Trong các ngôi nhà tư nhân và căn hộ nhỏ, hệ thống sưởi không phụ thuộc vào điện được coi trọng. Đối với các thị trấn và làng nhỏ, một tình huống điển hình là khi, vì nhiều lý do khác nhau, một trạm biến áp bị hỏng, hệ thống dây điện bị hư hỏng, v.v. Hệ thống sưởi ấm tuần hoàn tự nhiên không bao gồm bất kỳ mô-đun nào được cấp điện bằng nguồn điện.
Đặc điểm của hệ thống sưởi tuần hoàn tự nhiên
Bất kỳ chương trình sưởi ấm nào cũng bao gồm một số yếu tố bắt buộc:
- Lò hơi làm nóng nước - khí đốt, gỗ, than bùn. Điều kiện tiên quyết là đánh lửa piezo, nếu không sẽ không thể khởi động thiết bị nếu không có điện.
- Đường cung cấp nước nóng cho các bộ tản nhiệt. Các đường ống được đặt với độ dốc nhất định - 0,5-1 cm trên 1 m, để nước có thể di chuyển bằng trọng lực. Các ống dẫn nước "nóng" được đặt có độ dốc về phía các bộ tản nhiệt.
- Thiết bị sưởi ấm - pin của bất kỳ loại nào. Sự truyền nhiệt chính diễn ra qua chúng.
- Đường ống hồi lưu - qua đó, chất làm mát được làm mát quay trở lại lò hơi. Các đường ống "lạnh" được lắp đặt với độ dốc 0,5-1 cm trên 1 m về phía lò hơi.
- Bể giãn nở - nằm ở điểm cao nhất của hệ thống. Khi nước nóng lên, nó nở ra. Bể bù phần dư thừa này.
Hệ thống hoạt động như thế này: nước nóng lên trong lò hơi, nở ra, mật độ của nó giảm và chất lỏng dâng lên dọc theo ống nâng trung tâm. Bình giãn nở được làm đầy để cân bằng áp suất giữa nước lạnh và nước nóng. Sau đó, từ trên cao, nước đi xuống theo đường ống cung cấp đến từng pin, nơi nó được làm mát, tỏa nhiệt ra không khí và các bề mặt. Chất lỏng được làm mát di chuyển qua các đường ống trở lại lò hơi. Vì tỷ trọng của nước được làm mát thấp hơn, quay trở lại lò hơi, nó ép ra chất lỏng được đun nóng ít đặc hơn, buộc nó phải tăng lên.
Ngoài chức năng bù áp, bình giãn nở còn có một vai trò khác. Không khí đi vào đường ống cùng với nước. Khi nó tích tụ, khóa không khí xảy ra, không cho phép chất làm mát di chuyển qua các đường ống. Tuy nhiên, trong hệ thống đối lưu, bọt khí nổi lên trong thùng giãn nở do đường ống dốc. Vì thiết bị này mở và tiếp xúc với không khí, các bong bóng sẽ rời khỏi hệ thống.
Thiết kế đơn giản, nhưng đòi hỏi tính toán rất chính xác. Nước di chuyển qua đường ống tạo ra ma sát, làm chậm lại và tỏa nhiệt nhanh hơn. Khi thay đổi hướng - rẽ, các nhánh, các kênh trong pin - ma sát tăng lên. Nếu khả năng chống nước không được tính đến trong các tính toán, hệ thống sẽ không hoạt động.
Hệ thống sưởi đối lưu hoạt động tốt ở những khu vực nhỏ. Như vậy, bạn có thể đốt nhà hoặc căn hộ riêng một hoặc hai tầng. Phương án này không phù hợp với tòa nhà 9 tầng.
Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống
Sự lưu thông tự nhiên cung cấp cho hệ thống sưởi ấm với những ưu điểm sau:
- Ưu điểm chính là độc lập với điện. Hệ thống sưởi đối lưu hoạt động trong mọi điều kiện.
- Với việc lắp đặt và bảo trì thích hợp, phiên bản trọng lực hoạt động trong hơn 30 năm.
- Việc lắp đặt rất đơn giản, việc kiểm tra phòng ngừa và sửa chữa cũng không khó.
- Quán tính nhiệt cao - một khối lượng lớn nước lưu thông ở đây. Nó nguội đi chậm hơn và tỏa nhiệt lâu hơn.
- Đun nóng đối lưu nước không ồn: không có máy bơm điện tạo ra tiếng ồn.
- Mức tiêu thụ năng lượng là tối thiểu. Tuy nhiên, điều này đúng nếu đường ống và tòa nhà được cách nhiệt tốt.
- Chi phí tối thiểu của chính hệ thống và cài đặt.
Không khó để tích hợp một máy bơm vào mạch tuần hoàn. Điều này có thể được thực hiện trong khi cài đặt hoặc sau đó. Khi có điện, lò sưởi hoạt động ở chế độ tuần hoàn cưỡng bức, khi không có điện, nó sẽ tự động chuyển sang chế độ chuyển động tự nhiên của nước.
Phiên bản trọng lực có những nhược điểm đáng kể, làm hạn chế đáng kể ứng dụng:
- Hệ thống này chỉ phục vụ những ngôi nhà nhỏ một tầng hoặc hai tầng.
- Để giảm lực cản thủy lực, người ta sử dụng các ống có đường kính lớn nhất cho phép. Điều này gây khó khăn cho việc lắp đặt, đồng thời giá thành của ống nước có đường kính lớn càng cao.
- Khuyến nghị chỉ sử dụng ống thép. Nó được phép sử dụng polypropylene. Các mô hình phi kim loại khác bị cấm.
- Không thể điều chỉnh nhiệt độ trong từng phòng bằng tay hoặc tự động.
- Lò hơi gia nhiệt gián tiếp không được đưa vào chương trình, điều này làm tăng chi phí thu được nước nóng.
- Nó là không thể để trang bị một sàn ấm.
Hoạt động của hệ thống sưởi đối lưu bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự co thắt. Bạn không thể sử dụng ống kim loại-nhựa, vì chúng được kết nối với các phụ kiện, đường kính của ống này nhỏ hơn.
Các loại hệ thống sưởi
Mạch phát nhiệt có thể gồm 1 hoặc nhiều mạch có độ dài khác nhau, có bộ tản nhiệt khác nhau. Tuy nhiên, bất kỳ tùy chọn nào cũng chỉ là sự thay đổi của hai mô hình - một ống hoặc hai ống.
Ống đơn
Thiết bị càng đơn giản càng tốt. Đến lượt mình, cùng một đường ống, cung cấp chất làm mát cho mỗi bộ tản nhiệt và quay trở lại lò hơi. Lựa chọn rẻ nhất và không có vấn đề nhất là chỉ sưởi bằng đường ống, không có bộ tản nhiệt. Nếu pin được bao gồm trong mạch, phải có tối thiểu đường ống và van.
Nước, liên tục di chuyển đến bộ tản nhiệt cuối cùng, càng ngày càng nguội đi. Tính năng này được tính đến khi tính số phần.
Có 2 chương trình của phiên bản một ống:
- Với kết nối trên cùng - nước đi vào pin từ phía trên qua ống nhánh phía trên, thoát ra qua ống phía dưới. Hiệu quả của hệ thống là tối đa để đun nước nóng.
- Với kết nối dưới cùng - chất làm mát đi vào bộ tản nhiệt từ phía dưới và cũng thoát ra ngoài qua đường ống nhánh dưới. Đường đi của nước tăng lên, do đó sự truyền nhiệt của hệ thống thấp hơn đáng kể. Bộ tản nhiệt có nhiều bộ phận không được lắp đặt ở đây. Tuy nhiên, mặc dù hiệu quả thấp hơn, ông thích lắp đặt sơ đồ như vậy trong các căn hộ, vì nó mang tính thẩm mỹ cao hơn.
Phiên bản cổ điển có thể được nâng cấp bằng cách lắp đặt một nhánh rẽ với van ba chiều và các nhánh có van. Với sự giúp đỡ của họ, bạn có thể điều chỉnh nguồn nước cấp cho một bộ tản nhiệt khác và tắt nó nếu cần.
Hệ thống hai ống
Phiên bản có một ống hồi được gọi là phiên bản hai ống. Nước nóng được cung cấp cho bộ tản nhiệt theo một đường ống, và nước làm mát được xả ra khỏi mỗi thiết bị sưởi qua đường ống hồi lưu. Hệ thống này hiệu quả hơn nhiều: mỗi bộ tản nhiệt nhận được một lượng nhiệt gần như giống nhau. Mức độ sưởi ấm có thể được điều chỉnh trên mỗi pin, nếu cần, loại trừ nó khỏi mạch sưởi ấm. Một điểm cộng lớn là việc tính toán các thông số của đường ống và ắc quy đơn giản hơn.
Cả kết nối trên và dưới đều được thực hiện:
- Trong trường hợp đầu tiên, các đường ống nằm phía trên các bộ tản nhiệt.
- Trong thứ hai, đường ống cung cấp được đặt bên dưới pin. Tùy chọn này có tính thẩm mỹ cao hơn, nhưng áp suất giảm quá thấp, do đó, sơ đồ này rất hiếm khi được sử dụng.
Các tính toán có tính đến hướng thoát nước. Nếu nó trùng với hướng của chất lỏng nóng, một sơ đồ đi qua, độ dài của các chu kỳ bằng nhau. Trong trường hợp này, các bộ tản nhiệt cũng nóng lên theo cách tương tự. Nếu sử dụng ngõ cụt, nước lạnh và nước nóng di chuyển theo các hướng khác nhau, những loại pin có chu kỳ ngắn hơn sẽ nóng lên nhanh hơn.
Đầu tuần hoàn xuất hiện như thế nào?
Sự chuyển động của nước trong quá trình đun nóng đối lưu chỉ tạo ra sự khác biệt về mật độ của nước nóng và lạnh. Khi được làm nóng, khối lượng riêng của chất làm mát giảm và nó tăng lên; khi nguội, nó tăng lên, và nó thay thế một chất lỏng ấm hơn. Chênh lệch áp suất thủy tĩnh của cột nước nóng lạnh càng lớn, cột nước tuần hoàn càng cao thì tác dụng làm nóng càng tốt.
Nhiệm vụ chính trong tổ chức của hệ thống là đạt được mức giảm áp suất tối đa.
- Một phần tử bắt buộc của mạch là ống góp gia tốc hoặc bộ tăng tốc chính. Nó là một đường ống thẳng đứng đi lên từ bộ trao đổi nhiệt đến đỉnh của hệ thống. Một bình giãn nở được gắn ở đây - một màng ngăn mở hoặc đóng với một van không khí để loại bỏ không khí.
- Bộ thu nhiệt chính phải có nhiệt độ tối đa, vì vậy bộ thu nhiệt được cách nhiệt. Chiều cao của nó không quá 10 m, lý tưởng nhất là ống nâng không tiếp xúc với các đường ống hồi lưu.
- Để tạo ra một độ giảm áp suất vừa đủ, phải tạo ra một cột lớn chất lỏng lạnh. Điều này đạt được bằng cách lắp đặt lò hơi ở điểm thấp nhất của hệ thống. Trong nhà riêng, thiết bị được đặt dưới tầng hầm, trong căn hộ - trong hốc tường. Mức pin càng cao trên mức của lò hơi, nước lạnh có áp suất hình thành càng nhiều và nó càng tích cực thay thế nước nóng.
Để cải thiện áp suất tuần hoàn, pin có bề mặt làm việc lớn nhất có thể được chọn. Chất làm mát tỏa nhiệt càng tốt và nước đi vào lò hơi càng lạnh thì hệ thống sưởi càng hoạt động tốt.
Nguyên tắc xây dựng hệ thống sưởi với tuần hoàn tự nhiên
Các thông số chính của hệ thống sưởi tuần hoàn tự nhiên là đầu tuần hoàn và lực cản thủy tĩnh. Chỉ số đầu tiên được tính như sau:
P = h (p0-p1) = m (kg / m3-kg / m3) = kg / m2 = mm HgỞ đâu:
- P - áp suất trong hệ thống;
- h - độ cao chênh lệch giữa tâm của pin thấp nhất và tâm của lò hơi;
- p0 - khối lượng riêng của chất lỏng được nung nóng;
- p1Là khối lượng riêng của nước lạnh.
Sự chênh lệch về độ cao càng lớn thì áp suất càng giảm. Tuy nhiên, chỉ số có một giới hạn - không quá 3 m.
Gần như không thể tính được giá trị của yếu tố thứ hai - lực cản thủy lực. Mô hình mô tả nó cực kỳ phức tạp và bao gồm nhiều biến. Ở đây chúng tôi chỉ giới hạn trong các phép tính gần đúng.
Để nâng cao hiệu quả của hệ thống, các khuyến nghị sau:
- Các ống có đường kính lớn nhất có thể được chọn. Trong trường hợp này, tốc độ dòng chảy giảm nhẹ, nhưng lực cản giảm mạnh hơn.
- Lắp càng ít van càng tốt. Đảm bảo rằng mạch bao gồm tối thiểu số lượt và số vòng xoắn.
- Ở kết nối dưới cùng, bộ tản nhiệt phải được cung cấp vòi Mayevsky để thoát khí thừa.
- Ống kim loại được sử dụng cho ống góp, vì điều quan trọng là phải đạt được nhiệt độ tối đa để tạo ra sự giảm áp suất. Các đường ống phục vụ pin có thể được làm bằng polypropylene.
Cách nhiệt thích hợp cải thiện hiệu suất sưởi ấm. Cách nhiệt bộ thu gia tốc, đường ống cung cấp và đường ống hồi lưu nếu chúng đi qua các phòng không được làm nóng.
