Konstruktionen av ett autonomt värme-nätverk av gravitationstyp väljs om det är opraktiskt, och ibland omöjligt, att installera en cirkulationspump eller ansluta till en centraliserad strömförsörjning.
Ett sådant system är billigare att installera och helt oberoende av el. Men dess prestanda beror till stor del på noggrannheten i designen.
För att värmesystemet med naturlig cirkulation ska fungera smidigt är det nödvändigt att beräkna dess parametrar, installera komponenterna på rätt sätt och välja vattenskretsen med rätta. Vi hjälper till med att lösa dessa problem.
Vi beskrev de grundläggande principerna för gravitationssystemet, gav råd om att välja en pipeline, beskrev reglerna för montering av kretsen och placering av arbetsnoder. Vi var särskilt uppmärksamma på utformningen och funktionen av en- och två-rörs värmekretsar.
Principer för den naturliga cirkulationsprocessen
Processen för vattenrörelse i värmekretsen utan användning av en cirkulationspump sker på grund av naturliga fysiska lagar.
Att förstå arten av dessa processer gör det möjligt för oss att kompetent utveckla en design av ett värmesystem för typiska och icke-standardfall.
Bildgalleri
Foto från
Naturligt uppvärmningsalternativ
Öppen expansionsbehållare
Kopplingsschema med ett rör
Två-rörsorter
Begränsningar av tyngdkraftuppvärmning
Enkelheten i ett naturligt värmesystem
Naturliga pannor
Val av värmeapparater och utrustning
Den maximala skillnaden i hydrostatisk tryck
Den huvudsakliga fysiska egenskapen hos kylvätska (vatten eller frostskyddsmedel), som bidrar till dess rörelse längs kretsen under naturlig cirkulation, är en minskning i densitet med ökande temperatur.
Densiteten för varmt vatten är mindre än kallt, och därför är det en skillnad i det hydrostatiska trycket hos den varma och kalla vätskekolonnen. Kallt vatten som rinner ner till värmeväxlaren förskjuter varmt vatten upp i röret.
Drivkraften för vattnet i kretsen under naturlig cirkulation är skillnaden i hydrostatisk tryck mellan de kalla och heta vätskekolonnerna
Husets värmekrets kan delas upp i flera fragment. Vatten riktas uppåt längs "heta" fragment och nedåt längs "kalla" fragment. Fragmentens gränser är de övre och nedre punkterna i värmesystemet.
Huvuduppgiften för att modellera ett system med naturlig vattencirkulation är att uppnå maximal möjlig skillnad mellan vätskekolonnens tryck i de "heta" och "kalla" fragmenten.
Elementet i vattenkretsen, som är klassisk för naturlig cirkulation, är accelerationskollektorn (huvudstigerören) - ett vertikalt rör riktat uppåt från värmeväxlaren.
Accelerationsuppsamlaren måste ha en maximal temperatur, så att den isoleras över hela sin längd. Även om kollektorns höjd inte är stor (som för envåningshus) kan du inte leda isolering, eftersom vattnet i det inte kommer att ha tid att svalna.
Typiskt är systemet utformat på ett sådant sätt att topppunkten för accelerationskollektorn sammanfaller med toppunkten för hela kretsen. Där upprättar de ett utlopp till en expansjonstank av öppen typ eller en ventil för luftning om en membranbehållare används.
Då är kretsens "heta" fragment minsta möjliga, vilket leder till en minskning av värmeförlusten i detta område.
Det är också önskvärt att kretsens "heta" fragment inte kombineras med en lång sektion som transporterar det kylda kylvätskan. Helst sammanfaller vattenkretsens nedre punkt med den lägre punkten på värmeväxlaren placerad i värmeanordningen.
Ju lägre pannan är belägen i värmesystemet, desto lägre är det hydrostatiska trycket på vätskekolonnen i kretsens heta fragment
För det "kalla" segmentet i vattenkretsen har också sina egna regler som ökar vätskans tryck:
- desto mer värmeförlust i den "kalla" delen av värmenätet, desto lägre temperaturen på vattnet och desto större är densiteten, så att funktion med system med naturlig cirkulation är möjlig endast med betydande värmeöverföring
- desto större avstånd från kretsens nedre punkt till anslutningen av radiatorer, desto större sektion av vattenspelaren med en minimal temperatur och maximal densitet.
För att säkerställa överensstämmelse med den senare regeln installeras ofta en spis eller panna vid husets lägsta punkt, till exempel i källaren. Detta arrangemang av pannan tillhandahåller det maximala möjliga avståndet mellan den lägre nivån på radiatorerna och punkten för inlopp av vatten i värmeväxlaren.
Höjden mellan vattenkretsens nedre och övre punkter under naturlig cirkulation bör dock inte vara för stor (i praktiken högst 10 meter). En ugn eller panna, endast värmeväxlaren och den nedre delen av accelerationskollektorn värms upp.
Om detta fragment är obetydligt relativt vattenkretsens höjd, kommer tryckfallet i kretsens "heta" fragment att vara obetydligt och cirkulationsprocessen startar inte.
Användningen av naturliga cirkulationssystem för två våningar är berättigad och en cirkulationspump behövs för större golv
Minimering av motståndet mot vattenrörelse
Vid utformning av ett system med naturlig cirkulation är det nödvändigt att ta hänsyn till kylmedlets hastighet längs kretsen.
för det förstaju snabbare hastighet, desto snabbare värmeöverföring genom systemet "panna - värmeväxlare - vattenkrets - radiatorer - rum".
För det andraju snabbare vätskans hastighet genom värmeväxlaren är, desto mindre troligt kommer det att koka, vilket är särskilt viktigt vid kaminer.
Att koka vatten i systemet kan vara mycket dyrt - kostnaderna för demontering, reparation och installation av värmeväxlaren kräver mycket tid och pengar
I tvättcirkulationsvärmesystem beror hastigheten på vattenrörelsen huvudsakligen på cirkulationspumpens parametrar.
Vid vattenuppvärmning med naturlig cirkulation beror hastigheten på följande faktorer:
- tryckskillnader mellan fragment av konturen vid dess lägre punkt;
- hydrodynamisk motstånd värmesystem.
Sätt att säkerställa maximala tryckskillnader har diskuterats ovan. Det verkliga systems hydrodynamiska motståndet kan inte beräknas exakt på grund av en komplex matematisk modell och ett stort antal inmatningsdata, vars noggrannhet är svår att garantera.
Ändå finns det allmänna regler, efterlevnad som minskar värmekretsens motstånd.
De huvudsakliga orsakerna till att minska hastigheten på vattenrörelsen är motståndet hos rörväggarna och närvaron av smalning på grund av närvaron av beslag eller ventiler. Vid låg flödeshastighet är väggmotståndet praktiskt taget frånvarande.
Undantaget är långa och tunna rör, karakteristiska för uppvärmning med golvvärme. Som regel skiljs separata kretsar med tvungen cirkulation för den.
När du väljer rörtyper för en krets med naturlig cirkulation är det nödvändigt att beakta förekomsten av tekniska begränsningar under installationen av systemet. Därför är plaströr att använda i den naturliga cirkulationen av vatten inte önskvärda på grund av anslutningen av deras beslag, med en betydligt mindre innerdiameter.
Beslag av metall-plaströr begränsar den inre diametern något och utgör ett allvarligt hinder för vattenflödet med lågt tryck (+)
Regler för val och installation av rör
Valet mellan stål- eller polypropylenrör för varje cirkulation sker enligt kriteriet för möjligheten att använda dem för varmt vatten, såväl från priset, enkel installation och användbar livslängd.
Stigeröret är monterat från ett metallrör, eftersom vatten med den högsta temperaturen passerar genom det, och i fallet med ugnsuppvärmning eller en felaktig funktion i värmeväxlaren, är möjligheten att passera ånga möjlig.
Med naturlig cirkulation är det nödvändigt att använda en rördiameter som är något större än för en cirkulationspump. Vanligtvis för uppvärmning av rum upp till 200 kvadratmeter. m, diametern på accelerationskollektorn och röret vid inloppet för återgången till värmeväxlaren är 2 tum.
Detta orsakas av en lägre vattenhastighet jämfört med alternativet för tvångscirkulation, vilket leder till följande problem:
- minskad värmeöverföring per tidsenhet från källan till det uppvärmda rummet;
- igensättning eller trängsel, som inte klarar av ett litet tryck.
När man använder naturlig cirkulation med en lägre tillförselkrets måste man särskilt uppmärksamma problemet med att ta bort luft från systemet. Det kan inte tas bort helt från kylvätskan genom en expansionsbehållare kokande vatten kommer först in i apparaterna på en motorväg som ligger lägre än dem själva.
Vid tvingad cirkulation driver vattentrycket luften till luftkollektorn installerad på systemets högsta punkt - en enhet med automatisk, manuell eller halvautomatisk styrning. Med hjälp av Maevsky kranar justeras värmeöverföringen främst.
I tyngdkraftsuppvärmningsnät med en matning under apparaterna används Mayevsky kranar direkt för luftning.
Alla moderna radiatorer är utrustade med luftutblåsningsanordningar, för att förhindra bildning av pluggar i kretsen kan du göra en sluttning och driva luften till kylaren
Luft kan också ventileras med luftventiler installerade på varje stigare eller på en luftledning som går parallellt med systemvägarna. På grund av det imponerande antalet luftutblåsningsanordningar är gravitationskretsar med lägre ledningar extremt sällsynta.
Vid lågt tryck kan en liten luftplugg helt stoppa värmesystemet. Enligt SNiP 41-01-2003 är det således inte tillåtet att lägga rörledningar för värmesystem utan lutning med en vattenhastighet på mindre än 0,25 m / s.
Med naturlig cirkulation kan sådana hastigheter inte uppnås. Därför, förutom att öka rörens diameter, är det nödvändigt att observera ständiga sluttningar för avlägsnande av luft från värmesystemet. Lutningen är utformad med en hastighet av 2–3 mm per 1 meter, i lägenhetsnätverk når sluttningen 5 mm per linjär meter av den horisontella linjen.
Matarlutningen görs i rörelsens riktning för vattnet, så att luften rör sig till expansionsbehållaren eller luftblödningssystemet som ligger vid kretsens övre punkt. Även om du kan göra en motförspänning, men i detta fall är det nödvändigt att installera en ventil för utluftning.
Returlinjens lutning görs som regel i riktning mot kylt vatten. Sedan kommer kretsens nedre punkt att sammanfalla med inloppet till returledningen till värmegeneratorn.
Den vanligaste kombinationen av lutningen på tillförsel- och returledningarna för att ta bort luftlås från den naturliga cirkulationsvattenkretsen
När du installerar en liten golvvärme i en krets med naturlig cirkulation, är det nödvändigt att förhindra att luft tränger in i de smala och horisontella rören i detta värmesystem. Det är nödvändigt att placera luftborttagningsanordningen framför det varma golvet.
En-rörs- och två-rörsuppvärmningssystem
När man utvecklar ett värmesystem för ett hus med naturlig vattencirkulation är det möjligt att utforma både en eller flera separata kretsar. De kan skilja sig väsentligt från varandra. Oavsett längd, antal radiatorer och andra parametrar, utförs de enligt ett rör med två rör eller två rör.
Enlinjeskrets
Ett värmesystem som använder samma rör för en sekventiell tillförsel av vatten till radiatorer kallas ett enda rör. Det enklaste enkelrörsalternativet är uppvärmning med metallrör utan användning av radiatorer.
Detta är det billigaste och minst problematiska sättet att lösa uppvärmningen i hemmet när man väljer för den naturliga cirkulationen av kylvätskan. Det enda betydande minus är utseendet på skrymmande rör.
Med den mest ekonomiska versionen av ett-rörs schema med radiatorer, strömmar varmt vatten i följd genom varje enhet. Här behöver du ett minimum antal rör och ventiler.
När det passerar kyls kylvätskan så att efterföljande radiatorer får kallare vatten, vilket måste beaktas vid beräkningen av antalet sektioner.
Ett enkelt schema med ett rör (ovan) kräver ett minimum av installationsarbete och investerade medel. Ett mer komplicerat och kostsamt alternativ nedan låter dig stänga av radiatorerna utan att stoppa hela systemet
Det mest effektiva sättet att ansluta värmeapparater till ett enrörsnät är det diagonala alternativet.
Enligt detta schema med värmekretsar med en naturlig typ av cirkulation, kommer varmt vatten in i kylaren ovanifrån, efter kylning det avlägsnas genom röret beläget nedan. När det passerar på detta sätt avger uppvärmt vatten den maximala mängden värme.
Med en lägre anslutning till batteriet, både ingångsröret och utgångsröret, minskas värmeöverföringen avsevärt, eftersom det uppvärmda kylvätskan måste gå så länge som möjligt. På grund av den betydande kylningen i dessa system används inte batterier med ett stort antal sektioner.
”Leningradka” kännetecknas av imponerande värmeförlust, som måste beaktas vid beräkningen av systemet. Dess plus är att när man använder avstängningsventiler på in- och utloppsmunstyckena kan enheterna eventuellt stängas av för reparation utan att stoppa uppvärmningscykeln (+)
Värmekretsar med en liknande anslutning av radiatorer kallas "Leningradka". Trots de noterade värmeförlusterna är de föredragna vid arrangemanget av lägenhetsvärmesystem på grund av rörledningens mer estetiska utseende.
En betydande nackdel med nätverk med en rör är oförmågan att stänga av en av värmesektionerna utan att stoppa cirkulationen av vatten genom hela kretsen.
Därför används det vanligtvis för att uppgradera den klassiska kretsen med installation av en "bypass" för att kringgå kylaren med hjälp av en gren med två kulventiler eller en trevägsventil. Detta gör att du kan justera vattentillförseln till kylaren till dess fullständig avstängning.
För två eller flera våningar bygger man varianter av ett rör med enkel rör med vertikala stigerör. I detta fall är fördelningen av varmt vatten mer enhetlig än med horisontella stigerör. Dessutom är de vertikala stigerörerna mindre utsträckta och passar bättre in i huset.
Ett enkelrörsschema med vertikala ledningar används framgångsrikt för att värma två våningar med naturlig cirkulation. Alternativet med möjligheten att stänga av de övre radiatorerna presenteras.
Återlämna röralternativ
När ett rör används för att tillföra varmvatten till radiatorer, och det andra - för att tappa kylt till en panna eller ugn, kallas detta uppvärmningssystem ett två-rör. Ett liknande system i närvaro av värme-radiatorer används oftare än en-rörs.
Det är dyrare eftersom det kräver installation av ett ytterligare rör, men har ett antal betydande fördelar:
- mer enhetlig temperaturfördelning värmebärare levererad till radiatorer;
- lättare att göra beräkningen beroendet av radiatorernas parametrar av området för det uppvärmda rummet och de nödvändiga temperaturvärdena;
- effektivare värmekontroll till varje kylare.
Beroende på rörelsens riktning för kylt vatten relativt varmt, är två-rörssystem indelade i tillhörande och återvändande ändar. I de tillhörande kretsarna sker rörelsen av kylt vatten i samma riktning som hett, därför sammanfaller cykellängden för hela kretsen.
I dödlåssystem rör kylt vatten sig mot hett, därför är kylvätskevarvcyklerna för olika radiatorer olika. Eftersom hastigheten i systemet är liten kan värmningstiden variera avsevärt. De radiatorer med kortare vattencykel värms upp snabbare.
När du väljer en återvändsgränd och tillhörande värmesystem går de främst ut ur bekvämligheten med att utföra ett returrör
Det finns två typer av placering av eyeliner relativt värmeelementen: övre och nedre. Med den övre anslutningen är varmvattenledningen placerad ovanför radiatorerna och med den nedre anslutningen är den lägre.
Med bottenanslutningen kan luft tas bort genom radiatorer och det finns inget behov av att hålla rör på toppen, vilket är bra med tanke på rumets utformning.
Utan en accelerationsgrenrör kommer emellertid tryckfallet att vara mycket mindre än vid användning av den övre matningen. Därför används den undre eyelineren praktiskt taget inte vid uppvärmning av lokalerna med principen om naturlig cirkulation.
Organisation av ett rör med ett rör baserat på en elektrisk panna för ett litet hus:
Arbetet med ett två-rörssystem för ett envåningshus trähus baserat på en fast bränslepanna med lång bränning:
Användning av naturlig cirkulation under rörelse av vatten i värmekretsen kräver noggranna beräkningar och tekniskt kompetent installationsarbete. Under dessa förhållanden kommer värmesystemet att värma rummen i ett privat hus och befria ägarna från pumpens buller och beroende av el.
Om du har några frågor om ämnet eller har en önskan att dela personlig erfarenhet av att organisera och driva ett värmesystem av tyngdekraft, vänligen lämna kommentarer till den här artikeln. Återkopplingsrutan finns nedan.