Apkures iespējas dabiskā cirkulācija. Dabiskās cirkulācijas apkures sistēma: kopējās ūdens kontūru shēmas. Apkures sistēma ar dabisko cirkulāciju

Ja nav nestabilas elektroenerģijas piegādes, privātmāju apkures sistēmas bieži tiek organizētas, pamatojoties uz shēmu ar dzesēšanas šķidruma dabisko cirkulāciju. Šāda shēma ir pilnīgi nepastāvīga, spēj apmierināt mazo māju, kuru platība ir līdz 60-70 m 2, apkures vajadzības. Raksta materiālā ir aprakstīts sistēmas ar gravitācijas cirkulāciju darbības princips, iekārta un veidi, sniegti ieteikumi materiālu izvēlei un uzstādīšanai.

Shēmas darbības princips ar dabisko cirkulāciju

Gravitācijas apkures sistēmas darbības princips ir balstīts uz ūdens termofizikālajām īpašībām. Sildot, šķidrums iegūst mazāku blīvumu un attiecīgi masu. Karstais dzesēšanas šķidrums, kas tiek uzkarsēts katlā, paceļas pa vertikālu cauruļvadu, ko bieži sauc par paātrinājuma kolektoru.

Atbrīvoto telpu dabiski aizņem aukstāks dzesēšanas šķidrums ar lielāku blīvumu un masu, kas koncentrēts sistēmas apakšējā daļā. Sakarā ar aukstā un karstā dzesēšanas šķidruma blīvuma atšķirību veidošanos apkures sistēmā notiek pastāvīgs ūdens kustības cikls.

Cirkulācijas gravitācijas komponents tiek uzlabots, izbūvējot sistēmas cauruļvadus ar standarta slīpumu, kas ir vismaz 2 mm uz 1 garuma metru. Slīpums ir orientēts uz dzesēšanas šķidruma kustību.

Ūdenim sistēmas darbības laikā ir mazs kustības ātrums, cirkulācijas kvalitāti nelabvēlīgi ietekmē jebkura hidrauliskā pretestība. Ķēde darbojas bez sūknēšanas iekārtas un elektroenerģijas patēriņu.

Sistēmas ierīce ar dabisko cirkulāciju

Apkures sistēmas pamatelements - apkures katls - atrodas sistēmas zemākajā punktā. No siltuma ģeneratora paceļas vertikāls paātrinājuma kolektors. Ieteicamais kolektora augstums ir no 2,5 metriem, cauruļvada diametrs ir vismaz 50 mm.

Paātrinājuma kolektora augšējā punktā, vietā, kur cauruļvads pagriežas uz radiatoriem, atrodas atvērta tipa izplešanās tvertne. Izplešanās tvertne pēc izvēles ir aprīkota ar pārplūdes līniju, kas savienota ar kanalizāciju. Caur to kanalizācijā ielej lieko ūdeni, kas veidojas apkures un izplešanās laikā.

Izplešanās tvertni var aprīkot ar grimēšanas līniju, kas savienota ar ūdens apgādes sistēmu. Ja nav kosmētikas līnijas, sistēma tiek manuāli papildināta ar ūdeni. Izplešanās tvertnēm, novietojot tās neapsildītā telpā, jābūt kvalitatīvi izolētām.

Expanzomat papildus termiskās izplešanās kompensācijas un dekoratīvās kosmētikas kompensācijas funkcijām veic dabiskās gaisa atveres funkciju. Cauruļvadi ir montēti ar slīpumu tā, lai gaisa burbuļi netiktu aiznesti sistēmā, jo ūdens ātrums ir mazs, bet gan paceltos līdz augstākajam punktam, uz kura ir uzstādīts RB.

No augšējā punkta paātrinājuma kolektors maina virzienu uz horizontālu un tiek novietots ar standarta slīpumu pret apkures radiatoriem. Cauruļvadu radiatoru apkures sistēmai ir 2 veidi:

1. Viena caurule;
2. Divu cauruļu.

Viencauruļu sistēmai ar dabisko cirkulāciju ir īpašība pazemināt temperatūru katrā secīgajā radiatorā pēc kārtas.

Viencaurules apkures sistēma ar dabisko cirkulāciju

Apvedceļu izbūve regulēšanas kvalitātes uzlabošanai rada pārmērīgu hidraulisko pretestību, tāpēc sistēma visbiežāk tiek būvēta pēc visvienkāršākā principa - radiatori tiek pieslēgti pie pievades cauruļvada virknē, atgaitas cauruļvads iziet no pēdējā radiatora un tiek pievienots katls.

Radiatora diagonālais savienojums tiek uzskatīts par visefektīvāko siltuma pārneses ziņā, sānu savienojums (ar vertikālu vadu) un apakšējais tiek uzskatīts par zemākas kvalitātes. Viencaurules sistēmas nepilnību - temperatūras pazemināšanos uz radiatoriem - var daļēji kompensēt, palielinot sekciju skaitu uz pēdējiem radiatoriem.

Apkures sistēmas divu cauruļu shēmu ir ērtāk regulēt. Šeit radiatori ir paralēli savienoti ar padeves un atgaitas caurulēm.

Divu cauruļu apkures sistēma ar dabisko cirkulāciju

Lai uzstādītu šāda veida sistēmu, nepieciešams lielāks cauruļu daudzums, attiecīgi, ķēdei ir lielāka hidrauliskā pretestība. Temperatūras kontrole uz radiatoriem tiek veikta ar 2 metodēm:

1. Piespiedu, ar slēgvārstu palīdzību;
2. Dabiski, pateicoties pakāpeniskām cauruļvadu diametra izmaiņām.

Piespiedu regulēšanu var veikt ar lodveida vārstiem ar pilnu urbuma sekciju. Regulēšanas vārsti šim uzdevumam ir maz lietderīgi, jo tiem ir augsta hidrauliskā pretestība un samazināts plūsmas laukums.

Pakāpeniska diametra maiņa tiek veikta saskaņā ar principu, ka tiek pakāpeniski samazināts pēdējā radiatora padeves diametrs un pakāpeniski paplašināta atgriešana no tā uz katlu. Šādas shēmas ieviešana prasa rūpīgu aprēķinu, ko ir diezgan grūti veikt patstāvīgi.

Jebkurā gadījumā abas regulēšanas metodes ievērojami palielina sistēmas hidraulisko pretestību kopumā, kas negatīvi ietekmē cirkulācijas kvalitāti un var izraisīt tās apstāšanos. Tāpēc viencauruļu sistēma joprojām ir populārāka, pat ar tās trūkumu - temperatūras starpību apkures loka sākumā un beigās.

Apkures sistēmām ar dabisko cirkulāciju, kas paredzētas māju apkurei ar platību ne vairāk kā 70 m 2, pēdējā radiatora temperatūras kritums var būt 5 - 10 0 C. Parasti šo trūkumu daļēji kompensē pēdējo apkures ierīču rindas sekciju skaita pieaugums. Turklāt viencaurules shēmas bieži tiek modernizētas, uzstādot cirkulācijas sūkni.

Netiešās apkures katls dažreiz tiek integrēts dabiskās cirkulācijas apkures sistēmā. Ieteicams to uzstādīt paātrinājuma kolektora augšējā punktā, dzesēšanas šķidruma izplūdes cauruļvads no katla ir vērsts horizontālā virzienā ar slīpumu pret radiatoriem. Katla darbība gravitācijas barošanas ķēdē nav kvalitatīva - ūdens temperatūra tajā netiek regulēta, ūdens temperatūra tieši ir atkarīga no dzesēšanas šķidruma temperatūras.

Siltumizolēto grīdu kontūru pieslēgšana gravitācijas tipa sistēmām netiek veikta. Tas ir saistīts ar faktu, ka atsevišķām ūdens apsildāmo grīdu ķēdēm ir augsta pretestība, cirkulācija iespējama tikai ar cirkulācijas sūkņa palīdzību. Uzstādot sūkni grīdu savienojuma vietās ar sistēmu ar gravitācijas cirkulāciju, tiks radīta krasa hidrodinamiskā nelīdzsvarotība un var tikt pārkāpti dabiskās cirkulācijas principi.

Apkures sistēmas materiāli un aprīkojums

1. Katls jānovieto sistēmas zemākajā punktā;
2. Cauruļvadu slīpumam jābūt vismaz 2 mm uz 1 garuma lineāro metru;
3. Sistēma ir uzstādīta ar minimālu hidraulisko pretestību - pagriezieni, sašaurināšanās, minimālais vārstu skaits.

Kā siltuma ģeneratori gravitācijas tipa sistēmām galvenokārt tiek izmantoti grīdas katli, kuriem ir palielināti pieslēguma diametri un siltummaiņa izmēri, salīdzinot ar sienas modeļiem.

Gravitācijas ķēžu galvenais apkures ierīču veids ir čuguna radiatori. Viņiem ir palielināts ierīces sekciju šķērsgriezums.

Čuguna radiators dabiskās cirkulācijas sistēmā

Citu veidu radiatoriem (kā arī konvektoriem) ir neliela iekšējā sekcija un tie rada pārmērīgu pretestību.

Nereti sistēmas ar dabisko cirkulāciju tiek veiktas vispār bez apkures ierīcēm - pa telpu perimetru tiek liktas tērauda caurules. Tādā gadījumā cirkulācijai ir labāki parametri, bet, lai sasniegtu nepieciešamo siltummaiņas virsmas izmēru, var būt nepieciešams palielināt cauruļvadu diametru. Turklāt šī apkures konfigurācija ārēji ir nepievilcīga, tā aizņem daudz vietas.

Apkures uzstādīšanai galvenokārt tiek izmantotas tērauda caurules.

Cauruļvadi apkurei no tērauda

Paātrinošais stāvvads jebkurā gadījumā ir izgatavots no tērauda, ​​jo temperatūra katla zonā sasniedz augstas vērtības. Nedaudz retāk tiek izmantotas caurules no stabilizēta polipropilēna. Ieteicamais cauruļvada diametrs ir 32 mm vai vairāk.

Citi polimēru cauruļvadi - metāla-plastmasa, caurules, kas izgatavotas no šķērssaistīta polipropilēna - nav ieteicami. Šo sistēmu armatūra ievērojami samazina plūsmas laukumu un rada pārmērīgu hidraulisko pretestību, kas novērš dabisko cirkulāciju.

Apkures cauruļvadu ieguldīšana jāveic atklāti. Slēptā ieklāšana nozīmē ievērojamu savienojumu un pagriezienu skaita pieaugumu.

Dabiskās cirkulācijas sistēmas priekšrocības un trūkumi

Shēmas priekšrocības ar dzesēšanas šķidruma gravitācijas kustību ir šādi rādītāji:

1. Pilnīga enerģētiskā neatkarība;
2. Ierīces un darbības vienkāršība.

Sistēmai ar dabisko cirkulāciju ir arī daudz trūkumu:

1. Regulēšanas sarežģītība;
2. Nevienmērīga siltuma sadale;
3. Nepievilcīgs izskats;
4. Siltuma jaudas ierobežojumi;
5. Pašmontāžas sarežģītība - nepieciešama metinātāja iesaiste.

Dabiskās cirkulācijas apkures sistēma tagad vairāk tiek izmantota kā nepieciešams pasākums. galvenais iemesls gravitācijas ūdens sildīšanas celtniecība - nopietni strāvas padeves pārtraukumi. Tomēr dažās situācijās gravitācijas apkures izbūve ir vienīgais iespējamais tehniskais risinājums privātmāju un vasarnīcu apkurei.

Privātmājās tiek izmantota apkures sistēma ar dabisko cirkulāciju (izmantojot gravitācijas spiedienu). Šādas sistēmas galvenā priekšrocība ir gandrīz pilnīga neatkarība no mājas barošanas avota.

Ūdens (dzesēšanas šķidruma) cirkulācija šādā sistēmā notiek gravitācijas spiediena dēļ. Šāda spiediena rašanās nosacījumi ir ūdens temperatūras starpība un katla un apkures ierīču (akumulatoru uc) relatīvais novietojums augstumā.

Vienkāršākās sistēmas piemērā var saprast sistēmas principu. Ūdens, ko uzsilda ar katlu, kā zināms, izplešas un tā blīvums (īpatnējais svars) samazinās. Tā kā tas kļūst vieglāks par aukstu ūdeni, tas peld uz augšu kā eļļa. Tā vietu katlā aizņem aukstais ūdens un arī tiek apsildīts.

Protams, šis process ir iespējams tikai slēgtā sistēmā. Sildierīcēs uzkarsētais ūdens atdziest, kļūst smagāks un līdz ar to mēdz pazemināties, aktīvi veicinot cirkulāciju. Sistēma vienmēr tiecas pēc līdzsvara. To nevajadzētu aizmirst, apsverot noteiktas iespējas.

Tādējādi gravitācijas spiediens ir atkarīgs no temperatūras starpības. Kāda ir vertikālā attāluma ietekme? Attēlā mēs redzam, ka akumulators ir nedaudz augstāks par katlu. Tieši akumulatorā ūdens atdziest un kļūst smagāks. Tā kā atdzesētais ūdens ir augstāks par uzsildīto ūdeni katlā, tam dabiski ir tendence iet uz leju un izspiest uzsildīto ūdeni no katla, ieņemot savu vietu.

Citos apstākļos, kad akumulators atrodas katla līmenī (parasti līmeņus nosaka katla un akumulatora centri), atdzesētā ūdens līmenis akumulatorā ir tādā pašā līmenī kā auksts. ūdens katlā.

Rezultāts ir acīmredzams: gravitācijas spiediens samazinās, un cirkulācija pasliktinās. Tieši tik daudz, lai tikai uzturētu aukstāka ūdens līmeni akumulatorā tādā pašā līmenī kā katlā esošais ūdens līmenis.

Tomēr sistēma joprojām darbojas, un akumulators turpina izdalīt siltumu. Katls turpina strādāt, atdzesētajam ūdenim akumulatorā joprojām ir pietiekami augsta temperatūra, un akumulatora efekts ir pilnībā uzsildīts.

Bet lietas ir pavisam savādākas, ja akumulators atrodas zem katla. Tā temperatūra ir zema, un atdzesētais ūdens nevar izspiest karsto ūdeni no katla, jo tas jau ir zem tā. Gravitācijas spiediens ir uz izzušanas robežas, cirkulācija praktiski pazūd.

Rodas paradoksāla situācija: akumulators ir auksts, bet ar katlu vairs nav iespējams paaugstināt temperatūru, tas jau ir uz vārīšanās robežas. Šī ir gravitācijas spiediena atkarība no akumulatoru augstuma attiecībā pret katlu.

Un kā sistēma ar dabisko cirkulāciju izskatās no matemātiskā viedokļa? Atgriezīsimies pie mūsu pirmās iespējas un apsvērsim ūdens staba spiedienu ar augstumu H katla zonā (P kats) un akumulatora zonā (P bats).

Spiediens akumulatora zonā tiks noteikts pēc formulas:

un tās pašas ūdens kolonnas spiediens katlā:

Darbojošais gravitācijas spiediens šajā gadījumā būs vienāds ar spiediena starpību:

• p o – atdzesēta ūdens blīvums, kg/m3;
• p g ir karstā ūdens blīvums, kg/m3;
• g ir brīvā kritiena paātrinājums, 9,81 m/s2;
• h ir vertikālais attālums no apkures centra līdz dzesēšanas centram (no katla augstuma vidus līdz sildītāja vidum), m.

Ūdens blīvumu var atrast tabulā Ūdens blīvums pret temperatūru.

Pamatojoties uz iepriekš minēto, var droši teikt, ka no padeves caurules atrašanās vietas ar karsts ūdens gravitācijas spiediens ir ļoti maz atkarīgs, jo caurule nav galvenais dzesēšanas elements sistēmā. Tas ietekmē spiedienu tieši tik daudz, cik tas spēj atdzesēt ūdeni.

Tāpēc dažreiz stāvvadi no katla uz augšējo padeves cauruli tiek izolēti kopā ar to, un ūdens tiek piegādāts no padeves caurules uz akumulatoru ar palielināta diametra cauruli bez izolācijas, kas ir diezgan pamatoti. Tādā veidā visā horizontālās padeves caurules garumā tiek uzturēta augsta temperatūra un tiek radīta dzesēšana padeves stāvvadā.

Caurules nelielas dzesēšanas rezultātā dzesēšanas ierīces viduspunkts nedaudz paaugstinās, kas noved pie neliela efektīvā gravitācijas spiediena palielināšanās sistēmā ar dabisko cirkulāciju.

Apkures sistēmas dabiskās cirkulācijas uzticamība ir atkarīga arī no kopējās pretestības ūdens kustībai sistēmā, kā arī no tās konstrukcijas shēmas.

Jāpiebilst, ka dabiskās cirkulācijas apkures sistēma privātmājās tiek izmantota jau ilgu laiku – kopš pagājušā gadsimta sākuma. Faktiski tas parādījās vienlaikus ar ūdens sildīšanu un nezaudē popularitāti līdz šai dienai. Šī raksta mērķis ir aprakstīt, kā šāda shēma darbojas, un pastāstīt ieinteresētajiem māju īpašniekiem par esošajām šādu sistēmu šķirnēm.

Gravitācijas sistēmu darbības princips un īpatnības

Kā norāda nosaukums, mūsu gadījumā dzesēšanas šķidrums pa cauruļvadiem pārvietojas pats, bez ārējas ietekmes, izmantojot sūkni. Līdzīga cirkulācijas metode sākotnēji tika izmantota visās ūdens sildīšanas sistēmās. Šobrīd, kad ir parādījušies cirkulācijas sūkņi, privātmāju īpašnieki interesējas par gravitācijas ķēdēm ar vienu mērķi: būt neatkarīgiem no ārējiem elektroenerģijas avotiem.

Dzesēšanas šķidruma neatkarīgā kustība ir balstīta uz konvekcijas fenomenu. Viena un tā pati vide (šajā gadījumā ūdens), kurai ir atšķirīga temperatūra, atšķiras arī pēc īpatnējā svara. Vienkāršiem vārdiem sakot, aukstā ūdens kubs dažāda blīvuma dēļ sver vairāk nekā 1 m3 karstā ūdens. Cauruļu slēgtajā telpā tas liks dzesēšanas videi pastāvīgi virzīt uz augšu vieglāku karsto ūdeni. Tipiska šādas sistēmas diagramma ir parādīta attēlā:

Sakarā ar ūdens blīvumu un masu atšķirībām gravitācijas apkures sistēmas iekšpusē rodas neliels pārspiediens, pārvarot gravitāciju un berzi, kā rezultātā notiek dzesēšanas šķidruma dabiska cirkulācija. Līdz ar to otrais nosaukums - gravitācijas.

Tā kā pārspiediena daudzums, kas rodas, ir mazs, dabiskai ūdens cirkulācijai apkures sistēmā ir nepieciešams izveidot labvēlīgi apstākļi. To veicina šādas aktivitātes:

• palielināta diametra cauruļu izmantošana, kas paredzētas lēnai ūdens plūsmai (0,1-0,3 m / s);
• horizontālo maģistrāļu nogāžu ievērošana. Slīpums - ne mazāks par 3 mm uz 1 m cauruļvada;
• būtiska dzesēšanas šķidruma temperatūras atšķirība padeves un atgaitas līnijās (vismaz 25 ° C);
• atvērta tipa izplešanās tvertnes, kas sazinās ar atmosfēru, uzstādīšana tīkla augstākajā punktā;
• katla uzstādīšana tā, lai tā atgaitas caurule būtu pēc iespējas zemāka par sildītāju līmeni pirmajā stāvā.

Uzziņai. Praksē, uzstādot pašteces sistēmas ar savām rokām, maģistrālie cauruļvadi tiek likti no caurulēm, kuru diametrs ir vismaz 50 mm (2 collas), un savienojumi ar radiatoriem - 20 mm (3/4 collas).

Bieži vien māju īpašnieki uzdod sev jautājumu - vai ir iespējams slēgt dabiskās cirkulācijas sistēmu, uzstādot membrānas tipa izplešanās tvertni? Atbilde ir acīmredzama: paplašinoties, šķidrumam būs jāpārvar tvertnes membrānas pretestība, un pārspiediens tīklā jau ir mazs. Dzesēšanas šķidruma kustības ātrums samazināsies līdz minimumam vai pat līdz nullei. Tāpēc shēmas, kurās tiek izmantots gravitācijas darbības princips, vienmēr tiek padarītas atvērtas.

Svarīga priekšrocība, ko sniedz gravitācijas apkures sistēma, ir neatkarība no elektrības, kas ir ļoti svarīga vietās ar neuzticamu elektroenerģijas piegādi. Bet par to ir jāmaksā ar dārgāku uzstādīšanu un lielām caurulēm, kas iet cauri visām telpām. Shēma nav īstenojama privātmājās ar lielu platību un stāvu skaitu zemas efektivitātes un ekonomiskās neizdevības dēļ. Šādās mājiņās tiek izmantota slēgta tipa sistēma ar sūkni un nepārtrauktās barošanas avotu.

Viencaurules apkures sistēmas shēma

Šādās shēmās karstā dzesēšanas šķidruma sadale radiatoriem un atdzesēta dzesēšanas šķidruma izvēle tiek veikta caur to pašu cauruli. Ja elektroinstalācija ir horizontāla, tad līnija ir slēgta ķēde, kas iet no katla padeves caurules uz atgriešanos. Baterijas ir savienotas ar to ar abiem acu zīmuļiem. Piemērs ir populārā viencaurules apkures sistēma Ļeņingradā, kas var darboties ar dzesēšanas šķidruma dabisko cirkulāciju. Viņas shēma vienstāva mājai ir parādīta zemāk:

Neaizstājams nosacījums normālai ūdens padevei radiatoriem šeit ir paātrinātas kolektora cilpas klātbūtne. Atvērta izplešanās tvertne ir savienota ar tās augšējo punktu. Apsildāmais ūdens no katla paceļas caur kolektoru, pēc kura saskaņā ar kuģu savienošanas principu tas ieplūst visās baterijās. Ja to skaits nepārsniedz 5, tad apkure darbosies bez problēmām, tas ir pārbaudīts praksē.

Fakts ir tāds, ka katrs nākamais sildītājs saņem karsta un atdzesēta dzesēšanas šķidruma maisījumu no iepriekšējā akumulatora. Tāpēc tā siltuma pārnese samazinās, ja netiek palielināts sekciju skaits. Kad radiatoru skaits pārsniedz 5, pēdējais no tiem būs pārāk auksts, lai cik sekciju jūs pievienotu. Ar šādu nepieciešamību ir jāuzstāda divu cauruļu gravitācijas sistēma, kas tiks apspriesta vēlāk.

Divstāvu privātmājai līdz 200 m2 labi piemērota viencaurules apkures sistēma ar vertikāliem stāvvadiem un dabisko cirkulāciju. Nav jēgas nožogot horizontālu Ļeņingradku, kas savienots ar vertikālu kolektoru katrā stāvā, un tas nedarbosies labi. Pareizāk ir izvadīt padeves līniju caur bēniņiem vai zem otrā stāva griestiem un nolaist stāvvadus no tā, kā parādīts diagrammā:

Stāvvadu slodze ir neliela - tikai 2 sildītāji katrā, tāpēc to temperatūra būs gandrīz vienāda. Lai nodrošinātu, ka akumulatori nav atkarīgi viens no otra, starp padevi un atgriešanos var novietot džemperus - apvedceļus.

Padoms. Līdzsvarošanai vai izslēgšanai gravitācijas sistēmās ir jāizmanto armatūra ar vismazāko pretestību - pilna urbuma vārsti un speciālie termostata vārsti.

Divu cauruļu sistēmas shēma

Šeit siltums tiek nodots radiatoriem pa vienu cauruli, un atdzesētais ūdens atgriežas pa otru. Tas ļauj efektīvi darboties vairākām baterijām, kas savienotas ar vienu un to pašu horizontālo atzaru. Vienstāvu mājā padeves kolektors ir novietots bēniņos vai zem griestiem, atgaitas kolektors atrodas virs grīdas. Virstaktēšana šeit nav nepieciešama, caurule jau ir pacelta pietiekamā augstumā, kā parādīts attēlā:

Kā redzams no diagrammas, optimālais risinājums labai dabiskai cirkulācijai ir divu cauruļu apkures sistēma, kas sadalīta 2 zaros ar vienādu radiatoru skaitu katrā. Pretējā gadījumā, pateicoties nogāzēm garā garumā, cauruļvadu uzstādīšana būs sarežģīta. Runājot par divstāvu māju, šeit atkal ir piemērota vertikāla elektroinstalācija, bet ar sadalījumu piegādes un atgriešanas līnijās. Kā to izdarīt pareizi, ir parādīts diagrammā:

Izmantojot divu cauruļu sistēmu, visas baterijas saņem dzesēšanas šķidrumu ar tādu pašu temperatūru, tas ir svarīgs plus. Tāpat kļūst vieglāk veikt automātisku regulēšanu, jo instrumenti ir neatkarīgi viens no otra. Trūkums ir lielāks materiālu patēriņš horizontālās elektroinstalācijas iespējām, piemēram, divstāvu ēkā:

Uzziņai. Lielākā daļa māju īpašnieku joprojām uzstāda cirkulācijas sūkni atgaitas kolektorā, lai uzlabotu sistēmas veiktspēju. Bet viņi to novieto uz apvedceļa, lai strāvas padeves pārtraukuma gadījumā vienmēr varētu pārslēgties uz gravitāciju, atverot atbilstošo krānu.

Secinājums

Lai gan dabiskā cirkulācija ūdens sildīšanas sistēmās nodrošina neatkarību no elektrības, tā prasa rūpīgu pieeju aprēķinos un uzstādīšanā. Tas jo īpaši attiecas uz vienas caurules ķēdēm ar horizontālu vadu, kur jums rūpīgi jāizvēlas akumulatoru jauda. Ne visi būs apmierināti ar lielām caurulēm, kas iet cauri telpām. Pat tad, ja padeve ir paslēpta bēniņos, bet atgriešanās pazemes kanālā, pieslēgumi radiatoriem joprojām būs redzami.

Šāda veida apkure kā apkures sistēma ar dabisko cirkulāciju ir visizplatītākā lauku mājās un vasarnīcās. Tās priekšrocības ir pieejamība, ekonomiskums, uzstādīšanas un darbības vienkāršība. Lai izveidotu apkures sistēmu ar dabisko cirkulāciju, nav nepieciešams izmantot sūkņus vai papildu aprīkojumu, strāvas avotus, jo dzesēšanas šķidruma kustības laikā hidrostatiskā galva rodas spontāni.

Apkures shēma ar dabisko cirkulāciju

Daudzi uzskata par trūkumu, ka šīs sistēmas izmantošana ir pieļaujama tikai diezgan mazās ēkās. Jo īpaši sistēmas rādiuss (horizontālais izvietojums) nedrīkst pārsniegt 30 metrus. Turklāt ne visi dod priekšroku apkurei bez sūkņa, jo arī tīkla ieslēgšanas ātrums ir diezgan zems.

Dabiskās cirkulācijas sistēmas priekšrocības

Par pirmo un vienu no galvenajām sistēmas priekšrocībām var saukt tās efektivitāti. Faktiski tā uzstādīšana, kā arī turpmāka apkope prasa salīdzinoši nelielas finanšu izmaksas. Apkures shēmai ar dabisko cirkulāciju nav nepieciešams papildu aprīkojums cirkulācijas sūkņu veidā. Un tas nozīmē, ka jūs nejutīsit viņu darba vibrācijas un troksni. Turklāt tas, ka nav nepieciešams uzstādīt šādu sūkni, nozīmē, ka jums nav jātērē papildu nauda par tā darbināšanai nepieciešamo elektroenerģiju.

Vēl viena būtiska šīs sistēmas priekšrocība ir dzesēšanas šķidruma nepārtraukta cirkulācija.

Tas ir saistīts ar faktu, ka dzesēšanas šķidruma temperatūra un blīvums pastāvīgi mainās. Tajā pašā laikā šādas cikliskuma dēļ ir vienmērīgs siltuma sadalījums pa visiem sildelementiem, kas iekļauti mājas apkurē ar dabisko cirkulāciju.

Sistēmas popularitāte ir saistīta arī ar to, ka tās projektēšanai, uzstādīšanai un turpmākai apkopei nav nepieciešamas īpašas prasmes.

Tas ir, lai izveidotu kvalitatīvu apkures sistēmu, nav nepieciešams piesaistīt papildu speciālistus - visu var izdarīt patstāvīgi. Tādā pašā veidā ēkas īpašnieks turpmāk patstāvīgi tiks galā ar nelieliem bojājumiem. Tomēr ar pareizu plānošanu un kvalitatīvu izpildi privātmājas apkure bez sūkņa var darboties bez nepieciešamības kapitālais remonts vismaz 30-35 gadus vecs.

Kā šī sistēma darbojas?

Dzesēšanas šķidruma (ūdens) kustība pa caurulēm ir saistīta ar faktu, ka, paaugstinoties un pazeminoties temperatūrai, mainās šķidruma masa un blīvums. Ūdens masas un blīvuma samazināšanās notiek, kad to silda katlā. Šobrīd caurulēs atrodas aukstāks ūdens, kas jau ir atdevis savu siltumu un kuram ir liela masa un blīvums. Tajā pašā laikā gravitācijas spēku ietekmē aukstais ūdens radiatorā tiek aizstāts ar karstu ūdeni.

Lai precīzi saprastu, kā darbojas gravitācijas apkures sistēma, pietiek tikai atcerēties fizikas kursu. Katlā uzkarsētais ūdens, būdams vieglāks, brīvi paceļas pa centrālā stāvvada caurulēm. Šajā brīdī apkures katlā nolaižas smags auksts ūdens. Karstais ūdens, sasniedzis augšējo punktu, vienmērīgi tiek sadalīts pa radiatoriem. Tajos aukstais ūdens nolaižas līdz akumulatora apakšai un pēc tam to vispār atstāj, jo to vienkārši “izspieda” karstais ūdens.

Tajā brīdī, kad karstais dzesēšanas šķidrums nonāk radiatorā, notiek siltuma pārneses process. Tas ir, radiatora materiāli pakāpeniski uzsilst, pārnesot siltumu tieši uz telpu. Turklāt atdzesētais dzesēšanas šķidrums atkal tiek aizstāts ar karstu. Šis process ir nepārtraukts. Šķidrums cirkulē tik ilgi, kamēr tas tiek uzkarsēts - tas ir, kamēr darbojas katls.

Apkures sistēmas ar dabisko cirkulāciju izbūves princips

Privātmājas gravitācijas apkures sistēma sastāv no šādiem elementiem:

• katls. Tas ir tas, kurš silda dzesēšanas šķidrumu. Ir liels skaits katlu veidu, kas darbojas ar dažāda veida kurināmo.
• cauruļvads. Tas var būt gan viens, gan dubults (reversajai strāvai).
• sildelementi - radiatori.
• izplešanās tvertne.

Izstrādājot un uzstādot šādu shēmu kā gravitācijas apkures sistēmu, ir ārkārtīgi svarīgi ievērot obligāto prasību - caurulei, pa kuru pārvietojas dzesēšanas šķidrums, noteikti jābūt ar slīpumu.

Tam jābūt vismaz 0,005 m uz vienu caurules metru un vērstam pret apkures tvertni. Tas ir, ja radiators un katls atrodas vienā stāvā, tad caurules ieejas līmenim radiatorā jābūt nedaudz augstākam. Nepieciešamība pēc slīpuma ir saistīta ar vairākiem faktoriem:

• caur cauruli, kurai ir slīpums, aukstais ūdens daudz ātrāk virzās uz apkures tvertni.
• slīpuma klātbūtne ir ārkārtīgi svarīga, lai gaisa burbuļi, kas parādās dzesēšanas šķidruma sildīšanas laikā, efektīvāk paceltos īpašā izplešanās tvertnē, un no turienes tie tiek izvadīti atmosfērā.

Izplešanās tvertnes klātbūtne tādā sistēmā kā gravitācijas apkures sistēma, kas izgatavota no polipropilēna, labvēlīgi ietekmē papildu spiediena radīšanu sistēmā, kas nedaudz palielina dzesēšanas šķidruma kustības ātrumu.

Jāatzīmē, ka dzesēšanas šķidruma kustības ātrums caurulē ir tieši atkarīgs no vairākiem faktoriem vienlaikus. Pirmkārt, tā ir atšķirība tādos daudzumos kā dzesēšanas šķidruma blīvums, masa, tilpums karstā un aukstā stāvoklī.

Turklāt sildelementu (radiatoru) izvietojuma līmenis attiecībā pret apkures katlu ietekmē arī dzesēšanas šķidruma kustības ātrumu. Tomēr gravitācijas spiediens, kas rodas dzesēšanas šķidruma kustības laikā, zināmā mērā tiek patērēts brīdī, kad šķidrums pārvar cauruļvada pretestību.

Papildu šķēršļi, kas arī patērē ievērojamu gravitācijas spiedienu, ir papildu radiatori, zari, pagriezieni, kas atrodas sistēmā. Efektīvākai apkurei (un dzesēšanas šķidruma maksimālā kustības ātruma sasniegšanai) apkure ar dabisko cirkulāciju jāprojektē tā, lai šādu šķēršļu būtu mazāk. Gadījumā, ja šādu sistēmas "sarežģītību" rada nepieciešamība, radušos grūtību risinājums ir lielāka diametra cauruļu izmantošana.

Sarežģītāka gravitācijas apkures shēma, kas paredz divu apkures sistēmas ķēžu klātbūtni vienlaikus. Pa vienam karstais ūdens no katla virzās uz radiatoriem. Un otrā ķēde ir paredzēta atdzesētā dzesēšanas šķidruma aizplūšanai no radiatoriem uz apkures katlu. Šī gravitācijas apkures sistēma nodrošina rūpīgāku plānošanu un palielināta materiālu (cauruļu) daudzuma izmantošanu.

Divu cauruļu sistēmas uzstādīšanas princips, kas ietver gravitācijas apkuri, ir diezgan darbietilpīgs process, ko var iedalīt vairākos posmos:

• galvenā stāvvada uzstādīšana. Apkures caurule (caur kuru karsts ūdens) paceļas no katla uz izplešanās tvertni. Jāņem vērā, ka vislabākā vieta stāvvada savienošanai ar tvertni ir tā kopējā augstuma apakšējā trešdaļa.
• līmenī, kas ir aptuveni trešdaļa no telpas augstuma (mērot no grīdas līmeņa), apkures caurule ir pievienota elektroinstalācijai. Tieši no tā tiks liktas caurules uz apkures ierīcēm - radiatoriem.
• Lai savlaicīgi noņemtu lieko šķidrumu sistēmā, tvertnē ir jāizgriež arī pārplūdes caurule. Izmantojot to, liekais šķidrums tiks novadīts kanalizācijā.
• radiatora apakšējā daļā jāiegriež caurules jau izmantotā (tas ir, atdzesētā) ūdens novadīšanai. Caur šīm caurulēm ūdens atgriežas apkures katlā. Tie ir novietoti paralēli karstā dzesēšanas šķidruma padeves caurulēm.

Plānojot dabisko apkuri mājās, jāņem vērā dažas funkcijas. Pirmkārt, galvenā stāvvada caurule noteikti ir jāizolē - pretējā gadījumā pastāv ievērojami siltuma zudumi.

Turklāt ir obligāti jāizolē telpa, kurā atrodas izplešanās tvertne. Visbiežāk šāda telpa ir īpaša istaba augšējā stāvā vai bēniņos. Ja šī telpa nav izolēta, tas var novest pie tā, ka daļa dzesēšanas šķidruma vienkārši sasalst - un tas izraisīs sistēmas bojājumu.

Vēl viena svarīga iezīme ir tā, ka, plānojot sistēmu, pirms veicat apkuri bez sūkņa, rūpīgi jāaprēķina katla, izplešanās tvertnes un radiatoru līmenis. Pareizi plānojot, tiek panākts nepieciešamais spiediens, kas veicina efektīvāku sistēmas darbību. Jāpatur prātā, ka apkures katlam ir jāatrodas zem visa.

Viņam vislabāk ir aprīkot atsevišķu istabu pirmajā stāvā vai pagrabā. Ja nav iespējas aprīkot atsevišķu telpu (vai vienkārši nav pagraba, pagraba), katls jānovieto padziļinājumā. Ar pareizu aprēķinu šāda sistēma ir pietiekama, lai apsildītu ēku, kas sastāv no 4-5 istabām ar blakus esošām saimniecības telpām.

Viencaurules shēma ir vienkāršākais apkures sistēmas modelis. Šāda dabiskā apkures sistēma ietver apkures loka novietojumu pēc iespējas augstāk (zem griestiem). Šajā gadījumā caurules izlietotā dzesēšanas šķidruma atgriešanai atrodas zem grīdas līmeņa.

Sistēmas popularitāte ir saistīta ar to, ka tās izveidošanai tiek izmantots minimālais cauruļu skaits. Tajā pašā laikā uzstādīšana neaizņem daudz laika un pūļu, jo nav nepieciešams tos iestrādāt sienās.

Šīs sistēmas priekšrocība ir arī tā, ka tās normālai darbībai ir pieļaujama radiatoru un apkures katla novietošana vienā līmenī. Jāatzīmē, ka divstāvu mājas divu cauruļu gravitācijas apkures sistēma ar līdzīgu radiatoru izvietojumu un katlu nedarbosies, jo tajā nebūs pietiekami daudz spiediena dzesēšanas šķidruma normālai cirkulācijai.

Lai sistēma darbotos pareizi, tajā jābūt izplešanās tvertnei. Daudzos veidos tā apjoms ir atkarīgs no izmantoto radiatoru skaita un izmēra. Šajā gadījumā ir jāveic precīzs gravitācijas apkures sistēmas aprēķins, lai maksimālo tvertni varētu piepildīt tikai par ¾ tilpuma.

Jums jābūt pēc iespējas uzmanīgākam - dzesēšanas šķidruma līmenis nedrīkst būt zemāks par caurules līmeni, pa kuru karstais ūdens tiek sadalīts pa caurulēm uz radiatoriem.

Ja ūdens nesasniegs sadalītāja līmeni, tā padeve radiatoriem tiks pārtraukta. Lai varētu papildināt ūdens daudzumu sistēmā, tvertnei jāpievieno caurule ar krānu, kas pievienota ūdens apgādes sistēmai. Šajā gadījumā jūs vienmēr varat papildināt dzesēšanas šķidruma daudzumu. Turklāt tvertnē ir jāuzstāda vēl viens krāns - pa to būs iespējams novadīt visu ūdeni no sistēmas, ja būs nepieciešams remonts.

Var droši teikt, ka gravitācijas apkure ir ideāla izvēle nelielas lauku mājas praktiskajam īpašniekam. Un lielām ēkām lietderīgāk ir izmantot nevis gravitācijas apkures sistēmas, bet gan divu cauruļu sistēmu, papildinot to ar cirkulācijas sūkni.

Apkures sistēmu ar ūdens dzesēšanas šķidruma dabisko cirkulāciju 1832. gadā patentēja krievu metalurga zinātnieks P.G. Soboļevskis. Mūsu strauji mainīgo tehnoloģiju laikmetā šo privātmājas siltumapgādes shēmu (sauktu arī par gravitācijas vai gravitācijas plūsmu) varētu uzskatīt par novecojušu, ja ne tās vienkāršības, uzticamības un ekonomiskuma dēļ. Gravitācijas apkures sistēma joprojām tiek plaši izmantota DIY māju celtniecībā un tiek uzskatīta par labāko tehnisko un ekonomisko risinājumu. Neliels spiediens tīklā ierobežo tā darbības jomu, taču vienstāvu dzīvojamai ēkai šī shēma ir ļoti efektīva un bieži tiek uzskatīta par alternatīvu apkurei, izmantojot sūkņu iekārtas.

Privātmājas apkures sistēma ar dabisko cirkulāciju

Apkures shēma ar dabisko cirkulāciju

Ūdens dzesēšanas šķidruma kustības shēma apkures sistēmā ar dabisko cirkulāciju

Shēmā ir pieņemti šādi apzīmējumi:

• poz. 1 - apkures katls;
• poz. 2 - izplešanās tvertne;
• poz. 3 - apkures radiatori;
• T1 - apsildāms dzesēšanas šķidrums, sarkanās bultiņas parāda tā kustības virzienu;
• T2 - atdzesēts dzesēšanas šķidrums, zilas bultiņas norāda uz tā kustību ķēdē.

Vienstāva vai divstāvu savas mājas autonomajā apkurē ir atļauts izmantot speciālus antifrīzu savienojumus, bet sistēmās ar dzesēšanas šķidruma dabisko cirkulāciju nav ieteicams lietot antifrīzu.

Galvenie antifrīzu trūkumi izmantošanai dabiskās cirkulācijas apkures lokā:

• Apkures shēmā ar dabisko cirkulāciju izplešanās tvertnes ir paredzētas saskarei ar apkārtni. atmosfēras gaiss. Antifrīzi ātri iztvaiko, piesārņojot vidi;
• Nepieciešamība pastāvīgi uzraudzīt dzesēšanas šķidruma tilpumu un tā periodisku papildināšanu;
• Antifrīziem ir zema siltuma pārnese, kas veicina zemu radiatoru siltuma noņemšanu no dzesēšanas šķidruma tā cirkulācijas laikā. Tas noved pie antifrīza pārkaršanas ķēdē un pašā katlā;
• Pārkarsēta antifrīza izmantošana slēgtā ķēdē veicina bagātīgu nogulšņu veidošanos siltummainī, aizsērējot plūsmas zonu caurulēs.

Visoptimālākais siltumnesējs gravitācijas tipa ķēdē vienstāva vai divstāvu dzīvojamās ēkas apkurei ir ūdens dzesēšanas šķidrums tā zemo izmaksu un pieejamības dēļ.

Dabiskā cirkulācija apkures lokos

Dzīvojamās ēkas apkures sistēmas ar dabisko cirkulāciju galvenie funkcionālie elementi ir:

• Katlu apkures ūdens dzesēšanas šķidrums;
• Izplešanās tvertne, kas ir tvertne liekā ūdens izvadīšanai, kas parādās, kad ūdens dzesēšanas šķidruma tilpums ķēdē palielinās, kad tas tiek uzkarsēts;
• Cauruļvadi karstā ūdens padevei no katla uz apkures radiatoriem un atdzesētā šķidruma atgriešanai no radiatoriem atpakaļ katlā (kuram siltumtīklu atgriešanas daļa ikdienā tika saukta par atgriešanos). Kopā tie veido slēgtu dzesēšanas šķidruma cirkulācijas kontūru;
• Apkures radiatori.

Siltumtīklu shēma ar dabisko cirkulāciju privātmājas apkurei

Kad dzesēšanas šķidrums tiek uzkarsēts, palielinās tā tilpums, liekā uzkarsētā ūdens paceļas vertikāli uz augšu uz izplešanās tvertni, sistēmā tiek izveidots hidrostatiskais spiediens atkarībā no karstā (pieplūdes līnijas) un aukstā ūdens kolonnu svara starpības ( atgriešanas līnija) ūdens.

Zem šī spiediena karstais ūdens plūst no siltumtrases augšējā punkta (diagrammā sarkanā līnija) uz apkures radiatoriem. Radiatoros atdzesētais ūdens plūst caur atgriešanas līniju (zilo līniju) uz katla ieplūdi. Gravitācijas apkures sistēma vienstāvu vai divstāvu mājā ir darbināma tikai tad, ja uzstādīšanas laikā tiek nodrošināti apkures cauruļvada horizontālo posmu slīpumi šķidruma kustības virzienā. Tad dzesēšanas šķidrums zem sava svara varēs pārvietoties uz leju ar vismazāko hidraulisko pretestību.

Vēl viens faktors, kas ietekmē šķidruma kustību, ir cirkulācijas spiediens, ko attēlā norāda ar burtu H. Jo augstāka līmeņa atšķirība starp radiatoriem un katlu, jo ātrāka ūdens kustība ķēdē.

Gravitācijas apkures sistēmās izplešanās tvertne nav aizvērta ar vāku, tāpēc šo sistēmu bieži sauc par atvērtu. Visi gaisa slūžas tie tiek pārvietoti no siltumtrases uz ķēdes augšējo daļu, un tur ir uzstādīta tvertne, kas ir atvērta saskarei ar atmosfēru. Sistēmu, kurā izmanto noslēgtas tvertnes, sauc par slēgtu sistēmu. Savā sastāvā tiek izmantots sūknis, pēc darbības principa tas jau ir piespiedu raksturs.

Ūdens ātrums

Ar cikliskām temperatūras izmaiņām karstais ūdens atrodas siltumtīkla augšējā daļā, aukstais mitrums pārvietojas apakšējās caurulēs. Galvenais dzinējspēks šķidruma dabiskai (bez sūkņa piespiešanas) kustības ķēdē ir cirkulācijas spiediens, kas ir atkarīgs no katla un zemākā radiatora augstumu attiecības. Zemāk redzamajā attēlā parādīta cirkulācijas spiediena h rašanās grafiskā diagramma. Parametram h šai shēmai ir nemainīga vērtība un tas nemainās apkures sistēmas darbības laikā.

Cirkulācijas spiediena rašanās shēma

Lai radītu optimālu spiedienu, apkures katls tiek uzstādīts ar maksimālo uzstādīšanas dziļumu, piemēram, pagrabā. Savukārt izplešanās tvertne jāuzstāda augstāk. Diezgan bieži tas tiek novietots mājas bēniņos.

Ūdens cirkulācijas ātrumu ķēdē, uzstādot privātmājas gravitācijas apkures sistēmu ar savām rokām, nosaka šādi faktori:

1. Cirkulācijas spiediena lielums. Jo lielāks tas ir, jo lielāks ir ūdens plūsmas ātrums siltumtrasē;
2. Apkures cauruļu diametri. Caurules iekšējās daļas mazie izmēri nodrošinās lielāku pretestību ūdens plūsmai nekā caurules ar lielāku diametru. Viencauruļu vai divu cauruļu gravitācijas sistēmām elektroinstalācijai cauruļu izmēri ir apzināti pārvērtēti līdz D y 32-40 mm;
3. Materiāli kontūru cauruļu ražošanai. Mūsdienu polipropilēna caurulēs plūsmas pretestība ir vairākas reizes mazāka nekā tērauda cauruļvadiem, kas bojāti korozijas dēļ un pārklāti ar nosēdumiem;
4. Pagriezienu klātbūtne siltumtīklā. Ideāls variants ir tiešais cauruļvads;
5. Armatūras, adapteru, stiprinājuma paplāksņu pārpilnība. Katrs vārsts samazina spiediena daudzumu.

Dabiskās cirkulācijas procesi ir ļoti inerti un notiek lēni. Laiks starp katla aizdegšanos līdz pilnīgai temperatūras stabilizēšanai telpās ir vairākas stundas.

Cilpu elektroinstalācijas shēmas

Saskaņā ar apkures radiatoru pieslēgšanas metodi ir ierasts atšķirt divas apkures sistēmu ķēžu montāžas shēmas: vienas caurules un divu cauruļu.

Viencaurules montāžas mezglu, ko dari pats, raksturo secīgs sildīšanas ierīču izvietojums padeves ķēdē. Izejot no augšējā punkta cauri visiem radiatoriem (sarkanā līnija), ūdens pa atgriešanās līniju (zilā līnija) atgriežas katlā.

Gravitācijas plūsmas apkures sistēmas vienas caurules diagramma

Divu cauruļu shēmā ir uzstādītas divas atsevišķas cirkulācijas ķēdes. Caur vienu plūst karsts dzesēšanas šķidrums, piegādājot siltumu radiatoriem, pa otru ķēdi - atdzesētais ūdens tiek nosūtīts no radiatoriem uz katlu.

Zemāk esošajā attēlā parādīta divu cauruļu apkures sistēma divstāvu mājai. Dzesēšanas šķidruma (sarkanā līnija) sadale pa radiatoriem sākas no maksimālā augstuma H, kas nodrošina nepieciešamo cirkulācijas galvu. Atdzesētais dzesēšanas šķidrums (zilā līnija) tiek savākts atgaitas līnijā un tiek nosūtīts uz katla ieplūdi.

Gravitācijas apkures sistēmas divu cauruļu shēma

Aprites shēma. Video

Kāda ir apkures shēma ar dzesēšanas šķidruma dabisko cirkulāciju, varat uzzināt zemāk esošajā videoklipā.

Privātmājas gravitācijas apkures sistēmas pārsteidz ar dizaina vienkāršību, vieglu apkopi un enerģētisko neatkarību. Tajos nav sūkņu agregātu, kas ar savu troksni rada diskomfortu iedzīvotājiem, nav vibrāciju, kas pavada darbu. Sistēmu ar dabisko cirkulāciju bezproblēmu apkalpošanas periods tiek lēsts uz pusgadsimtu, jo tajās nav elektrisko sūkņu un automatizācijas. Kopumā gravitācijas shēmas zaudē piespiedu apkures sistēmām vairākos veidos:

• pārmērīga inerce liek gaidīt vairākas stundas, līdz ķēde sasniedz nepieciešamo termisko režīmu;

Saskarsmē ar