่สำคัญกับรูปแบบมาตรฐาน:

• ความลาดชันของทางหลวง... ความดันโน้มถ่วงที่เหมาะสมสำหรับระบบทำความร้อนสามารถทำได้โดยความลาดเอียงของท่อหลังช่องระบายอากาศและบนท่อส่งกลับหลังจากอุปกรณ์ทำความร้อนตัวสุดท้าย
• การติดตั้งปั๊มหมุนเวียนบนบายพาส... จะช่วยลดความเฉื่อยของระบบ เวลาทำความร้อนของสารให้ความร้อนอาจยาวนานมาก ดังนั้นปั๊มสามารถเพิ่มความเร็วของการเคลื่อนไปข้างหน้าตามสายการผลิตได้จนกว่าจะถึงอุณหภูมิที่ต้องการ
• จุดเปลี่ยนขั้นต่ำในท่อ... พวกเขาสร้างความต้านทานไฮดรอลิกที่ไม่จำเป็นซึ่งส่งผลต่อการลดความเร็วของการเคลื่อนที่ของน้ำ
• การติดตั้งองค์ประกอบป้องกัน... การติดตั้งเช็ควาล์วเพื่อให้ความร้อนด้วยแรงโน้มถ่วงทำให้สามารถหลีกเลี่ยงการไหลเวียนของน้ำในทิศทางที่ผิดได้ นี่เป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับระบบที่มีการกำหนดเส้นทางบนและหลายวงจร

ส่วนประกอบหลักของการให้ความร้อนด้วยแรงโน้มถ่วงที่เหมาะสมภายใต้แรงกดดันคือการคำนวณเบื้องต้นอย่างมืออาชีพ การเลือกวัสดุที่เหมาะสม และการยึดมั่นในเทคโนโลยีการติดตั้ง นี้จะทำให้สามารถสร้างระบบที่มีประสิทธิภาพในการรักษาอุณหภูมิที่สะดวกสบายในบ้าน

เคล็ดลับสำหรับการจัดและใช้วาล์วแรงโน้มถ่วงเพื่อให้ความร้อนเมื่อติดตั้งพื้นอุ่น สามารถดูองค์ประกอบเพิ่มเติมได้ในวิดีโอ: