Sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom: zajednički dijagrami kruga vode

Izgradnja autonomne mreže grijanja gravitacijskog tipa odabire se ako je nepraktično, a ponekad i nemoguće, instalirati cirkulacijsku pumpu ili se spojiti na centralizirano napajanje.

Takav sustav je jeftiniji za ugradnju i potpuno je neovisan o električnoj energiji. Međutim, njegova izvedba uvelike ovisi o točnosti dizajna.

Da bi sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom nesmetano funkcionirao, potrebno je izračunati njegove parametre, pravilno ugraditi komponente i razumno odabrati dizajn kruga vode. Pomoći ćemo u rješavanju ovih problema.

Opisali smo glavna načela rada gravitacijskog sustava, dali savjete o odabiru cjevovoda i opisali pravila za sastavljanje kruga i postavljanje radnih jedinica. Obratili smo posebnu pozornost na značajke dizajna i rada jednocijevnih i dvocijevnih shema grijanja.

Principi procesa prirodne cirkulacije

Proces kretanja vode u krugu grijanja bez uporabe cirkulacijske pumpe događa se zbog prirodnih fizikalnih zakona.

Razumijevanje prirode ovih procesa omogućit će kompetentno izraditi projekt sustava grijanja za standardne i nestandardne slučajeve.

Maksimalna hidrostatska razlika tlaka

Glavno fizičko svojstvo bilo kojeg rashladnog sredstva (voda ili antifriz), koje olakšava njegovo kretanje duž kruga tijekom prirodne cirkulacije, je smanjenje gustoće s povećanjem temperature.

Gustoća tople vode manja je od gustoće hladne vode i stoga postoji razlika u hidrostatskom tlaku toplog i hladnog stupca tekućine. Hladna voda, koja teče do izmjenjivača topline, istiskuje toplu vodu u cijevi.

Pokretačka sila vode u krugu tijekom prirodne cirkulacije je razlika u hidrostatskom tlaku između hladnog i vrućeg stupca tekućine

Krug grijanja kuće može se podijeliti na nekoliko fragmenata. Voda je usmjerena prema gore duž "vrućih" fragmenata, a prema dolje duž "hladnih" fragmenata.Granice fragmenata su gornja i donja točka sustava grijanja.

Glavni zadatak u modeliranju sustavi prirodne cirkulacijevode je postići najveću moguću razliku između tlaka stupca tekućine u "vrućem" i "hladnom" fragmentu.

Klasični element vodenog kruga za prirodnu cirkulaciju je razvodnik za ubrzanje (glavni uspon) - okomita cijev usmjerena prema gore od izmjenjivača topline.

Razvodnik za ubrzanje mora imati maksimalnu temperaturu, pa je izoliran cijelom dužinom. Iako, ako visina kolektora nije visoka (kao kod jednokatnih kuća), izolacija se ne može izvesti, jer voda u njoj neće imati vremena da se ohladi.

Tipično, sustav je dizajniran na takav način da se gornja točka kolektora ubrzanja podudara s gornjom točkom cijelog kruga. Postoji izlaz na otvoreni ekspanzijski spremnik ili ventil za odzračivanje ako koristite membranski spremnik.

Tada je duljina "vrućeg" fragmenta kruga minimalna moguća, što dovodi do smanjenja gubitka topline u ovom području.

Također je poželjno da se "vrući" dio kruga ne kombinira s dugotrajnim dijelom koji transportira ohlađenu rashladnu tekućinu. U idealnom slučaju, najniža točka vodenog kruga podudara se s najnižom točkom izmjenjivača topline smještenog u uređaju za grijanje.

Što je kotao niže u sustavu grijanja, niži je hidrostatski tlak stupca tekućine u vrućem dijelu kruga

"Hladni" segment vodenog kruga također ima svoja pravila koja povećavaju tlak tekućine:

• veći je gubitak topline u "hladnom" dijelu toplinske mreže, što je niža temperatura vode i veća je njegova gustoća, stoga je rad sustava s prirodnom cirkulacijom moguć samo uz značajan prijenos topline;
• veća je udaljenost od donje točke kruga do priključka radijatora, što je veće područje vodenog stupca s minimalnom temperaturom i maksimalnom gustoćom.

Kako bi se osiguralo pridržavanje ovog posljednjeg pravila, često se peć ili kotao postavljaju na najnižu točku kuće, kao što je podrum. Ovakvim postavljanjem kotla osigurava se najveći mogući razmak između donje razine radijatora i mjesta ulaska vode u izmjenjivač topline.

Međutim, visina između donje i gornje točke kruga vode tijekom prirodne cirkulacije ne smije biti previsoka (u praksi ne više od 10 metara). Peć ili kotao zagrijava samo izmjenjivač topline i donji dio razvodnika za ubrzanje.

Ako je ovaj fragment beznačajan u odnosu na cijelu visinu kruga vode, tada će pad tlaka u "vrućem" fragmentu kruga biti beznačajan i proces cirkulacije neće započeti.

Upotreba sustava prirodne cirkulacije za dvokatnice je sasvim opravdana, ali za veće zgrade bit će potrebna cirkulacijska pumpa

Minimiziranje otpora kretanju vode

Pri projektiranju sustava s prirodnom cirkulacijom potrebno je uzeti u obzir brzinu kretanja rashladne tekućine duž kruga.

Prvo, što je veća brzina, to će se brži prijenos topline odvijati kroz sustav "kotao - izmjenjivač topline - krug vode - radijatori grijanja - prostorija".

Drugo, što je veća brzina tekućine kroz izmjenjivač topline, manja je vjerojatnost da će prokuhati, što je posebno važno za grijanje peći.

Kipuća voda u sustavu može biti vrlo skupa - troškovi demontaže, popravka i ponovne ugradnje izmjenjivača topline zahtijevaju puno vremena i novca

U sustavima grijanje s prisilnom cirkulacijom brzina kretanja vode uglavnom ovisi o parametrima cirkulacijska pumpa.

Kod grijanja vode s prirodnom cirkulacijom, brzina ovisi o sljedećim čimbenicima:

• razlika tlaka između fragmenata konture na donjoj točki;
• hidrodinamički otpor sistem grijanja.

Metode za osiguranje maksimalne razlike u tlaku razmatrane su gore. Hidrodinamički otpor realnog sustava nije moguće točno izračunati zbog složenosti matematičkog modela i velikog broja ulaznih podataka čiju je točnost teško jamčiti.

Međutim, postoje opća pravila koja će, ako se poštuju, smanjiti otpor kruga grijanja.

Glavni razlozi za smanjenje brzine kretanja vode su otpor stijenki cijevi i prisutnost suženja zbog prisutnosti armatura ili zapornih ventila. Pri niskim brzinama protoka praktički nema otpora zida.

Iznimka su duge i tanke cijevi, tipične za grijanje sa grijani pod. U pravilu se za to dodjeljuju zasebni krugovi s prisilnom cirkulacijom.

Prilikom odabira vrste cijevi za krug prirodne cirkulacije morat ćete uzeti u obzir prisutnost tehničkih ograničenja prilikom postavljanja sustava. Zato metal-plastične cijevi Nepoželjno ih je koristiti s prirodnom cirkulacijom vode zbog njihove povezanosti s armaturama znatno manjeg unutarnjeg promjera.

Priključci za metalno-plastične cijevi donekle sužavaju unutarnji promjer i ozbiljna su prepreka vodi s niskim tlakom (+)

Pravila za izbor i ugradnju cijevi

Izbor između čelika ili polipropilenske cijevi za bilo kakvu cirkulaciju događa se prema kriteriju mogućnosti njihove upotrebe za toplu vodu, kao i sa stajališta cijene, jednostavnosti ugradnje i vijeka trajanja.

Dovodni vod je montiran iz metalne cijevi, jer kroz njega prolazi voda najviše temperature, au slučaju grijanja peći ili kvara izmjenjivača topline, para može proći.

S prirodnom cirkulacijom potrebno je koristiti promjer cijevi nešto veći nego kod korištenja cirkulacijske crpke. Obično za grijanje prostorija do 200 četvornih metara. m, promjer razvodnika za ubrzanje i cijevi na povratnom ulazu u izmjenjivač topline je 2 inča.

To je uzrokovano manjom brzinom vode u usporedbi s opcijom prisilne cirkulacije, što dovodi do sljedećih problema:

• smanjenje količine prenesene topline po jedinici vremena od izvora do grijane prostorije;
• pojavu začepljenja ili zračnih džepova, što mali pritisak ne može podnijeti.

Kada koristite prirodnu cirkulaciju s donjim krugom dovoda, posebnu pozornost treba posvetiti problemu uklanjanja zraka iz sustava. Ne može se potpuno ukloniti iz rashladne tekućine kroz ekspanzijski spremnik, jer Kipuća voda prvo ulazi u uređaje kroz cjevovod koji se nalazi niže od njih samih.

S prisilnom cirkulacijom, tlak vode dovodi zrak do kolektora zraka instaliranog na najvišoj točki sustava - uređaja s automatskim, ručnim ili poluautomatskim upravljanjem. Pomoću Mayevsky dizalice U osnovi, prijenos topline je prilagođen.

U gravitacijskim grijaćim mrežama s opskrbom koja se nalazi ispod uređaja, Mayevsky slavine se koriste izravno za ispuštanje zraka.

Svi moderni radijatori za grijanje imaju uređaje za ispuštanje zraka, stoga, kako biste spriječili stvaranje čepova u krugu, možete napraviti nagib, tjerajući zrak do radijatora

Zrak se također može ukloniti pomoću ventilacijskih otvora instaliranih na svakom usponskom vodu ili na nadzemnom vodu položenom paralelno s glavnim sustavom. Zbog impresivnog broja uređaja za ispuštanje zraka, gravitacijski krugovi s donjim ožičenjem koriste se izuzetno rijetko.

S niskim tlakom, mala zračna brava može potpuno zaustaviti sustav grijanja. Dakle, prema SNiP 41-01-2003, nije dopušteno polaganje cjevovoda sustava grijanja bez nagiba pri brzini vode manjoj od 0,25 m / s.

S prirodnom cirkulacijom takve brzine su nedostižne. Stoga, osim povećanja promjera cijevi, potrebno je održavati konstantne padine za uklanjanje zraka iz sustava grijanja. Nagib je projektiran brzinom od 2-3 mm po 1 metru, au stambenim mrežama nagib doseže 5 mm po dužnom metru vodoravne linije.

Nagib dovoda napravljen je u smjeru kretanja vode tako da se zrak kreće u ekspanzijski spremnik ili sustav za odzračivanje koji se nalazi na gornjoj točki kruga. Iako je moguće napraviti kontra-nagib, u ovom slučaju potrebno ga je dodatno ugraditi odzračni ventil.

Nagib povratnog voda obično se pravi u smjeru kretanja ohlađene vode. Tada će se najniža točka kruga podudarati s ulazom povratne cijevi u generator topline.

Najčešća kombinacija smjerova nagiba dovodne i povratne cijevi za uklanjanje zračnih džepova iz kruga prirodne cirkulacije vode

Na postavljanje grijanih podova malo područje u krugu s prirodnom cirkulacijom, potrebno je spriječiti ulazak zraka u uske i vodoravno smještene cijevi ovog sustava grijanja.Ispred grijanog poda potrebno je ugraditi uređaj za uklanjanje zraka.

Jednocijevne i dvocijevne sheme grijanja

Prilikom izrade sheme grijanja za kuću s prirodnom cirkulacijom vode, moguće je projektirati jedan ili nekoliko zasebnih krugova. One se mogu značajno razlikovati jedna od druge. Bez obzira na duljinu, broj radijatora i druge parametre, izrađuju se prema shemi s jednom ili dvije cijevi.

Krug pomoću jedne linije

Sustav grijanja koji koristi istu cijev za uzastopnu opskrbu vodom radijatorima naziva se jednocijevni. Najjednostavnija jednocijevna opcija je grijanje metalnim cijevima bez upotrebe radijatora.

Ovo je najjeftiniji i najmanje problematičan način grijanja kuće pri odabiru prirodne cirkulacije rashladne tekućine. Jedini značajan nedostatak je pojava glomaznih cijevi.

Najekonomičnije jednocijevna verzija Kod radijatora grijanja topla voda teče uzastopno kroz svaki uređaj. Ovdje je potreban minimalni broj cijevi i zapornih ventila.

Dok ideš rashladna tekućina hladi, pa sljedeći radijatori dobivaju hladniju vodu, što se mora uzeti u obzir pri izračunavanju broja sekcija.

Jednostavan jednocijevni krug (iznad) zahtijeva minimalnu količinu instalacijskih radova i ulaganja. Složenija i skuplja opcija u nastavku omogućuje vam isključivanje radijatora bez zaustavljanja cijelog sustava

Najučinkovitiji način spajanja uređaja za grijanje na jednocijevnu mrežu smatra se dijagonalnom opcijom.

Prema ovoj shemi krugova grijanja s prirodnom cirkulacijom, topla voda ulazi u radijator odozgo, a nakon hlađenja ispušta se kroz cijev koja se nalazi ispod.Prolaskom na ovaj način zagrijana voda daje maksimalnu količinu topline.

Kada su i ulazna i izlazna cijev spojene na bateriju na dnu, prijenos topline je značajno smanjen, jer zagrijana rashladna tekućina mora prijeći najduži mogući put. Zbog značajnog hlađenja, baterije s velikim brojem sekcija se ne koriste u takvim krugovima.

"Leningradka" karakteriziraju impresivni gubici topline, koji se moraju uzeti u obzir pri proračunu sustava. Njegova prednost je u tome što se pomoću zapornih ventila na ulaznim i izlaznim cijevima uređaji mogu selektivno isključiti radi popravka bez zaustavljanja ciklusa grijanja (+)

Krugovi grijanja sa sličnim priključkom radijatora nazivaju se “Lenjingradka". Unatoč navedenim gubicima topline, preferiraju se u uređenju sustava grijanja stambenih zgrada, što je zbog estetskijeg izgleda cjevovoda.

Značajan nedostatak jednocijevnih mreža je nemogućnost isključivanja jednog od dijelova grijanja bez zaustavljanja cirkulacije vode kroz cijeli krug.

Stoga se obično koristi modernizacija klasične sheme s instalacijom "zaobići» za premošćivanje radijatora pomoću grane s dva kuglasta ventila ili trosmjernog ventila. To vam omogućuje reguliranje dovoda vode u radijator, čak ga i potpuno isključite.

Za dvokatnice ili višekatnice koriste se varijante jednocijevne sheme s vertikalnim usponima. U ovom slučaju, raspodjela tople vode je ravnomjernija nego kod horizontalnih uspona. Osim toga, okomiti usponi su kraći i bolje se uklapaju u unutrašnjost kuće.

Jednocijevna shema s vertikalnim ožičenjem uspješno se koristi pri grijanju dvokatnih prostorija prirodnom cirkulacijom. Predstavljena je opcija s mogućnošću onemogućavanja gornjih radijatora

Mogućnost korištenja povratne cijevi

Kada se jedna cijev koristi za dovod tople vode do radijatora, a druga za odvod ohlađene vode u kotao ili peć, ova shema grijanja naziva se dvocijevni sustav grijanja. U prisutnosti radijatora grijanja, takav se sustav koristi češće nego jednocijevni sustav.

Skuplji je jer zahtijeva ugradnju dodatne cijevi, ali ima niz značajnih prednosti:

• ravnomjernija raspodjela temperature rashladna tekućina koja se dovodi u radijatore;
• lakše izračunati ovisnost parametara radijatora o području grijane prostorije i potrebnim temperaturnim vrijednostima;
• učinkovitija kontrola topline na svaki radijator.

Ovisno o smjeru kretanja ohlađene vode u odnosu na toplu vodu, dvocijevni sustavi dijele se na prolazne i slijepe. U povezanim krugovima, kretanje ohlađene vode odvija se u istom smjeru kao i tople vode, tako da je duljina ciklusa za cijeli krug ista.

U mrtvim krugovima, ohlađena voda se kreće prema vrućoj vodi, tako da se za različite radijatore duljine ciklusa cirkulacije rashladnog sredstva razlikuju. Budući da je brzina u sustavu mala, vrijeme grijanja može značajno varirati. Brže će se zagrijati radijatori čija je dužina ciklusa vodenog ciklusa kraća.

Pri odabiru slijepih i povezanih shema grijanja polaze prvenstveno od pogodnosti ugradnje povratne cijevi

Postoje dvije vrste položaja obloge u odnosu na radijatore grijanja: gornji i donji.Kod gornjeg priključka cijev za dovod tople vode nalazi se iznad radijatora grijanja, a kod donjeg priključka je ispod.

S donjim priključkom moguće je odvoditi zrak kroz radijatore i nema potrebe za provođenjem cijevi odozgo, što je dobro s gledišta uređenja prostorija.

Međutim, bez razvodnika za ubrzanje, pad tlaka bit će mnogo manji nego kada se koristi gornji vod. Stoga se donja obloga praktički ne koristi pri grijanju prostorija prema principu prirodne cirkulacije.

Zaključci i koristan video na tu temu

Organizacija jednocijevnog kruga na temelju električnog kotla za malu kuću:

Rad dvocijevnog sustava za jednokatnu drvenu kuću na temelju kotla na kruto gorivo dugog gorenja:

Korištenje prirodne cirkulacije tijekom kretanja vode u krugu grijanja zahtijeva točne izračune i tehnički kompetentne instalacijske radove. Ako su ovi uvjeti ispunjeni, sustav grijanja će učinkovito zagrijati prostorije privatne kuće i osloboditi vlasnike od buke crpke i ovisnosti o električnoj energiji.

Ako imate bilo kakvih pitanja o ovoj temi ili želite podijeliti svoje osobno iskustvo u organiziranju i radu gravitacijskog sustava grijanja, ostavite komentare na ovaj članak. Blok povratnih informacija nalazi se ispod.