САПостоји мишљење да је гравитационо загревање анахронизам у наше рачунарско доба. Али шта ако сте кућу саградили у подручју у којем још нема струје или је напајање врло испрекидано? У овом случају мораћете да се сетите старомодног начина организовања грејања. Ево како организовати гравитационо грејање, а ми ћемо разговарати у овом чланку.
Систем гравитационог грејања
Гравитациони систем грејања изумео је француски физичар Боннеман 1777. године и дизајниран је за загревање инкубатора.
Али тек од 1818. године гравитациони систем грејања постао је свеприсутан у Европи, мада до сада само за стакленике и пластенике. Енглез Хоод је 1841. године развио методу за топлотни и хидраулични прорачун система природне циркулације. Успео је да теоретски докаже пропорционалност брзина циркулације расхладне течности квадратним коренима разлике у висини центра грејања и центра за хлађење, односно висинске разлике између котла и радијатора. Природна циркулација расхладне течности у системима грејања добро је проучена и имала је снажну теоријску основу.
Али појавом пумпаних система грејања, интересовање научника за систем гравитационог грејања непрестано је нестајало. Тренутно је гравитационо грејање површински осветљено на институционалним курсевима, што је довело до неписмености стручњака који инсталирају овај систем грејања. Штета је рећи, али инсталатери који граде гравитационо грејање углавном користе савете „искусних“ и оне оскудне захтеве који су наведени у регулаторним документима. Вриједно је запамтити да регулаторни документи само диктирају захтјеве и не дају објашњење разлога за појаву одређеног феномена. С тим у вези, међу стручњацима постоји довољан број заблуда које бих желео да мало отклоним.
Први састанак
Да ли сте се икад запитали због чега вода тече кроз радијаторе?
У стамбеној згради је све јасно: тамо циркулацију ствара разлика у притиску између доводног и повратног цевовода топловода. Јасно је да ако је притисак већи у једној цеви, а мањи у другој, вода ће почети да се креће у кругу који их међусобно затвара.
У приватним кућама системи грејања су често аутономни, користе електричну енергију или топлоту сагоревања различитих врста горива. У овом случају, расхладну течност покреће, по правилу, циркулациона пумпа за грејање - радно коло са електричним мотором мале снаге (до 100 вати).
Али електричне пумпе појавиле су се много касније од загревања воде. Како сте се раније снашли без њих? Ово искуство сигурно може да се искористи сада ...
Некада давно котлови нису били опремљени пумпама. Грејање је, међутим, успело.
Коришћена је природна циркулација загрејане воде. Термичко ширење доводи до такозване конвекције: када се загрева, било која супстанца смањује своју густину и расељава се од околних гушћих маса према горе. Ако говоримо о затвореном волумену - до његове горње тачке.
Ако креирате контуру одговарајућег облика, конвекција се може користити за стално померање расхладне течности у њој у круг.
Једноставно речено, систем са природном циркулацијом су две комуникационе посуде повезане цевима (круг грејања) у прстен. Прва посуда је котао, друга је уређај за грејање.
Имајте на уму: да будемо прецизни по аналогији, прва посуда код које конвекција покреће воду, било би тачније именовати котао заједно са убрзивачем - вертикални пресек круга који почиње од котла. Што је већа укупна висина ове посуде, то ће већу брзину дати растућем расхладном средству.
У котлу вода, загрејана, пожури. Природа се гади празнине и замењује је хладнијом (и гушћом) водом радијатора. Врућа расхладна течност улази у радијатор и тамо се хлади, постепено тонући у његов доњи део, а затим други циклус у котао.
Неколико мера ће убрзати циркулацију у затвореном систему:
- Котао је спуштен што је могуће ниже у односу на уређаје за грејање. Ако је могуће, носи се у подрум.
Брзина циркулације у колу линеарно зависи од висине Х на дијаграму.
- Разводни колектор се обично завршава на плафону или чак у поткровљу. Тамо је инсталиран експанзиони резервоар за грејање.
- Стални нагиб од експанзионог резервоара према котлу такође ће побољшати циркулацију. Расхладна вода ће се кретати дуж гравитационог вектора све до грејних уређаја.
Поред тога, приликом дизајнирања таквог система грејања сопственим рукама, морате разумјети једну ствар. На брзину циркулације утичу два интеракциона фактора: диференцијал у колу и његов хидраулички отпор.
Од чега зависи последњи параметар?
- Од пречника испуне... Што је већи, вода лакше пролази кроз цев.
- Од броја завоја и завоја контуре... Што их је више, то је већи отпор струјног круга протоку. Због тога се труде да контуру учине што ближе правој линији (колико облик зграде наравно дозвољава).
- Од броја и врста вентила... Сваки вентил, запорни вентил, неповратни вентил одолијевају протоку воде.
Последица: сами запорни вентили у главном кругу грејања морају имати отвор у отвореном стању који је што ближи лумену цеви. Ако се круг отвори вентилом, тада само и искључиво са модерним кугличним вентилом. Уски потези и сложени облик вијчаног вентила обезбедиће много већи губитак главе.
Када је отворен, кугласти вентил има једнак зазор као и цев која води до њега. Хидраулички отпор протоку воде је минималан.
Обично су гравитациони системи отворени, са пропусном експанзионом посудом. Не прима само вишак расхладне течности када се загрева: мехурићи ваздуха се у њу померају када се испуњени систем напуни. Када ниво воде падне, једноставно се поново пуни у резервоар.
Класично двоцевно гравитационо грејање
Да бисте разумели принцип рада гравитационог система грејања, размотрите пример класичног двоцевног гравитационог система са следећим почетним подацима:
- почетна запремина расхладне течности у систему је 100 литара;
- висина од центра котла до површине загрејаног расхладног средства у резервоару Х = 7 м;
- растојање од површине загрејаног расхладног средства у резервоару до центра радијатора другог нивоа х1 = 3 м,
- растојање до центра радијатора првог нивоа х2 = 6 м.
- Температура на излазу из котла је 90 ° Ц, на улазу у котао - 70 ° Ц.
Ефективни циркулациони притисак за радијатор другог нивоа може се одредити формулом:
Δп2 = (ρ2 - ρ1) г (Х - х1) = (977 - 965) 9,8 (7 - 3) = 470,4 Па.
За радијатор првог нивоа то ће бити:
Δп1 = (ρ2 - ρ1) г (Х - х1) = (977 - 965) 9,8 (7 - 6) = 117,6 Па.
Да би прорачун био тачнији, потребно је узети у обзир хлађење воде у цевоводима.
Предности и мане
Предности гравитационог система грејања:
- висока поузданост и отпорност на кварове система.Минимум некомпликоване опреме, издржљиви и поуздани материјали, хабајући елементи (вентили) ретко пропадају и замењују се без проблема;
- трајност. Временски тестирано - такви системи раде већ пола века без поправке или чак одржавања;
- енергетска неовисност, због које су, у ствари, гравитациони системи грејања и даље популарни. У подручјима без електричне енергије или тамо где се она често прекида, само грејање пећи може бити алтернатива гравитационом грејању;
- једноставност дизајна система, његова инсталација и даљи рад.
Мане гравитационог система грејања:
- велика топлотна инерција. Велика количина расхладне течности захтева значајно време да се загреје и напуни све радијаторе топлом водом;
- неуједначено грејање. Како се креће кроз цеви, вода се хлади и температурна разлика између батерија је значајна, а сходно томе и температура у просторијама. Овај недостатак можете надокнадити инсталирањем циркулационе пумпе са паралелним прикључком, ако кућа има струју, и по потреби користите пумпу;
- велика дужина цевовода. Што је цевовод дужи, то је већи пад притиска у њему;
- висока цена. Велики пречници цеви резултирају високим трошковима потрошног материјала система. Иако су цеви великог пречника такође извор топлоте;
- велика вероватноћа одмрзавања система. Неке цеви пролазе кроз неогреване просторије: поткровље и подрум. У мразевима се вода у њима може смрзнути, али ако се антифриз користи као расхладно средство, онда се овај недостатак може избећи.
Цевоводи за гравитационо грејање
Многи стручњаци верују да цевовод треба положити са нагибом у смеру кретања расхладне течности. Не тврдим да би идеално требало да буде тако, али у пракси овај захтев није увек испуњен. Негде се греда омета, негде су плафони направљени на различитим нивоима. Шта ће се догодити ако доводни цевовод инсталирате са обрнутим нагибом?
Сигуран сам да се ништа страшно неће догодити. Циркулациони притисак расхладне течности, ако се смањи, онда за сасвим малу количину (неколико паскала). То ће се догодити због паразитског утицаја који се хлади у горњем пуњењу расхладне течности. Овим дизајном ваздух из система мораће да се уклони проточним колектором ваздуха и вентилационим отвором. Такав уређај је приказан на слици. Овде је одводни вентил дизајниран да испушта ваздух у тренутку када се систем напуни расхладном течношћу. У режиму рада, овај вентил мора бити затворен. Такав систем ће остати у потпуности функционалан.
Динамички параметри расхладне течности
Прелазимо на следећу фазу прорачуна - анализу потрошње расхладне течности. У већини случајева систем грејања у стану разликује се од осталих система - то је због броја грејних плоча и дужине цевовода. Притисак се користи као додатна „покретачка сила“ за вертикално струјање кроз систем.
У приватним једноспратницама и стамбеним зградама, старим стамбеним зградама, користе се системи грејања под високим притиском, што омогућава транспорт материје која ослобађа топлоту до свих делова разгранатог система са више прстенова и подизање воде до целом висином (до 14. спрата) зграде.
Супротно томе, обичан дво- или трособни стан са аутономним грејањем нема такву разноликост прстенова и грана система, укључује не више од три круга.
То значи да се транспорт расхладне течности одвија природним процесом протока воде. Али могу се користити и циркулационе пумпе, грејање обезбеђује гасни / електрични котао.
Препоручујемо употребу циркулационе пумпе за грејање просторија преко 100 м2.Пумпа се може инсталирати и пре и после котла, али обично се поставља на „повратак“ - нижа температура медија, мања прозрачност, дужи век трајања пумпе
Специјалисти у области дизајна и уградње система грејања дефинишу два главна приступа у погледу израчунавања запремине расхладне течности:
- Према стварном капацитету система. Све, без изузетка, сумирају се запремине шупљина у којима ће тећи ток топле воде: збир појединачних делова цеви, делова радијатора итд. Али ово је прилично дуготрајна опција.
- По снази котла. Овде су се мишљења стручњака веома разликовала, неки кажу 10, други 15 литара по јединици снаге котла.
Са прагматичне тачке гледишта, морате узети у обзир чињеницу да систем грејања вероватно неће доводити само топлу воду за собу, већ и грејати воду за купатило / туш, умиваоник, умиваоник и сушару, а можда и за хидромасажа или јацуззи. Ова опција је једноставнија.
Због тога у овом случају препоручујемо подешавање 13,5 литара по јединици снаге. Помноживши овај број са снагом котла (8,08 кВ), добијамо израчунату запремину водене масе - 109,08 литара.
Израчуната брзина расхладне течности у систему је тачно параметар који вам омогућава одабир одређеног пречника цеви за систем грејања.
Израчунава се помоћу следеће формуле:
В = (0,86 * В * к) / т-то,
Где:
- В - снага котла;
- т је температура воде која се испоручује;
- до - температура воде у повратном кругу;
- к - ефикасност котла (0,95 за гасни котао).
Заменом израчунатих података у формулу имамо: (0,86 * 8080 * 0,95) / 80-60 = 6601,36 / 20 = 330кг / х. Тако се за један сат у систем помера 330 литара расхладне течности (воде), а капацитет система је око 110 литара.
Кретање охлађеног носача топлоте
Једна од заблуда је да се у систему са природном циркулацијом охлађена расхладна течност не може кретати нагоре. Такође се не слажем са њима. За циркулациони систем, појам горе и доле је врло услован. У пракси, ако се повратни цевовод на неком одсеку подигне, онда негде падне на исту висину. У овом случају гравитационе силе су уравнотежене. Једина потешкоћа је у превазилажењу локалног отпора на завојима и линеарним деоницама цевовода. Све ово, као и могуће хлађење расхладне течности у деловима пораста, треба узети у обзир у прорачунима. Ако је систем правилно израчунат, онда дијаграм приказан на доњој слици има право на постојање. Иначе, почетком прошлог века такве шеме су се широко користиле, упркос слабој хидрауличкој стабилности.
Два у један
Сви горе наведени проблеми гравитационог круга могу се решити надоградњом помоћу уметка пумпе. Истовремено, систем ће задржати способност рада са природном циркулацијом.
Када радите овај посао, вреди се придржавати се неколико једноставних правила.
- Вентил или, што је много боље, куглични неповратни вентил је постављен између везаних отвора на пумпи. Када пумпа ради, неће дозволити радном колу да покреће воду у уском кругу.
- Испред пумпе је потребан лежиште. Штитиће лежајеве ротора и пумпе од каменца и песка.
- Прикључак пумпе ограничен је паром вентила који ће вам омогућити да очистите филтер или уклоните пумпу ради поправке без губитка расхладне течности.
На фотографији је обилазница између уметака опремљена кугличним неповратним вентилом.
Локација радијатора
Кажу да се уз природну циркулацију расхладне течности радијатори, без грешке, морају налазити изнад котла. Ова изјава је тачна само када су уређаји за грејање смештени у један ниво. Ако је број нивоа два или више, радијатори доњег нивоа могу се налазити испод котла, што се мора проверити хидрауличким прорачуном.
Конкретно, за пример приказан на доњој слици, са Х = 7 м, х1 = 3 м, х2 = 8 м, ефективни циркулациони притисак биће:
г · = 9,9 · [7 · (977 - 965) - 3 · (973 - 965) - 6 · (977 - 973)] = 352,8 Па.
Овде:
ρ1 = 965 кг / м3 је густина воде на 90 ° Ц;
ρ2 = 977 кг / м3 је густина воде на 70 ° Ц;
ρ3 = 973 кг / м3 је густина воде на 80 ° Ц.
Резултујући циркулациони притисак довољан је за рад смањеног система.
Гравитационо грејање - замена воде антифризом
Негде сам прочитао да се гравитационо грејање, дизајнирано за воду, може безболно пребацити на антифриз. Желим да вас упозорим на такве радње, јер без правилног израчунавања таква замена може довести до потпуног отказа система грејања. Чињеница је да раствори на бази гликола имају знатно већу вискозност од воде. Поред тога, специфични топлотни капацитет ових течности је нижи од капацитета воде, што ће, под једнаким условима, захтевати повећање брзине циркулације расхладне течности. Ове околности значајно повећавају пројектни хидраулички отпор система испуњеног расхладним течностима са ниском тачком смрзавања.
Имплементација система грејања са природном циркулацијом носача топлоте
Након завршетка прорачуна топлоте у згради, можете прећи на одабир уређаја за грејање и њихов избор. На првом спрату, у једној од соба, рецимо да је топао под у купатилу и тоалету. Систем је и даље планиран да буде гравитациони и нехлапљив, тако да се не сме радити велика површина топлог пода. Након извршеног прорачуна топлотног инжењеринга, одредићемо температурни графикон расхладне течности, одакле ћемо и наставити. Изабраћемо стандардни распоред за системе за грејање воде 95 снабдевање и 70 - повратак, у будућности ћемо га мало исправити за одређену маржу и грешке у нетачностима прорачуна и мерења, довешћемо га на 80 до 60. Следеће, у стамбеним просторијама ментално ћемо уградити радијаторе, одредићемо места на којима ће бити радијатора и какве врсте, и одмах ћемо размислити о трасирању цеви за грејање, местима где ће цеви ићи. Потребно је инсталирати радијаторе узимајући у обзир потребе за топлотом у просторијама. Ако у купатилу постоји топли под, онда се радијатор мора инсталирати узимајући у обзир чињеницу да ће вам топли под радити по потреби, узмите у обзир да систем мора бити не испарљив. То јест, радијатор треба да обезбеди 70-80% потребне топлоте у соби. У стамбеним просторијама, у собама, такође је потребно узети у обзир смер преовлађујућег ветра и кардиналне тачке на којима иду зидови. Исто се односи не само на први спрат, већ и на други. Много зависи од правилног постављања уређаја за грејање. Такође, не сме се заборавити на уградњу уређаја за грејање или уређаја на улазним вратима. У кухињи можете смањити процењену снагу уређаја за грејање за 10-15%. Постоје и други извори топлоте: плински или електрични шпорет, рерна, апарат за хлеб, фрижидер итд.
Прорачун топлотног инжењеринга и избор уређаја за грејање, а њихов прорачун је апсолутно исти за систем са било којим нагоном циркулације. Једино што је код гравитационог система такође потребно узети у обзир хлађење расхладне течности и имати на уму да је на горњем спрату температура расхладне течности виша него на доњем, за 5-12Ц у зависности од врсте устаја, њихове дужине и висине зграде.
Коришћење отвореног експанзионог резервоара
Пракса показује да је потребно стално допуњавати расхладно средство у отвореном експанзионом резервоару, јер испарава. Слажем се да је ово заиста велика непријатност, али се лако може елиминисати. Да бисте то урадили, можете користити ваздушну цев и хидрауличну заптивку, инсталирану ближе најнижој тачки система, поред котла. Ова цев служи као заклопка ваздуха између хидрауличног заптивача и нивоа расхладне течности у резервоару.Према томе, што је већи његов пречник, нижи ће бити ниво колебања нивоа у резервоару за заптивање воде. Нарочито напредни мајстори успевају да упумпају азот или инертне гасове у ваздушну цев, штитећи тако систем од продора ваздуха.
Опрема
Гравитациони систем је могућ као затворени систем, који није у комуникацији са атмосферским ваздухом и отворен је за атмосферу. Тип система одређује скуп опреме која му недостаје.
Отвори
У ствари, једини неопходни елемент је отворени експанзиони резервоар.
Комбинује неколико функција:
- Задржава вишак воде када се прегреје.
- Уклања пару и ваздух који настају током кључања воде у кругу у атмосферу.
- Помаже у доливању воде како би се надокнадило испаравање и цурење.
У тим случајевима, када су у неким деловима пуњења радијатори смештени изнад њега, њихови горњи чепови су опремљени отворима за ваздух. Ову улогу могу играти и славине Мајевског и једноставне славине за воду.
Да би ресетовао систем, у већини случајева он је допуњен одвојем који води до канализације или лако изван куће.
Затворено
У затвореном гравитационом систему функције отвореног резервоара распоређене су на пар слободних уређаја.
- Мембрански експанзиони резервоар система грејања пружа могућност ширења расхладне течности током грејања. У већини случајева узима се да је његова количина једнака 10% укупне запремине система.
- Вентил за смањење притиска ублажава вишак притиска када је резервоар препуњен.
- За одзрачивање је одговоран ручни отвор за ваздух (на пример, исти вентил Мајевског) или нехотични отвор за ваздух.
- Манометар показује притисак.
То је фундаментално важно: у гравитационом систему најмање један отвор за ваздух мора бити на највишој тачки. За разлику од шеме присилне циркулације, овде ваздушна комора једноставно неће дозволити кретање расхладне течности.
Поред горе наведеног, затворени систем је у већини случајева опремљен џемпером са системом хладне воде, што омогућава пуњење на крају пражњења или надокнађивање цурења воде.
Коришћење циркулационе пумпе у гравитационом грејању
У разговору са једним монтером чуо сам да пумпа инсталирана на обилазници главног успона не може створити циркулациони ефекат, јер је забрањена уградња запорних вентила на главном успону између котла и експанзионе посуде. Стога пумпу можете ставити на обилазницу повратног вода и између улаза пумпе инсталирати куглични вентил. Ово решење није баш згодно, јер сваки пут пре укључивања пумпе морате запамтити да затворите славину и након искључивања пумпе отворите је. У овом случају је уградња неповратног вентила немогућа због његовог значајног хидрауличког отпора. Да би се извукли из ове ситуације, занатлије покушавају прерадити неповратни вентил у нормално отворен. Такви „модернизовани“ вентили ће створити звучне ефекте у систему због сталног „мешања“ са периодом пропорционалним брзини расхладне течности. Могу да предложим друго решење. Плутајући неповратни вентил за гравитационе системе инсталиран је на главном успону између улаза обилазнице. Пливајући вентил у природној циркулацији је отворен и не омета кретање расхладне течности. Када је пумпа укључена у бајпасу, вентил искључује главни успон, усмеравајући сав проток кроз бајпас са пумпом.
У овом чланку сам размотрио далеко од свих заблуда које постоје међу специјалистима који инсталирају гравитационо грејање. Ако вам се свидео чланак, спреман сам да га наставим са одговорима на ваша питања.
У следећем чланку ћу говорити о грађевинским материјалима.
ПРЕПОРУЧИТЕ ДА ПРОЧИТАТЕ ЈОШ:
Гравитационо грејање врсте грејања соматске шеме
Шеме грејања са природном циркулацијом су две врсте: једноцевна и двоцевна. Старије куће су имале само једну цев у свом систему грејања.Али тренутно се најчешће користи двоцевни систем грејања са дном или горњим разређивачем. Које су главне разлике између шема? Једноцевно гравитационо грејање сматра се најједноставнијим. Цевовод је постављен испод плафона просторија, а повратна петља је постављена испод пода. Позитивна страна је што се може уочити мали број компонената потребних за функционисање система. Такође садржи једноставну инсталацију. Као предност можемо напоменути могућност његовог рада приликом постављања котла и радијатора на исти ниво. Обично се у двоспратној кући таква шема ретко користи, јер не дозвољава да се кућа равномерно загреје. Међутим, то се може исправити постављањем волуметријских цеви и радијатора у приземљу. Приликом постављања једноцевног круга нису предвиђени контролни вентили, што значи да неће бити могуће регулисати температуру.
Двоцевни систем грејања је сложенији и у раду и у уређају, јер укључује неколико кругова грејања. Један од њих је намењен протоку вруће расхладне течности, други хладном. У овом случају ће вам требати много више компоненти. Слепи систем грејања двоспратне куће нужно ће захтевати изолацију главног успона како би се избегли губици топлоте. За двоцевни систем потребно је користити цеви великог пречника, најмање 32 мм, иначе ће хидраулички отпор ометати гравитациону циркулацију.
