Naturlig sirkulasjonsvarmesystem: vanlige vannkretsskjemaer
Konstruksjonen av et autonomt varmenettverk av gravitasjonstypen er valgt hvis det er upraktisk, og noen ganger umulig, å installere en sirkulasjonspumpe eller koble til en sentralisert strømforsyning.
Et slikt system er billigere å installere og er helt uavhengig av strøm. Imidlertid avhenger ytelsen i stor grad av nøyaktigheten til designet.
For at et varmesystem med naturlig sirkulasjon skal fungere jevnt, er det nødvendig å beregne parametrene, installere komponentene riktig og med rimelighet velge vannkretsdesign. Vi vil hjelpe til med å løse disse problemene.
Vi beskrev hovedprinsippene for drift av gravitasjonssystemet, ga råd om valg av rørledning og skisserte reglene for montering av kretsen og plassering av arbeidsenheter. Vi ga spesiell oppmerksomhet til design- og driftsfunksjonene til ett- og to-rørs oppvarmingsordninger.
Innholdet i artikkelen:
Prinsipper for den naturlige sirkulasjonsprosessen
Prosessen med vannbevegelse i varmekretsen uten bruk av en sirkulasjonspumpe skjer på grunn av naturlige fysiske lover.
Å forstå naturen til disse prosessene vil tillate kompetent utvikle et varmesystemprosjekt for standard og ikke-standard tilfeller.
Maksimal hydrostatisk trykkforskjell
Den viktigste fysiske egenskapen til enhver kjølevæske (vann eller frostvæske), som letter bevegelsen langs kretsen under naturlig sirkulasjon, er en reduksjon i tetthet med økende temperatur.
Tettheten til varmt vann er mindre enn for kaldt vann, og derfor er det en forskjell i det hydrostatiske trykket til de varme og kalde væskesøylene. Kaldt vann, som strømmer til varmeveksleren, fortrenger varmt vann opp i røret.
Varmekretsen til et hus kan deles inn i flere fragmenter. Vann ledes oppover langs de "varme" fragmentene, og nedover langs de "kalde" fragmentene.Grensene til fragmentene er de øvre og nedre punktene i varmesystemet.
Hovedoppgaven i modellering naturlige sirkulasjonssystemervann er for å oppnå størst mulig forskjell mellom trykket i væskekolonnen i de "varme" og "kalde" fragmentene.
Et klassisk element i vannkretsen for naturlig sirkulasjon er akselerasjonsmanifolden (hovedstigerør) - et vertikalt rør rettet oppover fra varmeveksleren.
Akselerasjonsmanifolden må ha en maksimal temperatur, så den er isolert i hele lengden. Selv om høyden på samleren ikke er høy (som for en-etasjes hus), kan det hende at isolasjon ikke utføres, siden vannet i den ikke vil ha tid til å avkjøles.
Vanligvis er systemet utformet på en slik måte at topppunktet til akselerasjonssamleren faller sammen med topppunktet i hele kretsen. Det er utgang til åpen ekspansjonsbeholder eller en lufteventil hvis du bruker en membrantank.
Da er lengden på det "varme" kretsfragmentet minimum mulig, noe som fører til en reduksjon i varmetapet i dette området.
Det er også ønskelig at den "varme" delen av kretsen ikke kombineres med en langsiktig seksjon som transporterer avkjølt kjølevæske. Ideelt sett faller det laveste punktet i vannkretsen sammen med det lave punktet til varmeveksleren plassert i varmeanordningen.
Det "kalde" segmentet av vannkretsen har også sine egne regler som øker væsketrykket:
- jo større varmetapet i den "kalde" delen av varmenettet, jo lavere temperaturen på vannet er og jo større tetthet, derfor er driften av systemer med naturlig sirkulasjon bare mulig med betydelig varmeoverføring;
- jo større avstand fra bunnpunktet på kretsen til radiatortilkoblingen, jo større arealet av vannsøylen med minimumstemperatur og maksimal tetthet.
For å sikre overholdelse av denne siste regelen, installeres ofte ovnen eller kjelen i husets laveste punkt, for eksempel kjelleren. Denne plasseringen av kjelen sikrer størst mulig avstand mellom det nedre nivået på radiatorene og punktet for inntrengning av vann i varmeveksleren.
Høyden mellom de nedre og øvre punktene i vannkretsen under naturlig sirkulasjon bør imidlertid ikke være for høy (i praksis ikke mer enn 10 meter). Ovnen eller kjelen varmer kun varmeveksleren og den nedre delen av akselerasjonsmanifolden.
Hvis dette fragmentet er ubetydelig i forhold til hele høyden på vannkretsen, vil trykkfallet i det "varme" fragmentet av kretsen være ubetydelig, og sirkulasjonsprosessen vil ikke starte.
Minimerer motstand mot vannbevegelse
Når du designer et system med naturlig sirkulasjon, er det nødvendig å ta hensyn til hastigheten på kjølevæskens bevegelse langs kretsen.
for det første, jo raskere hastighet, desto raskere vil varmeoverføringen skje gjennom systemet "kjele - varmeveksler - vannkrets - varmeradiatorer - rom".
for det andre, jo raskere væskens hastighet gjennom varmeveksleren, jo mindre sannsynlig er det å koke, noe som er spesielt viktig for komfyroppvarming.
I systemer tvungen sirkulasjonsoppvarming hastigheten på vannbevegelsen avhenger hovedsakelig av parametrene sirkulasjonspumpe.
Ved vannoppvarming med naturlig sirkulasjon avhenger hastigheten av følgende faktorer:
- trykkforskjell mellom fragmenter av konturen på dets nedre punkt;
- hydrodynamisk motstand varmesystem.
Metoder for å sikre maksimal trykkforskjell ble diskutert ovenfor. Den hydrodynamiske motstanden til et reelt system kan ikke beregnes nøyaktig på grunn av den komplekse matematiske modellen og det store antallet inngangsdata, hvis nøyaktighet er vanskelig å garantere.
Imidlertid er det generelle regler som, hvis de følges, vil redusere motstanden til varmekretsen.
Hovedårsakene til reduksjonen i hastigheten på vannbevegelsen er motstanden til rørveggene og tilstedeværelsen av innsnevringer på grunn av tilstedeværelsen av beslag eller avstengningsventiler. Ved lave strømningshastigheter er det praktisk talt ingen veggmotstand.
Unntaket er lange og tynne rør, typisk for oppvarming med oppvarmet gulv. Som regel er det tildelt separate kretser med tvungen sirkulasjon.
Når du velger typer rør for en naturlig sirkulasjonskrets, må du ta hensyn til tilstedeværelsen av tekniske begrensninger når du installerer systemet. Derfor metall-plast rør Det er uønsket å bruke dem med naturlig vannsirkulasjon på grunn av deres forbindelse med beslag med betydelig mindre indre diameter.
Regler for valg og montering av rør
Valg mellom stål eller polypropylen rør for enhver sirkulasjon skjer i henhold til kriteriet om muligheten for deres bruk for varmt vann, så vel som fra synspunkt av pris, enkel installasjon og levetid.
Tilførselsstigeledningen er montert fra et metallrør, siden vann med høyeste temperatur passerer gjennom det, og i tilfelle komfyroppvarming eller en funksjonsfeil i varmeveksleren, kan damp passere gjennom.
Ved naturlig sirkulasjon er det nødvendig å bruke en rørdiameter som er litt større enn ved bruk av sirkulasjonspumpe. Vanligvis for oppvarming av rom opp til 200 kvadratmeter. m, diameteren på akselerasjonsmanifolden og røret ved returinnløpet til varmeveksleren er 2 tommer.
Dette er forårsaket av en lavere vannhastighet sammenlignet med alternativet for tvungen sirkulasjon, noe som fører til følgende problemer:
- reduksjon i mengden varme som overføres per tidsenhet fra kilden til det oppvarmede rommet;
- utseendet til blokkeringer eller luftlommer, som et lite trykk ikke kan håndtere.
Ved bruk av naturlig sirkulasjon med en bunntilførselskrets, må man være spesielt oppmerksom på problemet med å fjerne luft fra systemet. Den kan ikke fjernes helt fra kjølevæsken gjennom ekspansjonstanken, fordi Kokende vann kommer først inn i enhetene gjennom en linje plassert lavere enn dem selv.
Med tvungen sirkulasjon driver vanntrykket luft til en luftoppsamler installert på systemets høyeste punkt - en enhet med automatisk, manuell eller halvautomatisk kontroll. Ved bruk av Mayevsky-kraner I utgangspunktet justeres varmeoverføringen.
I gravitasjonsvarmenettverk med en forsyning plassert under enhetene, brukes Mayevsky-kraner direkte for å bløte luft.
Luft kan også fjernes ved hjelp av luftventiler installert på hvert stigerør eller på en luftledning som er lagt parallelt med systemets strømnett. På grunn av det imponerende antallet luftavtrekksenheter, brukes tyngdekraftskretser med bunnledninger ekstremt sjelden.
Med lavt trykk kan en liten luftsluse stoppe varmesystemet fullstendig. I henhold til SNiP 41-01-2003 er det derfor ikke tillatt å legge rørledninger til varmesystem uten helling med en vannhastighet på mindre enn 0,25 m/s.
Med naturlig sirkulasjon er slike hastigheter uoppnåelige. Derfor, i tillegg til å øke diameteren på rørene, er det nødvendig å opprettholde konstante skråninger for å fjerne luft fra varmesystemet. Skråningen er designet med en hastighet på 2-3 mm per 1 meter; i leilighetsnettverk når skråningen 5 mm per lineær meter av den horisontale linjen.
Tilførselsskråningen er laget i vannbevegelsesretningen slik at luften beveger seg til ekspansjonstanken eller luftavluftingssystemet som er plassert på toppen av kretsen. Selv om det er mulig å lage en motskråning, er det i dette tilfellet nødvendig å installere i tillegg lufteventil.
Hellingen til returledningen er vanligvis laget i bevegelsesretningen til det kjølte vannet. Da vil det laveste punktet i kretsen falle sammen med inngangen til returrøret til varmegeneratoren.
På legge gulvvarme et lite område i en krets med naturlig sirkulasjon, er det nødvendig å forhindre at luft kommer inn i de smale og horisontalt plasserte rørene til dette varmesystemet.Det er nødvendig å installere en luftfjerningsanordning foran det varme gulvet.
Enkeltrørs og torørs oppvarmingsordninger
Når du utvikler en oppvarmingsordning for et hus med naturlig vannsirkulasjon, er det mulig å designe en eller flere separate kretsløp. De kan avvike betydelig fra hverandre. Uavhengig av lengde, antall radiatorer og andre parametere, er de laget i henhold til et enkeltrørs- eller torørsskjema.
Krets med én linje
Et varmesystem som bruker samme rør for sekvensiell tilførsel av vann til radiatorene kalles enkeltrør. Det enkleste enkeltrørsalternativet er oppvarming med metallrør uten bruk av radiatorer.
Dette er den billigste og minst problematiske måten å varme opp et hus på når du velger naturlig kjølesirkulasjon. Den eneste betydelige ulempen er utseendet til store rør.
På det mest økonomiske enkeltrørsversjon Med varmeradiatorer strømmer varmtvann sekvensielt gjennom hver enhet. Her kreves et minimum antall rør og stengeventiler.
På veien kjølevæske kjøles ned, så påfølgende radiatorer får kaldere vann, noe som må tas i betraktning ved beregning av antall seksjoner.
Den mest effektive måten å koble oppvarmingsenheter til et enkeltrørsnettverk anses å være det diagonale alternativet.
I henhold til denne ordningen med varmekretser med en naturlig sirkulasjonstype kommer varmt vann inn i radiatoren ovenfra, og etter avkjøling slippes det ut gjennom røret som ligger under.Ved passering på denne måten avgir oppvarmet vann maksimalt med varme.
Når både innløps- og utløpsrør er koblet til batteriet i bunnen, reduseres varmeoverføringen betydelig, fordi den oppvarmede kjølevæsken må gå lengst mulig vei. På grunn av betydelig kjøling brukes ikke batterier med et stort antall seksjoner i slike kretsløp.
Varmekretser med lignende tilkobling av radiatorer kalles "Leningradka". Til tross for de bemerkede varmetapene, er de foretrukket i arrangementet av boligvarmesystemer, noe som skyldes det mer estetiske utseendet til rørledningen.
En betydelig ulempe med enkeltrørsnettverk er manglende evne til å slå av en av varmeseksjonene uten å stoppe sirkulasjonen av vannet gjennom hele kretsen.
Derfor bruker de vanligvis en modernisering av den klassiske ordningen med installasjonen "bypass» for å omgå radiatoren ved hjelp av en gren med to kuleventiler eller en treveisventil. Dette lar deg regulere vanntilførselen til radiatoren, til og med slå den helt av.
For to eller flere etasjers bygninger brukes varianter av et enkeltrørsskjema med vertikale stigerør. I dette tilfellet er fordelingen av varmt vann mer jevn enn med horisontale stigerør. I tillegg er vertikale stigerør kortere og passer bedre inn i husets interiør.
Mulighet for bruk av returrør
Når ett rør brukes til å levere varmt vann til radiatorer, og det andre til å drenere avkjølt vann til en kjele eller ovn, kalles denne oppvarmingsordningen et to-rørs varmesystem. I nærvær av varmeradiatorer brukes et slikt system oftere enn et enkeltrørssystem.
Det er dyrere, da det krever installasjon av et ekstra rør, men har en rekke betydelige fordeler:
- mer jevn temperaturfordeling kjølevæske levert til radiatorene;
- lettere å beregne avhengighet av radiatorparametere på området til det oppvarmede rommet og de nødvendige temperaturverdiene;
- mer effektiv varmeregulering til hver radiator.
Avhengig av bevegelsesretningen til kjølt vann i forhold til varmt vann, to-rørs systemer delt inn i forbikjøring og blindvei. I tilhørende kretsløp skjer bevegelsen av avkjølt vann i samme retning som varmtvann, så sykluslengden for hele kretsen er den samme.
I blindveiskretser beveger avkjølt vann seg mot varmt vann, så lengden på kjølevæskesirkulasjonssyklusene varierer for forskjellige radiatorer. Siden hastigheten i systemet er lav, kan oppvarmingstiden variere betydelig. De radiatorene hvis sykluslengde for vannet er kortere vil varmes opp raskere.
Det er to typer plassering av foringen i forhold til varmeradiatorene: øvre og nedre.Med topptilkoblingen er røret som leverer varmtvann plassert over varmeradiatorene, og med bunntilkoblingen er det under.
Med bunntilkobling er det mulig å fjerne luft gjennom radiatorer og det er ikke nødvendig å føre rør ovenfra, noe som er bra med tanke på romdesign.
Men uten en akselerasjonsmanifold vil trykkfallet være mye mindre enn ved bruk av toppledningen. Derfor brukes bunnen praktisk talt ikke ved oppvarming av lokaler i henhold til prinsippet om naturlig sirkulasjon.
Konklusjoner og nyttig video om temaet
Organisering av en enkeltrørskrets basert på en elektrisk kjele for et lite hus:
Drift av et to-rørssystem for et en-etasjes trehus basert på en langbrennende fastbrenselkjele:
Bruk av naturlig sirkulasjon under bevegelse av vann i varmekretsen krever nøyaktige beregninger og teknisk kompetent installasjonsarbeid. Hvis disse betingelsene er oppfylt, vil varmesystemet effektivt varme opp lokalene til et privat hus og avlaste eierne fra pumpestøy og avhengighet av elektrisitet.
Hvis du har spørsmål om emnet eller ønsker å dele din personlige erfaring med å organisere og drive et varmesystem av gravitasjonstypen, vennligst legg igjen kommentarer til denne artikkelen. Tilbakemeldingsblokken finner du nedenfor.
Varmesystemer med naturlig sirkulasjon brukes som regel i private hus, så hvilken type å velge, enkeltrør eller med retur (to-rør), bestemmes av prosjektbudsjettet. Dessuten, med et lite område og et rasjonelt arrangement av rom, er det mulig å beregne utformingen av batteriene på en slik måte at effekten av å kjøle kjølevæsken i hver vil være ubetydelig.Med tanke på kompleksiteten til konstruksjonen er et enkeltrørssystem å foretrekke, pluss at det også er billigere.
Jeg bestemmer meg for et oppvarmingsprosjekt for mitt private hjem. Jeg kan ikke bestemme hvilken type som er bedre å velge: enkeltrør eller dobbeltrør? På den ene siden er den første metoden rimeligere. Du kan spare mye på materialer, men på den annen side har det sine ulemper. For eksempel er det umulig å regulere oppvarmingstemperaturen; kjølevæsken er kaldere i rom langt fra kjelen. For eksempel, med et to-rørssystem, hvis det ble varmt på soverommet, skrudde de på ventilen for å redusere temperaturen. Og i et hus med enrørsvarme vil etter dette også de andre rommene kjøle seg ned.
Hallo. Ingenting vil kjøle seg ned hvis du installerer bypass med termostater. I denne artikkelen beskriver i detalj om bypass i varmesystemet. Imidlertid er et to-rørs varmesystem fortsatt mer å foretrekke, selv om det er økonomisk dyrt.
Hallo. Vær så snill å fortell meg. Vedovn, batteri med liten varmeveksler (1,3 l), ved siden av står en 200 l tønne for vanning av drivhuset. I hvilken høyde skal den plasseres slik at vannet sirkulerer?
Jeg uttrykker min takknemlighet til forfatterne for en tilgjengelig presentasjon av teknisk informasjon. Tilgjengelig for personer uten spesiell teknisk utdanning. Uten mange formler og termer.
Takk for en kompetent presentasjon.
Tusen takk for informasjonen. Jeg leser den for min egen sjelefred, hvis det er noen feil vil jeg rette den. Men i prinsippet har jeg laget et opplegg i hodet mitt, håper det fungerer som det skal.
God ettermiddag.Med et to-rørssystem med parallell bevegelse av kjølevæsken, fortsatt i første etasje, vil jeg gjerne gi en lavere tilkobling til radiatorene ved å føre et tilførselsrør i kjelleren i huset. Kan du fortelle meg detaljene om forbindelsen? Hva er maksimalt tillatt høyde på radiatortilkoblingen fra kjelleren? På hvilket tidspunkt (i kjelleren eller over) er det best å koble linjene til stigerøret? Kjelen er plassert i kjeller på laveste punkt. Og er det tillatt å ha ikke-vertikale seksjoner på et varmt stigerør? Takk skal du ha.
La meg prøve å hjelpe med å løse spørsmålet ditt, så langt jeg kan forestille meg visuelt alt du beskrev. For et tydelig eksempel vil jeg umiddelbart legge ved et generelt diagram som vil hjelpe deg med å navigere hvordan fremtidig kabling vil finne sted. I dette tilfellet, med installasjon av en ekspansjonstank på loftet.
Jeg vil anbefale å gjøre det gjennom toppkoblingen til radiatorene, det vil være mer praktisk, diagrammet viser alt ganske tydelig. Jeg tror ikke at kjelleren din er veldig høy, slik at vi kan snakke om eventuelle begrensninger på høyden på foringen.
Det vil være best å koble hovedledningen til stigerøret i kjelleren av flere årsaker. For det første vil en slik enhet være iøynefallende i huset, og selv om noe skjer, vil det være vanskelig å reparere. I kjelleren er det teknisk rom hvor ethvert reparasjonsarbeid kan utføres.
Det er nødvendig å føre et rør fra ekspansjonstanken inn i returledningen slik at det varmes opp, ellers vil det alltid være kaldt.