Natūralios cirkuliacijos šildymo sistema: bendros vandens grandinės schemos

Autonominio gravitacinio šildymo tinklo statyba pasirenkama, jei nepraktiška, o kartais ir neįmanoma įrengti cirkuliacinį siurblį ar prijungti prie centralizuoto maitinimo.

Tokia sistema pigiau montuojama ir visiškai nepriklausoma nuo elektros. Tačiau jo našumas labai priklauso nuo dizaino tikslumo.

Kad šildymo sistema su natūralia cirkuliacija veiktų sklandžiai, būtina apskaičiuoti jos parametrus, teisingai sumontuoti komponentus ir pagrįstai parinkti vandens kontūro konstrukciją. Mes padėsime išspręsti šias problemas.

Aprašėme pagrindinius gravitacinės sistemos veikimo principus, patarėme renkantis dujotiekį, išdėstėme grandinės surinkimo ir darbo mazgų išdėstymo taisykles. Ypatingą dėmesį skyrėme vieno ir dviejų vamzdžių šildymo schemų konstrukcijai ir veikimo ypatumams.

Natūralios cirkuliacijos proceso principai

Vandens judėjimas šildymo kontūre nenaudojant cirkuliacinio siurblio vyksta dėl natūralių fizikinių dėsnių.

Šių procesų pobūdžio supratimas leis kompetentingai parengti šildymo sistemos projektą standartiniams ir nestandartiniams atvejams.

Didžiausias hidrostatinio slėgio skirtumas

Pagrindinė bet kokio aušinimo skysčio (vandens ar antifrizo) fizinė savybė, palengvinanti jo judėjimą grandinėje natūralios cirkuliacijos metu, yra tankio sumažėjimas didėjant temperatūrai.

Karšto vandens tankis yra mažesnis nei šalto vandens, todėl skiriasi šilto ir šalto skysčio kolonėlių hidrostatinis slėgis. Šaltas vanduo, tekantis į šilumokaitį, karštą vandenį išstumia į viršų vamzdžiu.

Vandens varomoji jėga grandinėje natūralios cirkuliacijos metu yra hidrostatinio slėgio skirtumas tarp šalto ir karšto skysčio kolonėlių

Namo šildymo kontūrą galima suskirstyti į kelis fragmentus. Vanduo nukreipiamas aukštyn išilgai „karštų“ fragmentų, o žemyn – išilgai „šaltų“ fragmentų.Fragmentų ribos yra viršutinis ir apatinis šildymo sistemos taškai.

Pagrindinė užduotis modeliuojant natūralios cirkuliacijos sistemosvanduo turi pasiekti didžiausią įmanomą skysčio kolonėlės slėgio skirtumą „karštuose“ ir „šaltuose“ fragmentuose.

Klasikinis natūralios cirkuliacijos vandens kontūro elementas yra pagreičio kolektorius (pagrindinis stovas) - vertikalus vamzdis, nukreiptas į viršų nuo šilumokaičio.

Pagreičio kolektorius turi būti maksimalios temperatūros, todėl yra izoliuotas per visą ilgį. Nors, jei kolektoriaus aukštis nėra didelis (kaip vieno aukšto namams), izoliacija gali būti neatliekama, nes vanduo jame neturės laiko atvėsti.

Paprastai sistema suprojektuota taip, kad pagreičio kolektoriaus viršutinis taškas sutampa su visos grandinės viršutiniu tašku. Yra išėjimas į atviras išsiplėtimo bakas arba oro išleidimo vožtuvas, jei naudojamas membraninis bakas.

Tada „karšto“ grandinės fragmento ilgis yra minimalus, todėl šioje srityje sumažėja šilumos nuostoliai.

Taip pat pageidautina, kad „karšta“ grandinės dalis nebūtų derinama su ilgalaike sekcija, transportuojančia aušinamą aušinimo skystį. Idealiu atveju žemiausias vandens kontūro taškas sutampa su šilumokaičio, esančio šildymo įrenginyje, žemiausiu tašku.

Kuo žemiau katilas yra šildymo sistemoje, tuo mažesnis skysčio kolonėlės hidrostatinis slėgis karštoje grandinės dalyje.

„Šaltas“ vandens kontūro segmentas taip pat turi savo taisykles, kurios padidina skysčio slėgį:

• tuo didesni šilumos nuostoliai „šaltoje“ šilumos tinklo dalyje, kuo žemesnė vandens temperatūra ir didesnis jo tankis, todėl sistemų su natūralia cirkuliacija veikimas galimas tik esant dideliam šilumos perdavimui;
• tuo didesnis atstumas nuo apatinio grandinės taško iki radiatoriaus jungties, tuo didesnis vandens stulpelio plotas su minimalia temperatūra ir didžiausiu tankiu.

Siekiant užtikrinti šios paskutinės taisyklės laikymąsi, dažnai krosnis ar katilas įrengiamas žemiausiame namo taške, pavyzdžiui, rūsyje. Toks katilo išdėstymas užtikrina maksimalų įmanomą atstumą tarp apatinio radiatorių lygio ir vandens patekimo į šilumokaitį taško.

Tačiau aukštis tarp apatinio ir viršutinio vandens kontūro taškų natūralios cirkuliacijos metu neturėtų būti per didelis (praktiškai ne didesnis kaip 10 metrų). Krosnis arba katilas šildo tik šilumokaitį ir apatinę pagreičio kolektoriaus dalį.

Jei šis fragmentas yra nereikšmingas, palyginti su visu vandens kontūro aukščiu, tada slėgio kritimas „karštame“ grandinės fragmente bus nereikšmingas ir cirkuliacijos procesas neprasidės.

Natūralios cirkuliacijos sistemų naudojimas dviejų aukštų pastatams yra gana pagrįstas, tačiau didesniems pastatams reikės cirkuliacinio siurblio

Sumažina atsparumą vandens judėjimui

Projektuojant sistemą su natūralia cirkuliacija, būtina atsižvelgti į aušinimo skysčio judėjimo greitį grandinėje.

Pirmiausia, kuo greitesnis greitis, tuo greitesnis šilumos perdavimas vyks per sistemą „katilas – šilumokaitis – vandens kontūras – šildymo radiatoriai – patalpa“.

Antra, kuo didesnis skysčio greitis per šilumokaitį, tuo mažesnė tikimybė, kad jis užvirs, o tai ypač svarbu krosnelės kūrenimui.

Verdantis vanduo sistemoje gali kainuoti labai brangiai – šilumokaičio išmontavimas, remontas ir pakartotinis montavimas reikalauja daug laiko ir pinigų

Sistemose šildymas priverstine cirkuliacija vandens judėjimo greitis daugiausia priklauso nuo parametrų cirkuliacinis siurblys.

Šildant vandenį natūralia cirkuliacija, greitis priklauso nuo šių veiksnių:

• slėgio skirtumas tarp kontūro fragmentų jo apatiniame taške;
• hidrodinaminis atsparumas šildymo sistema.

Didžiausio slėgio skirtumo užtikrinimo būdai buvo aptarti aukščiau. Realios sistemos hidrodinaminė varža negali būti tiksliai apskaičiuota dėl sudėtingo matematinio modelio ir daugybės įvesties duomenų, kurių tikslumą sunku garantuoti.

Tačiau yra bendrų taisyklių, kurių laikantis sumažės šildymo kontūro varža.

Pagrindinės vandens judėjimo greičio sumažėjimo priežastys yra vamzdžių sienelių atsparumas ir susiaurėjimai dėl jungiamųjų detalių ar uždarymo vožtuvų. Esant mažam srautui, sienelės pasipriešinimo praktiškai nėra.

Išimtis yra ilgi ir ploni vamzdžiai, būdingi šildymui šildomos grindys. Paprastai tam skiriamos atskiros grandinės su priverstine cirkuliacija.

Renkantis natūralios cirkuliacijos grandinės vamzdžių tipus, montuojant sistemą turėsite atsižvelgti į techninius apribojimus. Štai kodėl metaliniai-plastikiniai vamzdžiai Nepageidautina juos naudoti su natūralia vandens cirkuliacija, nes jie yra sujungti su žymiai mažesnio vidinio skersmens jungiamosiomis detalėmis.

Metalo-plastikinių vamzdžių jungiamosios detalės šiek tiek susiaurina vidinį skersmenį ir yra rimta kliūtis žemo slėgio vandeniui (+)

Vamzdžių parinkimo ir montavimo taisyklės

Galima rinktis iš plieno arba polipropileno vamzdžiai bet kokia cirkuliacija vyksta pagal galimybės juos naudoti karštam vandeniui, taip pat kainos, įrengimo paprastumo ir tarnavimo laiko požiūriu.

Tiekimo stovas montuojamas iš metalinio vamzdžio, nes per jį praeina aukščiausios temperatūros vanduo, o kaitinant krosnį ar sugedus šilumokaičiui, gali prasiskverbti garai.

Esant natūraliai cirkuliacijai, reikia naudoti šiek tiek didesnį vamzdžio skersmenį nei naudojant cirkuliacinį siurblį. Paprastai patalpoms iki 200 kvadratinių metrų šildyti. m, pagreičio kolektoriaus ir vamzdžio skersmuo ties grįžtamuoju įvadu į šilumokaitį yra 2 coliai.

Taip yra dėl mažesnio vandens greičio, palyginti su priverstinės cirkuliacijos parinktimi, o tai sukelia šias problemas:

• perduodamos šilumos kiekio sumažinimas per laiko vienetą nuo šaltinio iki šildomos patalpos;
• užsikimšimų ar oro kišenių atsiradimas, kurių nedidelis spaudimas negali atlaikyti.

Naudojant natūralią cirkuliaciją su apatine tiekimo grandine, ypatingas dėmesys turi būti skiriamas oro pašalinimo iš sistemos problemai. Jo negalima visiškai pašalinti iš aušinimo skysčio per išsiplėtimo baką, nes Verdantis vanduo pirmiausia patenka į prietaisus per liniją, esančią žemiau už juos.

Esant priverstinei cirkuliacijai, vandens slėgis varo orą į oro kolektorių, įrengtą aukščiausiame sistemos taške – įrenginį su automatiniu, rankiniu arba pusiau automatiniu valdymu. Naudojant Mayevsky gervės Iš esmės reguliuojamas šilumos perdavimas.

Gravitaciniuose šildymo tinkluose, kurių tiekimas yra po prietaisais, Mayevsky čiaupai naudojami tiesiogiai orui išleisti.

Visuose šiuolaikiniuose šildymo radiatoriuose yra oro išleidimo įtaisai, todėl, kad grandinėje nesusidarytų kamščiai, galite padaryti nuolydį, nukreipdami orą į radiatorių.

Orą taip pat galima pašalinti naudojant orlaides, įrengtas kiekviename stove arba ant oro linijos, nutiestos lygiagrečiai sistemos tinklui. Dėl įspūdingo oro išmetimo įtaisų skaičiaus gravitacinės grandinės su apatiniais laidais naudojamos itin retai.

Esant žemam slėgiui, nedidelis oro užraktas gali visiškai sustabdyti šildymo sistemą. Taigi pagal SNiP 41-01-2003 neleidžiama tiesti šildymo sistemos vamzdynų be nuolydžio, kai vandens greitis mažesnis nei 0,25 m/s.

Esant natūraliai cirkuliacijai, toks greitis nepasiekiamas. Todėl, be vamzdžių skersmens didinimo, būtina išlaikyti pastovius nuolydžius, kad būtų pašalintas oras iš šildymo sistemos. Nuolydis projektuojamas 2-3 mm 1 metrui, daugiabučių tinkluose nuolydis siekia 5 mm vienam tiesiniam horizontalios linijos metrui.

Tiekimo nuolydis daromas vandens judėjimo kryptimi, kad oras judėtų į išsiplėtimo baką arba oro išleidimo sistemą, esančią viršutiniame grandinės taške. Nors galima padaryti prieššlaitelį, tokiu atveju reikia papildomai įrengti ventiliacijos vožtuvas.

Grįžimo linijos nuolydis paprastai daromas atšaldyto vandens judėjimo kryptimi. Tada žemiausias grandinės taškas sutaps su grįžtamojo vamzdžio įėjimu į šilumos generatorių.

Labiausiai paplitęs tiekimo ir grąžinimo vamzdžių nuolydžio krypčių derinys, skirtas pašalinti oro kišenes iš natūralios cirkuliacijos vandens kontūro

At šildomų grindų įrengimas nedidelis plotas grandinėje su natūralia cirkuliacija, būtina, kad oras nepatektų į siaurus ir horizontaliai išdėstytus šios šildymo sistemos vamzdžius.Prieš šildomas grindis būtina įrengti oro šalinimo įrenginį.

Vieno vamzdžio ir dviejų vamzdžių šildymo schemos

Kuriant šildymo schemą namui su natūralia vandens cirkuliacija, galima suprojektuoti vieną ar kelias atskiras grandines. Jie gali labai skirtis vienas nuo kito. Nepriklausomai nuo ilgio, radiatorių skaičiaus ir kitų parametrų, jie gaminami pagal vieno vamzdžio arba dviejų vamzdžių schemą.

Grandinė naudojant vieną eilutę

Šildymo sistema, naudojanti tą patį vamzdį nuosekliam vandens tiekimui į radiatorius, vadinama vienvamzde. Paprasčiausias vieno vamzdžio variantas yra šildymas metaliniais vamzdžiais nenaudojant radiatorių.

Tai pigiausias ir mažiausiai problematiškas būdas šildyti namus renkantis natūralią aušinimo skysčio cirkuliaciją. Vienintelis reikšmingas trūkumas yra didelių gabaritų vamzdžių išvaizda.

Ekonomiškiausiu atveju vieno vamzdžio versija Su šildymo radiatoriais karštas vanduo nuosekliai teka per kiekvieną įrenginį. Čia reikalingas minimalus vamzdžių ir uždarymo vožtuvų skaičius.

Einant aušinimo skystis atvėsta, todėl paskesni radiatoriai gauna šaltesnį vandenį, į kurį reikia atsižvelgti skaičiuojant sekcijų skaičių.

Paprasta vieno vamzdžio grandinė (aukščiau) reikalauja minimalių montavimo darbų ir investicijų. Toliau pateikta sudėtingesnė ir brangesnė parinktis leidžia išjungti radiatorius nesustabdant visos sistemos

Veiksmingiausias būdas prijungti šildymo įrenginius prie vieno vamzdžio tinklo yra įstrižainė.

Pagal šią natūralios cirkuliacijos šildymo kontūrų schemą karštas vanduo patenka į radiatorių iš viršaus, o po aušinimo išleidžiamas per žemiau esantį vamzdį.Pravažiuojant tokiu būdu pašildytas vanduo atiduoda didžiausią šilumos kiekį.

Sujungus ir įleidimo, ir išleidimo vamzdžius prie akumuliatoriaus apačioje, šilumos perdavimas gerokai sumažėja, nes įkaitęs aušinimo skystis turi keliauti kuo ilgiau. Dėl didelio aušinimo tokiose grandinėse nenaudojamos baterijos su daugybe sekcijų.

„Leningradka“ pasižymi įspūdingais šilumos nuostoliais, į kuriuos reikia atsižvelgti skaičiuojant sistemą. Jo pranašumas yra tas, kad naudojant uždaromuosius vožtuvus įleidimo ir išleidimo vamzdžiuose, prietaisus galima pasirinktinai išjungti remontui nestabdant šildymo ciklo (+)

Šildymo kontūrai su panašiu radiatorių prijungimu vadinami "Leningradka“. Nepaisant pastebimų šilumos nuostolių, jiems pirmenybė teikiama įrengiant gyvenamųjų namų šildymo sistemas, o tai lemia estetiškesnė vamzdyno išvaizda.

Reikšmingas vieno vamzdžio tinklų trūkumas yra nesugebėjimas išjungti vienos iš šildymo sekcijų nesustabdant vandens cirkuliacijos visoje grandinėje.

Todėl jie dažniausiai naudoja klasikinės schemos modernizavimą su instaliacija “Apeiti» apeiti radiatorių, naudojant atšaką su dviem rutuliniais vožtuvais arba trijų krypčių vožtuvu. Tai leidžia reguliuoti vandens tiekimą į radiatorių, netgi visiškai jį išjungti.

Dviejų ar daugiau aukštų pastatams naudojami vieno vamzdžio schemos su vertikaliais stovais variantai. Šiuo atveju karšto vandens paskirstymas yra tolygesnis nei naudojant horizontalius stovus. Be to, vertikalūs stovai yra trumpesni ir geriau įsilieja į namų interjerą.

Vieno vamzdžio schema su vertikaliais laidais sėkmingai naudojama šildant dviejų aukštų kambarius naudojant natūralią cirkuliaciją. Buvo pateikta galimybė išjungti viršutinius radiatorius

Galimybė naudojant grįžtamąjį vamzdį

Kai vienas vamzdis naudojamas karštam vandeniui tiekti radiatoriams, o antrasis atvėsusiam vandeniui nuleisti į katilą ar krosnį, tokia šildymo schema vadinama dviejų vamzdžių šildymo sistema. Esant šildymo radiatoriams, tokia sistema naudojama dažniau nei vieno vamzdžio sistema.

Jis yra brangesnis, nes reikia įrengti papildomą vamzdį, tačiau turi daug reikšmingų pranašumų:

• tolygesnis temperatūros pasiskirstymas aušinimo skystis tiekiamas į radiatorius;
• lengviau apskaičiuoti radiatoriaus parametrų priklausomybė nuo šildomo kambario ploto ir reikalingų temperatūros verčių;
• efektyvesnė šilumos kontrolė prie kiekvieno radiatoriaus.

Priklausomai nuo atšaldyto vandens judėjimo krypties karšto vandens atžvilgiu, dviejų vamzdžių sistemos skirstomi į praeinančius ir aklavietes. Susijusiose grandinėse aušinamas vanduo juda ta pačia kryptimi kaip ir karštas vanduo, todėl visos grandinės ciklo trukmė yra tokia pati.

Akligatvių grandinėse aušinamas vanduo juda karšto vandens link, todėl skirtingiems radiatoriams aušinimo skysčio cirkuliacijos ciklų ilgis skiriasi. Kadangi greitis sistemoje yra mažas, šildymo laikas gali labai skirtis. Tie radiatoriai, kurių vandens ciklo trukmė trumpesnė, įkais greičiau.

Renkantis aklavietę ir susijusias šildymo schemas, jos pirmiausia remiasi grįžtamojo vamzdžio įrengimo patogumu

Yra dviejų tipų įdėklo vieta šildymo radiatorių atžvilgiu: viršutinė ir apatinė.Su viršutine jungtimi karštą vandenį tiekiantis vamzdis yra virš šildymo radiatorių, o su apatine jungtimi – žemiau.

Su apatine jungtimi galima pašalinti orą per radiatorius ir nereikia vedžioti vamzdžių iš viršaus, o tai yra gerai kambario dizaino požiūriu.

Tačiau be pagreičio kolektoriaus slėgio kritimas bus daug mažesnis nei naudojant viršutinę liniją. Todėl šildant patalpas natūralios cirkuliacijos principu dugno įdėklas praktiškai nenaudojamas.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vieno vamzdžio grandinės, pagrįstos elektriniu katilu, organizavimas mažam namui:

Dviejų vamzdžių sistemos veikimas vieno aukšto mediniam namui, kurio pagrindas yra ilgai degantis kieto kuro katilas:

Natūralios cirkuliacijos naudojimas vandens judėjimo metu šildymo kontūre reikalauja tikslių skaičiavimų ir techniškai kompetentingų montavimo darbų. Jei šios sąlygos bus įvykdytos, šildymo sistema efektyviai šildys privataus namo patalpas ir atleis savininkus nuo siurblio triukšmo ir priklausomybės nuo elektros.

Jei turite klausimų šia tema arba norėtumėte pasidalinti savo asmenine patirtimi organizuojant ir eksploatuojant gravitacinio tipo šildymo sistemą, palikite komentarus apie šį straipsnį. Atsiliepimų blokas yra žemiau.