Naturligt cirkulationsvarmesystem: almindelige vandkredsløbsdiagrammer

Konstruktionen af ​​et autonomt varmenetværk af tyngdekraftstypen vælges, hvis det er upraktisk, og nogle gange umuligt, at installere en cirkulationspumpe eller forbinde til en centraliseret strømforsyning.

Sådan et system er billigere at installere og er helt uafhængigt af el. Dens ydeevne afhænger dog i høj grad af designets nøjagtighed.

For at et varmesystem med naturlig cirkulation skal fungere gnidningsløst, er det nødvendigt at beregne dets parametre, installere komponenterne korrekt og med rimelighed vælge vandkredsløbsdesignet. Vi vil hjælpe med at løse disse problemer.

Vi beskrev hovedprincipperne for driften af ​​tyngdekraftssystemet, gav råd om valg af rørledning og skitserede reglerne for samling af kredsløbet og placering af arbejdsenheder. Vi lagde særlig vægt på design- og driftsfunktionerne i et- og to-rørs varmesystemer.

Principper for den naturlige cirkulationsproces

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

Forståelse af karakteren af ​​disse processer vil tillade kompetent udvikle et varmesystemprojekt for standard og ikke-standard tilfælde.

Maksimal hydrostatisk trykforskel

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

Tætheden af ​​varmt vand er mindre end koldt vands, og derfor er der en forskel i det hydrostatiske tryk i de varme og kolde væskesøjler. Koldt vand, der strømmer til varmeveksleren, fortrænger varmt vand op i røret.

Drivkraften af ​​vand i kredsløbet under naturlig cirkulation er forskellen i hydrostatisk tryk mellem de kolde og varme væskesøjler

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

Hovedopgaven i modellering naturlige cirkulationssystemervand skal opnå den størst mulige forskel mellem væskesøjlens tryk i de "varme" og "kolde" fragmenter.

Et klassisk element i vandkredsløbet til naturlig cirkulation er accelerationsmanifolden (hovedstigerøret) - et lodret rør rettet opad fra varmeveksleren.

Accelerationsmanifolden skal have en maksimal temperatur, så den er isoleret i hele sin længde. Selvom solfangerens højde ikke er høj (som for en-etagers huse), kan isolering muligvis ikke udføres, da vandet i den ikke har tid til at afkøle.

Typisk er systemet designet på en sådan måde, at accelerationskollektorens toppunkt falder sammen med toppunktet af hele kredsløbet. Der er udgang til åben ekspansionsbeholder eller en udluftningsventil, hvis du bruger en membranbeholder.

Så er længden af ​​det "varme" kredsløbsfragment det mindst mulige, hvilket fører til et fald i varmetabet i dette område.

Det er også ønskeligt, at den "varme" del af kredsløbet ikke kombineres med en langsigtet sektion, der transporterer afkølet kølevæske. Ideelt set falder det laveste punkt i vandkredsløbet sammen med det lave punkt på varmeveksleren placeret i varmeanordningen.

Jo lavere kedlen er placeret i varmesystemet, jo lavere er væskesøjlens hydrostatiske tryk i den varme del af kredsløbet

Det "kolde" segment af vandkredsløbet har også sine egne regler, der øger væsketrykket:

• jo større varmetab i den "kolde" del af varmenettet, jo lavere temperaturen af ​​vandet er og jo større dets tæthed, derfor er driften af ​​systemer med naturlig cirkulation kun mulig med betydelig varmeoverførsel;
• jo større afstand er der fra kredsløbets bundpunkt til radiatortilslutningen, jo større areal af vandsøjlen med minimum temperatur og maksimal tæthed.

For at sikre overholdelse af denne sidste regel er ovnen eller kedlen ofte installeret i husets laveste punkt, såsom kælderen. Denne placering af kedlen sikrer den størst mulige afstand mellem radiatorernes nederste niveau og indgangspunktet for vand i varmeveksleren.

Højden mellem de nedre og øvre punkter i vandkredsløbet under naturlig cirkulation bør dog ikke være for høj (i praksis ikke mere end 10 meter). Ovnen eller kedlen opvarmer kun varmeveksleren og den nederste del af accelerationsmanifolden.

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

Brugen af ​​naturlige cirkulationssystemer til to-etagers bygninger er ret berettiget, men for større bygninger vil en cirkulationspumpe være nødvendig

Minimerer modstand mod vandbevægelse

Når man designer et system med naturlig cirkulation, er det nødvendigt at tage højde for kølevæskens bevægelseshastighed langs kredsløbet.

for det første, jo hurtigere hastigheden er, jo hurtigere vil varmeoverførslen ske gennem "kedel - varmeveksler - vandkredsløb - varmeradiatorer - rum" -systemet.

For det andet, jo hurtigere væskens hastighed gennem varmeveksleren er, jo mindre er sandsynligheden for, at den koger, hvilket er særligt vigtigt for komfuropvarmning.

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

I systemer tvungen cirkulationsopvarmning hastigheden af ​​vandbevægelsen afhænger hovedsageligt af parametrene cirkulationspumpe.

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

• trykforskel mellem fragmenter af konturen ved dets nedre punkt;
• hydrodynamisk modstand varmesystem.

Metoder til at sikre maksimal trykforskel blev diskuteret ovenfor. Den hydrodynamiske modstand af et rigtigt system kan ikke beregnes nøjagtigt på grund af den komplekse matematiske model og det store antal inputdata, hvis nøjagtighed er svær at garantere.

Der er dog generelle regler, som, hvis de følges, vil reducere varmekredsens modstand.

Hovedårsagerne til faldet i vandbevægelseshastigheden er modstanden af ​​rørvæggene og tilstedeværelsen af ​​indsnævringer på grund af tilstedeværelsen af ​​beslag eller afspærringsventiler. Ved lave strømningshastigheder er der praktisk talt ingen vægmodstand.

Undtagelsen er lange og tynde rør, typisk til opvarmning med opvarmet gulv. Som regel er separate kredsløb med tvungen cirkulation tildelt til det.

Når du vælger typer rør til et naturligt cirkulationskredsløb, skal du tage højde for tilstedeværelsen af ​​tekniske begrænsninger, når du installerer systemet. Derfor metal-plastik rør Det er uønsket at bruge dem med naturlig vandcirkulation på grund af deres forbindelse med beslag med en væsentlig mindre indvendig diameter.

Fittings til metal-plastrør indsnævrer den indvendige diameter noget og er en alvorlig hindring for vand med lavt tryk (+)

Regler for valg og installation af rør

Valg mellem stål eller polypropylen rør for enhver cirkulation sker i henhold til kriteriet om muligheden for deres brug til varmt vand, såvel som ud fra et synspunkt om pris, nem installation og levetid.

Forsyningsstigningen er monteret fra et metalrør, da vand med den højeste temperatur passerer gennem det, og i tilfælde af komfuropvarmning eller en funktionsfejl i varmeveksleren kan damp passere igennem.

Ved naturlig cirkulation er det nødvendigt at bruge en rørdiameter lidt større end ved brug af en cirkulationspumpe. Typisk til opvarmning af rum op til 200 kvadratmeter. m, diameteren af ​​accelerationsmanifolden og røret ved returindløbet til varmeveksleren er 2 tommer.

Dette skyldes en lavere vandhastighed sammenlignet med muligheden for tvungen cirkulation, hvilket fører til følgende problemer:

• reduktion i mængden af ​​overført varme pr. tidsenhed fra kilden til det opvarmede rum;
• udseendet af blokeringer eller luftlommer, som et lille tryk ikke kan klare.

Ved brug af naturlig cirkulation med bundforsyningskredsløb skal der lægges særlig vægt på problemet med at fjerne luft fra systemet. Det kan ikke fjernes helt fra kølevæsken gennem ekspansionsbeholderen, pga Kogende vand kommer først ind i enhederne gennem en linje placeret lavere end dem selv.

Med tvungen cirkulation driver vandtrykket luft til en luftkollektor, der er installeret på systemets højeste punkt - en enhed med automatisk, manuel eller semi-automatisk styring. Ved hjælp af Mayevsky kraner Som udgangspunkt justeres varmeoverførslen.

I gravitationsvarmenetværk med en forsyning placeret under enhederne, bruges Mayevsky-haner direkte til at bløde luft.

Alle moderne varmeradiatorer har enheder til at frigive luft, derfor kan du for at forhindre dannelsen af ​​stik i kredsløbet lave en skråning, der fører luft til radiatoren

Luft kan også fjernes ved hjælp af ventilationsåbninger installeret på hvert stigrør eller på en luftledning, der er lagt parallelt med systemnettet. På grund af det imponerende antal luftudsugningsanordninger bruges tyngdekraftskredsløb med bundledninger ekstremt sjældent.

Ved lavt tryk kan en lille luftsluse helt stoppe varmesystemet. Ifølge SNiP 41-01-2003 er det således ikke tilladt at lægge varmesystemrørledninger uden hældning ved en vandhastighed på mindre end 0,25 m/s.

Med naturlig cirkulation er sådanne hastigheder uopnåelige. Derfor er det, ud over at øge diameteren af ​​rørene, nødvendigt at opretholde konstante hældninger 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 luftudluftningssystemet, der er placeret i kredsløbets toppunkt. Selvom det er muligt at lave en modhældning, er det i dette tilfælde nødvendigt at installere yderligere udluftningsventil.

Hældningen af ​​returledningen er normalt lavet i bevægelsesretningen for det afkølede vand. Så vil det laveste punkt i kredsløbet falde sammen med indgangen af ​​returrøret til varmegeneratoren.

Den mest almindelige kombination af hældningsretninger for fremløbs- og returrør til fjernelse af luftlommer fra et naturligt cirkulationsvandkredsløb

På lægning af gulvvarme et lille område i et kredsløb med naturlig cirkulation, er det nødvendigt at forhindre luft i at komme ind i de smalle og vandret placerede rør i dette varmesystem.Det er nødvendigt at installere en luftfjernelsesanordning foran det varme gulv.

Enkeltrørs- og torørsvarmesystemer

Ved udvikling af en varmeordning til et hus med naturlig vandcirkulation er det muligt at designe en eller flere separate kredsløb. De kan adskille sig væsentligt fra hinanden. Uanset længden, antallet af radiatorer og andre parametre er de lavet i henhold til et enkeltrørs- eller torørsskema.

Kredsløb ved hjælp af en linje

Et varmesystem, der bruger det samme rør til sekventiel tilførsel af vand til radiatorerne, kaldes enkeltrør. Den enkleste enkeltrørsmulighed er opvarmning med metalrør uden brug af radiatorer.

Dette er den billigste og mindst problematiske måde at opvarme et hus på, når du vælger naturlig kølevæskecirkulation. Den eneste væsentlige ulempe er udseendet af voluminøse rør.

På det mest økonomiske enkeltrørs version Med varmeradiatorer strømmer varmt vand sekventielt gennem hver enhed. Her kræves et minimum antal rør og afspærringsventiler.

Som du går kølevæske køler ned, så efterfølgende radiatorer får koldere vand, som skal tages i betragtning ved beregning af antal sektioner.

Et simpelt et-rørs kredsløb (ovenfor) kræver et minimum af installationsarbejde og investeringer. Den mere komplekse og dyre mulighed nedenfor giver dig mulighed for at slukke for radiatorer uden at stoppe hele systemet

Den mest effektive måde at forbinde varmeapparater til et enkeltrørsnetværk anses for at være den diagonale mulighed.

I henhold til denne ordning med varmekredsløb med en naturlig cirkulationstype kommer varmt vand ind i radiatoren ovenfra, og efter afkøling udledes det gennem røret, der er placeret nedenfor.Når man passerer på denne måde, afgiver opvarmet vand den maksimale mængde varme.

Når både indløbs- og udløbsrør er forbundet med batteriet i bunden, reduceres varmeoverførslen markant, fordi den opvarmede kølevæske skal køre den længst mulige vej. På grund af betydelig afkøling bruges batterier med et stort antal sektioner ikke i sådanne kredsløb.

"Leningradka" er kendetegnet ved imponerende varmetab, som skal tages i betragtning ved beregning af systemet. Dens fordel er, at når der bruges afspærringsventiler på indløbs- og udløbsrørene, kan enheder selektivt slukkes for reparationer uden at stoppe opvarmningscyklussen (+)

Varmekredsløb med lignende tilslutning af radiatorer kaldes "Leningradka". På trods af de bemærkede varmetab foretrækkes de i arrangementet af boligvarmesystemer, hvilket skyldes rørledningens mere æstetiske udseende.

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

Derfor bruger de normalt en modernisering af det klassiske skema med installationen "bypass» at omgå radiatoren ved hjælp af en afgrening med to kugleventiler eller en trevejsventil. Dette giver dig mulighed for at regulere vandtilførslen til radiatoren, endda slukke den helt.

For to eller flere etagers bygninger anvendes varianter af et enkeltrørsskema med lodrette stigrør. I dette tilfælde er fordelingen af ​​varmt vand mere ensartet end med vandrette stigrør. Derudover er lodrette stigrør kortere og passer bedre ind i husets indre.

Et enkeltrørsskema med lodret ledning bruges med succes ved opvarmning af to-etagers rum ved hjælp af naturlig cirkulation. En mulighed er blevet præsenteret med muligheden for at deaktivere de øvre radiatorer

Mulighed for brug af returrør

Når det ene rør bruges til at levere varmt vand til radiatorer, og det andet til at dræne afkølet vand til en kedel eller ovn, kaldes denne varmeordning et to-rørs varmesystem. I nærværelse af varmeradiatorer bruges et sådant system oftere end et enkeltrørssystem.

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

• mere ensartet temperaturfordeling kølevæske, der leveres til radiatorerne;
• nemmere at beregne afhængighed af radiatorparametre på området af det opvarmede rum og de nødvendige temperaturværdier;
• mere effektiv varmestyring til hver radiator.

Afhængigt af bevægelsesretningen for afkølet vand i forhold til varmt vand, to-rørs systemer opdelt i forbigående og blindgyde. I tilknyttede kredsløb sker bevægelsen af ​​afkølet vand i samme retning som varmt vand, så cykluslængden for hele kredsløbet er den samme.

I blinde kredsløb bevæger afkølet vand sig mod varmt vand, så for forskellige radiatorer er længden af ​​kølevæskecirkulationscyklusser forskellige. Da hastigheden i anlægget er lav, kan opvarmningstiden variere betydeligt. De radiatorer, hvis vandcykluslængde er kortere, opvarmes hurtigere.

Når du vælger blindgyde og tilhørende opvarmningsordninger, går de primært ud fra bekvemmeligheden ved at installere returrøret

Der er to typer placering af foringen i forhold til varmeradiatorerne: øvre og nedre.Med den øverste tilslutning er røret, der leverer varmt vand, placeret over varmeradiatorerne, og med den nederste tilslutning er det under.

Med bundtilslutning er det muligt at fjerne luft gennem radiatorer, og der er ingen grund til at føre rør oppefra, hvilket er godt set ud fra rummets udformning.

Men uden en accelerationsmanifold vil trykfaldet være meget mindre end ved brug af toplinjen. Derfor bruges bundforingen praktisk talt ikke ved opvarmning af lokaler i henhold til princippet om naturlig cirkulation.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Organisering af et enkeltrørskredsløb baseret på en elektrisk kedel til et lille hus:

Drift af et to-rørssystem til et en-etagers træhus baseret på en langbrændende fastbrændselskedel:

Brugen af ​​naturlig cirkulation under vandets bevægelse i varmekredsen kræver nøjagtige beregninger og teknisk kompetent installationsarbejde. Hvis disse betingelser er opfyldt, vil varmesystemet effektivt opvarme lokalerne i et privat hus og aflaste ejerne fra pumpestøj og afhængighed af elektricitet.

Hvis du har spørgsmål om emnet eller gerne vil dele din personlige erfaring med at organisere og betjene et varmesystem af tyngdekraft, så skriv venligst kommentarer til denne artikel. Feedbackblokken er placeret nedenfor.