VALTEC | Мифы; гравитационная циркуляция

VALTEC | Мифы; гравитационная циркуляция

Мифы «гравитационки»

Несмотря на то, что отопительные приборы с каждым годом становятся все лучше и лучше и дополняются новыми передовыми техническими решениями и приборами с высоким КПД, тем не менее, системы водяного отопления с естественной циркуляцией хладагента по-прежнему занимают очень значительную часть системы отопления. Их широко и успешно используют как в индивидуальном жилищном и дачном строительстве, так и при возведении объектов в районах, где нет доступа к электричеству или оно носит прерывистый характер.

Рис. 2. Пример двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией.

Для этого воспользуемся примером классической двухтрубной самотечной системы отопления ( рис.2 ), при следующих исходных данных: начальный объем теплоносителя в системе – 100 литров; высота от центра котла до поверхности теплоносителя в баке Н = 7 м; расстояние от поверхности нагретого теплоносителя в бачке до центра радиатора второго порядка час 1 = 3 м, расстояние до центра радиатора первого уровня h час 2 = 6 мкм.

Температура на выходе из котла 90 ° C, на входе в котел – 70 ° C. Эффективное давление циркуляции для радиатора второй ступени отопления можно найти по формуле

Δ п 2 знак равно ρ 2 – ρ 1 ) – грамм – ( ЧАС. час 1 ) = (977 – 965) – 9,8 – (7-3) = 470,4 Па.

В случае радиатора первого ряда это будут:

Δ п 1 знак равно ρ 2 – ρ 1 ) – грамм – ( ЧАС. час 1 ) = (977 – 965) – 9,8 – (7-6) = 117,6 Па.

Более точный расчет также учитывает охлаждение воды в трубах.

Миф 1: Трубопроводы необходимо прокладывать с уклоном по направлению движения теплоносителя. Несомненно, это было бы неплохо, но на практике это требование не всегда может быть выполнено. Где-то перекрывает балку, где-то перекрытия на разных уровнях и т. Д. Что будет, если сделать подводящий трубопровод с поперечным сечением (рис. Рис. 3 )?

Рис. 3. Пример верхнего напорного трубопровода с противоскользящим покрытием.

Если это правильно разрешить, не будет никаких негативных последствий. Давление циркуляции немного снизится (на несколько паскалей), если вообще снизится из-за паразитного воздействия охлажденного жидкого теплоносителя в верхнем выпускном отверстии. Воздух должен быть удален из системы с помощью встроенного воздухоотделителя и вентиляции. Пример такого устройства показан на рисунке. Рисунок. 4 . Сливной кран используется для вентиляции, когда установка заполнена теплоносителем. Этот клапан закрыт в крейсерском режиме. Система останется полностью работоспособной.

Рысь. 4. Пример верхнего вытяжного вентиляционного устройства.

Миф 2: В системах с естественной циркуляцией охлажденный теплоноситель не может двигаться вверх. Это совсем не так. Для циркуляционной системы понятие «верх» и «низ» весьма условно. Если обратная линия где-то поднимается, она также спускается где-то на той же высоте. Гравитационные силы уравновешиваются, остается только преодолеть дополнительные местные сопротивления в изгибах и линейных участках трубопровода. Все это, а также возможное охлаждение теплоносителя на восходящих участках следует учитывать в расчетах. При правильном размере системы диаграмма на рис. Рис. 5 можно разумно ожидать. Более того, в начале прошлого века такие системы получили достаточно широкое распространение, несмотря на их плохую гидравлическую устойчивость.

Рис. 5. Схема с верхним обратным потоком.

Миф 3. В гравитационных системах подводящий трубопровод должен располагаться поверх всех уровней радиаторов. Это также необязательно. Разместив подающую трубу с подходящим уклоном под потолком верхнего этажа или на чердаке, можно удалить воздух из системы через открытый расширительный бак. Однако это можно исправить, установив автоматические дефлекторы ( рис.6 ) или с отдельным подключением воздуха.

Рис. 6. Схема с нижним положением шнура питания

Миф 4. В случае естественной циркуляции радиаторы всегда должны располагаться над центром теплогенератора (котла). Это актуально только в том случае, если радиаторы расположены в один ярус. В случае двух и более этажей нагреватели нижнего этажа также могут быть размещены под котлом, что, конечно, должно быть проверено гидравлическими расчетами. В частности, в примере, показанном на Рис. 7 как показано на рис.7, где ЧАС. = 7 м, час 1 = 3 м, час 2 = 8 м, эффективное циркуляционное давление составит:

Читайте также:  Сравнение пластиковых и деревянных окон

g – [H – ( ρ 2 – ρ 1 ) – h 1 – ( ρ 2 – ρ 1 ) – h 2 – ( ρ 2 – ρ 3 )] = 9,9 – [7- (977 – 965) – 3 – (973 – 965) – 6 – (977 – 973)] = 352,8 Па.

Здесь: ρ 1 = 965 кг / м3 – плотность воды при 90 ° С; ρ 2 = 977 кг / м3 – плотность воды при 70 ° С; ρ 3 = 973 кг / м 3 – плотность воды при 80 ° С.

Давление в контуре достаточно для работы такой системы.

Рис. 7. Однотрубная самотечная установка с подогревателями под котлом.

Миф 5: Самотечная система отопления, предназначенная для водяного теплоносителя, легко может быть переведена на антифриз. Без расчетов такое изменение может привести к полному выходу из строя системы отопления. Дело в том, что растворы этиленгликоля и полипропиленгликоля намного более вязкие, чем вода. Причем удельная теплоемкость этих смесей несколько ниже теплоемкости воды, что требует при всех остальных условиях ускоренной циркуляции теплоносителя. В совокупности эти два фактора значительно увеличивают расчетное гидравлическое сопротивление установки, заполненной малозамерзающими теплоносителями.

Миф 6. Необходимо постоянно доливать охлаждающую жидкость в открытый расширительный бачок, так как она интенсивно испаряется. Да, это действительно серьезное неудобство, но его легко устранить. Это достигается с помощью воздуховода и гидравлического уплотнения, которые обычно устанавливаются ближе к самой нижней точке системы, рядом с котлом ( рис.8 ). Такая труба служит воздушной заслонкой между гидрораспределителем и уровнем воды в баке, поэтому чем больше ее диаметр, тем лучше. Чем меньше колебания уровня в бачке гидравлического уплотнения. Некоторым умельцам удается закачать в воздуховод азот или инертные газы, тем самым защищая систему от попадания кислорода.

Рис. 8. Воздуховод с гидравлическим уловителем запаха.

Миф 7: Насос, установленный в байпасе основного стояка, не вызовет эффекта циркуляции, так как на магистральном стояке между котлом и расширительным баком запрещается устанавливать запорную арматуру. Вы можете поставить насос на байпас обратной линии и установить шаровой кран между соединениями насоса. Это решение не очень удобное, потому что каждый раз, когда вы включаете насос, нужно не забывать закрывать вентиль, а после выключения насоса открывать вентиль. Установка обычного подпружиненного обратного клапана невозможна из-за значительного гидравлического сопротивления. Энтузиасты своими руками пытаются разобрать обратные клапаны, сняв с них пружины или установив «наоборот» (превратив клапан в нормально открытый). Такие смещенные клапаны создают уникальные звуковые эффекты в системе из-за непрерывного «затухания» периода, пропорционального скорости охлаждающей жидкости. Есть гораздо более эффективное решение: на главном стояке между байпасными патрубками поплавковый обратный клапан для гравитационных систем ВТ.202 ( Рис.9. ), который скоро будет доступен в предложении VALTEC. Поплавок клапана в режиме естественной циркуляции открыт и не препятствует потоку теплоносителя. Когда байпасный насос включен, клапан закрывает главный стояк, направляя весь поток через байпас с помощью насоса.

Рис.9. Установить нормально открытый поплавковый обратный клапан.

Системы водяного отопления с естественной циркуляцией до сих пор окутаны множеством мифов, которые мы предлагаем развеять самостоятельно:

    расширительный бак можно разрезать только над основным стояком; Мембранный расширительный бак нельзя устанавливать в такие системы; Тепловой поток от радиаторов в гравитационных системах нельзя регулировать; Естественная циркуляция не работает вне сезона; Байпасы перед радиаторами в таких установках недопустимы; водяные теплые полы в самотечных системах не подойдут.

Гравитационная система отопления, её принцип работы, преимущества и недостатки

Очень популярный вид отопления помещений – это гравитационное отопление. Этот тип системы работает за счет циркуляции воды в трубах отопления. Этот вид отопления используется во многих квартирах, но идеально подходит для загородных домов. Самотечная система отопления проста, надежна и используется уже много лет.

Читайте также:  Каминная плитка (50 фото): декор для печи в интерьере, как сделать своими руками

Особенности гравитационного метода отопления дома и принцип работы

Метод нагрева был разработан на основе фундаментальных законов физики и используется уже много лет. Главная особенность в том, что циркуляция жидкости не требует поддержки электричества, поток самодостаточен. Самотечное отопление надежно – трубы служат десятилетиями без необходимости замены. От домовладельца требуется только периодическое обслуживание.

Из-за низкого давления циркуляции система не может обогреть большой радиус помещения. Эффект обогрева находится примерно в 30 м от источника тепла. Из-за природы воды нагрев происходит медленно, и жидкость в расширительном баке может начать замерзать при очень низких температурах. Для правильной работы гравитационного обогрева необходимо учитывать специфику этого способа обогрева, чтобы минимизировать его недостатки.

Компоненты, составляющие систему:

    радиаторы; расширительный бак; казан; в некоторых случаях – гравитационная ловушка.

Схема кажется простой. Вода, нагретая в котле, течет по трубам и направляется к радиаторам, которые отдают тепло помещениям. По возвратным трубам жидкость возвращается в котел, где повторно нагревается и подается в радиаторы. Этот цикл выполняется непрерывно, чтобы обеспечить равномерный нагрев. Трубы устанавливаются под углом, чтобы обеспечить бесперебойную и правильную работу системы. Они расположены под углом к ​​потоку.

Работа этой системы объясняется физическими свойствами воды. В горячей воде происходят физические изменения на молекулярном уровне. Он поднимается в трубах из-за расширения из-за высокой температуры. Холодная вода в системе в обратном трубопроводе участвует в этом процессе – она ​​толкает массу горячей воды и придает ей направление.

Схема работы гравитационного метода отопления дома

Теплая жидкость распространяется по ветвям благодаря своей температуре и текучести. Форма трубы помогает в этом. Холодная часть воды течет по тем же законам, но в обратном направлении. Наклон трубы одновременно стимулирует движение и способствует выходу пузырьков воздуха в сторону расширительного бачка. Пузырьки стремятся всплыть вверх из-за разницы в массе газа и воды, расположенные под углом трубы предотвращают скопление воздуха в профиле.

Резервуар поддерживает давление во всей системе. В него поступает теплая вода, объем которой увеличивается, а при остывании жидкости (при уменьшении объема) она покидает емкость и снова участвует в круговороте. Давление позволяет воде свободно перемещаться по трубам с относительно постоянной скоростью. Цикл основан на разнице плотности горячей и холодной воды, помещенной в особые условия. Без воздействия давления или при неправильной конструкции трубопроводов циркуляция невозможна.

Система разработана обученным специалистом. Сложность конструкции и множество нюансов не позволят обычному человеку без помощи теплотехника точно спланировать и установить самотечную систему отопления. Специфика того или иного проекта зависит от многих аспектов. Правильный дизайн потребует расчета сантехники (которая определяет размер труб для системы) с учетом внешних условий и т. Д., Чтобы отопление работало бесперебойно.

Выбор труб

Необходимый размер профиля для труб определяется после завершения проектирования системы – это задача мастера. Домовладелец, в свою очередь, может выбрать трубы для установки. Такой вариант всегда может порекомендовать специалист по дизайну, но необходимо понимать, какими параметрами обладает тот или иной материал, как он повлияет на работу отопления. Для гравитационного отопления используются следующие варианты:

    профиль из нержавеющей стали; полипропилен; медь.

Лучшим выбором считается полипропиленовая труба. Материал мало весит, прост в установке и не подвержен коррозии. Последнее свойство особенно важно, поскольку материал будет постоянно контактировать с жидкостью. Полипропилен обладает отличной звукоизоляцией. Обычно поток воды не сопровождается громкими шумами, но благодаря свойствам материала работа системы будет совершенно бесшумной.

Главный момент при установке полипропиленовых труб – это максимальная температура, которую выдерживает выбранная труба. Армирующее покрытие помогает трубопроводу из полипропилена противостоять температурной деформации. Это защитный слой, нейтрализующий воздействие горячей воды на материал.

Часть трубопровода, по которой вода возвращается в котел, рекомендуется устанавливать стальными. Этот металл ускоряет охлаждение жидкости и снижает гидравлическое сопротивление при работе системы отопления.

Читайте также:  Отделка стен пластиковыми панелями ПВХ: пошаговая инструкция

Разновидности систем гравитационного отопления

Всего существует 2 типа систем. Они различаются степенью сложности конструкции, монтажа и дизайна. У каждого из них есть свои рекомендации по установке и эксплуатации. Есть двухтрубные и однотрубные системы отопления.

Двухтрубные системы

Их отличает сложная конструкция и непростая сборка. Для работы используйте 2 контура. Один отвечает за движение жидкости от котла к радиаторам, а другой – за возврат воды в котел. Такой вариант системы отопления ставят чаще, ради большей надежности, лучшего эффекта. Проектирование занимает больше времени, поскольку необходимо учитывать больше элементов и больше переменных для расчета (по сравнению с однотрубным дизайном).

Двухтрубная система отопления

Однотрубные системы

Только один контур. При проектировании в зависимости от количества установленных радиаторов рассчитывается объем расширительного бака. За уровнем воды в этом водоеме нужно постоянно следить. Он не должен опускаться ниже трубы распределения жидкости радиатора. Нормальный уровень заполнения бака составляет от его общего объема. Резкое понижение уровня может нарушить циркуляцию воды, полностью остановить процесс.

Схема однотрубной самотечной системы отопления проще двухтрубной, но конструкция требует тщательной проработки. Небольшая ошибка в расчетах может обернуться отсутствием циркуляции и отопления дома.

Однотрубная система отопления

Работа установки полностью зависит от правильного давления в трубах и его равномерного распределения. Без него тираж невозможен.

Дополнения для повышения эффективности системы

Система отопления может работать лучше, если ее конструкция будет улучшена. Эти меры оптимизируют систему, повышают ее эффективность и устраняют недостатки, которые могут повлиять на качество работы. Можно предложить следующие дополнения:

Установите предохранитель обратного потока, который блокирует случайно движущиеся жидкости в неправильном направлении. Установка циркуляционного насоса. Установка этого дополнения снижает инерцию гравитационной системы. Если время нагрева превышено, это улучшение увеличивает расход воды. Таким образом, жидкость нагревается до необходимого уровня. Наклон линии. Это позволяет достичь оптимального уровня давления во время работы системы.

Самотечный обогрев в базовой комплектации будет работать без дополнительных мер, однако установка вспомогательных элементов значительно повысит КПД и снизит вероятность выхода из строя. Для внесения изменений их необходимо заранее согласовать с инженером-теплотехником, ответственным за проект.

Плюсы и минусы

У каждого метода нагрева есть свои сильные и слабые стороны. Это следует отметить для сравнения с альтернативными вариантами отопления. Знание плюсов и минусов позволяет судить о том, насколько этот вид отопления удобен для конкретной постройки.

Работает без электричества. Долговечность (металлические трубы очень устойчивы к повреждениям, без ремонта могут прослужить до 40 лет). Удобство использования. Бесшумная работа (поток воды не сопровождается громкими звуками, их наличие свидетельствует о возможном выходе из строя).

Организация самотечного отопления дома требует значительных финансовых затрат. Затраты на дизайн, материалы и установку, а также возможные дополнения могут быть очень высокими. Раздельные схемы бифуркации связаны с большими перепадами температур в охладителях системы. Обогрев всех радиаторов в доме – медленный процесс, когда система отопления вводится в эксплуатацию впервые. Нагрев занимает 4 часа. Существует опасность замерзания расширительного бачка. Это происходит, когда вода циркулирует с небольшой скоростью. Чтобы исключить возникновение такой проблемы, некоторые части установки придется утеплить.

Самотечная система отопления – самая архаичная, но самая надежная из существующих систем. С момента своего изобретения он прошел несколько этапов «эволюции», но основной принцип остался прежним. При сотрудничестве грамотного дизайнера, затратах определенных средств и наличии условий отопления это один из лучших вариантов загородного дома.

Также вы можете узнать о самотечной системе отопления дома из видео:

Евгений Афанасьев главный редактор

Автор публикации 28 июля 2020 года.

Понравилась статья?
Сохраните это, чтобы не потерять!

Оцените статью
Добавить комментарий