Izgradnja avtonomnega gravitacijskega ogrevalnega omrežja je izbrana, če je nepraktično in včasih nemogoče namestiti obtočno črpalko ali priključiti na centralizirano napajanje.
Tak sistem je cenejši za namestitev in popolnoma neodvisen od električne energije. Vendar pa je njegova uspešnost v veliki meri odvisna od natančnosti zasnove.
Da bi ogrevalni sistem z naravno cirkulacijo nemoteno deloval, je treba izračunati njegove parametre, pravilno namestiti komponente in upravičeno izbrati vodni krog. Pomagali bomo pri reševanju teh vprašanj.
Opisali smo osnovna načela gravitacijskega sistema, dali nasvete pri izbiri cevovoda, orisali pravila za sestavljanje vezja in postavitev delovnih vozlišč. Posebno pozornost smo namenili oblikovanju in delovanju eno- in dvocevnih ogrevalnih krogov.
Načela naravnega kroženja
Proces gibanja vode v ogrevalnem krogu brez uporabe obtočne črpalke se pojavi zaradi naravnih fizičnih zakonov.
Razumevanje narave teh procesov nam bo omogočilo kompetentno razviti zasnovo ogrevalnega sistema za tipične in nestandardne primere.
Galerija slik
Fotografija s
Možnost naravnega ogrevanja
Odprta ekspanzijska posoda
Shema ožičenja z eno cevjo
Dvocevne sorte
Omejitve gravitacijskega ogrevanja
Enostavnost naravnega ogrevalnega sistema
Naravni kotli
Izbor ogrevalnih naprav in opreme
Največja razlika v hidrostatskem tlaku
Glavna fizikalna lastnost katere koli hladilne tekočine (vode ali antifriza), ki prispeva k njenemu gibanju vzdolž tokokroga med naravno kroženjem, je zmanjšanje gostote z naraščanjem temperature.
Gostota vroče vode je manjša od hladne, zato obstaja razlika v hidrostatskem tlaku stolpca tople in hladne tekočine. Hladna voda, ki teče navzdol do izmenjevalnika toplote, izpodriva toplo vodo navzgor po cevi.
Gonilna sila vode v tokokrogu med naravno kroženjem je razlika v hidrostatskem tlaku med hladnim in vročim stebrom tekočine
Ogrevalni krog hiše lahko razdelimo na več fragmentov. Voda je usmerjena navzgor vzdolž "vročih" drobcev in navzdol vzdolž "hladnih" drobcev. Meje drobcev so zgornja in spodnja točka ogrevalnega sistema.
Glavna naloga pri modeliranju sistema z naravnim kroženjem vode je doseči največjo možno razliko med tlakom tekočega stebra v "vročih" in "hladnih" delcih.
Element vodnega kroga, ki je klasičen za naravno kroženje, je pospeševalni kolektor (glavni dvižni vod) - navpična cev, usmerjena navzgor od izmenjevalnika toplote.
Pospeševalni kolektor mora imeti najvišjo temperaturo, tako da je izoliran po celotni dolžini. Čeprav, če višina kolektorja ni velika (kot pri enonadstropnih hišah), potem izolacije ne morete izvesti, saj voda v njej ne bo imela časa, da se ohladi.
Običajno je sistem zasnovan tako, da zgornja točka pospeševalnega kolektorja sovpada z zgornjo točko celotnega vezja. Tam vzpostavijo odprtino do odprtega ekspanzijskega rezervoarja ali ventila za odzračevanje zraka, če se uporablja membranski rezervoar.
Potem je dolžina "vročega" fragmenta vezja najmanjša možna, kar vodi do zmanjšanja toplotne izgube na tem območju.
Zaželeno je tudi, da "vroči" del vezja ni združen z dolgim odsekom, ki prevaža ohlajeno hladilno tekočino. V idealnem primeru spodnja točka vodnega kroga sovpada s spodnjo točko toplotnega izmenjevalnika, nameščeno v ogrevalni napravi.
Nižji kotel se nahaja v ogrevalnem sistemu, nižji je hidrostatični tlak tekočega stolpca v vročem drobcu tokokroga
Za "hladni" segment vodnega kroga obstajajo tudi svoja pravila, ki povečujejo tlak tekočine:
- večje izgube toplote v "hladnem" delu ogrevalnega omrežja, nižja je temperatura vode in večja je njena gostota, zato je delovanje sistemov z naravno cirkulacijo mogoče le ob pomembnem prenosu toplote;
- večja je razdalja od spodnje točke vezja do povezave radiatorjev, večji je odsek vodnega stolpca z minimalno temperaturo in največjo gostoto.
Da bi zagotovili skladnost s slednjim pravilom, je pogosto nameščena peč ali kotel na najnižji točki hiše, na primer v kleti. Ta ureditev kotla zagotavlja največjo možno razdaljo med spodnjo stopnjo radiatorjev in točko vstopa vode v izmenjevalnik toplote.
Vendar višina med spodnjo in zgornjo točko vodnega kroga med naravno kroženjem ne sme biti prevelika (v praksi ne več kot 10 metrov). Peč ali kotel, ogrevata se le izmenjevalec toplote in spodnji del pospeševalnega kolektorja.
Če je ta fragment nepomemben glede na celotno višino vodnega kroga, potem bo padec tlaka v "vročem" fragmentu tokokroga nepomemben in postopek kroženja se ne bo začel.
Uporaba naravnih obtočnih sistemov za dvonadstropne stavbe je upravičena, za večja nadstropja bo potrebna obtočna črpalka
Zmanjšanje odpornosti proti gibanju vode
Pri načrtovanju sistema z naravno cirkulacijo je potrebno upoštevati hitrost hladilne tekočine vzdolž vezja.
Prvičhitrejša je hitrost, hitrejši je prenos toplote skozi sistem "kotel - izmenjevalec toplote - vodni krog - radiatorji - soba".
Drugičhitrejša je hitrost tekočine skozi izmenjevalnik toplote, manjša je verjetnost, da bo zavrela, kar je še posebej pomembno pri ogrevanju peči.
Vrela voda v sistemu je lahko zelo draga - stroški demontaže, popravila in ponovne namestitve toplotnega izmenjevalnika zahtevajo veliko časa in denarja
V ogrevalnih sistemih s prisilnim obtokom je hitrost gibanja vode odvisna predvsem od parametrov obtočne črpalke.
Pri ogrevanju vode z naravno cirkulacijo je hitrost odvisna od naslednjih dejavnikov:
- razlike v tlaku med drobci konture na spodnji točki;
- hidrodinamična odpornost sistem ogrevanja.
Načini za zagotovitev največjih temperaturnih razlik so bili obravnavani zgoraj. Hidrodinamične odpornosti resničnega sistema ni mogoče natančno izračunati zaradi zapletenega matematičnega modela in velikega števila vhodnih podatkov, katerih natančnost je težko zagotoviti.
Kljub temu obstajajo splošna pravila, katerih skladnost bo zmanjšala upornost ogrevalnega kroga.
Glavni razlogi za zmanjšanje hitrosti gibanja vode so odpornost sten cevi in prisotnost zožitve zaradi prisotnosti okovja ali ventilov. Pri nizkem pretoku je odpornost stene praktično odsotna.
Izjema so dolge in tanke cevi, značilne za ogrevanje s talnim ogrevanjem. Praviloma se ločujejo ločena vezja s prisilnim kroženjem.
Pri izbiri vrst cevi za vezje z naravno cirkulacijo je treba med namestitvijo sistema upoštevati prisotnost tehničnih omejitev. Zato so plastične cevi za uporabo v naravnem kroženju vode nezaželene zaradi povezave njihovih armatur z bistveno manjšim notranjim premerom.
Okovje iz kovinsko-plastičnih cevi nekoliko zoži notranji premer in je resna ovira za pretok vode z nizkim tlakom (+)
Pravila za izbiro in namestitev cevi
Izbira med jeklenimi ali polipropilenskimi cevmi za kakršno koli kroženje poteka po kriteriju možnosti njihove uporabe za toplo vodo, pa tudi z vidika cene, enostavnosti vgradnje in življenjske dobe.
Stojalo je nameščeno iz kovinske cevi, saj skozi njega prehaja voda najvišje temperature, v primeru peči ogrevanja ali okvare toplotnega izmenjevalnika pa je možna možnost prehajanja pare.
Pri naravni cirkulaciji je potrebno uporabiti premer cevi nekoliko večji kot v primeru obtočne črpalke. Običajno za ogrevanje prostorov do 200 kvadratnih metrov. m, premer pospeševalnega kolektorja in cevi na dovodu povratka v toplotni izmenjevalnik je 2 palca.
To je posledica manjše hitrosti vode v primerjavi z možnostjo prisilnega kroženja, kar vodi do naslednjih težav:
- zmanjšan prenos toplote na enoto časa od vira do ogrevane sobe;
- zamašitev ali zastoji zraka, ki se ne more spoprijeti z majhnim pritiskom.
Pri odstranjevanju zraka iz sistema je treba posebno pozornost nameniti naravnemu kroženju z nižjim dovodom. Skozi ekspanzijsko posodo je ni mogoče popolnoma odstraniti iz hladilne tekočine vrela voda najprej stopi v naprave na avtocesti, ki se nahaja nižje od njih.
S prisilnim kroženjem vodni tlak usmeri zrak v zbiralnik zraka, nameščen na najvišji točki sistema - napravo z avtomatskim, ročnim ali polavtomatskim krmiljenjem. S pomočjo žerjavov Maevsky se v glavnem prilagodi prenos toplote.
V gravitacijskih ogrevalnih omrežjih z dovodom pod aparati se pipe Mayevsky uporabljajo neposredno za odzračevanje zraka.
Vsi sodobni radiatorji so opremljeni z zračnimi izpušnimi napravami, zato lahko preprečite nastanek čepov v tokokrogu, da naredite naklon, tako da zrak odpeljete do radiatorja
Zrak se lahko odzračuje tudi z zračniki, nameščenimi na vsakem dvižnem vodu ali na nadzemni vodi, ki poteka vzporedno s sistemskimi avtocestami. Zaradi impresivnega števila zračnih izpušnih naprav so gravitacijski tokokrogi z nižjim ožičenjem izjemno redki.
Z nizkim tlakom lahko majhen zračni vtič popolnoma ustavi ogrevalni sistem. Torej po SNiP 41-01-2003 ni dovoljeno polagati cevovodov ogrevalnega sistema brez naklona s hitrostjo vode, manjšo od 0,25 m / s.
Z naravno cirkulacijo so takšne hitrosti nedosegljive. Zato je poleg povečanja premera cevi potrebno opazovati konstantna pobočja za odstranjevanje zraka iz ogrevalnega sistema. Nagib je zasnovan s hitrostjo 2–3 mm na 1 meter, v apartmajskih omrežjih nagib doseže 5 mm na linearni meter vodoravne črte.
Nagib dovoda je narejen v smeri gibanja vode, tako da se zrak premakne v ekspanzijski rezervoar ali sistem za odzračevanje zraka, ki se nahaja na vrhu tokokroga. Čeprav lahko naredite proti-pristranskost, vendar je v tem primeru potrebno dodatno namestiti ventil za odzračevanje.
Nagib povratne črte se običajno izvede v smeri ohlajene vode. Potem bo spodnja točka vezja sovpadala z dovodom povratne cevi v generator toplote.
Najpogostejša kombinacija naklona dovodnih in povratnih cevi za odstranjevanje zapornic iz naravnega kroženja vode
Pri nameščanju majhnega talnega ogrevanja v tokokrogu z naravno cirkulacijo je potrebno preprečiti vstop zraka v ozke in vodoravne cevi tega ogrevalnega sistema. Pred toplim podom je potrebno namestiti napravo za odstranjevanje zraka.
Enocevne in dvocevne ogrevalne sheme
Pri razvoju ogrevalne sheme za hišo z naravno kroženjem vode je mogoče oblikovati eno ali več ločenih tokokrogov. Med seboj se lahko bistveno razlikujejo. Ne glede na dolžino, število radiatorjev in druge parametre, se izvajajo po enocevni ali dvocevni shemi.
Enotočni tokokrog
Sistem ogrevanja, ki uporablja isto cev za zaporedno dovajanje vode v radiatorje, se imenuje enojna cev. Najpreprostejša enocevna možnost je ogrevanje s kovinskimi cevmi brez uporabe radiatorjev.
To je najcenejši in najmanj problematičen način reševanja ogrevanja stanovanj, če izberete naravno kroženje hladilne tekočine. Edini pomemben minus je videz prostornih cevi.
Z najbolj ekonomično različico enocevne sheme z radiatorji vroča voda teče zaporedno skozi vsako napravo. Tukaj potrebujete minimalno število cevi in ventilov.
Ko prehaja, se hladilna tekočina ohladi, zato naslednji radiatorji dobijo hladnejšo vodo, kar je treba upoštevati pri izračunu števila odsekov.
Preprosta enocevna shema (zgoraj) zahteva minimalno količino inštalacijskih del in vloženih sredstev. Spodaj bolj zapletena in draga možnost omogoča izklop radiatorjev, ne da bi ustavili celoten sistem
Najučinkovitejši način za priključitev grelnih naprav na enocevno omrežje je možnost diagonale.
V skladu s to shemo ogrevalnih krogov z naravno vrsto kroženja vroča voda vstopi v radiator od zgoraj, po hlajenju pa se odvaja skozi cev, ki se nahaja spodaj. Pri prehodu na ta način segreta voda odda največjo količino toplote.
Pri nižji povezavi z baterijo, tako dovodno kot izhodno cevjo, se prenos toplote znatno zmanjša, ker mora segreti hladilno sredstvo čim dlje. Zaradi bistvenega hlajenja v teh shemah se baterije z velikim številom odsekov ne uporabljajo.
Za "Leningradka" so značilne impresivne toplotne izgube, ki jih je treba upoštevati pri izračunu sistema. Njegov plus je, da lahko pri uporabi zapornih ventilov na vstopnih in izstopnih šobah naprave po želji izklopite za popravilo brez zaustavitve ogrevalnega cikla (+)
Ogrevalni krogi s podobno povezavo radiatorjev se imenujejo "Leningradka". Kljub opaženim toplotnim izgubam so zaradi bolj estetskega videza cevovoda prednostnejši pri razporeditvi sistemov ogrevanja stanovanj.
Pomembna pomanjkljivost enocevnih omrežij je nezmožnost izklopa enega od ogrevalnih odsekov, ne da bi ustavili kroženje vode po celotnem krogu.
Zato se običajno uporablja za nadgradnjo klasičnega vezja z namestitvijo "bypass" za obhod radiatorja s pomočjo veje z dvema krogličnima ventiloma ali tristranskim ventilom. To vam omogoča, da prilagodite dovod vode radiatorju, do njegove popolne zaustavitve.
Za dvonadstropne ali večnadstropne zgradbe se uporabljajo različice enocevne sheme z navpičnimi dvižnimi vložki. V tem primeru je porazdelitev tople vode bolj enakomerna kot pri vodoravnih dvižnikih. Poleg tega so navpični dvižni vodi manj razširjeni in se bolje prilegajo notranjosti hiše.
Enocevna shema z navpičnim ožičenjem se uspešno uporablja pri ogrevanju dvonadstropnih prostorov z naravno cirkulacijo. Predstavljena je možnost z možnostjo izklopa zgornjih radiatorjev.
Možnost povratne cevi
Ko se ena cev uporablja za dovajanje tople vode radiatorjem, druga pa za odtok ohlajene v kotel ali peč, se ta ogrevalna shema imenuje dvocevna. Podoben sistem v prisotnosti grelnih radiatorjev se uporablja pogosteje kot enocevni.
Je dražja, saj zahteva namestitev dodatne cevi, vendar ima številne pomembne prednosti:
- enakomernejša porazdelitev temperature toplotni nosilec, dobavljen radiatorjem;
- lažje narediti izračun odvisnost parametrov radiatorjev od površine ogrevane sobe in potrebnih temperaturnih vrednosti;
- učinkovitejši nadzor toplote do vsakega radiatorja.
Dvocevni sistemi so glede na smer gibanja ohlajene vode razmeroma vroče razdeljeni na pripadajoče in mrtve dele. V pripadajočih tokokrogih se gibanje ohlajene vode dogaja v isti smeri kot vroča, zato dolžina cikla za celoten krog sovpada.
V mrtvih blokadah se ohlajena voda premakne proti vroči, zato so pri različnih radiatorjih dolžine ciklov vrtljaja hladilne tekočine različne. Ker je hitrost v sistemu majhna, se čas ogrevanja lahko znatno razlikuje. Tisti radiatorji s krajšim krogom vode se bodo segrevali hitreje.
Pri izbiri slepe proge in s tem povezanih ogrevalnih shem izhajajo predvsem iz ugodnosti izvedbe povratne cevi
Glede na radiatorje za ogrevanje obstajata dve vrsti ležečega senčnika: zgornji in spodnji. Z zgornjim priključkom je cev za dovod tople vode nameščena nad radiatorji, s spodnjim priključkom pa nižja.
S spodnjim priključkom se zrak lahko odstrani skozi radiatorje in ni treba držati cevi na vrhu, kar je dobro z vidika zasnove prostora.
Brez pospeševalnega kolektorja bo padec tlaka veliko manjši kot pri zgornjem napajanju. Zato se spodnji eyeliner praktično ne uporablja pri ogrevanju prostorov po načelu naravne cirkulacije.
Organizacija enocevne sheme na osnovi električnega kotla za majhno hišo:
Delo dvocevnega sistema za enonadstropno leseno hišo, ki temelji na kotlu na trdo gorivo z dolgim kurjenjem:
Uporaba naravne cirkulacije med gibanjem vode v ogrevalnem krogu zahteva natančne izračune in tehnično usposobljena inštalacijska dela. V teh pogojih bo ogrevalni sistem ogreval prostore zasebne hiše in lastnike razbremenil hrupa črpalke in odvisnosti od električne energije.
Če imate kakršna koli vprašanja na to temo ali želite deliti osebne izkušnje pri organizaciji in upravljanju z gravitacijskim ogrevalnim sistemom, pustite komentarje k temu članku. Spodnje polje za povratne informacije se nahaja spodaj.