Отоплителни системи за дома с естествена циркулация

Сега отоплителните системи са станали толкова сложни, че е почти невъзможно да се направят много от техните видове сами. Но напоследък всичко беше различно. Най-често срещаните, а след това и сега бяха отоплителните системи, които се наричат ​​гравитационни или с естествена циркулация на охлаждащата течност. Схемата на такава система включва много малък брой компоненти, но се счита за надеждна и издръжлива.

Изображение 1. Гравитационен отоплителен кръг: 1-котел, 2-цистерна, 3-тръба за подаване, 4-радиатор, 5-връщаща тръба.

Структура и принцип на работа на системата

Всички отоплителни системи на частна къща с естествена циркулация на охлаждащата течност са проектирани за малки дължини на тръбопроводите - не повече от 25-35 м в една посока.

Съставът на отоплителната система на частна къща с естествена циркулация на охлаждащата течност включва следните елементи:

• Котелът обикновено е твърдо гориво;
• тръбопроводи: в зависимост от тип отоплителна система може да има едно или две тръбопроводи - доставка и връщане;
• радиатори за отопление;
• разширителен резервоар.

Първата фигура показва връзката на всички изброени по-горе компоненти.

Фигура 2. Схема на появата на циркулираща глава.

Котелът гори гориво (дърво, брикети и т.н.). На захранващата линия загрятата охлаждаща течност се подава към радиаторите. Тук охлаждащата течност отделя част от топлината си в околната среда. С помощта на връщащ тръбопровод, охлаждащата охлаждаща течност отоплителна система се връща в котела. Разширителният резервоар е необходим за непрекъснато подаване на отоплителна среда към отоплителната система.

Този цикъл се повтаря непрекъснато. Топлоносителят се движи поради създаденото налягане. Той създава разширителен резервоар. Налягането на водата се създава от атмосферното налягане, тъй като разширителният резервоар е над всички останали елементи на отоплителната система на частната къща. По тази причина такива системи се наричат ​​системи с естествено разпространение.

Отоплителни системи на двуетажна вила работят по същия принцип, само в тях има и вертикални тръбопроводи, които се наричат ​​реки.

Водата преминава през тях поради натиск, при формирането на който незабавно участват три фактора:

• налягането в резервоара за разширение;
• налягане, дължащо се на разширяване на топлоносителя поради нагряването му;
• налягане, дължащо се на действието на студена, по-тежка охладителна течност.

Водата, която се загрява от котела, се издига на решетката и след това се измества от по-тежката студена вода. Тогава водата се разпространява през хоризонтален тръбопровод. Тези движения се случват само за сметка на гореспоменатите компоненти на общото налягане, т.е. чрез тежестта. По същия начин водата се връща.

Трябва да се отбележи, че всички радиатори и тръбопроводи трябва да бъдат разположени под малък ъгъл, за да се създаде допълнително налягане в тръбите.

Диаграма на разпределителния тръбопровод за топла и студена вода.

В допълнение, наклонът на тръбопроводите улеснява отстраняването на въздушните възглавници през разширителния резервоар. Това се дължи на факта, че въздухът е по-лек от водата, така че се стига до най-високата точка - разширителният резервоар.

Разширителният резервоар има друга цел - да поеме загрятата вода, чийто обем се увеличава с нагряване, при охлаждане на водата се връща обратно.

Накратко, принципът на действието на движението на водата е следният: водата се издига нагоре по височината поради нагряване, а също и под въздействието на натиск. Циркулацията на охлаждащата течност се определя от разликата между двете плътности - нагрята и охладена вода.

Въпреки наличието на натиск, макар и малък, движението на водата няма висока скорост. Това се дължи на факта, че атмосферното налягане в отоплителната система на частна къща се използва за преодоляване на съпротивлението, което възниква в резултат на триенето на водата срещу вътрешните стени на тръбите. Охладителят изпитва особено голямо съпротивление в точките на завъртане на тръбата, в точките на преминаване през клапаните за водоснабдяване и т.н.

Като цяло, скоростта на охлаждащата течност, т.е. нейното налягане, зависи от много фактори:

• от разликата на две височини - височината на центъра на котела и височината на центъра на радиатора. Колкото по-голяма е тази разлика, толкова по-бързо се движи водата в отоплителната система на двуетажна частна къща с естествена циркулация;
• от разликата между плътностите на студената и топлата вода - колкото по-висока е температурата, толкова по-ниска е нейната плътност и съответно и разликата е по-голяма.

Откъде идва натискът?

Схема на отоплителната инсталация в къщата.

Започва с факта, че температурата на котела и на нагревателните елементи варира дискретно, т.е. скокове, спрямо централните оси на тези устройства. Това означава, че гравитационната система е наполовина гореща, наполовина студена (отдолу).

Топлата вода е по-малко плътен от студената вода. Ако си припомним някои формули от курса на учебната физика, тогава можем да разберем, че за идентични обеми, тялото с по-ниска плътност има по-малко тегло.

Сега е необходимо да си представим, че горната част на отоплителните кръгове или една верига няма система, а само долната. Оказва се обичайната система за съобщаване на съдове. Един съд (котел) се намира под втория съд (например тръбопровод). Този ефект води до появата на движение, тъй като водата се разпространява равномерно. Фигура 2 схематично показва системата на комуникационните съдове.

Тръбата в котела за гореща вода обаче е разположена по-високо от връщащата тръба със студена вода. Това трябва да пречи на движението на водата. Но това не се случва поради това, че водата в котела е постоянно нагрявана, т.е. намалява плътността му. В същото време, масата на студената вода става по-голяма, което означава, че тя натиска потока на гореща вода през тръбите. Този процес се формира нишка. Само поради това отоплителната система на двуетажна къща има постоянно движение на охлаждащата течност.

Стойността на главата, както вече беше отбелязано, се влияе главно от разликата във височината между центъра на котела и центъра на радиаторите. Малко влияние върху създаването на натиск упражнява и пристрастия на радиатори и тръбопроводи.

Схема на наклона на тръбопровода.

Трябва да се отбележи, че тръбопроводите за захранване трябва да имат наклон от няколко градуса към отоплителните елементи, а тръбопроводът за връщане - в обратната посока.

Сега става ясно, че за да се осигури нормална глава е необходимо да се избере точното място за котела.

Ако става въпрос за къщата, такъв котел в идеален вариант може да бъде поставен в мазето. Това обаче не винаги е възможно. въпреки че схема на отопление на двуетажна къща сам по себе си предполага наличието на голяма разлика във височините. Но ако все още няма възможност да се осигури нормална разлика, тогава за котела е възможно да се направи ниша в пода. Необходимо е да се погрижите за всички мерки за пожарна безопасност.

Феноменът на саморегулиране на скоростта на потока

Разликата в температурата и масата на нагретия и охлаждан носител също е определящ фактор. Отоплителна система на частна къща с хоризонтално или вертикално окабеляване от този тип е саморегулиращо се. Това означава, че веднага щом студеният поток стане толкова по-тежък от горещия, така че има достатъчно сила, за да се премести последният, това се случва в същия момент. По този начин е възможно този индикатор да се влияе само по един начин - по-силно загряване на водата в котела.

Това е естествен процес: колкото по-студено е в къщата, толкова повече гориво трябва да се поддържа топло. Това означава, че изгарянето се извършва по-интензивно, т.е. водата се затопля до високи температури. Водата в тръбопровода ще циркулира с по-висока скорост. Това ще се случи, докато самият връщащ тръбопровод не се загрее, точно както въздуха в стаята. Отоплението на въздуха и връщащата тръба автоматично ще намалят температурната разлика и ще намалят скоростта на потока.

Това от своя страна ще доведе до спадане на стайната температура, което ще увеличи температурната разлика. Системата отново ще получи известно увеличение на дебита. Саморегулирането се осъществява.

Сортове на системи с естествена циркулация и тяхното достойнство

Схема на еднотръбна отоплителна система.

Ако вземем под внимание много стари къщи, строени преди втората половина на миналия век, можем да видим, че схемата за битово отопление е била използвана почти навсякъде, че се съдържа само един ред - една тръбна верига, обикновено с въздушни тръби за дистрибуция.

Сега такава схема не се използва никъде. Днес нормата е отоплителната система на частна къща, която съдържа два тръбопровода. И то може да има както горна, така и по-ниска.

Така че той има редица предимства пред системите с принудителен циркулация:

• простота на инсталиране и работа;
• пълна липса на летливост, която не може да се каже за системи с принудителна циркулация, тъй като помпата в тях работи на електроенергия;
• дълъг живот, който се оценява на 35-45 години;
• термична стабилност, която се осигурява от феномена на саморегулиране.

Например, в модерните системи, ако циркулационната помпа изчезне от действие или частично стане неподходяща, циркулацията е нарушена, което дори при правилна работа на котела води до намаляване на температурата на въздуха.

https://youtube.com/embed/JoHhPHy8ubI

По принцип процесът на саморегулиране е отличителна черта на такава система от система с принудителна циркулация. В тях този процес, свързан с промяна в налягането на охлаждащата течност, е фактор, който намалява ефективността.

Някои характеристики на приложението на гравитационни системи

Типове двутръбни разпръсквачи.

Струва си да се каже, че модерното строителство включва наличието на система с принудително движение. Това се дължи на факта, че той има повече предимства пред гравитационните. Последните, от своя страна, имат недостатъци, които ограничават обхвата на тяхното прилагане:

• малка дължина на тръбопровода. Колкото по-дълга е дължината на тръбите, толкова по-голямо е налягането, за да се осигури нормална глава на охлаждащата течност. Често то просто не може да бъде гарантирано. Смята се, че оптималната дължина е 25-35 м, поради тази причина, организира гравитационни отоплителни системи в многоетажни сгради просто не е възможно;
• продължително време за загряване. Самата система, за да излъчва топлина, трябва да се затопли правилно. Тъй като масата на тръбопроводите, радиаторите и водата е достатъчно голяма, общата им топлинна мощност също е висока. Следователно част от енергията отива за отопление и част от отоплението на околния въздух;
• от предишната точка може да се разбере, че докато водата не се нагрее до определена температура, няма да има циркулация. Поради тази причина може да се твърди, че през първите няколко минути отоплителният котел работи на празен ход, т.е. ефективността на такава система е много по-ниска от ефективността на нагряване при принудително движение на охлаждащата течност.

https://youtube.com/embed/QI7MSikzTec

Следва да се отбележи, че схемите за отопление на частна къща с естествена циркулация са добре пригодени отопление на вили или малки къщи. Тук те се показват от най-добрата страна.