Sistem de încălzire prin gravitație: diagrame, principiul de funcționare, avantaje, dezavantaje, foto și video ale unui sistem de încălzire prin gravitație

DINExistă opinia că încălzirea gravitațională este un anacronism în era computerului nostru. Dar dacă ați construit o casă într-o zonă în care nu există încă electricitate sau sursa de alimentare este foarte intermitentă? În acest caz, va trebui să vă amintiți modul vechi de organizare a încălzirii. Iată cum să organizăm încălzirea gravitațională și vom vorbi în acest articol.

Sistem de încălzire gravitațională

Sistemul de încălzire gravitațională a fost inventat în 1777 de către fizicianul francez Bonneman și a fost conceput pentru a încălzi un incubator.

Dar abia din 1818, sistemul de încălzire gravitațională a devenit omniprezent în Europa, deși până acum doar pentru sere și sere. În 1841, englezul Hood a dezvoltat o metodă de calcul termic și hidraulic a sistemelor de circulație naturală. El a reușit să demonstreze teoretic proporționalitatea debitelor de circulație a lichidului de răcire la rădăcinile pătrate ale diferenței de înălțime a centrului de încălzire și a centrului de răcire, adică diferența de înălțime dintre cazan și radiator. Circulația naturală a lichidului de răcire în sistemele de încălzire a fost bine studiată și a avut o bază teoretică puternică.

Dar odată cu apariția sistemelor de încălzire pompate, interesul oamenilor de știință pentru sistemul gravitațional de încălzire a dispărut constant. În prezent, încălzirea gravitațională este iluminată superficial în cursurile de institut, ceea ce a dus la analfabetismul specialiștilor care instalează acest sistem de încălzire. Este o rușine să spun, dar instalatorii care construiesc încălzire gravitațională folosesc în principal sfaturile „experimentați” și acele cerințe slabe care sunt stabilite în documentele de reglementare. Merită să ne amintim că documentele de reglementare dictează doar cerințe și nu oferă o explicație a motivelor apariției unui anumit fenomen. În acest sens, printre specialiști există un număr suficient de concepții greșite, pe care aș dori să le risipesc puțin.

Citește și: Fixarea spumei pe tavan - opțiuni

Avantaje și dezavantaje

Deși această schemă este populară, are anumite dezavantaje. În primul rând, aceasta este lungimea conductelor, care nu sunt capabile să distribuie uniform presiunea fluidului în interior. Prin urmare, în sistemele gravitaționale, 30 de metri pe orizontală este limita. Nu mai are rost să tragi conductele. Cu cât este mai departe de cazan, cu atât este mai mică presiunea.

De asemenea, observăm costul inițial ridicat. Experții asigură că costul unei astfel de încălziri este de până la 7% din costul clădirii în sine. Acest lucru se datorează faptului că aici sunt necesare țevi cu diametru mare pentru a crea presiunea necesară cu un volum mare de lichid de răcire.

Un alt dezavantaj este încălzirea lentă a dispozitivelor de încălzire. Acest lucru depinde din nou de o cantitate semnificativă de apă. Este nevoie de o anumită perioadă de timp pentru a-l încălzi. În plus, există o mare probabilitate de înghețare a lichidului de răcire în conductele care trec prin încăperi neîncălzite.

Demnitate

Cu toate acestea, avantajele unui astfel de sistem nu sunt atât de mici:

Simplitatea proiectării, instalării și funcționării.
Independența energetică.
Lipsa pompelor de circulație, care garantează tăcerea și elimină vibrațiile.
Funcționare pe termen lung până la 40 de ani.
Fiabilitate - astăzi este cea mai fiabilă încălzire din punct de vedere al autoreglării cantitative.

De ce depinde fiabilitatea termică de autoreglarea cantitativă? Și, în general, ce înseamnă asta?

Când temperatura apei se schimbă într-o direcție sau alta, se modifică și debitul lichidului de răcire. Există o modificare a densității sale, care afectează transferul de căldură. Cu cât este mai multă apă, cu atât este mai mare transferul său de căldură. Toate acestea interacționează cu pierderea de căldură a camerei în care este instalat încălzitorul. Acești doi indicatori sunt, de asemenea, interdependenți. Pierderea de căldură crește - transferul de căldură crește.

Schema unui sistem de încălzire prin flux

Legarea circuitului este de asemenea importantă. Într-un sistem cu două țevi, totul este mai simplu, deoarece inelul de circulație este determinat de un singur dispozitiv. Prin urmare, autoreglarea termică are loc într-o versiune scurtată. Și acest lucru afectează calitatea transferului de căldură de la radiator. Cu cât este mai scurt inelul, cu atât funcționează mai bine încălzirea generală.

Este mai dificil la o joncțiune cu o singură țeavă, deoarece mai multe dispozitive de încălzire intră într-un singur inel de circulație, iar distribuția căldurii poate fi inegală. Desigur, în acest caz, pompa de circulație economisește. Dar acestea nu mai sunt sisteme de încălzire gravitaționale.

Deci, o joncțiune cu două țevi va fi cea mai bună opțiune atunci când se utilizează un sistem cu circulație naturală a lichidului de răcire. Cu toate acestea, cablajul vertical cu o singură conductă va crește viteza de mișcare a apei și acest lucru va afecta direct creșterea transferului de căldură și distribuția uniformă a lichidului de răcire. Cu cât viteza apei în conductele de încălzire este mai mare, cu atât este distribuită mai uniform pe întregul circuit. În acest caz, va fi posibilă amplasarea dispozitivelor de încălzire sub cazan.

O astfel de schemă este adesea utilizată dacă este necesară încălzirea subsolului unei case.

Încălzire clasică gravitațională cu două conducte

Pentru a înțelege principiul funcționării unui sistem gravitațional de încălzire, luați în considerare un exemplu de sistem gravitațional clasic cu două țevi, cu următoarele date inițiale:

volumul inițial al lichidului de răcire din sistem este de 100 de litri;
înălțimea de la centrul cazanului la suprafața lichidului de răcire încălzit în rezervorul H = 7 m;
distanța de la suprafața lichidului de răcire încălzit din rezervor până la centrul radiatorului celui de-al doilea nivel h1 = 3 m,
distanța până la centrul radiatorului primului nivel h2 = 6 m.
Temperatura la ieșirea din cazan este de 90 ° C, la intrarea în cazan - 70 ° C.

Presiunea efectivă de circulație pentru radiatorul de nivelul doi poate fi determinată de formula:

Δp2 = (ρ2 - ρ1) g (H - h1) = (977 - 965) 9,8 (7 - 3) = 470,4 Pa.

Pentru radiatorul de la primul nivel, acesta va fi:

Citește și: Organizarea pantei conductelor din sistemul de încălzire

Δp1 = (ρ2 - ρ1) g (H - h1) = (977 - 965) 9,8 (7 - 6) = 117,6 Pa.

Pentru a face calculul mai precis, este necesar să se ia în considerare răcirea apei din conducte.

Conducte pentru încălzirea gravitațională

Mulți experți consideră că conducta ar trebui să fie așezată cu o pantă în direcția de mișcare a lichidului de răcire. Nu argumentez că în mod ideal ar trebui să fie așa, dar în practică această cerință nu este întotdeauna îndeplinită. Undeva grinda se împiedică, undeva plafoanele sunt realizate la diferite niveluri. Ce se va întâmpla dacă instalați conducta de alimentare cu o pantă inversă?

Sunt sigur că nu se va întâmpla nimic teribil. Presiunea de circulație a lichidului de răcire, dacă scade, atunci cu o cantitate destul de mică (câteva pascale). Acest lucru se va întâmpla datorită influenței parazitare care se răcește în umplerea superioară a lichidului de răcire. Cu acest design, aerul din sistem va trebui îndepărtat folosind un colector de aer care trece prin aer și o gură de aerisire. Un astfel de dispozitiv este prezentat în figură. Aici, supapa de scurgere este proiectată pentru a elibera aer în momentul în care sistemul este umplut cu lichid de răcire. În modul de funcționare, această supapă trebuie închisă. Un astfel de sistem va rămâne pe deplin operațional.

Tipuri de sisteme de încălzire prin circulație gravitațională

În ciuda designului simplu al unui sistem de încălzire a apei cu auto-circulație a lichidului de răcire, există cel puțin patru scheme populare de instalare.Alegerea tipului de cablare depinde de caracteristicile clădirii în sine și de performanța așteptată.

Pentru a determina ce schemă va funcționa, în fiecare caz individual este necesar să se efectueze un calcul hidraulic al sistemului, să se ia în considerare caracteristicile unității de încălzire, să se calculeze diametrul țevii etc. La efectuarea calculelor poate fi necesar un ajutor profesional.

Sistem închis cu circulație gravitațională

În țările UE, sistemele închise sunt cele mai populare printre alte soluții. În Federația Rusă, schema nu a primit încă o utilizare pe scară largă. Principiile de funcționare a unui sistem de încălzire a apei de tip închis cu o circulație fără pompă sunt după cum urmează:

Când este încălzit, lichidul de răcire se extinde, apa este deplasată din circuitul de încălzire.
Sub presiune, lichidul intră în rezervorul de expansiune închis al membranei. Designul recipientului este o cavitate împărțită în două părți de o membrană. O jumătate din rezervor este umplută cu gaz (majoritatea modelelor folosesc azot). A doua parte rămâne goală pentru umplerea cu lichid de răcire.
Când lichidul este încălzit, se creează suficientă presiune pentru a împinge membrana și a comprima azotul. După răcire, are loc procesul invers, iar gazul scoate apa din rezervor.

În caz contrar, sistemele de tip închis funcționează ca alte scheme de încălzire cu circulație naturală. Dezavantajele sunt dependența de volumul rezervorului de expansiune. Pentru camere cu o suprafață mare încălzită, va trebui să instalați un container spațios, ceea ce nu este întotdeauna recomandabil.

Sistem deschis cu circulație gravitațională

Sistemul de încălzire de tip deschis diferă de tipul anterior doar prin proiectarea rezervorului de expansiune. Această schemă a fost folosită cel mai adesea în clădirile mai vechi. Avantajele unui sistem deschis sunt capacitatea de a fabrica în mod independent containere din materiale uzate. Rezervorul are de obicei o dimensiune modestă și este instalat pe acoperiș sau sub tavanul sufrageriei.

Principalul dezavantaj al structurilor deschise este pătrunderea aerului în conducte și radiatoarele de încălzire, ceea ce duce la coroziune crescută și la defectarea rapidă a elementelor de încălzire. Aerisirea sistemului este, de asemenea, un „invitat” frecvent în circuitele de tip deschis. Prin urmare, radiatoarele sunt instalate într-un unghi; robinetele Mayevsky sunt necesare pentru a purga aerul.

Sistem cu o singură conductă cu autocirculare

Această soluție are mai multe avantaje:

Nu există perechi de conducte sub tavan și deasupra nivelului podelei.
Fondurile se economisesc la instalarea sistemului.

Dezavantajele acestei soluții sunt evidente. Transferul de căldură al radiatoarelor de încălzire și intensitatea încălzirii acestora scad odată cu distanța față de cazan. După cum arată practica, un sistem de încălzire cu o singură țeavă a unei case cu două etaje cu circulație naturală, chiar dacă sunt respectate toate pantele și este selectat diametrul corect al țevii, este adesea modificat (prin instalarea echipamentului de pompare).

Sistem cu două conducte de auto-circulație

Sistemul de încălzire cu două conducte dintr-o casă privată cu circulație naturală are următoarele caracteristici de proiectare:

Alimentarea și returul trec prin diferite conducte.
Linia de alimentare este conectată la fiecare radiator printr-o ramură de admisie.
A doua linie conectează bateria la linia de retur.

Ca rezultat, un sistem de tip radiator cu două conducte oferă următoarele avantaje:

Citește și: Ce este învelișul țevii și cum se folosește pentru izolare?

Distribuția uniformă a căldurii.
Nu este nevoie să adăugați secțiuni de radiator pentru o încălzire mai bună.
Este mai ușor să reglați sistemul.
Diametrul circuitului de apă este cu cel puțin o dimensiune mai mic decât în circuitele cu o singură conductă.
Lipsa regulilor stricte pentru instalarea unui sistem cu două conducte. Sunt permise mici abateri în raport cu pantele.

Principalul avantaj al unui sistem de încălzire cu două conducte cu cabluri inferioare și superioare este simplitatea și, în același timp, eficiența proiectării, ceea ce face posibilă neutralizarea erorilor făcute în calcule sau în timpul lucrărilor de instalare.

Mișcarea purtătorului de căldură răcit

Una dintre concepțiile greșite este că într-un sistem cu circulație naturală, lichidul de răcire răcit nu se poate deplasa în sus. De asemenea, nu sunt de acord cu acestea. Pentru un sistem de circulație, conceptul de sus și de jos este foarte condiționat. În practică, dacă conducta de retur crește într-o anumită secțiune, atunci undeva cade la aceeași înălțime. În acest caz, forțele gravitaționale sunt echilibrate. Singura dificultate constă în depășirea rezistenței locale la coturi și secțiuni liniare ale conductei. Toate acestea, precum și posibila răcire a lichidului de răcire în secțiunile de creștere, ar trebui luate în considerare în calcule. Dacă sistemul este calculat corect, atunci diagrama prezentată în figura de mai jos are dreptul să existe. Apropo, la începutul secolului trecut, astfel de scheme erau utilizate pe scară largă, în ciuda stabilității lor hidraulice slabe.

Tipuri de sisteme de încălzire prin circulație gravitațională

În ciuda designului simplu al unui sistem de încălzire a apei cu auto-circulație a lichidului de răcire, există cel puțin patru scheme populare de instalare. Alegerea tipului de cablare depinde de caracteristicile clădirii în sine și de performanța așteptată.

Sistem închis cu circulație gravitațională

Când este încălzit, lichidul de răcire se extinde, apa este deplasată din circuitul de încălzire.
Sub presiune, lichidul intră în rezervorul de expansiune închis al membranei. Designul recipientului este o cavitate împărțită în două părți de o membrană. O jumătate din rezervor este umplută cu gaz (majoritatea modelelor folosesc azot). A doua parte rămâne goală pentru umplerea cu lichid de răcire.
Când lichidul este încălzit, se creează suficientă presiune pentru a împinge membrana și a comprima azotul. După răcire, are loc procesul invers, iar gazul scoate apa din rezervor.

Sistem deschis cu circulație gravitațională

Sistem cu o singură conductă cu autocirculare

Un sistem orizontal cu o singură conductă cu circulație naturală are o eficiență termică redusă, prin urmare este utilizat extrem de rar.Esența schemei este că conducta de alimentare este conectată în serie la radiatoare. Lichidul de răcire încălzit intră în conducta ramificată superioară a bateriei și este descărcată prin ramura inferioară. După aceea, căldura merge la următoarea unitate de încălzire și așa mai departe până la ultimul punct. Debitul de retur este returnat de la bateria extremă la cazan.
Această soluție are mai multe avantaje:

Nu există perechi de conducte sub tavan și deasupra nivelului podelei.
Fondurile se economisesc la instalarea sistemului.

Sistem cu două conducte de auto-circulație

Sistemul de încălzire cu două conducte dintr-o casă privată cu circulație naturală are următoarele caracteristici de proiectare:

Alimentarea și returul trec prin diferite conducte.
Linia de alimentare este conectată la fiecare radiator printr-o ramură de admisie.
A doua linie conectează bateria la linia de retur.

Ca rezultat, un sistem de tip radiator cu două conducte oferă următoarele avantaje:

Distribuția uniformă a căldurii.
Nu este nevoie să adăugați secțiuni de radiator pentru o încălzire mai bună.
Este mai ușor să reglați sistemul.
Diametrul circuitului de apă este cu cel puțin o dimensiune mai mic decât în circuitele cu o singură conductă.
Lipsa regulilor stricte pentru instalarea unui sistem cu două conducte. Sunt permise mici abateri în raport cu pantele.

Amplasarea caloriferelor

Se spune că odată cu circulația naturală a lichidului de răcire, radiatoarele, fără greș, trebuie amplasate deasupra cazanului. Această afirmație este adevărată numai atunci când dispozitivele de încălzire sunt situate într-un singur nivel. Dacă numărul nivelurilor este de două sau mai multe, radiatoarele nivelului inferior pot fi amplasate sub cazan, care trebuie verificate prin calcul hidraulic.

În special, pentru exemplul prezentat în figura de mai jos, cu H = 7 m, h1 = 3 m, h2 = 8 m, presiunea efectivă de circulație va fi:

g · = 9,9 · [7 · (977 - 965) - 3 · (973 - 965) - 6 · (977 - 973)] = 352,8 Pa.

Aici:

ρ1 = 965 kg / m3 este densitatea apei la 90 ° C;

ρ2 = 977 kg / m3 este densitatea apei la 70 ° C;

ρ3 = 973 kg / m3 este densitatea apei la 80 ° C.

Presiunea de circulație rezultată este suficientă pentru ca sistemul redus să funcționeze.

Încălzirea gravitațională - înlocuirea apei cu antigel

Am citit undeva că încălzirea gravitațională, concepută pentru apă, poate fi transferată fără durere în antigel. Vreau să vă avertizez împotriva unor astfel de acțiuni, deoarece fără un calcul adecvat, o astfel de înlocuire poate duce la o defecțiune completă a sistemului de încălzire. Faptul este că soluțiile pe bază de glicol au o vâscozitate semnificativ mai mare decât apa. În plus, capacitatea specifică de căldură a acestor lichide este mai mică decât cea a apei, ceea ce va necesita, alte lucruri fiind egale, o creștere a ratei de circulație a lichidului de răcire. Aceste circumstanțe cresc semnificativ rezistența hidraulică proiectată a sistemului umplut cu lichide de răcire cu un punct de îngheț scăzut.

Ce este

În orice sistem de încălzire a apei, distribuția și funcția de transfer a căldurii prin dispozitive de încălzire este realizată de purtătorul de căldură - o substanță lichidă cu o capacitate termică specifică ridicată.

Apa simplă joacă acest rol mult mai des; dar în acele cazuri, într-un moment în care iarna rece, casa poate fi lăsată fără încălzire, sunt adesea utilizate lichide cu temperaturi de tranziție de fază mai scăzute.

Indiferent de tipul lichidului de răcire, acesta trebuie forțat să se miște, să transfere căldura.

Citește și: Ce sunt panourile compozite. Instalarea panoului DIY

Nu există o mulțime de modalități de a face acest lucru.

În sistemele de încălzire centrală, funcția de stimulare a circulației se face prin diferența de presiune dintre conductele de alimentare și retur ale conductei principale de încălzire.

Sistemele autonome cu circulație forțată în acest scop sunt echipate cu pompe de circulație.
În cele din urmă, lichidul de răcire din sistemele gravitaționale (gravitaționale) se mișcă numai datorită transformării propriei densități în timpul încălzirii.

Folosind un rezervor de expansiune deschis

Practica arată că este necesară reîncărcarea constantă a lichidului de răcire într-un rezervor de expansiune deschis, pe măsură ce se evaporă. Sunt de acord că acesta este într-adevăr un mare inconvenient, dar poate fi ușor eliminat. Pentru a face acest lucru, puteți utiliza un tub de aer și o etanșare hidraulică, instalate mai aproape de punctul cel mai de jos al sistemului, lângă cazan. Acest tub servește drept amortizor de aer între garnitura hidraulică și nivelul lichidului de răcire din rezervor. Prin urmare, cu cât diametrul său este mai mare, cu atât va fi mai scăzut nivelul fluctuațiilor de nivel din rezervorul de etanșare a apei. Meșterii deosebit de avansați reușesc să pompeze azot sau gaze inerte în tubul de aer, protejând astfel sistemul de pătrunderea aerului.

Echipament

Un sistem gravitațional poate fi fie un sistem închis care nu comunică cu aerul atmosferic, fie se deschide în atmosferă. Tipul de sistem depinde de setul de echipamente de care are nevoie.

Deschis

De fapt, singurul element necesar este un rezervor de expansiune deschis.

Rezervor de expansiune deschis din oțel.

Combină mai multe funcții:

Păstrează excesul de apă atunci când este supraîncălzit.
Îndepărtează aerul și aburul generate în timpul fierberii apei din circuit în atmosferă.
Servește pentru a completa apa pentru a compensa scurgerile și evaporarea.

În cazurile în care radiatoarele sunt amplasate deasupra acestuia în unele zone ale umpluturii, dopurile superioare ale acestora sunt echipate cu guri de aerisire. Acest rol poate fi jucat atât de robinetele Mayevsky, cât și de cele convenționale.

Pentru a reseta sistemul, acesta este de obicei completat cu o ramură care duce la canalizare sau pur și simplu în afara casei.

Închis

Într-un sistem gravitațional închis, funcțiile unui rezervor deschis sunt distribuite pe mai multe dispozitive independente.

Rezervorul de expansiune cu membrană al sistemului de încălzire oferă posibilitatea expansiunii lichidului de răcire în timpul încălzirii. De regulă, volumul său este egal cu 10% din volumul total al sistemului.
Supapa de presiune elimină excesul de presiune atunci când rezervorul este supraumplut.
O aerisire manuală (de exemplu, aceeași supapă Mayevsky) sau o aerisire automată sunt responsabile pentru aerisirea aerului.
Manometrul arată presiunea.

Ultimele trei dispozitive sunt adesea vândute ca un singur pachet.

Important: într-un sistem gravitațional, cel puțin o gură de aer trebuie să fie prezentă în punctul său de sus. Spre deosebire de schema de circulație forțată, aici blocajul pur și simplu nu va permite lichidului de răcire să se miște.

În plus față de cele de mai sus, un sistem închis este de obicei echipat cu un jumper cu un sistem de apă rece, care permite umplerea acestuia după descărcare sau pentru a compensa scurgerile de apă.

Folosirea unei pompe de circulație la încălzirea gravitațională

Într-o conversație cu un singur instalator, am auzit că o pompă instalată pe bypass-ul dispozitivului principal nu poate crea un efect de circulație, deoarece este interzisă instalarea supapelor de închidere pe dispozitivul principal de ridicare între cazan și rezervorul de expansiune. Prin urmare, puteți pune pompa pe derivarea liniei de retur și puteți instala o supapă cu bilă între orificiile de intrare ale pompei. Această soluție nu este foarte convenabilă, deoarece de fiecare dată înainte de a porni pompa, trebuie să vă amintiți să opriți robinetul și după ce ați oprit pompa, deschideți-o.În acest caz, instalarea unei supape de reținere este imposibilă datorită rezistenței sale hidraulice semnificative. Pentru a ieși din această situație, meșterii încearcă să refacă supapa de reținere într-una normal deschisă. Astfel de supape „modernizate” vor crea efecte sonore în sistem datorită „zgomotului” constant cu o perioadă proporțională cu viteza lichidului de răcire. Pot sugera o altă soluție. O supapă de reținere a plutitorului pentru sistemele de gravitație este instalată pe dispozitivul principal de ridicare între orificiile de intrare by-pass. Flotorul supapei în circulație naturală este deschis și nu interferează cu mișcarea lichidului de răcire. Când pompa este pornită în bypass, supapa oprește dispozitivul principal de ridicare, dirijând tot fluxul prin bypass cu pompa.

În acest articol, am considerat departe de toate concepțiile greșite care există în rândul specialiștilor care instalează încălzirea gravitațională. Dacă ți-a plăcut articolul, sunt gata să îl continui cu răspunsuri la întrebările tale.

În articolul următor voi vorbi despre materialele de construcție.

RECOMANDĂȚI SĂ CITIȚI MAI MULT: