Gravity värmesystem: element, funktionsprincip och kopplingsscheman

Vad är principen för gravitationsvärmesystemet

Gravitationsuppvärmning kallas också naturligt cirkulationssystem. Den har använts för uppvärmning av hus sedan mitten av förra seklet. Först litade den vanliga befolkningen inte på den här metoden, men med tanke på dess säkerhet och funktionalitet började de gradvis ersätta tegelugnar med vattenuppvärmning.

Sedan tillkomsten av fasta bränslepannor försvann behovet av skrymmande ugnar helt. Gravitationssystemet fungerar på en enkel princip. Vattnet i pannan värms upp och dess egenvikt blir mindre kallt. Som ett resultat stiger den längs den vertikala stigaren till toppen av systemet. Därefter börjar kylvattnet sin nedåtgående rörelse, och ju mer det svalnar, desto större blir rörelsens hastighet. Detta skapar ett flöde i röret mot den lägsta punkten. Denna punkt är returröret installerat i pannan.

När det rör sig från topp till botten passerar vattnet genom värmeelementen och lämnar en del av värmen i rummet. Cirkulationspumpen deltar inte i kylvätskans rörelse, vilket gör detta system oberoende. Därför är hon inte rädd för strömavbrott.

Beräkningen av gravitationssystemet görs med hänsyn till husets värmeförlust. Uppvärmningsanordningarnas erforderliga effekt beräknas och på grundval av detta väljs pannan. Den ska ha en kraftreserv på en och en halv gång.

Naturlig cirkulation värmekrets

Uppvärmningssystem med naturlig cirkulation av kylvätskan är inte särskilt populära idag på grund av deras "moraliska ålderdom", låg effektivitet, skrymmande, höga materialkostnader och installation, omöjligheten till differentierad temperaturkontroll i enskilda radiatorer etc.

Men de är oumbärliga i de hus där det inte finns el, eftersom sådana system utrustade med en fastbränslepanna kan fungera självständigt (med en persons periodiska närvaro, förstås).

Principen för drift av ett värmesystem med naturlig cirkulation (det kallas också gravitation) är att skapa en temperaturskillnad mellan kylvätskan vid utloppet från pannan och dess inlopp. På grund av kylvätskans olika densitet vid olika temperaturer rör den sig genom rören med tyngdkraften utan att använda en cirkulationspump, det vill säga varmt vatten stiger upp och redan kylt vatten "kommer" från returröret på sin plats. När det passerar genom radiatorerna sänker kylvätskan temperaturen, avger värme till miljön och efter en "hel cirkel" och återgår till pannans värmeväxlare värms den upp igen och cykeln upprepas.

Kylvätskans volym i sådana system är ganska stor och beror på rörens diameter och systemets längd. I genomsnitt kommer vattenvolymen att vara tre gånger mer i ett naturligt cirkulationssystem än i ett tvångscirkulationssystem. Och detta är med samma yta av uppvärmda rum.

En stor mängd kylvätska i systemet ökar trögheten. Det finns också en positiv punkt i detta, om pannan "slocknar" kommer värmen i systemet att förbli en stund. Och om du använder frostskydd i värmesystemet, betalar du helt enkelt för ytterligare tiotals liter av detta ämne.

Kylvätskans sekventiella passage genom värmestrålarna leder till kylning.Således värms de radiatorer som finns i början av systemet (från den centrala stigaren) mer än de som finns i slutet av värmeledningen (framför pannan). Det är praktiskt taget omöjligt att reglera värmegraden för radiatorer med en sådan anslutning.

Ett annat särdrag hos ett sådant system är dess "picky" för materialet i de använda rören. Utan att misslyckas måste de vara av metall - vanligtvis stål. Polymerrör tål helt enkelt inte de höga temperaturer som kan uppstå i systemet när kylvätskan i pannan överhettas. Konsekvenserna av en sådan "begränsning" i materialvalet är den låga effektiviteten för hela systemet som helhet, de höga installationskostnaderna och upphävandet av estetiken hos moderna uppvärmningsanordningar med stor diameter på stålrör och besvärlighet av hela systemet som helhet.

Ett obligatoriskt element i ett sådant värmesystem är som måste vara högst upp i systemet. Dess volym bör vara ungefär 1/10 av volymen på kylvätskan i systemet. Till exempel om volymen på kylvätskan i systemet är 200 liter, bör tankens kapacitet vara 15-20 liter. Den öppna tanken antar att systemet ständigt är i kontakt med atmosfärstrycket. Detta är också en förutsättning för systemets existens.

Sammanfattar resultaten.

Tyngdkraftsflödet har följande fördelar:

• möjligheten till autonom användning;
• tillräckligt hög termisk tröghet.

Nackdelar:

• en stor volym kylvätska (frostskyddsmedel);
• oestetisk "skrymmande";
• låg effektivitet;
• dyr (svår för självutförande) installation;
• ganska hög kostnad;
• brist på förmåga att justera temperaturen.

Parallell två-rörsversion av värmesystemet i ett privat hus

I systemet, vars diagram visas i figuren, kommer temperaturen på enskilda radiatorer inte längre att bero på platsen, det är redan möjligt att reglera temperaturen på enskilda radiatorer, men inte alla! Lutningen på horisontella rör (stigare) och deras tillräckligt stora diameter krävs också.

Låt oss gå vidare till nästa diagram över värmesystemet.

Beskrivning av kretsen

För att sådan uppvärmning ska fungera måste rörförhållandena, deras diametrar och lutningsvinklar väljas korrekt. Dessutom används vissa typer av radiatorer inte i detta system.

Tänk på vilka element hela strukturen består av:

1. Panna med fast bränsle. Inloppet av vatten i det ska vara vid den lägsta punkten i systemet. Teoretiskt kan pannan också vara elektrisk eller gas, men i praktiken används de inte för sådana system.
2. Vertikal stigare. Dess botten är ansluten till pannans matning och de övre gafflarna. En del är ansluten till matningsröret och den andra är ansluten till expansionstanken.
3. Expansionskärl. Överskott av vatten hälls i det, som bildas under expansion från uppvärmning.
4. Leveransrörledning. För att gravitationsvarmvattensvärmesystemet ska fungera effektivt måste rörledningen ha en lägre lutning. Dess värde är 1-3%. Det vill säga, för 1 meter rör bör skillnaden vara 1-3 centimeter. Dessutom bör rörledningens diameter minska med avståndet från pannan. För detta används rör av olika sektioner.
5. Uppvärmningsanordningar. Antingen installeras rör med stor diameter eller gjutjärnstrålare M 140 som moderna bimetall- och aluminiumstrålare rekommenderas inte att installeras. De har ett litet flödeområde. Och eftersom trycket i gravitationen är lågt är det svårare att skjuta kylvätskan genom sådana värmeenheter. Flödeshastigheten kommer att minska.
6. Returledning. Precis som tillförselröret har det en lutning som låter vatten flöda fritt mot pannan.
7. Kranar för dränering och vattenintag.Avloppskranen är installerad vid den lägsta punkten, direkt intill pannan. Kranen för vattenintag är gjord varhelst det är bekvämt. Oftast är detta en plats nära rörledningen som ansluter till systemet.

Typer av system

Tyngdkraftssystemet

Som redan nämnts bör det inte finnas några höjdskillnader i ett tyngdkraftsvärmesystem, annars fungerar det helt enkelt inte. Av denna anledning kan flera konturer göras.

En krets

Anslutningsdiagram med naturlig cirkulation

Allt är mycket tydligt här - ett rör går från pannan och det andra till det, och batterier är anslutna mellan dem. Det presenterade diagrammet hjälper dig att räkna ut det.

Ett enkelkretssystem kan vara ett enda rörsystem, bara i detta fall är det nödvändigt att ta hänsyn till faktorn att varje efterföljande batteri i ett tyngdkraftssystem kommer att vara känsligt kallare än det tidigare.

Dubbel krets

System med dubbla kretsar

Dubbla kretssystem kan skilja sig åt i kylvätskans rörelseriktning:

1. Med mötande trafik.
2. Med passerande trafik.

Valet av metod för installation av rör, med hänsyn till kylvätskans rörelseriktning, beror främst på var dörrarna finns i rummet eller om det finns andra nyanser på grund av vilka det är omöjligt att installera returröret på denna plats .

Oavsett vilket system som valts ändras inte rörens lutningsvinkel.

nackdelar

Förespråkare för slutna system citerar många nackdelar med tyngdkraftsuppvärmningen. Många av dem ser långt ifrån, men ändå listar vi dem:

1. Ful utseende. Tillförselsrör med stor diameter löper under taket och stör rumsets estetik.
2. Svårigheter med installationen. Här talar vi om det faktum att tillförsel- och returledningarna ändrar sin diameter stegvis beroende på antalet värmeenheter. Dessutom är gravitationen i ett privat hus gjord av stålrör, och de är svårare att installera.
3. Låg effektivitet. Man tror att sluten uppvärmning är mer ekonomisk, men det finns väldesignade naturliga cirkulationssystem som inte fungerar sämre.
4. Begränsat uppvärmningsområde. Tyngdkraftssystemet fungerar bra i områden upp till 200 kvm. meter.
5. Begränsat antal våningar. Sådan uppvärmning installeras inte i hus högre än två våningar.

   

Förutom ovanstående har gravitationell värmeförsörjning maximalt 2 kretsar, medan i moderna hus ofta flera kretsar tillverkas.

Tvårörs värmesystem

Det finns två alternativ för att ansluta radiatorer till värmesystemet:

Det enda pluset med ett rörsystem är besparingar på rör. Men minus är betydande - kylaren närmast pannan är den hetaste och den längsta är den kallaste. Och det är också problematiskt att stänga av någon form av kylare - de är alla i samma krets. Om detta inte är kritiskt, varför inte använda det här alternativet? Detta är ett helt normalt system.

Tvårörsschemat är mer flexibelt:

• Alla radiatorer är nästan lika. Varje vatten levereras vid samma temperatur;
• Du kan ställa in din egen temperatur på varje kylare genom att reglera vattenflödet genom den.
• Du kan smärtfritt stänga av vattentillförseln till valfri kylare, till exempel när den är varm eller du behöver spola kylaren;
• Mer bekvämt för att öka antalet radiatorer.

För rättvisans skull måste det sägas att i den två-röriga versionen är den sista kylaren något "förolämpad", den får mindre värme. Anledningen är att tryckdifferensen mellan försörjning och retur är praktiskt taget noll och vattenflödet är minimalt.

Så vilket val gjorde jag?

Det är allt för idag. I följande artiklar kommer jag att göra dig uppmärksam på ett gasuppvärmningssystem, golvvärme, infraröd uppvärmning. Kommentera, ställa frågor. Tack Vi ses!

Det centraliserade värmesystemet klarar inte alltid de uppgifter som tilldelats det.Därför strävar många efter energioberoende och är oroliga för anordningen för autonom uppvärmning. Detta är särskilt efterfrågat i privata hus, där det ofta inte finns något centraliserat värmesystem. Det finns olika uppvärmningssystem för ett privat hus, men du behöver bara välja det som passar de specifika förhållandena i ditt hem.

Skillnader i driften av en fastbränslepanna

Hjärtat i alla värmesystem är pannan. Även om det är möjligt att installera samma modeller kommer driften med olika typer av uppvärmning att skilja sig. För normal panndrift måste vattentätningens temperatur vara minst 55 ° C. Om temperaturen är lägre kommer pannan inuti att täckas med tjära och sot, vilket resulterar i att dess effektivitet kommer att minska. Det måste rengöras ständigt.

För att förhindra att detta händer, i ett slutet system, installeras en trevägsventil vid pannans utlopp, som driver kylvätskan i en liten cirkel, förbi värmeanordningarna, tills pannan värms upp. Om temperaturen börjar överstiga 55 ° C öppnas ventilen i detta fall och vatten tillsätts till den stora cirkeln.

En trevägsventil krävs inte för ett gravitationellt värmesystem. Faktum är att cirkulationen här inte sker på grund av pumpen utan på grund av uppvärmningen av vattnet och tills den värms upp till hög temperatur börjar rörelsen inte. I det här fallet förblir pannugnen ständigt ren. Trevägsventilen behövs inte, vilket gör systemet billigare och enklare och ger fördelar.

Kärnan i systemet

Hur uppstår cirkulationstryck?

Flödesrörelsen genom rören i den värmebärande vätskan beror på att den med en minskning och ökning av temperaturen ändrar densitet och massa.

Förändringen i kylvätskans temperatur sker på grund av värmningen av pannan.

I värmerören finns en kallare vätska som har gett upp värmen till värmeelementen, därför är densiteten och massan större. Under påverkan av gravitationskrafter i kylaren ersätts kylvätskan med den heta.

Med andra ord, efter att ha nått toppunkten börjar varmt vatten (det kan vara frostskyddsmedel) fördelas jämnt över radiatorerna och förskjuter kallt vatten från dem. Den kylda vätskan börjar sjunka ner i batteriets nedre del, varefter den går helt genom rören in i pannan (den förskjuts av det heta vattnet som kommer från pannan).

Så snart det heta kylmediet kommer in i kylaren, börjar processen för värmeöverföring. Kylarens väggar värms upp gradvis och överför sedan värme till själva rummet.

Kylvätskan cirkulerar i systemet så länge pannan är igång.

Uppvärmningssäkerhet

Som nämnts ovan är trycket i ett slutet system större än i ett gravitationstryck. Därför tar de en annan inställning till säkerhet. Vid sluten uppvärmning kompenseras expansionen av värmemediet i ett expansionskärl med ett membran.

Den är helt förseglad och justerbar. Efter att ha överskridit det maximalt tillåtna trycket i systemet går överflödet av kylvätska, som övervinner membranets motstånd, in i tanken.

Gravitationsuppvärmning kallas öppen på grund av en läckande expansionstank. Du kan installera en tank av membrantyp och skapa ett stängt gravitationsvärmesystem, men dess effektivitet blir mycket lägre, eftersom det hydrauliska motståndet kommer att öka.

Expansionstankens volym beror på mängden vatten. För beräkningen tas volymen och multipliceras med expansionskoefficienten, som beror på temperaturen. Lägg till 30% till resultatet.

Koefficienten väljs enligt den maximala temperaturen som vattnet når.

Funktioner i design och installation

De viktigaste noderna i gravitationssystemet inkluderar:

• en värmepanna där vatten eller frostskyddsmedel värms upp;
• rörledning (dubbel eller enkel);
• värmebatterier;
• expansionskärl.

Vid design, liksom direkt under installationen av systemet, är det mycket viktigt att följa en förutsättning: röret genom vilket kylvätskan kommer att röra sig måste lutas mot värmepannan. Lutningen måste vara minst 0,005 m

en meter rör.

I allmänhet, om pannan och kylaren ligger på samma våning, bör ingången till kylarröret vara något högre.

Diagram över ett tyngdkraftssystem med en lutning av rör

Förekomsten av denna bias förklaras av följande faktorer:

• det kalla kylmediet kommer snabbare in i pannan genom det lutande röret;
• närvaron av en lutning är också nödvändig för att luftbubblorna som uppstod under uppvärmningen av kylvätskan stiger mer effektivt i expansionstanken, från vilken de avdunstar till atmosfären.

Expansionstanken skapar ytterligare tryck, vilket har en gynnsam effekt på vattnets rörelsehastighet genom rören.

Arbetsvätskans rörelsehastighet beror direkt på skillnaden i kvantiteter såsom massa, densitet och volym av kylvätskan i kallt och varmt tillstånd. Flödeshastigheten påverkas också av radiatorns nivå i förhållande till pannan.

Gravitationstrycket i värmesystemet förbrukas i viss utsträckning för att övervinna rörledningens motstånd. Vändningar och grenar i systemet, ytterligare radiatorer fungerar som ytterligare hinder.

Därför är det nödvändigt att säkerställa att sådana hinder är så få som möjligt för att maximera uppvärmningen av rummet, när man utformar ett gravitationssystem.

Trafikstockningar och hur man hanterar dem

För normal drift av uppvärmningen är det nödvändigt att systemet är helt fyllt med kylvätska. Närvaron av luft är strikt inte tillåten. Det kan skapa en blockering som förhindrar passage av vatten. I det här fallet kommer temperaturen på pannans vattenmantel att vara väldigt annorlunda än värmarnas temperatur. För att ta bort luft är luftventiler och Mayevsky-kranar installerade. De installeras på toppen av värmarna såväl som på toppen av systemet.

Men om tyngdkraftsuppvärmningen har de korrekta lutningarna för tillförsel- och returledningarna, krävs inga ventiler. Luften i den lutande rörledningen kommer att stiga fritt till systemets toppunkt, och det finns, som ni vet, en öppen expansionstank. Det tillför också fördelen med öppen uppvärmning genom att minska onödiga element.

Är det möjligt att montera ett system av polypropenrör

Människor som gör uppvärmning på egen hand tänker ofta på om det är möjligt att skapa ett gravitationellt värmesystem av polypropen. När allt kommer omkring är plaströr lättare att installera. Det finns inga dyra svetsjobb eller stålrör här och polypropen tål höga temperaturer. Du kan svara att sådan uppvärmning kommer att fungera. Åtminstone för en stund. Då börjar effektiviteten minska. Vad är anledningen? Poängen är i sluttningarna på försörjnings- och utloppsrören, som säkerställer allvaret hos vatten.

Polypropen har större linjär expansion än stålrör. Efter upprepade uppvärmningscykler med varmt vatten börjar plaströren att sjunka och bryta den önskade lutningen. Som ett resultat av detta kommer flödeshastigheten, om den inte stoppas, att minska avsevärt och du måste tänka på att installera en cirkulationspump.

Svårigheter med att installera ett tyngdkraftssystem i ett hus med två våningar

Gravitationsuppvärmningssystemet i ett hus med två våningar kan också fungera effektivt. Men installationen är mycket svårare än för en berättelse. Detta beror på att tak av vindtyp inte alltid tillverkas.Om andra våningen är en vind, uppstår frågan: vad ska man göra med expansionsbehållaren, eftersom den borde vara högst upp?

Det andra problemet som måste mötas är att fönstren på första och andra våningen inte alltid är på samma axel, därför kan de övre batterierna inte anslutas till de nedre genom att lägga rör på kortast möjliga sätt. Detta innebär att du måste göra ytterligare varv och böjningar, vilket ökar det hydrauliska motståndet i systemet.

Det tredje problemet är takkurvaturen, vilket kan göra det svårt att upprätthålla korrekta sluttningar.

Grundläggande system för värmesystem för hus

Privat hus värmesystem

Trots att värmesystemen skiljer sig åt i vilken typ av energikälla som används, har de bara två huvudscheman. De korrekta mätningarna av huset och det omgivande området hjälper dig att bestämma valet av uppvärmningsschema. Byggnadens storlek är huvudindikatorn som bestämmer valet av systemet. Tänk på dessa scheman:

• Schema med användning av kylvätskans allvar;
• En krets som arbetar med tvungen cirkulation av kylvätskan.

Vilka är de grundläggande skillnaderna mellan dessa system - vi kommer att försöka lista ut det. Det bör omedelbart noteras att båda värmesystemen kan ha en- och tvårörsdesign. När det gäller tyngdkraftssystem kan vi säga att de har ett antal nackdelar och därför används de mycket mindre ofta än värmesystem med tvångscirkulation. Dessa är nackdelarna:

• Höga kostnader för systemet. Med hänsyn till det faktum att försörjningsledningen ligger långt från den kylda returledningen och allt händer under påverkan av kylvätskans allvar, är det nödvändigt att ha en rörledning med tillräcklig längd.
• Komplexiteten i installationen förknippad med behovet av att strikt följa värdena på lutningsvinkeln för att säkerställa kylvätskans naturliga flöde i båda riktningarna.
• Inte estetiskt utseende för systemet, på grund av att det inte alltid är möjligt att använda moderna material, eftersom temperaturen på vattnet i systemet kan nå tillräckligt höga temperaturer, upp till kokpunkten.
• Komplexiteten i att reglera temperaturen för enskilda värmeenheter.
• Låg effektivitet på grund av stora förluster till följd av systemets långa längd.
• Stor volym värmebärare används.

Bland fördelarna med ett tyngdkraftsuppvärmningsschema kan två fakta noteras. För det första kan ett sådant system fungera utan strömförsörjning, även om det nu är sällsynt att hitta ett område där det fortfarande inte finns el. För det andra har systemet hög tröghet, det vill säga värmen sprids jämnt och externa faktorer har liten effekt på kylvätskans tillstånd.

Tips för att installera tyngdkraftsuppvärmning i ett hus med två våningar

De flesta av dessa problem kan lösas under husets designfas. Det finns också en liten hemlighet om hur man kan öka värmeeffektiviteten i ett tvåvåningshus. Det är nödvändigt att ansluta utloppsrören från radiatorerna installerade på andra våningen direkt till returröret på första våningen, och inte göra returröret på andra våningen.

Ett annat knep är att göra tillförsel- och returledningar från rör med stor diameter. Inte mindre än 50 mm.

Behövs en pump i ett tyngdkraftsvärmesystem?

Ibland uppstår ett alternativ när uppvärmningen var felaktigt installerad och skillnaden mellan temperaturen på pannmanteln och returen är mycket stor. Den heta kylvätskan, som inte har tillräckligt med tryck i rören, svalnar innan den når de sista värmeenheterna. Att göra om allt är ett mödosamt jobb. Hur löser man problemet med minimala kostnader? Installation av en cirkulationspump i ett gravitationsvärmesystem kan hjälpa. För dessa ändamål görs en förbikoppling, i vilken en lågeffektpump är inbyggd.

Hög effekt krävs inte, eftersom med ett öppet system skapas ett extra huvud i stigaren som lämnar pannan.Förbikopplingen behövs för att lämna möjligheten att arbeta utan el. Den installeras på returledningen framför pannan.

Alternativ för uppvärmning av batteri

Kopplingsschemat för kylaren, som är relativt enkelt och pålitligt, kan vara enligt följande:

1. I slutet av accelerationsuppsamlaren installeras en expansionstank i vinden, från vilken i sin tur fyllningen med en diameter på 40 till 50 mm, som fortsätter i en konstant lutning, bör börja.
2. Returslingan ligger runt hela golvets omkrets på bottenvåningen. Trots att experter rekommenderar att installera bottenpåfyllningen i källaren för att öka effektiviteten för utrustningen, men detta bör dock göras endast om det är säkert känt att temperaturen på denna plats inte sjunker under 0 °, även om pannan fungerar inte. Men om kylvätskan innehåller element som till exempel frostskydd eller frostskydd, finns det inget att oroa sig för.
3. Om det finns en verklig möjlighet att bestämma spill på vinden och i källaren, kommer detta definitivt att uppfylla normerna för estetik, eftersom, som du vet, är det osannolikt att ett massivt och tjockt rör kommer att kunna dekorera ett hem och harmoniskt passar in i dess interiör.

Således kan vi säga att installationen av ett gravitationellt värmeförsörjningssystem inte innebär överdrivna svårigheter och mycket väl kan göras på egen hand.

I händelse av funktionsstörning eller för att utföra en effektberäkning rekommenderas det ändå att söka råd från specialister som kan ge nödvändig hjälp vid reparation av utrustning, samt tillhandahålla olika bilder på prover av enheten i sådana system och detaljerade videor om deras korrekta anslutning.

Ett exempel på en gravitationell värmesystemanordning i videon:

Hur man förbättrar effektiviteten ytterligare

Det verkar som om ett system med naturlig cirkulation redan har blivit perfekt, och det är omöjligt att komma på något som ökar effektiviteten, men det är inte så. Bekvämligheten med dess användning kan förbättras avsevärt genom att öka tiden mellan pannugnar. För att göra detta måste du installera en panna med högre effekt än vad som krävs för uppvärmning och ta bort överskottsvärmen i en värmeackumulator.

Denna metod fungerar även utan att använda en cirkulationspump. När allt kommer omkring kan det heta kylmediet också stiga upp stigaren från värmeakkumulatorn, vid en tidpunkt då ved i pannan brann ut.