Vybuduje sa výstavba autonómnej siete vykurovania gravitačného typu, ak je nevhodná, a niekedy nie je možné inštalovať obehové čerpadlo alebo sa pripojiť na centralizovaný zdroj energie.
Takýto systém je lacnejší v usporiadaní a je úplne nezávislý od elektrickej energie. Jeho výkon však vo veľkej miere závisí od presnosti návrhu.
Aby mohol vykurovací systém s prirodzenou cirkuláciou plynule fungovať, je potrebné vypočítať jeho parametre, správne nainštalovať komponenty a primerane zvoliť vodný okruh. Pomôžeme pri riešení týchto problémov.
Popísali sme hlavné princípy gravitačného systému, poskytli tipy na výber potrubia, načrtli pravidlá pre zostavenie obrysu a umiestnenie pracovných uzlov. Osobitnú pozornosť sme venovali vlastnostiam návrhu a prevádzky jedno- a dvoj- potrubných vykurovacích systémov.
Princípy procesu prirodzenej cirkulácie
Proces pohybu vody vo vykurovacom okruhu bez použitia cirkulačného čerpadla nastáva v dôsledku prirodzených fyzikálnych zákonov.
Pochopenie povahy týchto procesov vám umožní kompetentne vyvinúť návrh vykurovacieho systému pre typické a neštandardné prípady.
Prirodzená možnosť, ktorá predurčuje pohyb chladiva pod vplyvom gravitácie, sa používa v chatách a apartmánoch s nezávislými vykurovacími systémami. 
Rezervný objem potrebný na rozšírenie tepelného nosiča v priebehu vykurovania zabezpečuje otvorená široká nádrž 
Pri konštrukcii systémov s prirodzeným pohybom chladiva existujú jedno- a dvoj- potrubné systémy. Monotube kontúry usporiadať s hornou kabeláž 
Dvojrúrkové gravitačné systémy sú konštruované s horným a dolným vedením. Horizontálne plochy sú vždy položené so sklonom 2-3 mm na lineárny meter 
Vážnou nevýhodou gravitačných vykurovacích systémov je slabá hlava, čo je dôvod, prečo nevytvárajú kontúry viac ako 30 m horizontálne. 
V systémoch s gravitačným pohybom chladiacej kvapaliny je v dôsledku toho minimum technických zariadení, čo spôsobuje minimálne problémy s nastavovaním a opravou. 
Pri príprave chladiaceho média sa použil tuhý vykurovací olej a všetky typy plynových kotlov 
Na výstupe z kotla nechajte ohriať chladiacu kvapalinu na teplotu odparovania + 105 ° C. Táto skutočnosť sa musí brať do úvahy pri výbere zariadení a potrubí pre stavbu
Maximálny rozdiel hydrostatického tlaku
Hlavnou fyzikálnou vlastnosťou akéhokoľvek chladiaceho média (voda alebo nemrznúca kvapalina), ktorá prispieva k jeho pohybu pozdĺž kontúry počas prirodzenej cirkulácie, je zníženie hustoty so zvyšujúcou sa teplotou.
Hustota horúcej vody je menšia ako studená, a preto existuje rozdiel v hydrostatickom tlaku kolóny s teplou a studenou kvapalinou. Studená voda, ktorá tečie do výmenníka tepla, vytláča horúce potrubie.
Počas prirodzenej cirkulácie je hnacou silou vody v okruhu pokles hydrostatického tlaku medzi stĺpcami studenej a horúcej kvapaliny.
Vykurovací okruh domu je možné rozdeliť na niekoľko častí. Na „horúcich“ fragmentoch voda stúpa a na „studenú“ - dole. Hranice fragmentov sú horný a dolný bod vykurovacieho systému.
Hlavnou úlohou pri modelovaní systému s prirodzenou cirkuláciou vody je dosiahnuť maximálny možný rozdiel medzi tlakom kvapalinového stĺpca v „horúcich“ a „studených“ fragmentoch.
Zberač zrýchlenia (hlavný stúpač), zvislé potrubie smerujúce nahor z výmenníka tepla, je klasickým prvkom pre prirodzenú cirkuláciu vodného okruhu.
Zberač zrýchlenia musí mať maximálnu teplotu, aby sa ohrieval po celej dĺžke. Aj keď, ak výška kolektora nie je veľký (ako pre jednopodlažné domy), potom je možné vykonávať izoláciu, pretože voda v ňom nebude mať čas vychladnúť.
Zvyčajne je systém navrhnutý tak, že horný bod zberača zrýchlenia sa zhoduje s horným bodom celého obrysu. Tam, kde sa používa membránová nádrž, je nainštalovaný vývod pre expanznú nádrž s otvoreným typom alebo odvzdušňovací ventil.
Dĺžka „horúceho“ fragmentu obrysu je potom minimum, čo vedie k zníženiu tepelných strát v tejto oblasti.
Je tiež žiaduce, aby "horúci" fragment obrysu nebol kombinovaný s dlhým úsekom, ktorý prepravuje chladené chladivo. V ideálnom prípade sa dolný bod vodného okruhu zhoduje so spodným bodom výmenníka tepla umiestneného vo vykurovacom zariadení.
Čím nižší je kotol vo vykurovacom systéme, tým nižší je hydrostatický tlak kvapalinového stĺpca v horúcej časti okruhu
Pre „studený“ segment vodovodného okruhu existujú aj pravidlá, ktoré zvyšujú tlak tekutiny:
- čím viac tepelných strát v „studenej“ časti vykurovacej siete, tým nižšia je teplota vody a tým vyššia je hustota, tým je prevádzka systémov s prirodzenou cirkuláciou možná len pri významnom prestupe tepla;
- Čím väčšia je vzdialenosť spodného bodu obrysu od pripojenia radiátorov, tým väčšia je časť vodného stĺpca s minimálnou teplotou a maximálnou hustotou.
Aby sa zabezpečilo splnenie posledného pravidla, často sa sporák alebo kotol inštaluje v najnižšom bode domu, napríklad v suteréne. Toto umiestnenie kotla poskytuje maximálnu možnú vzdialenosť medzi spodnou úrovňou vykurovacích telies a miestom vstupu vody do výmenníka tepla.
Výška medzi dolným a horným bodom vodného okruhu počas prirodzenej cirkulácie by však nemala byť príliš veľká (v praxi nie viac ako 10 metrov). V peci alebo kotle sa zahrieva iba výmenník tepla a spodná časť zberača zrýchlenia.
Ak je tento fragment nevýznamný vo vzťahu k celej výške vodného okruhu, potom pokles tlaku v „horúcom“ fragmente obvodu bude zanedbateľný a proces cirkulácie sa nespustí.
Využívanie systémov s prirodzenou cirkuláciou pre dvojpodlažné budovy je plne odôvodnené a pre vyššie množstvo podláh bude potrebné obehové čerpadlo.
Minimalizácia odolnosti voči pohybu vody
Pri navrhovaní systému s prirodzenou cirkuláciou je potrebné brať do úvahy rýchlosť chladiva pozdĺž obrysu.
Čím vyššia rýchlosť, tým rýchlejšie bude prenos tepla cez systém „kotol - výmenník tepla - vodný okruh - vykurovacie telesá - miestnosť“.
Po druhé, čím vyššia je rýchlosť kvapaliny cez výmenník tepla, tým je menej pravdepodobné, že sa varí, čo je obzvlášť dôležité pri ohrievaní pece.
Vriaca voda v systéme môže byť veľmi drahá - náklady na demontáž, opravu a opätovnú inštaláciu výmenníka tepla vyžadujú veľa času a peňazí.
Pri vykurovacích systémoch s nútenou cirkuláciou závisí rýchlosť pohybu vody hlavne od parametrov cirkulačného čerpadla.
Ak ohrev vody s prirodzenou cirkulačnou rýchlosťou závisí od nasledujúcich faktorov:
- rozdiely tlakov medzi úlomkami obrysu v jeho dolnom bode;
- hydrodynamický odpor vykurovacieho systému.
Spôsoby na maximalizáciu tlakového rozdielu boli diskutované vyššie. Hydrodynamický odpor reálneho systému sa nedá vypočítať presne kvôli zložitému matematickému modelu a veľkému počtu prichádzajúcich údajov, ktorých presnosť je ťažké zaručiť.
Existujú však všeobecné pravidlá, ktorými sa znižuje odpor vykurovacieho okruhu.
Hlavnými príčinami poklesu rýchlosti vody sú odolnosť stien rúr a prítomnosť zúžení v dôsledku prítomnosti armatúr alebo uzatváracích ventilov. Pri nízkych prietokoch je odpor stien prakticky neprítomný.
Výnimku tvoria dlhé a tenké rúrky, charakteristické pre vykurovanie pomocou tepelne izolovanej podlahy. Spravidla sa rozlišujú samostatné kontúry s núteným obehom.
Pri výbere typu potrubia pre okruh s prirodzenou cirkuláciou sa pri inštalácii systému musí zohľadniť technické zúženie. Preto je nežiaduce použitie kovových rúr z plastu pre prirodzenú cirkuláciu vody v dôsledku ich spojenia s armatúrami s oveľa menším vnútorným priemerom.
Montáž kovových a plastových rúr trochu zužuje vnútorný priemer a je vážnou prekážkou pri ceste so slabou hlavou (+)
Pravidlá pre výber a montáž rúrok
Voľba medzi oceľovými alebo polypropylénovými rúrkami počas akéhokoľvek obehu prebieha podľa kritéria možnosti ich použitia pre teplú vodu, ako aj z hľadiska ceny, jednoduchosti inštalácie a životnosti.
Napájací stojan sa montuje z kovovej rúrky, pretože cez neho prechádza voda s najvyššou teplotou a v prípade ohrevu pece alebo poruchy výmenníka tepla sa môže privádzať para.
Ak je potrebné použiť prirodzenú cirkuláciu, priemer potrubia je o niečo väčší ako v prípade cirkulačného čerpadla. Zvyčajne, pre vykurovanie miest až 200 metrov štvorcových. m, priemer zrýchlenia kolektora a rúrka na vstupe spätného toku do výmenníka tepla je 2 palce.
Je to spôsobené nižšou rýchlosťou vody v porovnaní s možnosťou nútenej cirkulácie, čo vedie k nasledujúcim problémom:
- zníženie množstva tepla prenášaného za jednotku času zo zdroja do vykurovanej miestnosti;
- výskyt blokád alebo zápch v leteckej doprave, ktoré nemôžu zvládnuť malý tlak.
Pri odstraňovaní vzduchu zo systému by sa mala venovať osobitná pozornosť pri používaní prirodzenej cirkulácie s nižšou schémou prietoku. Nemôže byť úplne odstránený z chladiacej kvapaliny cez expanznú nádobu, pretože Vriaca voda vstupuje do zariadení najprv pozdĺž čiary nižšie ako oni.
Počas núteného obehu tlak vody poháňa vzduch do zberača vzduchu nainštalovaného v najvyššom bode systému - zariadenie s automatickým, manuálnym alebo poloautomatickým riadením. S pomocou Mayevských žeriavov sa vykonáva hlavne prenos tepla.
V gravitačných vykurovacích sieťach s prívodom umiestneným pod prístrojmi sa Mayevského vodovodné batérie používajú priamo na odvzdušňovanie.
Na všetkých moderných radiátoroch sú zariadenia na odsávanie vzduchu, preto, aby sa zabránilo vzniku dopravných zápch v okruhu, môžete vytvoriť svah poháňaním vzduchu do chladiča.
Vzduch môže byť tiež odvádzaný pomocou odvzdušňovača inštalovaného na každej stúpačke alebo na nadzemnom vedení umiestnenom paralelne k hlavným vedeniam systému. Vzhľadom na impozantný počet zariadení na odvádzanie vzduchu sa extrémne zriedkavo používajú schémy gravitácie spodného vedenia.
Pri slabej hlave môže malý vzduchový blok úplne zastaviť vykurovací systém. Podľa SNiP 41-01-2003 teda nie je dovolené položiť potrubia vykurovacích systémov bez sklonu pri rýchlosti vody nižšej ako 0, 25 m / s.
Pri prirodzenej cirkulácii sú takéto rýchlosti nedosiahnuteľné. Preto je okrem zvýšenia priemeru rúrok potrebné pozorovať konštantné sklony na odvádzanie vzduchu z vykurovacieho systému. Sklon je navrhnutý rýchlosťou 2–3 mm na 1 meter, v bytových sieťach svah dosahuje 5 mm na lineárny meter vodorovnej čiary.
Predpätie posuvu sa uskutočňuje v priebehu pohybu vody tak, aby sa vzduch pohyboval smerom k expanznému tanku alebo systému odvzdušňovania umiestnenému v hornom bode obrysu. Aj keď môžete urobiť a proti-zaujatosť, ale v tomto prípade musíte dodatočne nainštalovať ventil pre odvod vzduchu.
Sklon spätného potrubia sa zvyčajne uskutočňuje v smere chladenej vody. Potom sa spodný bod obvodu zhoduje so vstupom spätného potrubia do generátora tepla.
Najbežnejšia kombinácia smeru sklonu prívodného a vratného potrubia na odstraňovanie vzduchových uzáverov z vodného okruhu s prirodzenou cirkuláciou
Pri inštalácii teplej podlahy malého priestoru v okruhu s prirodzenou cirkuláciou je potrebné zabrániť vstupu vzduchu do úzkych a horizontálnych potrubí tohto vykurovacieho systému. Zariadenie na odvádzanie vzduchu je potrebné umiestniť pred teplú podlahu.
Jednovodové a dvojrúrkové vykurovacie schémy
Pri návrhu systému vykurovania domu s prirodzenou cirkuláciou vody je možné navrhnúť jeden aj niekoľko samostatných okruhov. Môžu sa navzájom výrazne líšiť. Bez ohľadu na dĺžku, počet radiátorov a ďalšie parametre, sú vykonávané jednovrstvovým alebo dvojrúrkovým systémom.
Obrys jednej čiary
Vykurovací systém, ktorý používa rovnaké potrubie na postupné privádzanie vody do vykurovacích telies, sa nazýva jedno potrubie. Najjednoduchšou jednosmernou možnosťou je ohrev kovových rúrok bez použitia radiátorov.
Ide o najlacnejší a najmenej problematický spôsob, ako riešiť domáce vykurovanie pri výbere v prospech prirodzenej cirkulácie chladiva. Jedinou významnou nevýhodou je vzhľad objemných rúr.
Pri najúspornejšej verzii jedno-potrubného okruhu s vykurovacími radiátormi prúdi teplá voda postupne každým zariadením. Tu potrebujete minimálny počet rúrok a ventilov.
Ako prechádza chladiaca kvapalina ochladzuje, takže následné radiátory získavajú chladnejšiu vodu, ktorá sa musí zohľadniť pri výpočte počtu úsekov.
Jednoduchý systém s jedným potrubím (hore) vyžaduje minimálne množstvo inštalačných prác a investícií. Komplexnejší a nákladnejší variant v dolnej časti umožňuje vypnúť radiátory bez zastavenia celého systému
Za najúčinnejší spôsob pripojenia vykurovacích zariadení k jednovrstvovej sieti sa považuje uhlopriečka.
Podľa tejto schémy vykurovacích okruhov s prirodzeným typom cirkulácie vstupuje horúca voda do chladiča zhora, po ochladení je odvádzaná potrubím umiestneným v spodnej časti. Keď prechádza podobným spôsobom, ohriata voda vydáva maximálne množstvo tepla.
Pri nižšom pripojení na batériu ako vstup a výstup je prestup tepla výrazne znížený, pretože vyhrievané chladivo musí prejsť najdlhšou cestou. V dôsledku značného chladenia v takýchto systémoch sa nepoužívajú batérie s veľkým počtom častí.
"Leningradka" sa vyznačuje pôsobivými tepelnými stratami, ktoré sa musia zohľadniť pri výpočte systému. Jeho výhodou je, že pri použití uzatváracích ventilov na vstupe a výstupe sa zariadenia môžu selektívne vypnúť na opravu bez zastavenia vykurovacieho cyklu (+)
Vykurovacie okruhy s podobným pripojením radiátorov sa nazývajú "Leningradka". Napriek výrazným tepelným stratám sú uprednostňované pri usporiadaní vykurovacích systémov v byte, čo je vďaka estetickejšiemu spôsobu položenia potrubia.
Významnou nevýhodou jedno-rúrkových sietí je neschopnosť vypnúť jeden z vykurovacích úsekov bez zastavenia cirkulácie vody v celom okruhu.
Z tohto dôvodu sa zvyčajne používa na modernizáciu klasickej schémy inštaláciou „obtoku“ na obchádzanie radiátora pomocou vetvy s dvoma guľovými ventilmi alebo trojcestným ventilom. To vám umožňuje nastaviť prietok vody do chladiča až do jeho úplného vypnutia.
Pre dve alebo viac podlažných budov sa používajú jednoplášťové verzie so zvislými stúpačkami. V tomto prípade je distribúcia teplej vody rovnomernejšia ako pri horizontálnych stúpačkách. Okrem toho sú vertikálne stúpačky menej rozsiahle a lepšie zapadajú do vnútra domu.
Jedno-rúrkový okruh s vertikálnym zapojením sa úspešne používa na vykurovanie dvojpodlažných priestorov s prirodzenou cirkuláciou. Predstavuje variant s možnosťou vypnúť horné radiátory.
Možnosť spätného potrubia
Keď sa jedna rúrka používa na prívod teplej vody do vykurovacích telies a druhá sa používa na odvádzanie chladenej vody do kotla alebo pece, taká schéma vykurovania sa nazýva dvojrúrka. V prítomnosti radiátorov sa podobný systém používa častejšie ako jeden potrubný systém.
Je to drahšie, pretože vyžaduje inštaláciu dodatočného potrubia, ale má množstvo významných výhod:
- rovnomernejšie rozloženie teploty chladiva privádzaného do vykurovacích telies;
- je jednoduchšie vypočítať závislosť parametrov radiátorov na ploche vykurovanej miestnosti a požadovaných hodnôt teploty;
- efektívnejšie nastavenie prívodu tepla do každého radiátora.
V závislosti od smeru pohybu chladenej vody je relatívne horúci, dvojrúrkové systémy sú rozdelené na by-pass a dead-end. Pri prechodových diagramoch sa pohyb chladenej vody vyskytuje v rovnakom smere ako horúci, preto sa dĺžka cyklu pre celý okruh zhoduje.
V uzavretých okruhoch sa ochladená voda pohybuje smerom k horúcemu, preto pre rôzne radiátory sú dĺžky cyklov otáčania chladiaceho média odlišné. Pretože rýchlosť v systéme je malá, čas ohrevu sa môže výrazne líšiť. Radiátory, ktorých dĺžka cyklu je menšia ako cyklus vody, sa ohrievajú rýchlejšie.
При выборе тупиковой и попутной схем отопления исходят в первую очередь из удобства проведения обратной трубы
Существует два типа расположения подводки относительно радиаторов отопления: верхняя и нижняя. При верхней подводке труба, подающая горячую воду, располагается выше радиаторов отопления, а при нижней подводке – ниже.
При нижней подводке возможно удаление воздуха через радиаторы и отсутствует необходимость проведения труб поверху, что хорошо с позиции дизайна помещения.
Однако без коллектора разгона перепад давления будет гораздо меньше, чем при использовании верхней подводки. Поэтому нижнюю подводку при отоплении помещений по принципу естественной циркуляции практически не применяют.
Závery a užitočné video na túto tému
Организация однотрубной схема на основе электрокотла для небольшого дома:
Работа двухтрубной системы для одноэтажного деревянного дома на основе твердотопливного котла длительного горения:
Использование естественной циркуляции при движении воды в отопительном контуре требует точных расчетов и технически грамотного выполнения монтажных работ. При выполнении этих условий система отопления будет качественно нагревать помещения частного дома и избавит хозяев от шума насоса и зависимости от электроэнергии.
Если возникли вопросы по теме или есть желание поделиться личным опытом по организации и эксплуатации отопительной системы гравитационного типа, пожалуйста, оставляйте комментарии к этой статье. Pole spätnej väzby sa nachádza nižšie.