Shema grijanja privatne kuće s prirodnom cirkulacijom. Odabir dijagrama ožičenja za sustave s prirodnom cirkulacijom. Gravitacijsko dvocijevno grijanje

Unatoč činjenici da su napredne tehnologije za grijanje prostora sada uobičajene, sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom je u velikoj potražnji. To je prvenstveno zbog činjenice da je lako instalirati, a ako uzmemo u obzir i nestabilnost opskrbe privatnog sektora električnom energijom, tada postaje jasna popularnost takvog autonomnog sustava grijanja.

Kako radi

Treba odmah reći da zahvaljujući posebnom uređaju sustav radi bez prisilne cirkulacije rashladne tekućine. Kretanje vode u cijevima nastaje zbog činjenice da kada se ohladi, gustoća vode se povećava i teče do kotla kroz cijevi postavljene pod kutom, gurajući zagrijanu vodu iz nje.

Iako sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom može raditi bez pumpe, ipak je bolje instalirati je. Kada je crpka uključena, rashladna tekućina brže prolazi kroz cijevi, stoga se soba brže zagrijava.

Pri izlasku iz kotla voda ulazi u ubrzavajući kolektor, kroz njega dolazi do gornje točke i kroz cijevi postavljene pod nagibom od kotla, hladeći se, nastavlja svoj put u krug.

Nedostaci i prednosti

Razgovarajmo prvo o nedostacima. Ovaj pristup pomoći će odrediti je li takav sustav grijanja pravi za vas.

Ako u sustavu nema crpke, tada morate čekati dosta dugo dok topla voda ne dođe do baterija i prođe kroz njih.
Neravnomjerno zagrijavanje radijatora. To je zbog iste nijanse - vruća voda odozgo, a hladna odozdo.
Instalacija se provodi sa skupljim cijevima velikog promjera.
Potrebno je ugraditi otvoreni ekspanzijski spremnik, zbog čega voda isparava i mora se povremeno dodavati u sustav. Ugradnja ekspanzijskog spremnika zatvorenog tipa može pogoršati performanse sustava.
Dizajn sobe pati.
Ne možete prekršiti nagib cijevi, čak i ako trebate zaobići vrata.
Sustav bi trebao imati što manje zavoja.
Prilikom planiranja sustava grijanja bez pumpe potrebno je pravilno odrediti razinu baterija, ekspanzijskog spremnika i kotla, koji bi trebao biti instaliran na najnižoj točki.

Prednosti

Elektronička neovisnost. Čak i ako je pumpa instalirana, u slučaju nestanka struje (ili ako pumpa ne radi), sustav grijanja nastavlja raditi.
Instalacija i daljnje održavanje ne zahtijeva posebne vještine.
Tihi rad.

Vrste sustava

Kao što je već spomenuto, u gravitacijskom sustavu grijanja ne bi trebalo biti razlike u visini, inače jednostavno neće raditi. Iz tog razloga može se napraviti nekoliko kontura.

jednostruki krug

Ovdje je sve vrlo jasno - jedna cijev ide od kotla, a druga do njega, a baterije su spojene između njih. Donji dijagram pomoći će vam da to shvatite.

Sustav s jednim krugom može biti i jednocijevni, samo u ovom slučaju potrebno je uzeti u obzir faktor da će svaka sljedeća baterija u gravitacijskom sustavu biti osjetljivo hladnija od prethodne.

dvostruki krug

Sustavi s dva kruga mogu se razlikovati u smjeru kretanja rashladne tekućine:

Uz suprotno kretanje.
Uz usputni promet.

Kako se kasnije ne bi bavili izmjenama, važno je u fazi planiranja saznati kolika bi trebala biti snaga baterije (ili baterija) koja će biti instalirana u određenoj prostoriji. Da biste to učinili, možete koristiti jednu od dvije metode.

Po volumenu

Točniji podaci mogu se dobiti, s obzirom na volumen prostorije. Izvodimo mjerenja i, dobivši podatke o visini, širini i duljini prostorije, množimo ih zajedno, a rezultat se množi s 40 vata. Uzimajući u obzir strukturne značajke, uvodimo faktor korekcije. Za:

jednokatna privatna kuća s neizoliranim potkrovljem - 1,5;
sobe s izoliranim zidovima - 1,1;
sobe s neizoliranim zidovima - 1,3;

Važno je uzeti u obzir broj vrata i prozora.

Ako soba ima Ulazna vrata, tada se dobivenoj brojci mora dodati još 150–200 vata.
Ako su prozori mali i energetski intenzivni, tada će za svaki biti potrebno još 70 vata.
Za velike ili neizolirane prozore potrebno je dodati 100 vata.

Po površini

Pri izračunavanju broja baterija prema površini prostorije koristi se prosječni pokazatelj - 1 kW na 10 m 2. Po istom principu izračunava se snaga kotla za grijanje kupljenog za kuću.

Pogledajmo primjer kako možete napraviti izračune.

Postoji kuća s unutarnjim dimenzijama 9 × 8 m. Množimo širinu s duljinom i dobivamo površinu - 72 m 2.
Podijelimo 72 m 2 s 10 (1 kW na 10 m 2) i dobijemo 7,2 - to je snaga kotla u kW.
Sada saznajemo snagu baterije za sobu od 2 × 4 m.
Ispostavilo se da je površina 8 m 2.
Koristeći iste izračune kao i za kotao, dobivamo brojku 0,8 - snaga baterije u kW.

Sada napravimo prilagodbe za klimatske zone. Razmotrite koeficijente:

U Južne regije – 0,8–0,9.
Za krajnji sjever - 1,5–2.
U zoni Srednja traka – 1,2–1,4.

U našem primjeru bio je potreban kotao od 7,2 kW. Uzimajući u obzir koeficijent, izračunavamo konačne podatke za srednji pojas:

7,2×1,4=10,08.
S obzirom da kotao mora imati rezervu snage, stječemo grijač snaga 12–15 kW.
Na isti način pristupamo izračunu snage baterije za sobu korištenu u primjeru: 0,8 × 1,4 = 1,12 kW. Zaokružimo i dobijemo 1,2 kW.

Snaga baterije navedena je u tehničkom listu proizvoda. Ako niste sigurni u točnost svojih izračuna, kupite snažniji radijator tako da na njega ugradite termostat.

Montaža

Kao što je već spomenuto, kotao mora biti instaliran na najnižoj točki.
Niti jedna cijev ne smije biti ispod razine povratnog ulaza u naš grijač. Zanemarivanje ovog zahtjeva dovest će do značajnog pogoršanja rada sustava grijanja.
Na zidovima se izrađuju oznake za mjesto cijevi i radijatora.
Radijatori se vješaju - njihov položaj se provjerava razinom zgrade.
Ubrzavajući kolektor montiran je iz dovodne cijevi kotla. Mora biti cijev velikog promjera.

Na gornjoj točki postavljen je otvoreni ekspanzijski spremnik. Ako se nalazi na tavanu, tada spremnik i cjevovod moraju biti temeljito izolirani.
Cijevi se montiraju s nagibom od 1 cm tekući metar cijevi. Ako nije moguće pridržavati se ove norme, tada se razlika može smanjiti na 0,5 cm, ali ne manje. Treba imati na umu da se sa smanjenjem nagiba cijevi smanjuje učinkovitost cijelog sustava grijanja.
U pravo mjesto cijev je izrezana na radijator. U metalnom cjevovodu, izlaz se može zavariti ili spojiti kroz T-trojku. Prilikom rada sa plastične cijevi morate koristiti spojnice, lemiti ih, ne zaboravljajući na slavine i termostate (ako je njihova instalacija predviđena).
Na najnižoj točki sustava (obično u blizini kotla) trebate instalirati slavinu s slavinom - kroz nju će se voda uliti u sustav.

Prilikom planiranja proizvodnje gravitacijskog sustava u dvokatnica, morate uzeti u obzir da se rashladna tekućina dovodi na drugi kat, a zatim se spušta niz uspone u radijatore instalirane na prvom katu.

Ostaje napuniti sustav vodom i, nakon provjere curenja, zagrijati sobu bez brige da će moći isključiti struju.

Video

Pogledajte video o tome kako izračunati grijanje prirodnom cirkulacijom:

Ovaj video prikazuje primjer grijanja prirodnom cirkulacijom.

Jedan od najjednostavnijih je sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom. Međutim, ova jednostavnost, u nedostatku odgovarajućeg iskustva s takvim sustavima, može "izaći bočno" tijekom rada.

Grijanje s prirodnom cirkulacijom bilo je rašireno prije desetak godina u prigradskim područjima. velike kuće a neki stanovi s individualnim grijanjem. Sada tržište "osvajaju" sustavi s prisilnom cirkulacijom rashladne tekućine, zahvaljujući mogućnostima koje pružaju.

Ali razgovarajmo o tome zagrijavanje vode s prirodnom cirkulacijom.

Dizajn značajke sustava

Sustavi grijanja s prirodnom cirkulacijom uključuju:

kotao za grijanje koji zagrijava vodu;
opskrbni cjevovod, "opskrba" toplom vodom grijaćih uređaja (radijatori);
povratni cjevovod kroz koji se voda vraća u kotao;
uređaji za grijanje - radijatori koji odaju toplinu okoliš;
dizajniran da kompenzira toplinsko širenje tekućine.

Kako sustav funkcionira

Voda, zagrijana u kotlu, diže se uz središnji uspon i kroz dovodni cjevovod ulazi u radijatore grijanja (grijalice), gdje odaje dio svoje topline. Nadalje, već ohlađena voda kroz povratni cjevovod ponovno ulazi u kotao i ponovno se zagrijava. Zatim se ciklus ponavlja, osiguravajući ugodnu temperaturu u grijanoj prostoriji.

Kako bi se osigurala prirodna cirkulacija rashladne tekućine (obično vode) u sustavu, vodoravni dijelovi cjevovoda montirani su s nagibom od najmanje 1 cm po dužnom metru duljine vodoravnog dijela sustava grijanja.

Topla voda, zbog smanjenja svoje gustoće kada se zagrijava, diže se uz središnji uspon, istiskuje se hladna voda vraćajući se u kotao. Zatim se širi gravitacijom duž dovodnog cjevovoda do radijatora grijanja. Nakon “borave” u njima, voda također teče natrag u kotao gravitacijom, ponovno istiskujući već zagrijanu vodu u kotlu.

Zrak koji ulazi u sustav s rashladnom tekućinom može stvoriti zračna komora u radijatorima grijanja, ali često u takvim sustavima grijanja s prirodnom cirkulacijom, mjehurići zraka "putuju" prema gore zbog nagiba cjevovoda i izlaze u ekspanzijski spremnik otvorenog tipa (spremnik u kontaktu s atmosferskim zrakom).

Ekspanzijski spremnik je dizajniran za održavanje konstantnog tlaka u sustavu grijanja, zbog činjenice da se puni povećanim volumenom rashladne tekućine kada se zagrije, koja se zatim "vraća" u sustav kada temperatura tekućine padne.

Izvodimo zaključke!

Tako! Uspon vode u sustavu (uspon do dovodne cijevi) provodi se zbog razlike između gustoće zagrijane i ohlađene tekućine. Kretanje (kruženje) također je podržano gravitacijskim pritiskom (povratna cijev).

Kada se rashladna tekućina kreće kroz cjevovod u sustavu grijanja s prirodnom cirkulacijom, sile otpora djeluju na tekućinu:

trenje tekućine o stijenke cijevi (za smanjenje koriste se cijevi velikog promjera);
promjena smjera kretanja tekućine na zavojima, granama, kanalima uređaja za grijanje (radijatori).

Glavni fizički parametri sustava grijanja s prirodnom cirkulacijom

Cirkulacijski tlak Rc - fizička količina, određena razlikom u visinama središta kotla i najnižeg ogrjevnog uređaja (radijatora).

Što je razlika u visinama (h) i razlika u gustoćama zagrijane (ρ g) i ohlađene (ρ o) tekućine u sustavu veća, to će cirkulacija rashladnog sredstva biti bolja i stabilnija.

R c \u003d h (ρ o -ρ g) \u003d m (kg / m 3 -kg / m 3) \u003d kg / m 2 \u003d mm.voda.st.

"Potražimo" razlog za pojavu cirkulacijskog tlaka u sustavu grijanja s prirodnom cirkulacijom u "divljacima" zakona fizike.

Ako pretpostavimo da temperatura rashladne tekućine u sustavu grijanja "pravi skok" između središta uređaja (kotla i radijatora), to jest, gornji dio sustava sadrži topliju vodu od Donji dio sustava.

Gustoća (ρ g) (ρ g).

Odrezali smo (mentalno) gornji dio na dijagramu strujnog kruga i ... Što vidimo? Poznata slika iz škole - dvije međusobno povezane posude smještene na različite razine. A to će dovesti do činjenice da će tekućina s više točke, pod djelovanjem gravitacijske sile, teći na nižu.

S obzirom na to da je sustav grijanja zatvorenog kruga, voda ne prska, već jednostavno nastoji izjednačiti svoju razinu, što dovodi do potiskivanja zagrijane vode prema gore i njenog daljnjeg “samostalnog gravitacijskog” puta kroz grijanje. sustav.

Zaključak je ovaj! Osnovni pokazatelj cirkulacijskog tlaka je razlika u visini ugradnje kotla i zadnjeg (donjeg) radijatora u sustavu. Stoga se u sustavima grijanja privatnih kuća kotlovi, ako je moguće, nalaze u podrumima, promatrajući ograničenje visine na 3 m.

U mogućnosti apartmana kotlovi pokušavaju "produbiti" na podnu ploču, odnosno "vatrootporno" "gnijezdo" kotla koji se spušta u pod.

Prema gornjoj formuli, na cirkulacijski tlak također značajno utječe razlika u gustoći hladnog i Vruća voda u sustavu.

Sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom je samoregulirajući sustav, to jest, na primjer, s povećanjem temperature zagrijavanja rashladne tekućine na prirodan način (vidi formulu), povećava se cirkulacijska glava i, sukladno tome, protok vode. .

Pri niskoj temperaturi u grijanoj prostoriji razlika u gustoći vode je velika, a cirkulacijski tlak dovoljno velik. Kada se prostorija zagrije, rashladna tekućina se više ne hladi u radijatorima, a razlika u gustoći zagrijane i ohlađene rashladne tekućine se smanjuje. Sukladno tome, cirkulacijski tlak se također smanjuje, smanjujući "protok" vode.

Je li se zrak u prostoriji ohladio? Na primjer, netko je otvorio vrata na ulicu. Razlika u gustoći ponovno se povećala, povećavajući pritisak vode.

Nedostaci i prednosti sustava grijanja s prirodnom cirkulacijom

Nedostaci prirodne cirkulacije uključuju:

Mali cirkulacijski tlak, koji određuje ograničenu upotrebu takvih sustava grijanja - mali horizontalni radijus djelovanja (do 30 m).
Velika inercija sustava grijanja, zbog velikog volumena rashladne tekućine u sustavu i niskog tlaka cirkulacije.
Vjerojatnost smrzavanja vode u, koji se obično nalazi na hladnom (negrijanom) tavanu.

Glavna prednost takvih sustava je nehlapljivost kotlova na kruta goriva. To jest, takvi se sustavi mogu koristiti u domovima gdje nema opskrbe električnom energijom. Velika inercija sustava zbog dovoljno velike količine rashladne tekućine u sustavu može igrati kao pozitivna (neka vrsta akumulator topline s "ugašenim" kotlom), i negativna uloga - značajno vrijeme za promjenu temperature sustava, posebno u fazi pokretanja.

Vrste shema grijanja s prirodnom cirkulacijom

Koji ćete sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom odabrati? Nadamo se da je točna!

Video: cirkulacija rashladne tekućine u sustavu grijanja

Stvarnost i zabluda.

Gravitacijska cirkulacija se kolokvijalno naziva prirodnom cirkulacijom. Sustav s gravitacijskom cirkulacijom razlikuje se od sustava s prisilnom (crpnom) cirkulacijom po tome što se cirkulacija ne provodi pod utjecajem sile električne cirkulacijske pumpe, već pod utjecajem gravitacije.

Može se postaviti pitanje: "Zbog čega, onda, gravitacija može učiniti da cirkulira?".

Pokušat ću to ovako objasniti. Zamislite da lijevu i desnu vagu stavite na isti otvoreni kanistar do vrha napunjen vodom (i međusobno spojeni odozdo cjevčicom, tj. povezanim posudama). A onda su počeli zagrijavati vodu u lijevom kanistru (čak i samo na sunčevim zrakama). Kao rezultat zagrijavanja, voda u lijevom spremniku će se proširiti (dok će se smanjiti njezin specifična gravitacija, tj. gustoća), postat će više volumena. A budući da je naš kanistar bio napunjen do vrha, dio vode će se proliti na tlo (u sustavu grijanja ovaj dio vode ne izlazi, već se istiskuje u ekspanzijski spremnik, nakupljajući se u njemu.).

Pretpostavljam da će lijevi kanister biti lakši od desnog? Kao rezultat toga, lijeva ploča vage će se pomaknuti prema gore, a desna će se spustiti.

Sada ako pokušate zamisliti da su ti spremnici bili obješeni kabelom o rotirajući blok (kotač s kukom) obješen sa stropa. Sve dok je voda u kanisterima bila iste temperature, oba su kanistera težila jednako. Kada se voda u lijevom kanistru zagrijala, zbog vode koja se iz njega izlijevala na tlo, ovaj kanistar je postao malo lakši od desnog. Jasno je da će se u ovom slučaju lijevi kanistar početi dizati, jer se pokazalo da je desni kanistar teži i teži lijevom kanistru.

Isti princip se koristi za izvođenje gravitacijske cirkulacije. Zamislite da je lijevi kanistar kotao u kojem se neprestano zagrijava. A desni kanister je radijator u kojem se voda neprekidno hladi. Samo su kanistri međusobno spojeni cjevčicama i dno i vrh u prsten. Takav prsten u grijanju naziva se cirkulacijski prsten. Tada se ispostavlja da desna strana prstena gibanja uvijek ispada teža od lijeve strane (dok se kotao grije).

Sila "nadravnoteže" (vrijednost tlaka) koja proizlazi iz razlike u težini lijevog i desnog "kanistera" naziva se tlak u hidraulici. I pod utjecajem te sile (gravitacijski tlak), ona će neprekidno cirkulirati od kotla do radijatora, isporučujući toplinu radijatorima dok se kotao grije. Gravitacijska visina mjeri se u paskalima ili metrima vodenog stupca ili barovima.

Također želim dodati da maseni protok (mjeren u kg / s) ostaje nepromijenjen kroz cijeli cirkulacijski prsten. Oni. ako bi cijeli cirkulacijski prsten bio izrađen istog promjera, onda bi brzina po cijeloj dužini cirkulacijskog prstena ostala ista (u dijelu cjevovoda s manjim promjerom brzina je veća, au dijelu s veći promjer, niži).

Glavna stvar je da sustav treba biti dizajniran tako da se sami mjehurići mogu ukloniti iz tih "džepova" (u kojima se mogu akumulirati) pomoću automatskih ventilacijskih otvora ili kroz glavni tranzitni uspon u ekspanzionu posudu. U istim zračnim "džepovima" gdje se mjehurići ne nakupljaju stalno, možete se ograničiti na instaliranje Mayevsky slavina.

Treća zabluda. U sustavima s prirodnom cirkulacijom, ohlađeni se ne mogu kretati prema gore, a grijani se ne mogu kretati prema dolje.

Za cirkulacijski sustav važna je cirkulacija kroz cijeli cirkulacijski prsten. Neki dijelovi cjevovoda koji čine cirkulacijski prsten su "ubrzani", a neki su usporeni. Podsjetit ću vas da okomiti dijelovi "ubrzavaju" cirkulaciju tamo gdje pada, a "usporavaju" tamo gdje raste. Ali, ako u pozadini ukupnog tlaka u cirkulacijskom prstenu od oko 300 Pascala, bilo koji odjeljak "koči" s tlakom od oko 20 Pascal, tada će rezultirajući tlak (inducirajući cirkulaciju) i dalje biti 280 Pascal.

Oni. također je moguće u gravitacijskom sustavu zaobići vrata (i tako dalje) s autocestama i odozdo i odozgo. Ali, naravno, bilo bi potrebno izračunati hidraulički (koliki će biti pad tlaka u ovom dijelu u Pascalima), neće li "kočenje" biti kritično u svakom konkretnom slučaju. Dopustite mi da vas također podsjetim da kada autoceste zaobilaze vrata na vrhu, vrlo je poželjno izolirati uzlazni dio autoceste kako bi se smanjio učinak "kočenja". A u gornjem dijelu zaobilaznice vrata ugradite automatski ventilacijski otvor ili Mayevsky dizalicu tako da se zrak može ukloniti iz gornjeg "džepova".

Dat ću primjer sheme koja će u slučaju hidrauličkog proračuna raditi s gravitacijskom cirkulacijom. Iako, naravno, nije optimalno. U takvoj shemi, također je poželjno toplinski izolirati povratne uspone s usponima kako bi se smanjilo "kočenje".

Četvrta zabluda. U gravitacijskim sustavima opskrbni vod (punilište) mora prolaziti preko svih razina radijatora.

Da, postavljanje gornjeg punjenja iznad svih radijatora bilo bi optimalno iz mnogo razloga (podizanje rashladnog centra i odzračivanje kroz otvoreni spremnik na vrhu tranzitnog uspona). Ali ovo nije nužan uvjet za funkcioniranje gravitacijske cirkulacije. Razmotrite primjer takvog sklopa na slici 5.

Zrak u takvoj shemi može se ukloniti pomoću automatskih ventilacijskih otvora (označenih kružićima na dijagramu). Pa, potrebno je izračunati mjesto rashladnog centra i potrebni tlak.

Peta zabluda. Kod gravitacijske cirkulacije središta radijatora niže razine moraju biti iznad središta grijanja (izmjenjivača topline kotla).

Za jednokatnica(posebno s "lenjingradskom" shemom sustava grijanja) to je doista gotovo uvijek slučaj. Ali u dvokatnici ili višekatnici, radijatori prvog kata (prizemlja) mogu se postaviti ispod toplinskog centra. Ali, naravno, performanse se moraju provjeriti hidrauličkim proračunom.

Osma zabluda. Nemojte instalirati cirkulacijsku crpku na glavni tranzitni uspon između ekspanzijskog spremnika.

Ima smisla staviti cirkulacijsku pumpu. Pumpa može povećati učinkovitost kotla, kao i povećati toplinsku snagu radijatora. Ali trebate instalirati crpku na obilaznicu tranzitnog uspona. Također, pumpa mora biti male snage, na primjer, Wilo Star 25/20, koja ima visinu od oko 2 metra vodenog stupca. Primjer ispravna instalacija pumpa na obilaznici, prikazana na slici ispod.

Štoviše, nemoguće je instalirati zaporne slavine ili opružni nepovratni ventil na tranzitni uspon (ima previsok hidraulički otpor za gravitacijski sustav). Za automatsko prebacivanje s gravitacijske cirkulacije na prisilnu cirkulaciju i obrnuto, mora se ugraditi povratni kuglasti ventil s plovkom. Takav ventil ima vrlo mali hidraulički otpor u otvorenom stanju i ne usporava gravitacijsku cirkulaciju. Načelo rada takvog ventila prikazano je na donjoj slici.

Postoje i druge zablude o sustavima s gravitacijskom cirkulacijom:

· Ekspanzijski spremnik može se postaviti samo iznad glavnog tranzitnog uspona.

Dopustite mi da objasnim da se ovo radije odnosi na gravitacijsku cirkulaciju sa i bez krutog goriva.

· Nije moguće ugraditi RB-expansomat u sustave.

Ja objašnjavam. Ista stvar, ne možete postaviti bez TT kotla. Ili sa starim plinskim tipom AOGV s automatizacijom koja slabo funkcionira. To je također zbog činjenice da dopušteni radni tlak kotla može biti 1,5 bara, au pogrešno projektiranom zatvoreni sustav tlak grijanja može znatno porasti. Što može dovesti do eksplozije kotla.

· Nemoguće je regulirati prijenos topline radijatora pomoću radijatorskih toplinskih ventila s toplinskim glavama.

Ja objašnjavam. Zbog činjenice da s slabo funkcionirajućom automatizacijom plinski kotao ili u sustavu s krutim gorivom bez, kada su radijatorski toplinski ventili (toplinski ventili) zatvoreni, kotao može prokuhati i eksplodirati (ako je sustav zatvoren).

Ponavljanje nije dopušteno
s atribucijom i poveznicama na ovu stranicu.

Unatoč tehnološkom napretku i stalno uvedenim inovacijama, shema grijanja privatne kuće s prirodnom cirkulacijom nije zastarjela. Tajna dugovječnosti ovog tipa kruga grijanja vode je jednostavnost instalacije i neovisnost o drugim izvorima energije (električne energije). Članak o tome kako grijanje radi s gravitacijskim protokom tekućine i koje vrste shema uključuje.

Što pokreće tekućinu - malo o zakonima fizike

Osnova za neovisno kretanje tekućine duž kruga grijanja bez upotrebe crpnih uređaja (cirkulacijske crpke) je konvekcija. Ovaj fizikalni fenomen temelji se na činjenici da svaki medij zagrijavanjem gubi gustoću, odnosno postaje lakši. To vrijedi i za tekućine, dakle više hladna voda u zatvorenom krugu teži prema dolje, gurajući toplije prema gore. Rashladno sredstvo zagrijano u izmjenjivaču topline kotla juri uz vertikalni uspon, a njegovo mjesto zauzima ohlađena tekućina koja je došla kroz povratnu cijev.

To stvara višak tlaka dovoljan da svlada gravitaciju i otpor cijevi. Kao rezultat toga, rashladna tekućina cirkulira neovisno, koristeći samo Termalna energija koje emitira nositelj energije koji se koristi za rad kotla. Kruženje vode u sustavu grijanja ove vrste nije vrlo brzo, stoga je zagrijavanje grijane prostorije tijekom početnog pokretanja kotla sporo. Povećati brzinu kretanja vode omogućuju takve značajke gravitacijskog sustava grijanja, koje se uzimaju u obzir pri izradi kruga:

korištenje cijevi velikog promjera (obično 50 mm ili dva inča) kako bi se smanjio otpor cjevovoda;
kotao je postavljen što je moguće niže u odnosu na vodoravno ožičenje prvog kata;
čine ubrzavajuću petlju (visoki okomiti uspon, od kojeg cijev ide do baterija na gornjoj točki);
horizontalni dijelovi ožičenja stoje pod nagibom (3-4 stupnja) prema kotlu, koristeći gravitaciju za ubrzavanje cirkulacije.

Osim toga, za normalnu brzinu kretanja rashladne tekućine kroz cijevi, temperaturna razlika između izlaza iz kotla i ulaza povratnog cjevovoda mora se održavati najmanje 25 stupnjeva. Što je dulji krug (što je veći broj sekcija baterije), to bi trebala biti veća temperaturna razlika.

Sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom ima još jednu značajku - ne može biti zatvorenog tipa. U gravitacijskom krugu pretpostavlja se samo otvoreni ekspanzijski spremnik, koji je instaliran iznad gornje točke ubrzavajućeg uspona. Kompenzacijski spremnik ima dvije funkcije - ukloniti mjehuriće nastalih plinova iz sustava i izgladiti padove tlaka, koji mogu biti značajni u gravitacijskom krugu grijanja. Zatvoreni spremnik membranskog tipa, koji je ugrađen u sustave montirane prema modernim shemama s prisilnom cirkulacijom, neće moći u potpunosti izgladiti skokove tlaka, što će neizbježno dovesti do hitnih situacija.

Treba imati na umu da grijanje s prirodnom cirkulacijom, zbog velikog promjera cijevi, podrazumijeva mnogo veći volumen rashladne tekućine, koja, šireći se pri zagrijavanju, stvara značajnu količinu "viška" tekućine koja ispunjava otvorenu ekspanziju tenk.

Grijanje s gravitacijskom cirkulacijom - procjenjujemo prednosti i nedostatke

Zapravo, gravitacijski sustav je manje savršen od modernih krugova, gdje cirkulacijska pumpa osigurava kretanje tekućine. Ali sustavi grijanja koji se razmatraju imaju neospornu prednost - prirodna cirkulacija ne zahtijeva struju, iz koje crpka radi. Bez obzira na trajanje nestanka struje, to neće utjecati na grijanje prostorija.

Prednosti gravitacijskih krugova grijanja uključuju njihovu inertnost. To vrijedi ako se koristi klasični kotao na kruta goriva, koji karakterizira takva operativna značajka kao veliki i česti padovi temperature u peći. Velika inercija kruga s prirodnim kretanjem tekućine izglađuje temperaturne fluktuacije u takvoj situaciji, čineći grijanje prostora ravnomjernijim.

Tu prestaju prednosti gravitacijskih sustava grijanja i počinju njihovi nedostaci koji su puno veći.

1. Korištenje cijevi velikog presjeka i njihova obvezna ugradnja pod nagibom ne dopuštaju skriveno polaganje komunikacija za grijanje, tako da će svi elementi sustava biti na vidiku. U praksi, samo za uređaj gravitacijskog kruga metalne cijevi(plastika ne drži dobro visoka temperatura i tlak, uključuju mnoge nagle prijelaze koji povećavaju otpor cjevovoda). A ovo je složenost instalacije ( zavarivački radovi) i potreba za godišnjim bojenjem komunikacija. Osim toga, glomazni cjevovodi postavljeni na vidljivom mjestu ne uklapaju se dobro u moderne interijere.
2. Ograničen izbor baterija za grijanje. Za prirodnu cirkulaciju vrlo je važan promjer unutarnjih otvora radijatora, njihova sposobnost da izdrže pritisak i visoku temperaturu. Ove zahtjeve najbolje ispunjavaju proizvodi od lijevanog željeza, koji su najčešće opremljeni gravitacijskim krugovima. Aluminijske baterije su "slabe" u pogledu tlaka i brzo oksidiraju (stopa korozije izravno ovisi o temperaturi rashladne tekućine), bimetalne baterije imaju uske raspore, čelične su izrađene u obliku monoblokova (neodvojivi dizajn), tako da teško je odabrati potrebnu toplinsku snagu radijatora.
3. Potreba da se kotao produbi što je više moguće. Da biste to učinili, morate napraviti platformu koja se nalazi ispod opće razine poda do pola metra. Kao rezultat toga, kotao je nezgodan za održavanje (osobito na kruto gorivo) i dovođenje cijevi do njega prilikom spajanja generatora topline. Jasno je da ne govorimo o radu modernih zidnih kotlova.
4. Područje grijanih prostorija je ograničeno. S obzirom na to da se cijevi nalaze pod nagibom, neće biti moguće polagati ih dugo. Osim toga, što je dulji krug, to je veći njegov otpor, stoga je niža stopa cirkulacije. Uz veliku duljinu komunikacija, ekstremne točke (baterije) će se slabo zagrijavati, a neće biti moguće postići visokokvalitetno grijanje čak ni dodavanjem odjeljaka.

Sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom nije savršen, uključujući i estetski. Međutim, mogućnost neovisnosti o opskrbi električnom energijom još uvijek privlači neke vlasnike kuća, osobito u regijama gdje struja često ima problema. Za one koji više vole pouzdanost od tehničke izvrsnosti, nudi se nekoliko shema za gravitacijski krug.

Osnovne sheme cjevovoda - odaberite najbolju opciju

Krugovi grijanja, pod pretpostavkom prirodne cirkulacije rashladne tekućine, imaju dvije glavne opcije (dijagrame) za uređaj:

jednocijevni, kada se dovod i pražnjenje tekućine iz baterija odvija kroz jednu cijev;
dvocijevni - dovod rashladne tekućine i njegovo uklanjanje iz radijatora provodi se različitim cjevovodima.

Jednocijevni krug je jednostavan za ugradnju. Od kotla polazi uspon koji se podiže što je više moguće unutar prostorije. Od gornje točke uspona, ubrzavajuća cijev odlazi i spušta se gotovo do razine poda, glatko prelazeći u dovodni cjevovod. Baterije se naizmjenično spajaju na komunikaciju duž njenog toka pomoću dvije cijevi manjeg promjera (kod cjevovoda od dva inča obično se koriste zavoji od ¾ inča). Nakon što je "poslužio" sve radijatore, cjevovod se pretvara u "povratak", koji ide do kotla. ožičenje je dobro samo zbog jednostavnosti uređaja i relativne estetike (cijevi su vidljive, ali smještene nisko). Zatim postoje neki nedostaci.

Zbog činjenice da ohlađena rashladna tekućina iz baterija teče u istu cijev iz koje dolazi vruća tekućina, temperatura vode pada prilično brzo nakon prolaska kroz svaki radijator. Ako komunikacija isporučuje rashladnu tekućinu s temperaturom od 85 stupnjeva do prve baterije (na primjer), tada se grijač koji je najudaljeniji od kotla može računati samo na 60 stupnjeva. Otuda neravnomjerno zagrijavanje, koje se mora nadoknaditi dodavanjem dijelova baterijama koje se odmiču od kotla, tako da su ekstremni radijatori često glomazni i teški (osobito ako su od lijevanog željeza).

Moguće je spojiti baterije s jednocijevnim ožičenjem samo odozdo (ulaz i izlaz), a to je najneučinkovitiji način spajanja radijatora (neravnomjerno se zagrijavaju, što utječe na kvalitetu grijanja). Dijagonalno spajanje radijatora moguće je ako je dovodna cijev položena iznad baterija, ali to je već dvocijevna shema.

S dvocijevnim ožičenjem, dovodna cijev koja se nalazi ispod stropa odlazi od uspona. Ogranci se spuštaju od njega do svake baterije (spojene u gornjem položaju). Na dnu je druga, povratna cijev, u koju se slijevaju odvodne cijevi iz radijatora (spojene su u donjem položaju dijagonalno). Sa stajališta estetike, slika nije baš dobra, ali što se tiče učinkovitosti, takav sustav je puno bolji. Tekućina iste temperature prikladna je za svaku bateriju, što osigurava ravnomjerno zagrijavanje svih prostorija, plus moguće je priključiti više grijača.

Planiranje i ugradnja grijanja prirodnom cirkulacijom smatra se najlakšim i najisplativijim načinom grijanja kuće. Međutim, za praktičnu provedbu takvog projekta trebali biste znati sve nijanse i pravila za odabir komponenti. Stoga sustav grijanja privatne kuće s prirodnom cirkulacijom mora biti ispravno izračunat i razrađena shema njegove instalacije.

Princip rada grijanja s prirodnom cirkulacijom

Za rad bilo kojeg sustava grijanja vode potrebno je osigurati cirkulaciju rashladne tekućine kroz cijevi. Zagrijavajući se u kotlu, topla voda mora teći u baterije i radijatore za prijenos topline u prostorije kuće. vodni sustav grijanje s prirodnom cirkulacijom nije iznimka.

Kretanje rashladne tekućine nastaje zbog razlike u gustoći u normalnom i zagrijanom stanju. Kada radni kotao uđe u izmjenjivač topline, temperatura vode raste i, kao rezultat toga, smanjuje se gustoća. Budući da je specifična težina hladne rashladne tekućine veća, ona počinje istiskivati zagrijanu. Kao rezultat toga, formira se masovno kretanje.

Prije nego što napravite grijanje vode s prirodnom cirkulacijom vlastitim rukama, trebali biste pažljivo pročitati Tehničke specifikacije i specifičnosti rada:

Visok stupanj pouzdanosti. Osiguravaju odsutnost pokretnih elemenata (rotor cirkulacijske pumpe) i tlak jednak atmosferskom dugotrajno djelovanje prirodni sustav grijanja privatne kuće;
Inercija sustava. Prirodna cirkulacija u zatvorenom sustavu grijanja osigurana je malom razlikom tlaka. Stoga će stopa opskrbe toplom vodom radijatorima biti minimalna;
Obavezno poštivanje nagiba autocesta. Za normalan rad, nagib sustava grijanja s prirodnom cirkulacijom mora odgovarati izračunatim podacima. Cijevi se montiraju s nagibom od kotla, a za povratni vod - do kotla. Ovo osigurava optimalne performanse sustava.

Također treba napomenuti da se ugradnja sustava grijanja s prirodnom cirkulacijom preporučuje za sheme s duljinom cjevovoda ne većom od 30 m. U suprotnom, velika količina ohlađene rashladne tekućine značajno će smanjiti njegovu brzinu.

Tradicionalna shema može uključivati ugradnju plinskog, krutog goriva ili električnog kotla. Važno je da njihov dizajn predviđa sustav zaštite od pregrijavanja u slučaju obrnutog kretanja rashladne tekućine ili pojave zračnih džepova.

Sheme grijanja s prirodnom cirkulacijom

Prije svega, potrebno je pravilno odabrati raspored cjevovoda, radijatora i kotla. Budući da se grijanje s prirodnom cirkulacijom može ispravno izvesti samo prema unaprijed planiranom planu, ovoj fazi rada treba posvetiti maksimalnu pozornost.

U prvoj fazi provodi se primarna analiza prostora (kuće), gdje se planira opremiti sustav opskrbe toplinom. Vodi se računa o stambenoj površini, stupnju toplinske izolacije vanjskih zidova i vrsti kotla za grijanje vode. Trenutno postoji mnogo shema s kojima možete napraviti grijanje s prirodnom cirkulacijom vlastitim rukama. Najpopularniji su:

Jednostruka cijev. Najbolja opcija za male kuće i apartmani;
Dvocijevni. Odabran je za grijanje zraka u kućama s prosječnom i velikom površinom, dvokatnicama.

Međutim, s obzirom na načelo rada sustava grijanja s prirodnom cirkulacijom, treba zapamtiti glavna ograničenja - ukupnu duljinu cjevovoda, minimalni broj točaka okretanja. Stoga se ova shema ne može koristiti za razdjelnik ili T cjevovod. Preveliki hidraulički gubici nepovoljno će utjecati na brzinu rashladnog sredstva.

Pri izračunu sustava grijanja s prirodnom cirkulacijom treba imati na umu da se u ovom sustavu može koristiti samo voda. Antifriz ima preveliku gustoću, koja neće moći osigurati odgovarajući tlak u cjevovodima.

Jednocijevni sustav

Za male ljetne vikendice i seoske kuće pri izračunu sustava grijanja s prirodnom cirkulacijom uzimaju se u obzir ne samo tehničke (operativne) karakteristike, već i ukupni trošak projekta. Rezultat bi trebao biti pouzdan i jeftin sustav grijanja za održavanje. Stoga se najčešće u tim kućama izrađuje jednocijevni sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom.

Značajka ovog sustava je prisutnost jedne autoceste. Radijatori i baterije su spojeni na njega paralelno, tvoreći jedan krug. Glavne prednosti jednocijevnih sustava grijanja s prirodnom cirkulacijom su minimalni broj komponenti, niska potrošnja materijala i jednostavnost ugradnje. Međutim, mora se uzeti u obzir da je brzina hlađenja rashladne tekućine u ovom sustavu prilično visoka zbog sekvencijalnog prijenosa topline na svaki radijator u krugu.

Za optimizaciju toplinski režim u prirodnom sustavu grijanja privatne kuće potrebno je osigurati prisutnost takvih komponenti:

Premosnica u cjevovodu svakog radijatora. To će omogućiti ograničavanje protoka rashladne tekućine u bateriju bez promjene parametara cijelog sustava. Pomoću njega možete potpuno isključiti grijač za zamjenu ili popravak, bez zaustavljanja opskrbe toplinom;
Baterijski termostati. Montiraju se u sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom uparen s premosnicom. Automatski toplinski element će promijeniti presjek promjera protoka cijevi radijatora, čime se regulira stupanj zagrijavanja uređaja;
dizalica Mayevsky. Obavezna komponenta u cijevima radijatora. Budući da nije uvijek točno izračunati sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom, treba razmotriti sustav za uklanjanje zraka. To je ono za što je Mayevsky dizalica dizajnirana.

Još jedna prednost jednocijevnih sustava grijanja s prirodnom cirkulacijom je mala površina. Instalacija autoceste može se obaviti i otvoreno i na zatvoren način. Važno je samo osigurati da su radijatori spojeni na njega.

Za sustav grijanja vode s prirodnom cirkulacijom s jednim cjevovodom, kotao i radijatori mogu se nalaziti na istoj razini, što je zabranjeno za druge sheme.

Dvocijevni sustav

Stabilan rad grijanja u srednjim i velikim kućama može se osigurati samo odvajanjem protoka tople i hladne vode. U ovom slučaju najbolja opcija Bit će dvocijevni sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom.

Za normalan rad sustava potrebno je predvidjeti ugradnju kotla ispod razine radijatora. Ovo je neophodno za stvaranje pritiska ohlađene vode, što stvara prirodnu cirkulaciju u zatvorenom sustavu grijanja. Za bolji pritisak, odmah nakon kotla, potrebno je napraviti ubrzavajući uspon. Na najvišoj točki ugrađen je ekspanzijski spremnik. Od njega je pod kutom postavljena preljevna cijev na koju su spojeni radijatori.

Ispravno izračunat i instaliran dvocijevni sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom radit će čak i uz minimalnu temperaturnu razliku između ohlađene i grijane rashladne tekućine. Da biste implementirali takav projekt, morate uzeti u obzir sljedeće nijanse:

Mjesto kotla grijanje vode vlastitim rukama s prirodnom cirkulacijom. Najčešće se nalazi u podrumu ili podrum. Treba osigurati normalno temperaturni režim, ventilacija i prirodno osvjetljenje;
Kontrolna cijev na ekspanzijskom spremniku. Čak i ako pravilno izračunate sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom, još uvijek postoji mogućnost kritičnog smanjenja volumena vode. Pomoću kontrolne cijevi možete pratiti ovaj pokazatelj;
Jedinice za hranjenje i odvod. Nalaze se na najnižoj točki - na povratnoj cijevi. Da bi se pravilno izvršilo grijanje s prirodnom cirkulacijom, potrebno je unaprijed predvidjeti metode automatskog (poluautomatskog) dopunjavanja sustava, kao i brzog pražnjenja vode.

Zahvaljujući pojavi novih materijala, moguće je napraviti dvocijevni sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom vlastitim rukama od čeličnih ili polimernih cijevi. Sve ovisi o proračunu, dostupnosti odgovarajućih alata i materijala.

U dvocijevnom sustavu grijanja s prirodnom cirkulacijom ugradnja premosnica nije potrebna. Važno je samo predvidjeti ugradnju zapornih ventila za eventualno odspajanje uređaja iz zajedničkog voda.

Proračun snage grijanja s prirodnom cirkulacijom

Za izračun glavnih parametara opskrbe toplinom preporuča se korištenje specijaliziranih programa. Uz njihovu pomoć možete izračunati sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom što je točnije moguće. Ali ako to nije moguće, koriste se druge, pojednostavljene metode.

Najlakši način je izračunati potrebni učinak kotla koristeći omjer 1 kW toplinske energije na 10 m² površine. U tom slučaju, dobiveni rezultat mora se pomnožiti s koeficijentom koji ovisi o klimatskim uvjetima regije.

Njegove vrijednosti za sustav grijanja vode s prirodnom cirkulacijom dane su u tablici. Ovi koeficijenti su preporučeni i mogu se mijenjati ovisno o stvarnim karakteristikama kuće. Ali u svakom slučaju, ova metoda će vam omogućiti da odredite približne parametre sustava grijanja. Stoga je njegova primjena obvezni korak u projektiranju opskrbe toplinom.

Međutim, to ne uzima u obzir stupanj toplinske izolacije zgrade, broj i karakteristike prozora i konstrukcije vrata. Stoga je najbolje koristiti drugu metodu za izračunavanje sustava opskrbe toplinom s prirodnom cirkulacijom. Koraci izračuna:

Za 1 m³ stambene zgrade bit će potrebno 400 W topline. Množenjem snage s volumenom zgrade dobivamo početnu vrijednost toplinske energije.
Kako bi se nadoknadili gubici topline kroz prozore, broj struktura se množi sa 100 vata. Ista tehnika se koristi za vanjska vrata, ali s kompenzacijom od 200 W svaka.
Ako soba ima vanjski zid, zatim za normalan rad prirodni sustav opskrba toplinom privatne kuće, rezultat se množi faktorom korekcije od 1,2.
Za privatne kuće gubici topline kroz krov i pod uzimaju se u obzir pomoću koeficijenta 1,5.

Treba napomenuti da će čak i ovaj izračun biti približan. Prilikom planiranja instalacije opskrbe toplinom s prirodnom cirkulacijom vlastitim rukama za veliku kuću, preporučuje se kontaktirati stručnjake za točan izračun glavnih karakteristika sustava.

Kako bi se toplinski gubici u zgradi sveli na najmanju moguću mjeru, neophodna je dobra toplinska izolacija vanjskih zidova, stropa i krova. Ovo će smanjiti tekući troškovi za grijanje vode s prirodnom cirkulacijom, izrađen ručno.

Pravila za izradu sheme grijanja s prirodnom cirkulacijom

Poznavajući osnovna načela sustava opskrbe toplinom s prirodnom cirkulacijom i odabirom optimalne sheme, možete nastaviti s konfiguracijom. Ova faza nije ništa manje važna od prethodnih, budući da će tehnički parametri komponenti ovisiti daljnji rad grijanje.

Potrebno je uzeti u obzir sve karakteristike ovog sustava. U shemama s prisilnom cirkulacijom, hidraulički gubici nadoknađuju se radom cirkulacijske crpke. Za sustave s prirodnom cirkulacijom u unutarnje grijanje takav mehanizam ne postoji. Stoga, kako biste smanjili gubitke, obratite pozornost na sljedeće točke u dizajnu i odabiru komponenti:

Cijevi za grijanje. Njihov promjer trebao bi biti od DN32 do DN40. Tako se kompenzira trenje vode na unutarnjoj površini. Također se preporučuje odabir polimernih proizvoda s glatkim zidom. Njihov stvarni vanjski promjer je od 40 do 50 mm;
Glavni dijagram ožičenja. Potrebno je izbjegavati rotacijske čvorove, koji povećavaju hidraulički otpor u sustavu;
Visina uspona grane. U krugu grijanja dvokatnica s prirodnom cirkulacijom, trebao bi biti viši od stropa drugog kata. Ekspanzijski spremnik nalazi se na tavanu;
Karakteristike ventila. Njegova prisutnost ne bi trebala utjecati na parametre sustava.

Za bolje razumijevanje principa rada kruga grijanja dvokatne kuće s prirodnom cirkulacijom, može se povući analogija s poznatim komunikacijskim posudama. U tom slučaju, kotao će biti ispod razine radijatora, tako da će protok tekućine cirkulirati u njegovom smjeru. Stoga, pri izradi sheme i postavljanju sustava grijanja s prirodnom cirkulacijom, treba ga postaviti što je moguće niže.