Kategorie

Týdenní Aktuality

1 Radiátory
Vyhřívání skleníků s dřevem - klasika žánru
2 Radiátory
Topná pec dlouhého hoření pro dávání
3 Krby
Kombinované kotle pro vytápění domů: typy, vlastnosti a pravidla výběru
4 Krby
Jak vyrobit distribuční potrubí pro vytápění domu?
Hlavní / Čerpadla

Přirozená cirkulace vody v topném systému


Systém vytápění s přirozenou cirkulací tekutiny je uzavřený přístroj gravitačního (gravitačního) typu, který umožňuje vytápění místností v soukromém domě bez ohledu na napájení.

Tato výhoda konstrukce umožňuje použití v oblastech s problémy nebo úplným nedostatkem centrální elektrické sítě. Systém je ekonomický, ale pro jeho správné fungování je nutné provést přesné výpočty.

Popis cirkulačního topného systému bez čerpadla

Těleso gravitačního ohřívače vody obsahuje topný článek (kotel), trubky položené různými způsoby, expanzní nádobu a radiátory.

Princip činnosti

Role chladicí kapaliny v okruhu hraje voda, která se pohybuje potrubím pod vlivem termodynamických sil. Princip systému je založen na rozdílu ve fyzikálních vlastnostech horké a studené vody.

Během provozu kotle je v potrubí vždy teplá voda, která se postupně ochlazuje, prochází podél obrysu a uvolňuje teplo do okolí.

Hmotnost a hustota vody se při zahřátí snižují, takže je snadno přemístěna nahoru chlazenou kapalinou.

Po dosažení horního bodu okruhu je horká voda rozdělena potrubími připojenými k radiátorům, odvádějí teplo z materiálu akumulátoru a poté proudí dolů k kotli podél spodku okruhu, kde se znovu ohřívá.

Výhody instalace

Hlavní výhody topného okruhu gravitačního typu jsou:

  • snadná instalace a použití;
  • vysoká návratnost tepla a stabilita mikroklimatu místností;
  • efektivita zdrojů poskytovala vysoce kvalitní izolaci konstrukce;
  • nedostatek hluku;
  • úplná nezávislost na elektřině;
  • vzácné poruchy a dlouhá životnost podléhající pravidelným preventivním opatřením.

Pomoc! Systém vytápění můžete navrhnout s přirozeným oběhem sami. Správný výpočet parametrů, volba obvodového okruhu a příslušná instalace všech komponentů zaručují životnost konstrukce až 35 let.

Hlavní nevýhodou je, že návrh může ohřát soukromé domy o ploše nepřesahující 100 m 2, s poloměrem asi 30 m.

Existuje několik nevýhod, které omezují použití samovolně tekoucí konstrukce:

  • přítomnost podkroví pro instalaci expanzní nádoby;
  • pomalé vytápění;
  • potřeba ohřát okruh v nevyhořelých místech, aby se zabránilo zmrznutí vody v potrubí.

Odrůdy systémů vytápění s přirozenou cirkulací

Konstrukce mohou být implementovány v jednom nebo dvou trubkových verzích. Podle typu systémů se rozlišují uzavřené a otevřené schémata instalace. Správně zvolený typ schématu zajistí jeho maximální efektivitu.

Uzavřený typ

Uzavřená cirkulační struktura je v evropských zemích široce využívána a v Rusku začíná být získávána jen obliba.

Schematický diagram

Po zahřátí se voda pod tlakem zvedne do expanzní nádoby, rozdělené na 2 díly membránou. Spodní část nádrže je naplněna vodou, která komprimuje plyn (obvykle dusík nebo vzduch), který se nachází v horní části nad membránou. Pro usnadnění průtoku tekutiny je vytvořen další pracovní tlak.

Foto 1. Uzavřený typ topného systému s přirozenou cirkulací. Musí být vybavena vzduchotěsnou expanzní nádobou.

Zvláštní funkce

Hlavním rysem konstrukce uzavřeného typu je těsnost nádrže a vytvoření dodatečného tlaku v potrubí. Někdy pro uzavřené okruhy používající kruhová čerpadla, která běží na síti. Vzhledem k nízké spotřebě čerpadla nebude dočasná odstávka ovlivňovat provoz systému.

Klady a zápory

Hlavní výhody uzavřených schémat vytápění se týkají jejich těsnosti. Díky tomu systém téměř netrpí dopravní zácpami, méně koroduje, spotřebovává menší množství nosiče tepla, v němž může být použita nejen voda, ale také nemrznoucí směs. Schéma nevyžaduje velké svahy potrubí, zvláště pokud je použito čerpadlo.

Pozor! Hlavní nevýhodou návrhu je nutnost instalace velké nádrže, pro kterou je zapotřebí prostor. Dlouhodobé přerušení elektrické energie sníží účinnost okruhu čerpadla.

Topný systém s přirozeným oběhem: společné vodní okruhy

Konstrukce autonomní sítě typu vytápění je zvolena, pokud je nevhodná a někdy není možné instalovat oběhové čerpadlo nebo připojit k centrálnímu zdroji napájení.

Aby systém vytápění s přirozenou cirkulací fungoval hladce, je nutné vypočítat jeho parametry, správně nainstalovat součásti a rozumně zvolit vodní okruh.

Principy procesu přirozené cirkulace

Proces pohybu vody ve vytápěcím okruhu bez použití oběhového čerpadla nastává v důsledku přirozených fyzikálních zákonů.

Pochopení povahy těchto procesů vám umožní inteligentně vytvořit návrh topného systému pro typické a nestandardní případy.

Maximální rozdíl v hydrostatickém tlaku

Hlavní fyzikální vlastností chladicí kapaliny (vody nebo nemrznoucí kapaliny), která přispívá k jejímu pohybu po obrysu během přirozené cirkulace, je snížení hustoty se zvyšující se teplotou. Hustota horké vody je nižší než chlad, a proto je rozdíl v hydrostatickém tlaku v teplé a studené kapalné koloně. Studená voda, proudící do výměníku tepla, se vytěsňuje přes horkou trubku.

Topný okruh domu lze rozdělit do několika úlomků. Na "horkých" úlomcích voda stoupá a na "studené" - dole. Hranice fragmentů jsou horní a spodní bod topného systému. Hlavním úkolem při modelování přirozené cirkulace vody je dosáhnout maximálního možného rozdílu mezi tlakem kolony kapaliny v "horkém" a "chladném" úlomku.

Akcelerační kolektor (hlavní stoupačka), vertikální potrubí směřující směrem nahoru od výměníku tepla, je klasickým prvkem pro přirozenou cirkulaci vodního okruhu. Zrcadlový kolektor musí mít maximální teplotu, takže se ohřeje po celé délce. I když, pokud výška kolektoru není velká (jako u jednopodlažních domů), pak není možné provádět izolaci, protože voda v ní nebude mít čas na ochlazení.

Systém je obvykle navržen tak, aby se horní bod kolektoru zrychlení shodoval s nejvyšším bodem celého obrysu. Tam, kde je použita membránová nádrž, je instalována výpusť pro otevřenou nádrž expandéru nebo odvzdušňovací ventil. Délka "horkého" obrysového úlomku je minimální, což vede k poklesu tepelných ztrát v této oblasti.

Je také žádoucí, aby "horká" část obrysu nebyla spojena s dlouhou částí přepravující chlazenou chladicí kapalinu. V ideálním případě se spodní část vodního okruhu shoduje se spodním bodem výměníku tepla umístěného v topném zařízení.

Pro "studený" segment vodního okruhu má také vlastní pravidla, která zvyšují tlak kapaliny:

  • čím více tepelných ztrát v "chladné" části vytápěcí sítě, tím nižší je teplota vody a tím větší je její hustota, takže provoz systémů s přirozenou cirkulací je možný pouze při významném přenosu tepla;
  • čím větší je vzdálenost od spodního bodu obrysu k bodům připojení radiátorů, tím větší je část vodního sloupce s minimální teplotou a maximální hustotou.

Aby bylo zajištěno provedení posledního pravidla, často je sporák nebo kotel instalován v nejnižším bodě domu, například v suterénu. Toto umístění kotle poskytuje maximální možnou vzdálenost mezi spodní úrovní radiátorů a bodem vstupu vody do výměníku tepla.

Výška mezi dolní a horní částí vodního okruhu během přirozené cirkulace by však neměla být příliš velká (v praxi to není větší než 10 metrů). Pec nebo kotel ohřívá pouze výměník tepla a spodní část akceleračního kolektoru.

Je-li tento fragment v porovnání s celou výškou vodního okruhu zanedbatelný, pak pokles tlaku v "horkém" okruhu bude nevýznamný a proces cirkulace nebude spuštěn.

Minimalizuje odolnost vůči pohybu vody

Při navrhování systému s přirozenou cirkulací je třeba zvážit rychlost chladiva podél obrysu. Za prvé, čím rychleji je rychlost, tím rychleji bude přenos tepla prostřednictvím systému "kotle - výměník tepla - okruh vody - topení radiátory - pokoj".

Za druhé, čím rychleji je kapalina přes výměník tepla, tím méně je to varu, což je obzvláště důležité při ohřevu pece.

V topných systémech s nuceným oběhem závisí rychlost pohybu vody především od parametrů oběhového čerpadla. Při ohřevu vody s přirozenou cirkulací závisí na následujících faktorech:

  • tlakové rozdíly mezi obrysovými úlomky v jeho spodním bodě;
  • hydrodynamický odpor topného systému.

Způsoby maximalizace tlakového rozdílu byly diskutovány výše. Hydrodynamický odpor skutečného systému nelze přesně vypočítat kvůli komplexnímu matematickému modelu a velkému počtu příchozích dat, jejichž přesnost je obtížné zaručit. Existují však obecná pravidla, jejichž dodržování snižuje odpor topného okruhu.

Hlavními důvody pro snížení rychlosti vody jsou odpor stěn potrubí a přítomnost zúžení v důsledku přítomnosti armatur nebo uzavíracích ventilů. Při nízkých průtokových rychlostech prakticky chybí odpor stěn, s výjimkou případů dlouhých a tenkých trubek, které jsou typické pro vytápění pomocí vyhřívané podlahy. Obvykle se pro ni odlišují oddělené kontury s nuceným oběhem.

Při výběru typů potrubí pro okruh s přirozenou cirkulací je třeba při instalaci systému zohlednit existenci technických omezení. Proto není žádoucí použít potrubí kov-plast pro přirozenou cirkulaci vody kvůli jejich spojení pomocí kování s mnohem menším vnitřním průměrem.

Pravidla pro výběr a montáž potrubí

Volba mezi ocelovými nebo polypropylenovými trubkami v průběhu oběhu probíhá podle kritéria možnosti jejich použití pro horkou vodu, z hlediska ceny, snadné instalace a životnosti.

Napájecí stojan je namontován z kovové trubky, protože prochází vodou s nejvyšší teplotou a v případě ohřevu topeniště nebo poruchy výměníku tepla může procházet pára.

Když je přirozená cirkulace nezbytná pro použití průměru potrubí, je o něco větší než u cirkulačního čerpadla. Obvykle pro vytápění prostoru až do 200 metrů čtverečních je průměr kolektoru zrychlení a trubka na vstupu zpětného toku do výměníku tepla dva palce. To je způsobeno nižší rychlostí vody oproti možnosti nuceného oběhu, což vede k následujícím problémům:

  • méně množství přenášeného tepla za jednotku času od zdroje k vytápěné místnosti;
  • malý tlak nemůže tlačit blokády nebo dopravní zácpy.

Zvláštní pozornost při použití přirozené cirkulace s nižším schématem toku přívodu by měla být věnována problému odstranění vzduchu ze systému. Nelze jej úplně vyjmout z chladicí kapaliny přes expanzní nádobu, protože vroucí voda vstupuje do zařízení nejdříve podél linie nižší než sama.

V případě nucené cirkulace přivádí tlak vody vzduch do kolektoru vzduchu instalovaného v nejvyšším bodě systému - zařízení s automatickým, manuálním nebo poloautomatickým ovládáním. Pomocí jeřábů Mayevsky se provádí především úprava přestupu tepla.

V gravitačních vytápěcích sítích s napájecím zdrojem umístěným pod přístroji se Mayevského kohouty používají přímo k odvzdušňování.

Vzduch lze také vypustit pomocí odvzdušňovacího ventilu instalovaného na každém stoupacím potrubí nebo na trolejové vedení položené paralelně k hlavním částem systému. Vzhledem k působivému počtu zařízení pro odstraňování vzduchu jsou gravitační obvody se spodním zapojením používány velmi zřídka.

Se slabou hlavou může malý vzduchový blok zcela zastavit topný systém. Proto podle SNiP 41-01-2003 není dovoleno položit potrubí topných systémů bez sklonu rychlostí vody menší než 0,25 m / s.

S přirozenou cirkulací jsou takové rychlosti nedosažitelné. Proto je třeba kromě zvyšování průměru trubek dodržet konstantní svahy pro vypouštění vzduchu z topného systému. Svah je navržen ve výši 2 až 3 mm na 1 metr, v bytových sítích dosahuje svah 5 mm na lineární metr vodorovného vedení.

Krmné zkreslení se provádí v průběhu pohybu vody tak, aby se vzduch pohyboval směrem k rozpínaču nádrže nebo k systému pro odvzdušňování vzduchu, který se nachází v horním bodě obrysu. Ačkoli můžete udělat a protizávěr, ale v tomto případě musíte dodatečně nainstalovat ventil pro odvod vzduchu.

Svah návratového vedení se obvykle provádí ve směru studené vody. Spodní bod obvodu se pak shoduje s vstupem zpětného potrubí do generátoru tepla.

Při instalaci teplé podlahy malého prostoru do okruhu s přirozenou cirkulací je nutné zabránit vstupu vzduchu do úzkých a vodorovných potrubí tohoto topného systému. Je nutné umístit zařízení pro odstraňování vzduchu před teplou podlahu.

Jedno trubkové a dvou trubkové topné schémata

Při vývoji systému vytápění domu s přirozenou cirkulací vody je možné navrhnout jeden i několik samostatných obvodů. Mohou se významně lišit od sebe. Bez ohledu na délku, počet radiátorů a další parametry se provádí jedním nebo dvěma trubkami.

Jednoduchý obrys

Topný systém používající stejnou trubku pro konzistentní dodávku vody do radiátorů se nazývá jednorázový. Nejjednodušší jednorázová možnost je ohřívat kovové trubky bez použití radiátorů.

Jedná se o nejlevnější a nejméně problematický způsob, jak vyřešit domácí vytápění při výběru pro přírodní cirkulaci chladicí kapaliny. Jedinou významnou nevýhodou je vzhled objemných trubek.

Při nejúspornějším provedení jednorázového okruhu s radiátory proudí teplá voda v každém pořadí. Zde potřebujete minimální počet potrubí a ventilů. Při průchodu chladicí kapalina ochlazuje, takže následné radiátory dostávají chladnější vodu, což musí být zohledněno při výpočtu počtu sekcí.

Nejúčinnější způsob, jak připojit topná zařízení k jednomotorové síti, je považován za diagonální volbu. Podle tohoto schématu topných okruhů s přirozeným typem cirkulace vstupuje horká voda z horní části topení, po ochlazení je vypouštěna potrubím umístěným na dně. Při průchodu podobným způsobem vytéká ohřátá voda maximální množství tepla.

Při nižším připojení k baterii jako vstup a výstup je přenos tepla výrazně snížen, protože vytápěná chladicí kapalina musí projít nejdelší cestou. Kvůli výraznému chlazení v takových schématech se nepoužívají baterie s velkým počtem částí.

Topné okruhy s podobným připojením radiátorů se nazývají "Leningradka". Navzdory značným tepelným ztrátám jsou upřednostňovány v uspořádání bytových vytápěcích systémů, což je důsledkem estetičtějšího způsobu uložení potrubí.

Významnou nevýhodou jednopokojových sítí je neschopnost vypnout jednu z topných částí bez zastavení cirkulace vody v celém okruhu. Proto je obvykle používán k modernizaci klasického schématu s instalací "bypassu", aby se vyhnul radiátoru pomocí větve se dvěma kulovými ventily nebo třícestným ventilem. Tímto způsobem můžete upravit tok vody na chladič až po jeho úplné vypnutí.

Pro dvě nebo více budov je použit jednopatrový schéma se svislými stoupačkami. V tomto případě je distribuce horké vody rovnoměrnější než u horizontálních stoupaček. Kromě toho jsou vertikální stoupačky méně rozsáhlé a lépe se vejde do interiéru domu.

Možnost vratné trubky

Když se jedna trubka používá k dodávce horké vody do radiátorů a druhá slouží k vypuštění ochlazeného vzduchu do kotle nebo pece, taková schéma ohřevu se nazývá dvou trubka. V přítomnosti radiátorů je podobný systém používán častěji než jeden trubkový. Je to dražší, protože vyžaduje instalaci dalšího potrubí, ale má řadu významných výhod:

  • je rovnoměrnější rozložení teploty chladiva dodávaného do radiátorů;
  • je snadnější vypočítat závislost parametrů radiátorů na ploše vytápěné místnosti a požadovaných teplotních hodnot;
  • Je snadné nastavit teplo na každý radiátor.

V závislosti na směru pohybu ochlazené vody je poměrně horké, dvoutrubkové systémy jsou rozděleny na obtokové a odpojené systémy. Při procházení diagramů se pohyb chladicí vody provádí ve stejném směru jako horká, proto se délka cyklu pro celý okruh shoduje.

V obvodech s mrtvým úsekem se chladná voda pohybuje směrem k horkému, proto u různých radiátorů jsou délky cyklů otáčení chladicí kapaliny odlišné. Protože rychlost v systému je malá, doba ohřevu se může výrazně lišit. Ty radiátory, jejichž délka cyklu je menší než vodní cyklus, budou rychlejší.

Existují dva typy umístění vložky vzhledem k radiátorům: horní a spodní. U horní vložky je umístěna trubka, která dodává horkou vodu, nad radiátory a dolní vložkou - dolů.

U dolní vložky je možné odstranit vzduch radiátory a není potřeba držet potrubí nahoře, což je dobré z pohledu designu místnosti. Nicméně bez akceleračního kolektoru bude pokles tlaku mnohem menší než při použití horní vložky. Proto se spodní oční linka při ohřevu místností podle principu přirozené cirkulace prakticky nepoužívá.

Užitečné video k tématu

Jednoduchý okruh založený na elektrickém bojleru pro malý dům:

Dvojrubkový systém pro jednopatrový dřevěný dům na bázi kotle na tuhá paliva s dlouhým spalováním:

Kombinovaný systém založený na kotli na tuhá paliva s přítomností tepelného akumulátoru:

Použití přirozené cirkulace při pohybu vody ve vytápěcím okruhu vyžaduje přesné výpočty a technicky kompetentní instalační práce. Když jsou tyto podmínky splněny, vytápěcí systém zahřeje prostor soukromého domu a uvolní majitele hluku čerpadla a závislost na elektřině.

Top