Sistem de încălzire cu circulație naturală: scheme comune ale circuitelor de apă

Construcția unei rețele de încălzire autonome de tip gravitațional este aleasă dacă este imposibil, și uneori imposibil, să instalați o pompă de circulație sau să vă conectați la o sursă de alimentare centralizată.

Un astfel de sistem este mai ieftin de instalat și este complet independent de electricitate. Cu toate acestea, performanța sa depinde în mare măsură de acuratețea designului.

Pentru ca un sistem de încălzire cu circulație naturală să funcționeze fără probleme, este necesar să se calculeze parametrii acestuia, să se instaleze corect componentele și să se selecteze în mod rezonabil designul circuitului de apă. Vă vom ajuta la rezolvarea acestor probleme.

Am descris principalele principii de funcționare a sistemului gravitațional, am oferit sfaturi privind alegerea unei conducte și am subliniat regulile de asamblare a circuitului și de amplasare a unităților de lucru. Am acordat o atenție deosebită caracteristicilor de proiectare și funcționare ale schemelor de încălzire cu una și două conducte.

Principiile procesului de circulație naturală

Procesul de mișcare a apei în circuitul de încălzire fără utilizarea unei pompe de circulație are loc datorită legilor fizice naturale.

Înțelegerea naturii acestor procese va permite competență dezvoltarea unui proiect de sistem de încălzire pentru cazuri standard și non-standard.

Diferența maximă de presiune hidrostatică

Principala proprietate fizică a oricărui lichid de răcire (apă sau antigel), care facilitează deplasarea acestuia de-a lungul circuitului în timpul circulației naturale, este o scădere a densității odată cu creșterea temperaturii.

Densitatea apei calde este mai mică decât cea a apei reci și, prin urmare, există o diferență în presiunea hidrostatică a coloanelor de lichid cald și rece. Apa rece, care curge către schimbătorul de căldură, deplasează apa fierbinte în sus pe conductă.

Forța motrice a apei în circuit în timpul circulației naturale este diferența de presiune hidrostatică dintre coloanele de lichid rece și fierbinte.

Circuitul de încălzire al unei case poate fi împărțit în mai multe fragmente. Apa este îndreptată în sus de-a lungul fragmentelor „fierbinte” și în jos de-a lungul fragmentelor „reci”.Limitele fragmentelor sunt punctele superioare și inferioare ale sistemului de încălzire.

Sarcina principală în modelare sisteme de circulație naturalăapa este de a realiza diferența maximă posibilă între presiunea coloanei de lichid în fragmentele „fierbinte” și „rece”.

Un element clasic al circuitului de apă pentru circulația naturală este galeria de accelerație (riser principal) - o țeavă verticală îndreptată în sus de la schimbătorul de căldură.

Colectorul de accelerație trebuie să aibă o temperatură maximă, deci este izolat pe toată lungimea sa. Deși, dacă înălțimea colectorului nu este mare (ca și pentru casele cu un etaj), atunci izolarea poate să nu fie efectuată, deoarece apa din el nu va avea timp să se răcească.

De obicei, sistemul este proiectat astfel încât punctul superior al colectorului de accelerație să coincidă cu punctul superior al întregului circuit. Există o ieșire către vasul de expansiune deschis sau o supapă de aerisire dacă utilizați un rezervor cu membrană.

Atunci lungimea fragmentului de circuit „fierbinte” este minim posibil, ceea ce duce la o scădere a pierderilor de căldură în această zonă.

De asemenea, este de dorit ca partea „fierbintă” a circuitului să nu fie combinată cu o secțiune pe termen lung care transportă lichid de răcire răcit. În mod ideal, punctul cel mai de jos al circuitului de apă coincide cu punctul de jos al schimbătorului de căldură amplasat în dispozitivul de încălzire.

Cu cât cazanul este mai jos în sistemul de încălzire, cu atât presiunea hidrostatică a coloanei de lichid din partea fierbinte a circuitului este mai mică.

Segmentul „rece” al circuitului de apă are, de asemenea, propriile reguli care cresc presiunea fluidului:

• cu atât pierderile de căldură sunt mai mari în secțiunea „rece” a rețelei de încălzire, cu cât temperatura apei este mai scăzută și densitatea acesteia este mai mare, prin urmare funcționarea sistemelor cu circulație naturală este posibilă numai cu transfer semnificativ de căldură;
• cu atât distanța de la punctul inferior al circuitului până la conexiunea radiatorului este mai mare, cu atât aria coloanei de apă este mai mare cu temperatură minimă și densitate maximă.

Pentru a asigura respectarea acestei ultime reguli, de multe ori cuptorul sau cazanul este instalat în cel mai de jos punct al casei, cum ar fi subsolul. Această amplasare a cazanului asigură distanța maximă posibilă între nivelul inferior al radiatoarelor și punctul de intrare a apei în schimbătorul de căldură.

Cu toate acestea, înălțimea dintre punctele inferioare și superioare ale circuitului de apă în timpul circulației naturale nu trebuie să fie prea mare (în practică, nu mai mult de 10 metri). Cuptorul sau cazanul încălzește doar schimbătorul de căldură și partea inferioară a galeriei de accelerație.

Dacă acest fragment este nesemnificativ în raport cu întreaga înălțime a circuitului de apă, atunci scăderea de presiune în fragmentul „fierbinte” al circuitului va fi nesemnificativă și procesul de circulație nu va începe.

Utilizarea sistemelor de circulație naturală pentru clădirile cu două etaje este destul de justificată, dar pentru clădirile mai mari va fi necesară o pompă de circulație

Minimizarea rezistenței la mișcarea apei

La proiectarea unui sistem cu circulație naturală, este necesar să se țină cont de viteza de mișcare a lichidului de răcire de-a lungul circuitului.

in primul rand, cu cât viteza este mai mare, cu atât transferul de căldură va avea loc mai rapid prin sistemul „cazan - schimbător de căldură - circuit de apă - calorifere de încălzire - încăpere”.

În al doilea rând, cu cât viteza lichidului prin schimbătorul de căldură este mai mare, cu atât este mai puțin probabil să fiarbă, ceea ce este deosebit de important pentru încălzirea sobei.

Fierberea apei în sistem poate fi foarte costisitoare - costul demontării, reparației și reinstalării schimbătorului de căldură necesită mult timp și bani

În sisteme încălzire cu circulație forțată viteza de mișcare a apei depinde în principal de parametri pompă de circulație.

La încălzirea apei cu circulație naturală, viteza depinde de următorii factori:

• diferenta de presiune între fragmente de contur în punctul său inferior;
• rezistenta hidrodinamica sistem de incalzire.

Metodele de asigurare a diferenței maxime de presiune au fost discutate mai sus. Rezistența hidrodinamică a unui sistem real nu poate fi calculată cu precizie din cauza modelului matematic complex și a numărului mare de date de intrare, a căror precizie este greu de garantat.

Cu toate acestea, există reguli generale care, dacă sunt respectate, vor reduce rezistența circuitului de încălzire.

Principalele motive pentru scăderea vitezei de mișcare a apei sunt rezistența pereților conductei și prezența îngustărilor datorate prezenței fitingurilor sau supapelor de închidere. La debite mici, practic nu există rezistență la perete.

Excepție fac țevile lungi și subțiri, tipice pentru încălzire cu pardoseala incalzita. De regulă, îi sunt alocate circuite separate cu circulație forțată.

Atunci când alegeți tipuri de țevi pentru un circuit de circulație naturală, va trebui să țineți cont de prezența restricțiilor tehnice la instalarea sistemului. De aceea conducte metal-plastic Nu este de dorit să le folosiți cu circulație naturală a apei din cauza conexiunii lor cu fitinguri cu un diametru interior semnificativ mai mic.

Fitingurile pentru țevi metal-plastic îngustează oarecum diametrul interior și reprezintă un obstacol serios în calea apei cu presiune scăzută (+)

Reguli pentru selectarea și instalarea țevilor

Alegeți între oțel sau tevi din polipropilena căci orice circulație are loc în funcție de criteriul posibilității de utilizare a acestora pentru apă caldă, precum și din punct de vedere al prețului, ușurinței instalării și duratei de viață.

Riserul de alimentare este montat dintr-o țeavă metalică, deoarece apa cu cea mai mare temperatură trece prin ea, iar în cazul încălzirii sobei sau a unei defecțiuni a schimbătorului de căldură, poate trece aburul.

În cazul circulației naturale, este necesar să folosiți un diametru al țevii puțin mai mare decât atunci când utilizați o pompă de circulație. De obicei, pentru încălzirea camerelor de până la 200 de metri pătrați. m, diametrul galeriei de accelerație și al conductei de la intrarea de retur la schimbătorul de căldură este de 2 inci.

Acest lucru este cauzat de o viteză mai mică a apei în comparație cu opțiunea de circulație forțată, ceea ce duce la următoarele probleme:

• reducerea cantității de căldură transferată pe unitatea de timp de la sursă până la camera încălzită;
• apariția blocajelor sau a pungilor de aer, pe care o mică presiune nu le poate suporta.

Când se utilizează circulația naturală cu un circuit de alimentare inferioară, trebuie acordată o atenție deosebită problemei de eliminare a aerului din sistem. Nu poate fi îndepărtat complet din lichidul de răcire prin vasul de expansiune, deoarece Apa clocotită intră mai întâi în dispozitive printr-o linie situată mai jos decât ele.

Cu circulație forțată, presiunea apei conduce aerul către un colector de aer instalat în cel mai înalt punct al sistemului - un dispozitiv cu control automat, manual sau semi-automat. Prin utilizarea Macarale Mayevsky Practic, transferul de căldură este reglat.

În rețelele de încălzire gravitațională cu o sursă situată sub dispozitive, robinetele Mayevsky sunt utilizate direct pentru aerul de scurgere.

Toate caloriferele moderne de încălzire au dispozitive pentru eliberarea aerului, prin urmare, pentru a preveni formarea de dopuri în circuit, puteți face o pantă, conducând aerul la calorifer.

Aerul poate fi, de asemenea, eliminat folosind orificiile de aerisire instalate pe fiecare coloană sau pe o linie aeriană așezată paralel cu rețeaua de alimentare a sistemului. Datorită numărului impresionant de dispozitive de evacuare a aerului, circuitele gravitaționale cu cablaj inferior sunt utilizate extrem de rar.

La presiune scăzută, un mic blocaj de aer poate opri complet sistemul de încălzire. Astfel, conform SNiP 41-01-2003, nu este permisă așezarea conductelor sistemului de încălzire fără pantă la o viteză a apei mai mică de 0,25 m/s.

Cu circulația naturală, astfel de viteze sunt de neatins. Prin urmare, pe lângă creșterea diametrului țevilor, este necesar să se mențină pante constante pentru a elimina aerul din sistemul de încălzire. Panta este proiectată cu o rată de 2-3 mm pe 1 metru; în rețelele de apartamente, panta ajunge la 5 mm pe metru liniar al liniei orizontale.

Panta de alimentare se face in sensul miscarii apei astfel incat aerul sa se deplaseze catre vasul de expansiune sau sistemul de purjare a aerului situat in punctul de sus al circuitului. Deși este posibil să se facă o contra-pantă, în acest caz este necesar să se instaleze suplimentar Ventil de aerisire.

Panta liniei de retur se face de obicei în direcția de mișcare a apei răcite. Apoi punctul cel mai de jos al circuitului va coincide cu intrarea conductei de retur la generatorul de căldură.

Cea mai comună combinație de direcții de pantă a conductelor de alimentare și retur pentru îndepărtarea pungilor de aer dintr-un circuit de apă cu circulație naturală

La montarea pardoselii incalzite o zonă mică într-un circuit cu circulație naturală, este necesar să se prevină intrarea aerului în conductele înguste și situate orizontal ale acestui sistem de încălzire.Este necesar să instalați un dispozitiv de eliminare a aerului în fața podelei încălzite.

Scheme de încălzire cu o singură conductă și două conducte

Atunci când se dezvoltă o schemă de încălzire pentru o casă cu circulație naturală a apei, este posibil să se proiecteze unul sau mai multe circuite separate. Ele pot diferi semnificativ unele de altele. Indiferent de lungime, numărul de radiatoare și alți parametri, acestea sunt realizate conform unei scheme cu o singură țeavă sau cu două țevi.

Circuit folosind o singură linie

Un sistem de încălzire care utilizează aceeași conductă pentru alimentarea secvențială cu apă a radiatoarelor se numește o singură conductă. Cea mai simplă opțiune cu o singură țeavă este încălzirea cu țevi metalice fără utilizarea radiatoarelor.

Acesta este cel mai ieftin și cel mai puțin problematic mod de a încălzi o casă atunci când alegeți circulația naturală a lichidului de răcire. Singurul dezavantaj semnificativ este aspectul țevilor voluminoase.

La cel mai economic versiunea cu o singură conductă Cu caloriferele de încălzire, apa caldă curge secvenţial prin fiecare dispozitiv. Aici este necesar un număr minim de țevi și supape de închidere.

Pe măsură ce mergi lichid de răcire se răcește, astfel încât caloriferele ulterioare primesc apă mai rece, care trebuie luată în considerare la calcularea numărului de secțiuni.

Un circuit simplu cu o singură conductă (mai sus) necesită o cantitate minimă de muncă de instalare și investiții. Opțiunea mai complexă și mai costisitoare de mai jos vă permite să opriți caloriferele fără a opri întregul sistem

Cel mai eficient mod de a conecta dispozitivele de încălzire la o rețea cu o singură conductă este considerată opțiunea diagonală.

Conform acestei scheme de circuite de încălzire cu tip de circulație naturală, apa caldă intră în calorifer de sus, iar după răcire este evacuată prin conducta situată dedesubt.La trecerea în acest fel, apa încălzită degajă cantitatea maximă de căldură.

Când ambele conducte de admisie și de evacuare sunt conectate la baterie în partea de jos, transferul de căldură este redus semnificativ, deoarece lichidul de răcire încălzit trebuie să parcurgă calea cea mai lungă posibilă. Datorită răcirii semnificative, bateriile cu un număr mare de secțiuni nu sunt utilizate în astfel de circuite.

„Leningradka” se caracterizează prin pierderi impresionante de căldură, care trebuie luate în considerare la calcularea sistemului. Avantajul său este că atunci când se utilizează supape de închidere pe conductele de intrare și de evacuare, dispozitivele pot fi oprite selectiv pentru reparații fără a opri ciclul de încălzire (+)

Circuitele de încălzire cu conexiune similară a radiatoarelor se numesc „Leningradka". În ciuda pierderilor de căldură observate, acestea sunt preferate în amenajarea sistemelor de încălzire rezidențiale, ceea ce se datorează aspectului mai estetic al conductei.

Un dezavantaj semnificativ al rețelelor cu o singură conductă este incapacitatea de a opri una dintre secțiunile de încălzire fără a opri circulația apei pe întregul circuit.

Prin urmare, de obicei folosesc o modernizare a schemei clasice cu instalarea „ocolire» să ocolească radiatorul folosind o ramură cu două robinete cu bilă sau o supapă cu trei căi. Acest lucru vă permite să reglați alimentarea cu apă a caloriferului, chiar și oprindu-l complet.

Pentru clădiri cu două sau mai multe etaje, se folosesc variante ale schemei cu o singură conductă cu coloane verticale. În acest caz, distribuția apei calde este mai uniformă decât în ​​cazul coloanelor orizontale. În plus, montantele verticale sunt mai scurte și se potrivesc mai bine în interiorul casei.

O schemă cu o singură țeavă cu cablare verticală este utilizată cu succes la încălzirea camerelor cu două etaje folosind circulația naturală. A fost prezentată o opțiune cu capacitatea de a dezactiva radiatoarele superioare

Opțiune folosind o conductă de retur

Când o țeavă este utilizată pentru a furniza apă caldă la calorifere, iar a doua pentru a scurge apa răcită către un cazan sau un cuptor, această schemă de încălzire se numește sistem de încălzire cu două conducte. În prezența radiatoarelor de încălzire, un astfel de sistem este utilizat mai des decât un sistem cu o singură conductă.

Este mai scump, deoarece necesită instalarea unei țevi suplimentare, dar are o serie de avantaje semnificative:

• distribuție mai uniformă a temperaturii lichid de răcire furnizat caloriferelor;
• mai usor de calculat dependența parametrilor radiatorului de suprafața camerei încălzite și de valorile de temperatură necesare;
• control mai eficient al căldurii la fiecare radiator.

În funcție de direcția de mișcare a apei răcite în raport cu apa fierbinte, sisteme cu două conducte împărțit în trecătoare și fundătură. În circuitele asociate, mișcarea apei răcite are loc în aceeași direcție cu apa caldă, astfel încât durata ciclului pentru întregul circuit este aceeași.

În circuitele de fund, apa răcită se deplasează către apa fierbinte, astfel încât pentru diferite radiatoare lungimile ciclurilor de circulație a lichidului de răcire diferă. Deoarece viteza în sistem este scăzută, timpul de încălzire poate varia semnificativ. Acele calorifere ale căror cicluri de apă sunt mai scurte se vor încălzi mai repede.

Atunci când alegeți un punct mort și schemele de încălzire asociate, acestea provin în primul rând din comoditatea instalării conductei de retur

Există două tipuri de amplasare a căptușelii în raport cu radiatoarele de încălzire: superior și inferior.Cu racordul de sus, conducta de alimentare cu apă caldă este situată deasupra radiatoarelor de încălzire, iar cu racordul de jos, este dedesubt.

Cu o conexiune inferioară, este posibilă eliminarea aerului prin calorifere și nu este nevoie să rulați țevi de sus, ceea ce este bun din punctul de vedere al designului camerei.

Cu toate acestea, fără un colector de accelerație, căderea de presiune va fi mult mai mică decât atunci când se utilizează linia superioară. Prin urmare, căptușeala de jos practic nu este utilizată la încălzirea spațiilor conform principiului circulației naturale.

Concluzii și video util pe această temă

Organizarea unui circuit cu o singură conductă bazat pe un cazan electric pentru o casă mică:

Funcționarea unui sistem cu două țevi pentru o casă din lemn cu un etaj bazat pe un cazan cu combustibil solid cu ardere lungă:

Utilizarea circulației naturale în timpul mișcării apei în circuitul de încălzire necesită calcule precise și lucrări de instalare competente din punct de vedere tehnic. Dacă aceste condiții sunt îndeplinite, sistemul de încălzire va încălzi eficient spațiile unei case private și va scuti proprietarii de zgomotul pompei și dependența de electricitate.

Dacă aveți întrebări pe această temă sau doriți să împărtășiți experiența dumneavoastră personală în organizarea și operarea unui sistem de încălzire de tip gravitațional, vă rugăm să lăsați comentarii la acest articol. Blocul de feedback este situat mai jos.