Dabiskās cirkulācijas apkures sistēma: kopējās ūdens ķēdes shēmas

Autonomā gravitācijas tipa siltumtīkla izbūve tiek izvēlēta, ja ir nepraktiski un dažkārt neiespējami uzstādīt cirkulācijas sūkni vai pieslēgt centralizētai barošanas avotam.

Šāda sistēma ir lētāk uzstādāma un ir pilnībā neatkarīga no elektrības. Tomēr tā veiktspēja lielā mērā ir atkarīga no dizaina precizitātes.

Lai apkures sistēma ar dabisko cirkulāciju darbotos nevainojami, ir jāaprēķina tās parametri, pareizi jāinstalē komponenti un saprātīgi jāizvēlas ūdens kontūra konstrukcija. Mēs palīdzēsim atrisināt šīs problēmas.

Mēs aprakstījām galvenos gravitācijas sistēmas darbības principus, sniedzām padomus par cauruļvada izvēli, kā arī izklāstījām ķēdes montāžas un darba mezglu izvietošanas noteikumus. Mēs pievērsām īpašu uzmanību vienas un divu cauruļu apkures shēmu konstrukcijai un darbības iezīmēm.

Dabiskās cirkulācijas procesa principi

Ūdens kustības process apkures lokā, neizmantojot cirkulācijas sūkni, notiek dabisko fizisko likumu dēļ.

Izpratne par šo procesu būtību ļaus kompetenti izstrādāt apkures sistēmas projektu standarta un nestandarta gadījumiem.

Maksimālā hidrostatiskā spiediena starpība

Jebkura dzesēšanas šķidruma (ūdens vai antifrīza) galvenā fiziskā īpašība, kas atvieglo tā kustību pa ķēdi dabiskās cirkulācijas laikā, ir blīvuma samazināšanās, palielinoties temperatūrai.

Karstā ūdens blīvums ir mazāks nekā aukstā ūdens blīvums, tāpēc siltās un aukstās šķidruma kolonnas hidrostatiskais spiediens atšķiras. Aukstais ūdens, kas plūst uz siltummaini, izspiež karsto ūdeni augšup pa cauruli.

Ūdens virzošais spēks ķēdē dabiskās cirkulācijas laikā ir hidrostatiskā spiediena starpība starp auksto un karsto šķidruma kolonnu

Mājas apkures loku var iedalīt vairākos fragmentos. Ūdens tiek virzīts uz augšu pa “karstajiem” fragmentiem un uz leju pa “aukstajiem” fragmentiem.Fragmentu robežas ir apkures sistēmas augšējais un apakšējais punkts.

Galvenais uzdevums modelēšanā dabiskās cirkulācijas sistēmasūdenim ir jāsasniedz maksimālā iespējamā atšķirība starp šķidruma kolonnas spiedienu “karstajos” un “aukstajos” fragmentos.

Klasisks dabiskās cirkulācijas ūdens ķēdes elements ir paātrinājuma kolektors (galvenais stāvvads) - vertikāla caurule, kas vērsta uz augšu no siltummaiņa.

Paātrinājuma kolektoram jābūt ar maksimālo temperatūru, tāpēc tas ir izolēts visā garumā. Lai gan, ja kolektora augstums nav augsts (kā vienstāvu mājām), izolāciju var neveikt, jo ūdenim tajā nebūs laika atdzist.

Parasti sistēma ir veidota tā, lai paātrinājuma kolektora augšējais punkts sakristu ar visas ķēdes augšējo punktu. Ir izeja uz atvērta izplešanās tvertne vai gaisa ventilācijas vārsts, ja tiek izmantota membrānas tvertne.

Tad “karstās” ķēdes fragmenta garums ir minimālais iespējamais, kas noved pie siltuma zudumu samazināšanās šajā zonā.

Vēlams arī, lai ķēdes “karstā” daļa netiktu apvienota ar ilgstošu sekciju, kas transportē atdzesētu dzesēšanas šķidrumu. Ideālā gadījumā ūdens ķēdes zemākais punkts sakrīt ar sildīšanas ierīcē ievietotā siltummaiņa zemāko punktu.

Jo zemāk katls atrodas apkures sistēmā, jo zemāks ir šķidruma kolonnas hidrostatiskais spiediens ķēdes karstajā daļā.

Ūdens ķēdes “aukstajam” segmentam ir arī savi noteikumi, kas palielina šķidruma spiedienu:

• jo lielāki siltuma zudumi siltumtīkla “aukstajā” daļā, jo zemāka ir ūdens temperatūra un lielāks tā blīvums, tāpēc sistēmu darbība ar dabisko cirkulāciju iespējama tikai ar ievērojamu siltuma pārnesi;
• jo lielāks attālums no ķēdes apakšējā punkta līdz radiatora savienojumam, jo lielāks ir ūdens staba laukums ar minimālo temperatūru un maksimālo blīvumu.

Lai nodrošinātu atbilstību šim pēdējam noteikumam, bieži vien krāsns vai katls tiek uzstādīts mājas zemākajā punktā, piemēram, pagrabā. Šāds katla izvietojums nodrošina maksimāli iespējamo attālumu starp radiatoru apakšējo līmeni un ūdens ieplūdes vietu siltummainī.

Tomēr augstumam starp ūdens aprites apakšējo un augšējo punktu dabiskās cirkulācijas laikā nevajadzētu būt pārāk lielam (praksē ne vairāk kā 10 metri). Krāsns vai katls silda tikai siltummaini un paātrinājuma kolektora apakšējo daļu.

Ja šis fragments ir nenozīmīgs attiecībā pret visu ūdens kontūra augstumu, tad spiediena kritums ķēdes “karstajā” fragmentā būs nenozīmīgs un cirkulācijas process nesāksies.

Dabiskās cirkulācijas sistēmu izmantošana divstāvu ēkām ir diezgan pamatota, bet lielākām ēkām būs nepieciešams cirkulācijas sūknis

Samazinot pretestību ūdens kustībai

Projektējot sistēmu ar dabisko cirkulāciju, ir jāņem vērā dzesēšanas šķidruma kustības ātrums pa ķēdi.

Pirmkārt, jo lielāks ātrums, jo ātrāk notiks siltuma pārnešana caur sistēmu “katls – siltummainis – ūdens kontūrs – apkures radiatori – telpa”.

Otrkārt, jo lielāks ir šķidruma ātrums caur siltummaini, jo mazāka iespēja, ka tas uzvārīsies, kas ir īpaši svarīgi krāsns apkurei.

Ūdens vārīšana sistēmā var būt ļoti dārga - siltummaiņa demontāžas, remonta un atkārtotas uzstādīšanas izmaksas prasa daudz laika un naudas

Sistēmās piespiedu cirkulācijas apkure ūdens kustības ātrums galvenokārt ir atkarīgs no parametriem cirkulācijas sūknis.

Izmantojot ūdens sildīšanu ar dabisko cirkulāciju, ātrums ir atkarīgs no šādiem faktoriem:

• spiediena starpība starp kontūras fragmentiem tās apakšējā punktā;
• hidrodinamiskā pretestība apsildes sistēma.

Metodes maksimālās spiediena starpības nodrošināšanai tika apspriestas iepriekš. Reālas sistēmas hidrodinamisko pretestību nevar precīzi aprēķināt sarežģītā matemātiskā modeļa un lielā ieejas datu skaita dēļ, kuru precizitāti ir grūti garantēt.

Tomēr ir vispārīgi noteikumi, kuru ievērošana samazinās apkures loka pretestību.

Galvenie ūdens kustības ātruma samazināšanās iemesli ir cauruļu sienu pretestība un sašaurināšanās armatūras vai slēgvārstu klātbūtnes dēļ. Pie maziem plūsmas ātrumiem sienas pretestības praktiski nav.

Izņēmums ir garas un plānas caurules, kas raksturīgas apkurei ar apsildāmā grīda. Parasti tam tiek piešķirtas atsevišķas ķēdes ar piespiedu cirkulāciju.

Izvēloties cauruļu veidus dabiskās cirkulācijas ķēdei, uzstādot sistēmu, jums būs jāņem vērā tehnisku ierobežojumu klātbūtne. Tāpēc metāla plastmasas caurules Nav vēlams tos izmantot ar dabisku ūdens cirkulāciju, jo tie ir savienoti ar veidgabaliem ar ievērojami mazāku iekšējo diametru.

Metāla-plastmasas cauruļu veidgabali nedaudz sašaurina iekšējo diametru un ir nopietns šķērslis zema spiediena ūdenim (+)

Cauruļu izvēles un uzstādīšanas noteikumi

Izvēle starp tērauda vai polipropilēna caurules jebkurai cirkulācijai notiek saskaņā ar kritēriju par to izmantošanas iespēju karstajam ūdenim, kā arī no cenas, uzstādīšanas vienkāršības un kalpošanas laika.

Padeves stāvvads ir uzstādīts no metāla caurules, jo caur to iet augstākās temperatūras ūdens, un krāsns apkures vai siltummaiņa darbības traucējumu gadījumā var izplūst tvaiks.

Izmantojot dabisko cirkulāciju, ir jāizmanto caurules diametrs, kas ir nedaudz lielāks nekā tad, ja tiek izmantots cirkulācijas sūknis. Parasti telpu apkurei līdz 200 kvadrātmetriem. m, paātrinājuma kolektora un caurules diametrs siltummaiņa atgaitas ieejā ir 2 collas.

To izraisa mazāks ūdens ātrums, salīdzinot ar piespiedu cirkulācijas iespēju, kas rada šādas problēmas:

• nodotā ​​siltuma daudzuma samazināšana laika vienībā no avota līdz apsildāmajai telpai;
• aizsprostojumu vai gaisa kabatu parādīšanās, ko ar nelielu spiedienu nevar izturēt.

Izmantojot dabisko cirkulāciju ar apakšējo padeves ķēdi, īpaša uzmanība jāpievērš gaisa izvadīšanas problēmai no sistēmas. To nevar pilnībā izņemt no dzesēšanas šķidruma caur izplešanās tvertni, jo Verdošs ūdens vispirms iekļūst ierīcēs pa līniju, kas atrodas zemāk par tām.

Ar piespiedu cirkulāciju ūdens spiediens virza gaisu uz gaisa savācēju, kas uzstādīts sistēmas augstākajā punktā - ierīci ar automātisku, manuālu vai pusautomātisku vadību. Izmantojot Mayevsky celtņi Būtībā siltuma pārnese tiek regulēta.

Gravitācijas siltumtīklos ar padevi, kas atrodas zem ierīcēm, Mayevsky krānus izmanto tieši gaisa atgaisošanai.

Visiem mūsdienu apkures radiatoriem ir ierīces gaisa izlaišanai, tāpēc, lai novērstu aizbāžņu veidošanos ķēdē, varat izveidot slīpumu, virzot gaisu uz radiatoru

Gaisu var arī noņemt, izmantojot ventilācijas atveres, kas uzstādītas uz katra stāvvada vai uz gaisvadu līnijas, kas novietota paralēli sistēmas tīklam. Sakarā ar iespaidīgo gaisa izplūdes ierīču skaitu, gravitācijas ķēdes ar apakšējo vadu tiek izmantotas ārkārtīgi reti.

Ar zemu spiedienu neliela gaisa slēdzene var pilnībā apturēt apkures sistēmu. Tādējādi saskaņā ar SNiP 41-01-2003 nav atļauts likt apkures sistēmas cauruļvadus bez slīpuma ar ūdens ātrumu, kas mazāks par 0,25 m / s.

Ar dabisko cirkulāciju šāds ātrums nav sasniedzams. Tāpēc papildus cauruļu diametra palielināšanai ir nepieciešams uzturēt nemainīgas nogāzes, lai noņemtu gaisu no apkures sistēmas. Slīpums ir projektēts ar ātrumu 2-3 mm uz 1 metru, dzīvokļu tīklos slīpums sasniedz 5 mm uz horizontālās līnijas lineāro metru.

Padeves slīpums ir izveidots ūdens kustības virzienā, lai gaiss virzītos uz izplešanās tvertni vai gaisa atgaisošanas sistēmu, kas atrodas ķēdes augšējā punktā. Lai gan ir iespējams izveidot pretslīpi, šajā gadījumā ir nepieciešams papildus uzstādīt ventilācijas vārsts.

Atgriešanās līnijas slīpums parasti tiek veikts atdzesētā ūdens kustības virzienā. Tad ķēdes zemākais punkts sakritīs ar atgaitas caurules ieeju siltuma ģeneratorā.

Visizplatītākā pieplūdes un atgaitas caurules slīpuma virzienu kombinācija gaisa kabatu noņemšanai no dabiskās cirkulācijas ūdens kontūras

Plkst silto grīdu ierīkošana neliela platība ķēdē ar dabisko cirkulāciju, ir nepieciešams novērst gaisa iekļūšanu šaurajās un horizontāli novietotajās šīs apkures sistēmas caurulēs.Siltās grīdas priekšā ir nepieciešams uzstādīt gaisa noņemšanas ierīci.

Viencaurules un divu cauruļu apkures shēmas

Izstrādājot apkures shēmu mājai ar dabisko ūdens cirkulāciju, ir iespējams projektēt vienu vai vairākas atsevišķas ķēdes. Tie var būtiski atšķirties viens no otra. Neatkarīgi no garuma, radiatoru skaita un citiem parametriem tie ir izgatavoti pēc vienas caurules vai divu cauruļu shēmas.

Ķēde, izmantojot vienu līniju

Apkures sistēmu, kas izmanto vienu un to pašu cauruli secīgai ūdens padevei radiatoriem, sauc par viencaurules. Vienkāršākā viencaurules iespēja ir apkure ar metāla caurulēm, neizmantojot radiatorus.

Tas ir lētākais un vismazāk problemātiskais veids, kā sildīt māju, izvēloties dabisko dzesēšanas šķidruma cirkulāciju. Vienīgais būtiskais trūkums ir apjomīgu cauruļu izskats.

Visekonomiskākajā gadījumā vienas caurules versija Ar apkures radiatoriem karstais ūdens plūst secīgi cauri katrai ierīcei. Šeit ir nepieciešams minimālais cauruļu un slēgvārstu skaits.

Kā jums iet dzesēšanas šķidrums atdziest, tāpēc nākamie radiatori saņem aukstāku ūdeni, kas jāņem vērā, aprēķinot sekciju skaitu.

Vienkārša vienas caurules ķēde (iepriekš) prasa minimālu uzstādīšanas darbu un ieguldījumu apjomu. Tālāk norādītā sarežģītākā un dārgākā opcija ļauj izslēgt radiatorus, neapturot visu sistēmu

Visefektīvākais veids, kā savienot apkures ierīces ar viencaurules tīklu, tiek uzskatīts par diagonālo iespēju.

Saskaņā ar šo apkures loku shēmu ar dabiskās cirkulācijas veidu karstais ūdens ieplūst radiatorā no augšas, un pēc dzesēšanas tas tiek izvadīts caur cauruli, kas atrodas zemāk.Šādi ejot garām, uzsildīts ūdens izdala maksimālo siltuma daudzumu.

Kad gan ieplūdes, gan izplūdes caurules ir savienotas ar akumulatoru apakšā, siltuma padeve ievērojami samazinās, jo uzkarsētajam dzesēšanas šķidrumam ir jāpārvieto visgarākais ceļš. Ievērojamas dzesēšanas dēļ šādās shēmās netiek izmantotas baterijas ar lielu sekciju skaitu.

“Ļeņingradkai” ir raksturīgi iespaidīgi siltuma zudumi, kas jāņem vērā, aprēķinot sistēmu. Tās priekšrocība ir tāda, ka, izmantojot slēgvārstus uz ieplūdes un izplūdes caurulēm, ierīces var selektīvi izslēgt remontam, neapturot apkures ciklu (+)

Apkures lokus ar līdzīgu radiatoru pieslēgumu sauc par "Ļeņingradka". Neskatoties uz atzīmētajiem siltuma zudumiem, tiem priekšroka tiek dota dzīvojamo māju apkures sistēmu sakārtošanā, kas ir saistīts ar cauruļvada estētiskāku izskatu.

Būtisks viencauruļu tīklu trūkums ir nespēja izslēgt vienu no apkures sekcijām, nepārtraucot ūdens cirkulāciju visā ķēdē.

Tāpēc viņi parasti izmanto klasiskās shēmas modernizāciju ar instalāciju "apvedceļš» apiet radiatoru, izmantojot atzaru ar diviem lodveida vārstiem vai trīsceļu vārstu. Tas ļauj regulēt ūdens padevi radiatoram, pat pilnībā to izslēdzot.

Divu vai vairāku stāvu ēkām tiek izmantoti viencaurules shēmas varianti ar vertikāliem stāvvadiem. Šajā gadījumā karstā ūdens sadale ir vienmērīgāka nekā ar horizontāliem stāvvadiem. Turklāt vertikālie stāvvadi ir īsāki un labāk iederas mājas interjerā.

Apsildot divstāvu telpas, izmantojot dabisko cirkulāciju, veiksmīgi tiek izmantota viencaurules shēma ar vertikālu vadu. Ir piedāvāta iespēja atspējot augšējos radiatorus

Iespēja izmantot atgaitas cauruli

Ja viena caurule tiek izmantota karstā ūdens padevei radiatoriem, bet otra - atdzesēta ūdens novadīšanai katlā vai krāsnī, šo apkures shēmu sauc par divu cauruļu apkures sistēmu. Apkures radiatoru klātbūtnē šāda sistēma tiek izmantota biežāk nekā viencaurules sistēma.

Tas ir dārgāks, jo tas prasa papildu caurules uzstādīšanu, taču tam ir vairākas būtiskas priekšrocības:

• vienmērīgāks temperatūras sadalījums dzesēšanas šķidrums tiek piegādāts radiatoriem;
• vieglāk aprēķināt radiatora parametru atkarība no apsildāmās telpas platības un nepieciešamajām temperatūras vērtībām;
• efektīvāka siltuma kontrole katram radiatoram.

Atkarībā no atdzesētā ūdens kustības virziena attiecībā pret karsto ūdeni, divu cauruļu sistēmas sadalīts garāmejošajos un strupceļos. Saistītajās ķēdēs atdzesētā ūdens kustība notiek tajā pašā virzienā kā karstā ūdens kustība, tāpēc cikla garums visā ķēdē ir vienāds.

Strupceļa ķēdēs atdzesētais ūdens virzās uz karsto ūdeni, tāpēc dažādiem radiatoriem dzesēšanas šķidruma cirkulācijas ciklu garumi atšķiras. Tā kā ātrums sistēmā ir zems, sildīšanas laiks var ievērojami atšķirties. Ātrāk uzsils tie radiatori, kuru ūdens cikla ilgums ir īsāks.

Izvēloties strupceļu un saistītās apkures shēmas, tās galvenokārt balstās uz atgaitas caurules uzstādīšanas ērtībām

Ir divu veidu starplikas izvietojums attiecībā pret apkures radiatoriem: augšējais un apakšējais.Ar augšējo savienojumu karstā ūdens padeves caurule atrodas virs apkures radiatoriem, bet ar apakšējo savienojumu - zemāk.

Ar apakšējo pieslēgumu iespējams izvadīt gaisu caur radiatoriem un nav jāvada caurules no augšas, kas ir labi no telpas dizaina viedokļa.

Tomēr bez paātrinājuma kolektora spiediena kritums būs daudz mazāks nekā izmantojot augšējo līniju. Tāpēc, sildot telpas pēc dabiskās cirkulācijas principa, apakšējo starpliku praktiski neizmanto.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Viencaurules ķēdes organizēšana, pamatojoties uz elektrisko katlu mazai mājai:

Divu cauruļu sistēmas darbība vienstāva koka mājai, kuras pamatā ir ilgstoši degošs cietā kurināmā katls:

Dabiskās cirkulācijas izmantošana ūdens kustības laikā apkures lokā prasa precīzus aprēķinus un tehniski kompetentus uzstādīšanas darbus. Ja šie nosacījumi tiks izpildīti, apkures sistēma efektīvi apsildīs privātmājas telpas un atbrīvos īpašniekus no sūkņa trokšņa un atkarības no elektrības.

Ja jums ir kādi jautājumi par tēmu vai vēlaties dalīties ar savu personīgo pieredzi gravitācijas tipa apkures sistēmas organizēšanā un ekspluatācijā, lūdzu, atstājiet komentārus par šo rakstu. Atsauksmes bloks atrodas zemāk.