Naturligt cirkulationsvarmesystem: fælles vandkredsledesign

Konstruktionen af ​​et autonomt opvarmningsnetværk af tyngdekraften vælges, hvis det er upraktisk og til tider umuligt at installere en cirkulationspumpe eller tilslutte til en centraliseret strømforsyning.

Et sådant system er billigere at installere og helt uafhængigt af elektricitet. Dets ydeevne afhænger imidlertid stort set af nøjagtigheden af ​​designet.

For at varmesystemet med naturlig cirkulation skal fungere problemfrit, er det nødvendigt at beregne dets parametre, installere komponenterne korrekt og med rimelighed vælge vandkredsløbet. Vi hjælper med at løse disse problemer.

Vi beskrev hovedprincipperne i tyngdekraftssystemet, gav råd om valg af en rørledning, skitserede reglerne for samling af kredsløbet og placering af arbejdsknudepunkter. Vi var særlig opmærksomme på design og funktion af en- og to-rørs varmekredse.

Principper for den naturlige cirkulationsproces

Processen med vandbevægelse i varmekredsen uden brug af en cirkulationspumpe opstår på grund af naturlige fysiske love.

At forstå arten af ​​disse processer giver dig mulighed for kompetent at designe et varmesystem til typiske og ikke-standardiserede sager.

Den maksimale forskel i hydrostatisk tryk

Den vigtigste fysiske egenskab ved ethvert kølevæske (vand eller frostvæske), som bidrager til dets bevægelse langs kredsløbet under naturlig cirkulation, er et fald i densitet med stigende temperatur.

Densiteten af ​​varmt vand er mindre end koldt, og der er derfor en forskel i det hydrostatiske tryk i den varme og kolde væskesøjle. Koldt vand, der strømmer ned til varmeveksleren, fortrænger varmt vand op i røret.

Drivkraften for vandet i kredsløbet under naturlig cirkulation er forskellen i hydrostatisk tryk mellem de kolde og varme søjler med væske

Husets varmekreds kan opdeles i flere fragmenter. Vand dirigeres opad langs "varme" fragmenter og nedad langs "kolde" fragmenter. Fragmenternes grænser er de øvre og nedre punkter i varmesystemet.

Den største udfordring inden for modellering naturlige cirkulationssystemervand er for at opnå den størst mulige forskel mellem trykket i væskesøjlen i de "varme" og "kolde" fragmenter.

Elementet i vandkredsløbet, der er klassisk for naturlig cirkulation, er accelerationskollektoren (hovedstigerøret) - et lodret rør rettet opad fra varmeveksleren.

Accelerationsopsamleren skal have en maksimal temperatur, så den isoleres over hele længden. Skønt, hvis højden på samleren ikke er stor (som for enhistoriske huse), kan du ikke udføre isolering, da vandet i det ikke har tid til at køle ned.

Systemet er typisk konstrueret således, at det øverste punkt på accelerationskollektoren falder sammen med det øverste punkt på hele kredsløbet. De satte udgangen til åben tankudvidelse eller en udluftningsventil, hvis der anvendes en membranbeholder.

Derefter er længden på det "varme" fragment af kredsløbet mindst muligt, hvilket fører til et fald i varmetab i dette område.

Det er også ønskeligt, at kredsløbets "varme" fragment ikke kombineres med en lang sektion, der transporterer det afkølede kølevæske. Ideelt falder det nedre punkt på vandkredsen sammen med det nedre punkt på varmeveksleren, der er placeret i varmeindretningen.

Jo lavere kedlen er placeret i varmesystemet, jo lavere er det hydrostatiske tryk på væskesøjlen i det varme fragment af kredsløbet

For det “kolde” segment af vandkredsløbet har også sine egne regler, der øger væsketrykket:

• jo mere varmetab i den “kolde” del af varmeanlægget, jo lavere vandets temperatur og jo større dens densitet, derfor er funktionen af ​​systemer med naturlig cirkulation kun mulig ved betydelig varmeoverførsel;
• jo større er afstanden fra bunden af ​​kredsløbet til radiatorforbindelsen, jo større sektion af vandsøjle med en minimal temperatur og maksimal densitet.

For at sikre overholdelse af sidstnævnte regel installeres ofte en komfur eller kedel på det laveste punkt af huset, for eksempel i kælderen. Dette arrangement af kedlen tilvejebringer den størst mulige afstand mellem radiatorernes lavere niveau og indgangspunktet for vand i varmeveksleren.

Højden mellem de nedre og øverste punkter af vandkredsløbet under naturlig cirkulation bør dog ikke være for stor (i praksis ikke mere end 10 meter). En ovn eller kedel, kun varmeveksleren og den nedre del af accelerationskollektoren opvarmes.

Hvis dette fragment er ubetydeligt med hensyn til hele højden af ​​vandkredsløbet, vil trykfaldet i det "varme" fragment i kredsløbet være ubetydeligt, og cirkulationsprocessen starter ikke.

Brugen af ​​naturlige cirkulationssystemer til to-etagers bygninger er berettiget, og en cirkulationspumpe er nødvendig til større gulve

Minimering af modstand mod vandbevægelse

Ved design af et system med naturlig cirkulation er det nødvendigt at tage kølemidlets hastighed langs kredsløbet i betragtning.

For det førstejo hurtigere hastighed, jo hurtigere er varmeoverførslen gennem systemet ”kedel - varmeveksler - vandkredsløb - varme radiatorer - rum”.

For det andetjo hurtigere væskehastigheden gennem varmeveksleren er, desto mindre er sandsynligheden for, at den koger, hvilket er især vigtigt, når man opvarmer komfurer.

Kogende vand i systemet kan være meget dyrt - omkostningerne ved demontering, reparation og geninstallation af varmeveksleren kræver meget tid og penge

I systemer opvarmet tvungen cirkulation vandhastighed afhænger hovedsageligt af parametrene cirkulationspumpe.

Ved vandopvarmning med naturlig cirkulation afhænger hastigheden af ​​følgende faktorer:

• forskelle i tryk mellem fragmenter af konturen på dets nederste punkt;
• hydrodynamisk modstand varmesystem.

Måder til at sikre maksimale trykforskelle er blevet diskuteret ovenfor. Den hydrodynamiske modstand i et rigtigt system kan ikke beregnes nøjagtigt på grund af en kompleks matematisk model og et stort antal inputdata, hvis nøjagtighed er vanskelig at garantere.

Ikke desto mindre er der generelle regler, hvis overholdelse reducerer modstanden i varmekredsen.

De vigtigste grunde til at reducere hastigheden af ​​vandbevægelse er modstanden fra rørvæggene og tilstedeværelsen af ​​indsnævring på grund af tilstedeværelsen af ​​fittings eller ventiler. Ved en lav strømningshastighed er vægmodstanden praktisk talt fraværende.

Undtagelsen er lange og tynde rør, der er karakteristiske til opvarmning med varmt gulv. Som regel adskilles separate kredsløb med tvungen cirkulation for det.

Når man vælger rørtyper til et kredsløb med naturlig cirkulation, er det nødvendigt at tage højde for tilstedeværelsen af ​​tekniske begrænsninger under installationen af ​​systemet. derfor plastrør det er uønsket at bruge under naturlig cirkulation af vand på grund af forbindelsen af ​​deres fittings med en markant mindre indre diameter.

Fittings af metal-plastrør indsnævrer den indre diameter noget og er en alvorlig hindring for vandstrømning ved lavt tryk (+)

Regler for valg og installation af rør

Valget mellem stål eller polypropylenrør ved enhver cirkulation finder den sted i henhold til kriteriet om muligheden for at bruge dem til varmt vand såvel som ud fra pris, synlighed for installation og levetid.

Stigerøret er monteret fra et metalrør, da vandet med den højeste temperatur passerer gennem det, og i tilfælde af ovnopvarmning eller en varmevekslerfejl er muligheden for at passere damp mulig.

Ved naturlig cirkulation er det nødvendigt at bruge en lidt større rørdiameter end i tilfælde af en cirkulationspumpe. Normalt til opvarmning af rum op til 200 kvadratmeter. m, er diameteren på accelerationskollektoren og røret ved indgangen til tilbagevenden til varmeveksleren 2 inches.

Dette er forårsaget af en lavere vandhastighed sammenlignet med indstillingen til tvungen cirkulation, hvilket fører til følgende problemer:

• reduceret varmeoverførsel pr. tidsenhed fra kilden til det opvarmede rum;
• tilstopning eller luftbelastning, som ikke kan klare et lille pres.

Når man bruger naturlig cirkulation med et lavere forsyningskredsløb, skal man være opmærksom på problemet med at fjerne luft fra systemet. Det kan ikke fjernes helt fra kølevæsken gennem en ekspansionsbeholder, som kogende vand kommer først ind på enhederne på en motorvej, der ligger lavere end dem selv.

Ved tvungen cirkulation fører vandtrykket luften til den luftindsamler, der er installeret på systemets højeste punkt - en enhed med automatisk, manuel eller halvautomatisk kontrol. med Mayevsky kraner Grundlæggende justeres varmeoverførslen.

I tyngdekraftopvarmningsnetværk med et foder placeret under apparaterne bruges Mayevsky-vandhaner direkte til blødning af luft.

Alle moderne radiatorer har luftudstødningsanordninger, derfor kan du for at forhindre dannelse af stik i kredsløbet, lave en hældning, der fører luften til radiatoren

Luft kan også udluftes ved hjælp af luftventiler, der er installeret på hver stigerør eller på en luftledning, der løber parallelt med systemets motorveje. På grund af det imponerende antal luftudstødningsanordninger er tyngdekraften med lavere ledninger ekstremt sjældne.

Ved lavt tryk kan et lille luftstik stoppe varmesystemet helt. I henhold til SNiP 41-01-2003 er det således ikke tilladt at lægge rørledninger til varmesystemet uden hældning med en vandhastighed på mindre end 0,25 m / s.

Med naturlig cirkulation er sådanne hastigheder uopnåelige. Ud over at øge rørens diameter skal der derfor overholdes konstante skråninger for at fjerne luft fra varmesystemet. Hældningen er designet med en hastighed på 2-3 mm pr. 1 meter, i lejlighedsnetværk når hældningen 5 mm pr. Lineær meter af den vandrette linje.

Tilførselshældningen er lavet i vandets bevægelsesretning, så luften bevæger sig til ekspansionsbeholderen eller luftblødningssystemet, der er placeret på kredsløbets øverste punkt. Selvom du kan foretage en modforspænding, men i dette tilfælde skal du desuden indstille udluftningsventil.

Returlinjens hældning er som regel lavet i retning af bevægelse af kølet vand. Derefter falder kredsløbets nederste punkt sammen med returløbsrørets indløb til varmegeneratoren.

Den mest almindelige kombination af forsynings- og returrørets hældning for at fjerne luftlåse fra det naturlige kredsløbskredsløb

ved installation af et varmt gulv et lille område i kredsløbet med naturlig cirkulation, er det nødvendigt at forhindre luft i at komme ind i de smalle og vandrette rør i dette varmesystem. Det er nødvendigt at placere luftfjernelsesindretningen foran det varme gulv.

En-rørs og to-rørs opvarmningsordninger

Når man udvikler et varmeprogram for et hus med naturlig vandcirkulation, er det muligt at designe både en eller flere separate kredsløb. De kan afvige markant fra hinanden. Uanset længden, antallet af radiatorer og andre parametre udføres de i henhold til et en-rørs eller to-rørs skema.

Enkeltlinjekredsløb

Et varmesystem, der bruger det samme rør til en rækkefølge af vand til radiatorer kaldes et enkelt rør. Den enkleste mulighed med et enkelt rør er opvarmning med metalrør uden brug af radiatorer.

Dette er den billigste og mindst problematiske måde at løse boligopvarmning på, når man vælger til fordel for den naturlige cirkulation af kølevæsken. Det eneste markante minus er udseendet af voluminøse rør.

På det mest økonomiske version af enkelt rør med varme radiatorer strømmer varmt vand sekventielt gennem hver enhed. Her har du brug for et minimum antal rør og ventiler.

Når du skrider frem varmeoverføringsmiddel køler ned, så efterfølgende radiatorer får koldere vand, hvilket skal tages i betragtning, når man beregner antallet af sektioner.

En simpel en-rørs ordning (ovenfor) kræver et minimum af installationsarbejde og investerede midler. Den mere komplekse og dyre mulighed nedenfor giver dig mulighed for at slukke for radiatorerne uden at stoppe hele systemet.

Den mest effektive måde at forbinde varmeapparater til et et-rørs netværk er den diagonale mulighed.

I henhold til dette skema med varmekredse med en naturlig type cirkulation, kommer varmt vand ind i radiatoren ovenfra, efter afkøling udledes det gennem røret placeret nedenfor. Når man passerer på denne måde, afgiver opvarmet vand den maksimale mængde varme.

Med en lavere forbindelse til batteriet, både indgangsrøret og udgangsrøret, reduceres varmeoverførslen markant, fordi det opvarmede kølevæske skal gå så længe som muligt. På grund af betydelig køling bruges batterier med et stort antal sektioner ikke i sådanne ordninger.

“Leningradka” er kendetegnet ved imponerende varmetab, som skal tages med i beregningen af ​​systemet. Dets plus er, at når man bruger afstandsventiler på ind- og udløbsdyserne, kan enhederne eventuelt slukkes for reparation uden at stoppe opvarmningscyklussen (+)

Varmekredsløb med en lignende forbindelse af radiatorer kaldes “Leningradka". På trods af de bemærkede varmetab foretrækkes de ved indretningen af ​​lejlighedsopvarmningssystemer, hvilket skyldes rørledningens mere æstetiske udseende.

En betydelig ulempe ved netrørsnetværk er manglende evne til at slukke for en af ​​varmesektionerne uden at stoppe cirkulationen af ​​vand gennem hele kredsløbet.

Anvend derfor normalt moderniseringen af ​​det klassiske skema med installationen af ​​"bypass”For at omgå radiatoren ved hjælp af en gren med to kugleventiler eller en trevejsventil. Dette giver dig mulighed for at justere vandforsyningen til radiatoren op til dens fuldstændige nedlukning.

I to eller flere etagers bygninger bruges versioner af en-rørsskemaet med lodrette stigerør. I dette tilfælde er fordelingen af ​​varmt vand mere ensartet end med vandrette stigerør. Derudover er de lodrette stigere mindre udvidede og passer bedre ind i det indre af huset.

En enkelt-rørskema med lodret ledningsføring bruges med succes til opvarmning af to-etagers værelser ved hjælp af naturlig cirkulation. Indstillingen med muligheden for at slukke for de øverste radiatorer vises.

Valg af returrør

Når det ene rør bruges til at levere varmt vand til radiatorer, og det andet til at dræne kølet til en kedel eller ovn, kaldes dette opvarmningsskema et to-rør. Et lignende system i nærværelse af opvarmningsradiatorer bruges oftere end en en-rør.

Det er dyrere, da det kræver installation af et ekstra rør, men har en række væsentlige fordele:

• mere ensartet temperaturfordeling varmebærer leveret til radiatorer;
• lettere at udføre beregningen afhængighed af radiatorernes parametre af det opvarmede rum og de krævede temperaturværdier;
• mere effektiv varmekontrol til hver radiator.

Afhængigt af kølingsvandets bevægelsesretning, relativt varmt, dobbelt rørsystemer opdelt i forbipasserende og deadlocks. I tilknyttede kredsløb foregår bevægelsen af ​​kølet vand i samme retning som varmt, hvorfor cykluslængden for hele kredsløbet falder sammen.

I blindspor-ordninger bevæger kølet vand sig hen mod varmt, derfor for forskellige radiatorer er længderne af kølevæskens omdrejningscyklusser forskellige. Da hastigheden i systemet er lille, kan opvarmningstiden afvige markant. De radiatorer, hvor cykluslængden af ​​vandcyklussen er kortere, opvarmes hurtigere.

Når man vælger en blindgyde og tilhørende opvarmningsordninger, går de primært ud fra bekvemmeligheden ved at udføre et returledning

Der er to typer placering af eyeliner i forhold til varme radiatorer: øvre og nedre. Med den øverste forbindelse er varmtvandsforsyningsrøret placeret over radiatorerne, og med den nedre tilslutning er det lavere.

Med bundforbindelsen kan luft fjernes gennem radiatorer, og der er ingen grund til at holde rør ovenpå, hvilket er godt set ud fra rummet.

Uden en accelerationsopsamler vil trykfaldet imidlertid være meget mindre end ved anvendelse af den øverste forsyning. Derfor bruges den nederste eyeliner praktisk talt ikke, når man opvarmer lokalerne med princippet om naturlig cirkulation.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Organisering af et enkelt-rørskema baseret på en elektrisk kedel til et lille hus:

Arbejdet med et to-rørssystem til et en-etagers træhus baseret på en fast brændstofkedel med lang fyring:

Brug af naturlig cirkulation under bevægelse af vand i varmekredsen kræver nøjagtige beregninger og teknisk kompetent installationsarbejde. Under disse forhold opvarmer varmesystemet værelser i et privat hus og aflaster ejere af pumpens støj og afhængighed af elektricitet.

Hvis du har spørgsmål om emnet eller har lyst til at dele personlig erfaring med at organisere og betjene et tyngdekraftsvarmesystem, bedes du skrive kommentarer til denne artikel. Feedbackboksen findes nedenfor.