Konstrukce autonomní topné sítě typu gravitace se volí, pokud je nepraktické a někdy nemožné instalovat oběhové čerpadlo nebo připojit k centralizovanému napájení.
Instalace takového systému je levnější a zcela nezávislá na elektřině. Jeho výkon však do značné míry závisí na přesnosti návrhu.
Aby vytápěcí systém s přirozenou cirkulací fungoval hladce, je nutné vypočítat jeho parametry, správně nainstalovat komponenty a oprávněně zvolit vodní okruh. Pomůžeme vám tyto problémy vyřešit.
Popsali jsme základní principy gravitačního systému, poradili jsme s výběrem potrubí, nastínili pravidla pro sestavení obvodu a umístění pracovních uzlů. Zvláštní pozornost jsme věnovali návrhu a fungování jedno- a dvou-trubkových topných okruhů.
Principy procesu přirozené cirkulace
K pohybu vody v topném okruhu bez použití oběhového čerpadla dochází díky přirozeným fyzikálním zákonům.
Pochopení povahy těchto procesů nám umožní kompetentně vyvinout návrh topného systému pro typické i nestandardní případy.
Galerie Obrázků
Foto z
Možnost přirozeného topení
Otevřete expanzní nádrž
Schéma zapojení jedné trubky
Odrůdy se dvěma dýmkami
Omezení gravitačního vytápění
Jednoduchost přirozeného topného systému
Přírodní kotle
Výběr topných spotřebičů a zařízení
Maximální rozdíl v hydrostatickém tlaku
Hlavní fyzickou vlastností jakéhokoli chladicího média (voda nebo nemrznoucí směs), které přispívá k jeho pohybu podél okruhu během přirozené cirkulace, je pokles hustoty se zvyšující se teplotou.
Hustota horké vody je menší než studená, a proto existuje rozdíl v hydrostatickém tlaku kolony teplé a studené kapaliny. Studená voda stékající dolů do tepelného výměníku vytlačuje horkou vodu do potrubí.
Hnací silou vody v okruhu během přirozené cirkulace je rozdíl hydrostatického tlaku mezi studenými a horkými sloupci kapaliny
Topný okruh domu lze rozdělit na několik fragmentů. Voda směřuje vzhůru po „horkých“ fragmentech a dolů po „studených“ fragmentech. Hranice fragmentů jsou horní a dolní body topného systému.
Hlavním úkolem při modelování systému s přirozenou cirkulací vody je dosažení maximálního možného rozdílu mezi tlakem kapalné kolony v „horkých“ a „studených“ fragmentech.
Prvkem vodního okruhu, který je pro přirozenou cirkulaci klasický, je kolektor zrychlení (hlavní stoupač) - vertikální potrubí směřující vzhůru od tepelného výměníku.
Kolektor zrychlení musí mít maximální teplotu, takže je izolován po celé své délce. I když, pokud výška kolektoru není velká (jako u jednopatrových domů), pak nemůžete provést izolaci, protože voda v ní nebude mít čas na vychladnutí.
Typicky je systém navržen tak, že horní bod kolektoru zrychlení se kryje s horním bodem celého obvodu. Tam vytvoří výstup do otevřené expanzní nádrže nebo ventil pro odvětrání vzduchu, pokud se použije membránová nádrž.
Potom je délka „horkého“ fragmentu obvodu minimální možná, což vede ke snížení tepelné ztráty v této oblasti.
Je také žádoucí, aby „horký“ fragment okruhu nebyl kombinován s dlouhou částí transportující chlazené chladivo. V ideálním případě se spodní bod vodního okruhu shoduje se spodním bodem tepelného výměníku umístěného v topném zařízení.
Čím nižší je kotel v topném systému, tím nižší je hydrostatický tlak kapalné kolony v horkém fragmentu okruhu
Pro „chladný“ úsek vodního okruhu má také svá vlastní pravidla, která zvyšují tlak kapaliny:
- větší tepelné ztráty v „studené“ části topné sítě, čím nižší je teplota vody a čím vyšší je její hustota, fungování systémů s přirozenou cirkulací je možné pouze s významným přenosem tepla.
- čím větší je vzdálenost od spodního bodu obvodu k připojení radiátorů, čím větší je část vodního sloupce s minimální teplotou a maximální hustotou.
Aby se zajistilo dodržování posledně uvedeného pravidla, je kamna nebo kotel často instalována v nejnižším bodě domu, například v suterénu. Toto uspořádání kotle poskytuje maximální možnou vzdálenost mezi spodní úrovní radiátorů a bodem vstupu vody do tepelného výměníku.
Výška mezi spodním a horním bodem vodního okruhu během přirozené cirkulace by však neměla být příliš velká (v praxi by neměla být větší než 10 metrů). Vytápí se trouba nebo kotel, ohřívá se pouze tepelný výměník a spodní část kolektoru zrychlení.
Pokud je tento fragment zanedbatelný vzhledem k celé výšce vodního okruhu, pokles tlaku v „horkém“ fragmentu okruhu bude zanedbatelný a proces cirkulace nebude zahájen.
Použití přirozených cirkulačních systémů pro dvoupodlažní budovy je odůvodněné a pro větší podlahy bude potřeba oběhové čerpadlo
Minimalizace odolnosti proti pohybu vody
Při navrhování systému s přirozenou cirkulací je nutné vzít v úvahu rychlost chladicího média podél okruhu.
Za prvéčím vyšší je rychlost, tím rychlejší je přenos tepla systémem „kotel - výměník tepla - vodní okruh - radiátory - místnost“.
Za druhéčím rychleji je kapalina rychlostí prostřednictvím tepelného výměníku, tím méně je pravděpodobné, že se bude vařit, což je zvláště důležité při topení kamen.
Vařící voda v systému může být velmi drahá - náklady na demontáž, opravu a instalaci výměníku tepla vyžadují hodně času a peněz
V topných systémech s nuceným oběhem závisí rychlost pohybu vody hlavně na parametrech cirkulačního čerpadla.
U ohřevu vody s přirozenou cirkulací závisí rychlost na následujících faktorech:
- tlakové rozdíly mezi fragmenty obrysu v jeho spodním bodě;
- hydrodynamický odpor topení.
Způsoby, jak zajistit maximální tlakové rozdíly, byly diskutovány výše. Hydrodynamický odpor reálného systému nelze přesně vypočítat kvůli složitému matematickému modelu a velkému počtu vstupních dat, jejichž přesnost je obtížné zaručit.
Přesto existují obecná pravidla, jejichž dodržování sníží odpor topného okruhu.
Hlavními důvody snížení rychlosti pohybu vody jsou odpor stěn potrubí a přítomnost zúžení v důsledku přítomnosti armatur nebo ventilů. Při nízkém průtoku odpor stěny prakticky neexistuje.
Výjimkou jsou dlouhé a tenké trubky, charakteristické pro vytápění s podlahovým vytápěním. Zpravidla se za to rozlišují oddělené obvody s nuceným oběhem.
Při výběru typů potrubí pro okruh s přirozenou cirkulací je nutné při instalaci systému zohlednit technická omezení. Plastové trubky pro použití v přirozené cirkulaci vody jsou proto nežádoucí kvůli spojení jejich tvarovek, s výrazně menším vnitřním průměrem.
Kování kovových plastových trubek poněkud zužuje vnitřní průměr a je vážnou překážkou pro průtok vody při nízkém tlaku (+)
Pravidla pro výběr a instalaci potrubí
Volba mezi ocelovými nebo polypropylenovými trubkami pro jakoukoli cirkulaci probíhá podle kritéria možnosti jejich použití pro horkou vodu, jakož i z hlediska ceny, snadnosti instalace a životnosti.
Stoupačka je namontována z kovové trubky, protože jím prochází voda s nejvyšší teplotou, a v případě ohřevu v peci nebo nesprávné funkce tepelného výměníku je možná možnost průchodu páry.
Při přirozené cirkulaci je nutné použít průměr trubky o něco větší než v případě oběhového čerpadla. Obvykle pro vytápění místností do 200 metrů čtverečních. m, průměr sběrače zrychlení a potrubí na vstupu zpátečky do tepelného výměníku jsou 2 palce.
To je způsobeno nižší rychlostí vody ve srovnání s možností nuceného oběhu, což vede k následujícím problémům:
- snížený přenos tepla za jednotku času od zdroje do vytápěné místnosti;
- ucpání nebo přetížení vzduchu, které se nedokážou vyrovnat s malým tlakem.
Zvláštní pozornost je třeba při použití přirozené cirkulace s dolním napájecím okruhem věnovat problému odstraňování vzduchu ze systému. Nelze zcela vyjmout z chladicího média expanzní nádobou, jako je vroucí voda nejprve vstupuje do spotřebičů na dálnici umístěné níže než oni.
Při nucené cirkulaci tlačí voda vzduch do sběrného vzduchu instalovaného v nejvyšším bodě systému - zařízení s automatickým, manuálním nebo poloautomatickým ovládáním. S pomocí jeřábů Maevsky je přenos tepla hlavně upraven.
V gravitačních topných sítích s přívodem pod spotřebiči se Mayevskyho kohoutky používají přímo pro odvádění vzduchu.
Všechny moderní radiátory jsou vybaveny odsávacími zařízeními vzduchu, proto, abyste zabránili tvorbě zátek v obvodu, můžete udělat svah a řídit vzduch do radiátoru
Vzduch lze také odvzdušnit pomocí větracích otvorů instalovaných na každém stoupačce nebo na venkovním vedení vedeném rovnoběžně s dálnicemi systému. Vzhledem k velkému počtu zařízení pro odsávání vzduchu jsou gravitační obvody s nižším zapojením velmi vzácné.
Při nízkém tlaku může malá vzduchová zátka zcela zastavit topný systém. Podle SNiP 41-01-2003 tedy není dovoleno pokládat potrubí topného systému bez spádu při rychlosti vody menší než 0,25 m / s.
Při přirozeném oběhu jsou takové rychlosti nedosažitelné. Proto je kromě zvětšování průměru trubek nutné dbát na konstantní sklony pro odvádění vzduchu z topného systému. Sklon je navržen s rychlostí 2–3 mm na 1 metr, v bytových sítích sklon dosahuje 5 mm na lineární metr vodorovné čáry.
Přiváděcí sklon je vytvořen ve směru pohybu vody, takže vzduch se pohybuje do expanzní nádrže nebo do systému odvzdušňování vzduchu umístěného v horním bodě okruhu. I když můžete vytvořit protiobjekt, ale v tomto případě je nutné dodatečně nainstalovat ventil pro odvětrání.
Sklon zpátečky se obvykle provádí ve směru chlazené vody. Poté se spodní bod okruhu shoduje se vstupem zpětného potrubí do generátoru tepla.
Nejběžnější kombinace sklonu přívodního a zpětného potrubí k odstranění vzduchových uzávěrů z přirozeného oběhu vody
Při instalaci malého podlahového vytápění v okruhu s přirozenou cirkulací je nutné zabránit vstupu vzduchu do úzkých a vodorovných potrubí tohoto topného systému. Zařízení pro odvádění vzduchu je nutné umístit před teplou podlahu.
Schémata vytápění jedním a dvěma potrubí
Při vývoji schématu vytápění domu s přirozenou cirkulací vody je možné navrhnout jeden nebo několik samostatných okruhů. Mohou se od sebe výrazně lišit. Bez ohledu na délku, počet radiátorů a další parametry jsou prováděny podle schématu s jedním nebo dvěma potrubí.
Jednořádkový obvod
Vytápěcí systém používající stejnou trubku pro postupné zásobování vodou radiátory se nazývá jediná trubka. Nejjednodušší variantou jedné trubky je vytápění kovovými trubkami bez použití radiátorů.
Jedná se o nejlevnější a nejméně problematický způsob řešení vytápění domácností, když se rozhodnete pro přirozený oběh chladicí kapaliny. Jediným významným minus je vzhled objemných trubek.
U nejúspornější verze jednovrubného schématu s radiátory proudí horká voda postupně přes každé zařízení. Zde potřebujete minimální počet potrubí a ventilů.
Při průchodu chladicí kapalina ochlazuje, takže následné radiátory dostávají chladnější vodu, což je třeba vzít v úvahu při výpočtu počtu sekcí.
Jednoduchý jednovrstvý systém (výše) vyžaduje minimální množství instalačních prací a investované prostředky. Složitější a nákladnější varianta níže umožňuje vypnout radiátory bez zastavení celého systému
Nejúčinnějším způsobem připojení topných spotřebičů k síti s jedním potrubím je možnost diagonální.
Podle tohoto schématu topných okruhů s přirozeným typem cirkulace horká voda vstupuje do radiátoru shora, po ochlazení je vypouštěna potrubím umístěným níže. Při tomto průchodu vydává ohřátá voda maximální množství tepla.
Při nižším připojení k baterii, jak k vstupnímu, tak i k výstupnímu potrubí, je přenos tepla výrazně snížen, protože ohřáté chladivo musí jít tak dlouho, jak je to možné. Kvůli výraznému ochlazení v těchto schématech se nepoužívají baterie s velkým počtem sekcí.
„Leningradka“ se vyznačuje působivými tepelnými ztrátami, které je třeba vzít v úvahu při výpočtu systému. Jeho výhodou je, že při použití uzavíracích ventilů na vstupních a výstupních tryskách lze zařízení volitelně vypnout kvůli opravě bez zastavení ohřívacího cyklu (+)
Topné okruhy s podobným připojením radiátorů se nazývají „Leningradka“. Navzdory zaznamenaným tepelným ztrátám jsou preferovány v uspořádání systémů vytápění bytů, vzhledem k estetičtějšímu vzhledu potrubí.
Významnou nevýhodou jedno trubkových sítí je neschopnost vypnout jednu z topných sekcí bez zastavení cirkulace vody v celém obvodu.
Proto se obvykle používá k modernizaci klasického okruhu instalací „bypassu“ pro obtok radiátoru pomocí větve se dvěma kulovými ventily nebo trojcestným ventilem. To vám umožní upravit přívod vody do radiátoru až do jeho úplného vypnutí.
Pro dvě nebo více podlažních budov se používají varianty jednovrstvého schématu s vertikálním stoupáním. V tomto případě je distribuce horké vody rovnoměrnější než u vodorovných stoupaček. Kromě toho jsou vertikální stoupačky méně rozšířené a lépe se hodí do interiéru domu.
Jednootrubkové schéma se svislým zapojením se úspěšně používá při vytápění dvoupodlažních místností pomocí přirozené cirkulace. Je uvedena možnost vypnutí horních radiátorů.
Možnost zpětného potrubí
Když se jedna trubka používá k zásobování horkou vodou do radiátorů a druhá - k odvádění chlazené do kotle nebo pece, se toto schéma vytápění nazývá dvou trubka. Podobný systém v přítomnosti topných radiátorů je používán častěji než jedno trubkový.
Je to dražší, protože vyžaduje instalaci dalšího potrubí, ale má řadu významných výhod:
- rovnoměrnější rozdělení teploty tepelný nosič dodávaný do radiátorů;
- jednodušší provést výpočet závislost parametrů radiátorů na ploše vytápěné místnosti a nezbytné hodnoty teploty;
- účinnější regulace tepla do každého radiátoru.
V závislosti na směru pohybu chlazené vody relativně horké jsou dvou trubkové systémy rozděleny na přidružené a slepé konce. V přidružených obvodech dochází k pohybu chlazené vody ve stejném směru jako horká, proto se délka cyklu pro celý obvod shoduje.
U schémat zablokování se chlazená voda pohybuje směrem k horké, proto u různých radiátorů jsou délky cyklů cirkulace chladicí kapaliny odlišné. Protože rychlost v systému je malá, doba ohřevu se může výrazně lišit. Tyto radiátory s kratším cyklem vody budou zahřívány rychleji.
Při výběru slepé uličky a souvisejících schémat vytápění vycházejí především z pohodlí provedení zpětného potrubí
Existují dva typy umístění oční linky vzhledem k topným radiátorům: horní a dolní. Při horním připojení je potrubí pro přívod horké vody umístěno nad radiátory a při dolním připojení je nižší.
Se spodním připojením může být vzduch odváděn pomocí radiátorů a není třeba držet potrubí nahoře, což je dobré z hlediska designu místnosti.
Bez rozdělovacího potrubí však bude pokles tlaku mnohem menší než při použití horního zdroje. Spodní oční linky se proto prakticky nepoužívají při vytápění prostor na principu přirozené cirkulace.
Organizace jedno trubkového schématu založeného na elektrickém kotli pro malý dům:
Práce dvou trubkového systému pro jednopatrový dřevěný dům založený na kotli na pevná paliva s dlouhým spalováním:
Použití přirozené cirkulace při pohybu vody v topném okruhu vyžaduje přesné výpočty a technicky způsobilé instalační práce. Za těchto podmínek vytápí systém vytápění místností soukromého domu a zbaví majitele hluku čerpadla a závislosti na elektřině.
Pokud máte nějaké dotazy k tomuto tématu nebo si přejete podělit se o osobní zkušenosti s organizací a provozováním gravitačního topného systému, zanechte prosím komentáře k tomuto článku. Pole zpětné vazby se nachází níže.