מערכת חימום במחזור טבעי: דיאגרמות מעגל מים נפוצות

בניית רשת חימום אוטונומית מסוג כבידה נבחרת אם זה לא מעשי, ולפעמים בלתי אפשרי, להתקין משאבת מחזור או להתחבר לאספקת חשמל מרכזית.

מערכת כזו זולה יותר להתקנה ואינה תלויה לחלוטין בחשמל. עם זאת, הביצועים שלו תלויים במידה רבה בדיוק של העיצוב.

על מנת שמערכת חימום עם זרימה טבעית תתפקד בצורה חלקה, יש צורך לחשב את הפרמטרים שלה, להתקין את הרכיבים בצורה נכונה ולבחור באופן סביר את עיצוב מעגל המים. אנו נעזור בפתרון בעיות אלו.

תיארנו את עקרונות הפעולה העיקריים של מערכת הכבידה, סיפקנו עצות בבחירת צינור ותארנו את הכללים להרכבת המעגל והצבת יחידות עבודה. הקדשנו תשומת לב מיוחדת לתכונות העיצוב והתפעול של מערכות חימום חד- ושני צינורות.

עקרונות של תהליך מחזור הדם הטבעי

תהליך תנועת המים במעגל החימום ללא שימוש במשאבת סירקולציה מתרחש עקב חוקים פיזיקליים טבעיים.

הבנת אופי התהליכים הללו תאפשר מוסמכים לפתח פרויקט מערכת חימום למקרים סטנדרטיים ולא סטנדרטיים.

הפרש לחץ הידרוסטטי מרבי

המאפיין הפיזי העיקרי של כל נוזל קירור (מים או חומר נגד קפיאה), המקל על תנועתו לאורך המעגל במהלך המחזור הטבעי, הוא ירידה בצפיפות עם עליית הטמפרטורה.

הצפיפות של מים חמים קטנה מזו של מים קרים ולכן יש הבדל בלחץ ההידרוסטטי של עמודי הנוזל החמים והקרים. מים קרים, הזורמים אל מחליף החום, מחלצים מים חמים במעלה הצינור.

הכוח המניע של המים במעגל במהלך מחזור הדם הטבעי הוא ההבדל בלחץ ההידרוסטטי בין העמודות הקרות והחמות של הנוזל.

ניתן לחלק את מעגל החימום של הבית למספר שברים. המים מופנים כלפי מעלה לאורך השברים ה"חמים", ולמטה לאורך השברים ה"קרים".גבולות השברים הם הנקודות העליונות והתחתונות של מערכת החימום.

המשימה העיקרית בדוגמנות מערכות זרימת דם טבעיותמים נועד להשיג את ההבדל המקסימלי האפשרי בין הלחץ של עמודת הנוזל בשברים "חמים" ו"קרים".

מרכיב קלאסי של מעגל המים למחזור טבעי הוא סעפת ההאצה (העלייה הראשית) - צינור אנכי המופנה כלפי מעלה ממחליף החום.

סעפת ההאצה חייבת להיות בעלת טמפרטורה מקסימלית, ולכן היא מבודדת לכל אורכה. אמנם, אם גובה האספן אינו גבוה (כמו לבתים חד-קומתיים), אזי לא ניתן לבצע בידוד, שכן המים בו לא יספיקו להתקרר.

בדרך כלל, המערכת מתוכננת בצורה כזו שהנקודה העליונה של אספן התאוצה עולה בקנה אחד עם הנקודה העליונה של המעגל כולו. יש יציאה ל מיכל הרחבה פתוח או שסתום אוורור אם משתמשים במיכל ממברנה.

אז אורך שבר המעגל "החם" הוא המינימום האפשרי, מה שמוביל לירידה באיבוד החום באזור זה.

רצוי גם שהחלק "החם" של המעגל לא ישולב עם קטע ארוך טווח המוביל נוזל קירור מקורר. באופן אידיאלי, הנקודה הנמוכה ביותר של מעגל המים עולה בקנה אחד עם הנקודה הנמוכה של מחליף החום המוצב במכשיר החימום.

ככל שהדוד ממוקם נמוך יותר במערכת החימום, כך הלחץ ההידרוסטטי של עמודת הנוזל בחלק החם של המעגל נמוך יותר.

למקטע ה"קר" של מעגל המים יש גם כללים משלו המגבירים את לחץ הנוזל:

• ככל שהפסד החום גדול יותר בחלק ה"קר" של רשת החימום, ככל שטמפרטורת המים נמוכה יותר וצפיפותם גדולה יותר, לכן פעולתן של מערכות עם מחזור טבעי אפשרי רק עם העברת חום משמעותית;
• ככל שהמרחק מהנקודה התחתונה של המעגל לחיבור הרדיאטור גדול יותר, ככל ששטח עמוד המים גדול יותר עם מינימום טמפרטורה וצפיפות מקסימלית.

כדי להבטיח ציות לכלל אחרון זה, לעתים קרובות התנור או הדוד מותקנים בנקודה הנמוכה ביותר של הבית, כגון המרתף. מיקום זה של הדוד מבטיח את המרחק המרבי האפשרי בין המפלס התחתון של הרדיאטורים לנקודת כניסת המים למחליף החום.

עם זאת, הגובה בין הנקודה התחתונה והעליונה של מעגל המים במהלך מחזור המים לא צריך להיות גבוה מדי (בפועל, לא יותר מ-10 מטרים). התנור או הדוד מחממים רק את מחליף החום ואת החלק התחתון של סעפת ההאצה.

אם שבר זה אינו משמעותי ביחס לכל גובה מעגל המים, אזי ירידת הלחץ בשבר ה"חם" של המעגל לא תהיה משמעותית ותהליך המחזור לא יתחיל.

השימוש במערכות מחזור טבעי לבניינים דו-קומתיים הוא די מוצדק, אך עבור מבנים גדולים יותר יהיה צורך במשאבת מחזור.

מזעור ההתנגדות לתנועת מים

בעת תכנון מערכת עם מחזור טבעי, יש צורך לקחת בחשבון את מהירות התנועה של נוזל הקירור לאורך המעגל.

קוֹדֶם כֹּל, ככל שהמהירות מהירה יותר, כך העברת החום תתרחש מהר יותר דרך מערכת "דוד - מחליף חום - מעגל מים - רדיאטורים לחימום - חדר".

שנית, ככל שמהירות הנוזל דרך מחליף החום מהירה יותר, כך הסיכוי לרתיחה קטן יותר, וזה חשוב במיוחד לחימום הכיריים.

הרתחת מים במערכת עשויה להיות יקרה מאוד - עלות פירוק, תיקון והתקנה מחדש של מחליף החום דורשת הרבה זמן וכסף

במערכות חימום במחזור מאולץ מהירות תנועת המים תלויה בעיקר בפרמטרים משאבת מחזור.

עם חימום מים עם זרימה טבעית, המהירות תלויה בגורמים הבאים:

• הפרש לחץ בין שברי קו המתאר בנקודה התחתונה שלו;
• התנגדות הידרודינמית מערכת חימום.

שיטות להבטחת הפרש לחץ מרבי נדונו לעיל. לא ניתן לחשב במדויק את ההתנגדות ההידרודינמית של מערכת אמיתית בשל המודל המתמטי המורכב והמספר הרב של נתוני קלט, שקשה להבטיח את דיוקם.

עם זאת, ישנם כללים כלליים שאם יישמרו, יפחיתו את ההתנגדות של מעגל החימום.

הסיבות העיקריות לירידה במהירות תנועת המים הן ההתנגדות של קירות הצינור ונוכחות של היצרות עקב נוכחות אביזרי או שסתומי סגירה. בקצבי זרימה נמוכים, אין כמעט התנגדות לקיר.

היוצא מן הכלל הוא צינורות ארוכים ודקים, אופייניים לחימום עם רצפה מחוממת. ככלל, מעגלים נפרדים עם מחזור מאולץ מוקצים עבורו.

בעת בחירת סוגי צינורות למעגל מחזור טבעי, תצטרך לקחת בחשבון את הנוכחות של מגבלות טכניות בעת התקנת המערכת. בגלל זה צינורות מתכת-פלסטיק זה לא רצוי להשתמש בהם עם זרימת מים טבעית בשל החיבור שלהם עם אביזרי עם קוטר פנימי קטן משמעותית.

אביזרי צינורות מתכת-פלסטיק מצמצמים מעט את הקוטר הפנימי ומהווים מכשול רציני למים בלחץ נמוך (+)

כללים לבחירה והתקנה של צינורות

בחירה בין פלדה או צינורות פוליפרופילן עבור כל מחזור מתרחש על פי הקריטריון של אפשרות השימוש שלהם עבור מים חמים, כמו גם מנקודת המבט של המחיר, קלות ההתקנה וחיי השירות.

מעלית האספקה ​​מותקנת מצינור מתכת, שכן עוברים דרכו מים בטמפרטורה הגבוהה ביותר, ובמקרה של חימום תנור או תקלה במחליף החום, קיטור יכול לעבור.

עם מחזור טבעי, יש צורך להשתמש בקוטר צינור מעט גדול יותר מאשר בעת שימוש במשאבת מחזור. בדרך כלל, לחימום חדרים עד 200 מ"ר. מ', קוטר סעפת ההאצה והצינור בכניסת החזרה למחליף החום הוא 2 אינץ'.

זה נגרם על ידי מהירות מים נמוכה יותר בהשוואה לאפשרות המחזור הכפוי, מה שמוביל לבעיות הבאות:

• הפחתה בכמות החום המועבר ליחידת זמן מהמקור לחדר המחומם;
• הופעת חסימות או כיסי אוויר, שקצת לחץ לא יכול להתמודד איתו.

בעת שימוש בסירקולציה טבעית עם מעגל אספקה ​​תחתון, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לבעיית הוצאת האוויר מהמערכת. לא ניתן להסיר אותו לחלוטין מנוזל הקירור דרך מיכל ההרחבה, כי מים רותחים נכנסים תחילה למכשירים דרך קו הממוקם נמוך מהם.

בסירקולציה מאולצת, לחץ המים מניע אוויר לקולט אוויר המותקן בנקודה הגבוהה ביותר של המערכת - מכשיר עם שליטה אוטומטית, ידנית או חצי אוטומטית. על ידי שימוש ב מנופי מאייבסקי בעיקרון, העברת החום מותאמת.

ברשתות חימום כבידתי עם אספקה ​​הממוקמת מתחת למכשירים, ברזי Mayevsky משמשים ישירות לדימום אוויר.

לכל רדיאטורי החימום המודרניים יש מכשירים לשחרור אוויר, לכן, כדי למנוע היווצרות של תקעים במעגל, אתה יכול לעשות שיפוע, להזרים אוויר לרדיאטור

ניתן לסלק אוויר גם באמצעות פתחי אוורור המותקנים על כל מעלה או על קו עילי המונח במקביל לרשת המערכת. בשל המספר המרשים של מכשירי פליטת אוויר, נעשה שימוש במעגלי כבידה עם חיווט תחתון לעתים רחוקות ביותר.

עם לחץ נמוך, מנעול אוויר קטן יכול לעצור לחלוטין את מערכת החימום. לפיכך, לפי SNiP 41-01-2003, אסור להניח צינורות של מערכת חימום ללא שיפוע במהירות מים של פחות מ-0.25 מ"ש.

עם מחזור טבעי מהירויות כאלה אינן ניתנות להשגה. לכן, בנוסף להגדלת קוטר הצינורות, יש צורך לשמור על שיפועים קבועים להוצאת אוויר ממערכת החימום. השיפוע מתוכנן בשיעור של 2-3 מ"מ ל-1 מטר; ברשתות דירות השיפוע מגיע ל-5 מ"מ למטר ליניארי של הקו האופקי.

שיפוע האספקה ​​נעשה בכיוון תנועת המים כך שהאוויר עובר אל מיכל ההרחבה או מערכת דימום האוויר הממוקמת בנקודה העליונה של המעגל. למרות שניתן לעשות שיפוע נגדי, במקרה זה יש צורך להתקין בנוסף שסתום אוורור.

השיפוע של קו ההחזרה נעשה בדרך כלל בכיוון התנועה של המים הצוננים. אז הנקודה הנמוכה ביותר של המעגל תחפוף לכניסה של צינור ההחזרה אל מחולל החום.

השילוב הנפוץ ביותר של כיווני שיפוע צינור אספקה ​​והחזרה להסרת כיסי אוויר ממעגל מים במחזור טבעי

בְּ התקנת רצפות מחוממות שטח קטן במעגל עם מחזור טבעי, יש צורך למנוע כניסת אוויר לצינורות הצרים והאופקיים של מערכת חימום זו.יש צורך להתקין מכשיר להסרת אוויר מול הרצפה המחוממת.

ערכות חימום חד צינור ושני צינורות

בעת פיתוח ערכת חימום לבית עם זרימת מים טבעית, ניתן לתכנן מעגלים נפרדים אחד או כמה. הם עשויים להיות שונים זה מזה באופן משמעותי. ללא קשר לאורכם, למספר הרדיאטורים ופרמטרים אחרים, הם עשויים על פי ערכת צינור בודד או שני צינור.

מעגל באמצעות קו אחד

מערכת חימום המשתמשת באותו צינור לאספקה ​​רציפה של מים לרדיאטורים נקראת צינור יחיד. האפשרות הפשוטה ביותר של צינור בודד היא חימום בצינורות מתכת ללא שימוש ברדיאטורים.

זוהי הדרך הזולה והפחות בעייתית לחמם בית כאשר בוחרים במחזור נוזל קירור טבעי. החיסרון המשמעותי היחיד הוא המראה של צינורות מגושמים.

לכל היותר חסכוני גרסת צינור בודד עם רדיאטורים לחימום, מים חמים זורמים ברצף דרך כל מכשיר. כאן נדרש מספר מינימלי של צינורות ושסתומי סגירה.

תוך כדי נוזל קירור מתקרר, ולכן הרדיאטורים הבאים מקבלים מים קרים יותר, אשר יש לקחת בחשבון בעת ​​חישוב מספר הסעיפים.

מעגל פשוט של צינור אחד (לעיל) דורש כמות מינימלית של עבודת התקנה והשקעה. האפשרות המורכבת והיקרה יותר למטה מאפשרת לכבות את הרדיאטורים מבלי לעצור את המערכת כולה

הדרך היעילה ביותר לחבר התקני חימום לרשת חד-צינורית נחשבת לאופציה האלכסונית.

על פי תכנית זו של מעגלי חימום עם סוג מחזור טבעי, מים חמים נכנסים לרדיאטור מלמעלה, ולאחר הקירור הם נפלטים דרך הצינור הממוקם מתחת.כאשר עוברים בדרך זו, מים מחוממים מפיצים את כמות החום המרבית.

כאשר גם צינורות הכניסה וגם צינורות היציאה מחוברים לסוללה בתחתית, העברת החום מצטמצמת באופן משמעותי, מכיוון שנוזל הקירור המחומם צריך לעבור את הנתיב הארוך ביותר האפשרי. בשל קירור משמעותי, סוללות עם מספר רב של חלקים אינן בשימוש במעגלים כאלה.

"לנינגרדקה" מאופיינת בהפסדי חום מרשימים, אשר יש לקחת בחשבון בעת ​​חישוב המערכת. היתרון שלו הוא שכאשר משתמשים בשסתומי סגירה על צינורות הכניסה והיציאה, ניתן לכבות מכשירים באופן סלקטיבי לצורך תיקונים מבלי לעצור את מחזור החימום (+)

מעגלי חימום עם חיבור דומה של רדיאטורים נקראים "לנינגרדקה". למרות הפסדי החום שצוינו, הם מועדפים בהסדר של מערכות חימום למגורים, אשר נובע מהמראה האסתטי יותר של הצינור.

חסרון משמעותי של רשתות חד-צינוריות הוא חוסר היכולת לכבות את אחד מחלקי החימום מבלי לעצור את זרימת המים בכל המעגל.

לכן, הם בדרך כלל משתמשים במודרניזציה של התוכנית הקלאסית עם ההתקנה "לַעֲקוֹף» לעקוף את הרדיאטור באמצעות ענף עם שני שסתומים כדוריים או שסתום תלת כיווני. זה מאפשר לך לווסת את אספקת המים לרדיאטור, אפילו לכבות אותו לחלוטין.

עבור בניינים של שתי קומות או יותר, משתמשים בגרסאות של ערכת צינור יחיד עם עליות אנכיות. במקרה זה, חלוקת המים החמים אחידה יותר מאשר עם עליות אופקיות. בנוסף, מגבות אנכיות קצרות יותר ומשתלבות טוב יותר בפנים הבית.

ערכת צינור יחיד עם חיווט אנכי משמש בהצלחה בעת חימום חדרים דו-קומתיים באמצעות זרימה טבעית. הוצגה אפשרות עם יכולת לנטרל את הרדיאטורים העליונים

אפשרות באמצעות צינור החזרה

כאשר צינור אחד משמש לאספקת מים חמים לרדיאטורים, והשני לניקוז מים מקוררים לדוד או לכבשן, מערכת חימום זו נקראת מערכת חימום דו-צינורית. בנוכחות רדיאטורים לחימום, מערכת כזו משמשת לעתים קרובות יותר מאשר מערכת צינור יחיד.

זה יקר יותר, מכיוון שהוא דורש התקנה של צינור נוסף, אך יש לו מספר יתרונות משמעותיים:

• פיזור טמפרטורה אחיד יותר נוזל קירור מסופק לרדיאטורים;
• קל יותר לחישוב תלות של פרמטרי רדיאטור באזור החדר המחומם ובערכי הטמפרטורה הנדרשים;
• בקרת חום יעילה יותר לכל רדיאטור.

בהתאם לכיוון התנועה של מים צוננים ביחס למים חמים, מערכות דו צינורות מחולק למעבר ומבוי סתום. במעגלים קשורים, התנועה של מים מקוררים מתרחשת באותו כיוון כמו מים חמים, כך שאורך המחזור עבור כל המעגל זהה.

במעגלים ללא מוצא, מים מקוררים נעים לעבר מים חמים, ולכן עבור רדיאטורים שונים אורכים של מחזורי מחזור נוזל הקירור שונים. מכיוון שהמהירות במערכת נמוכה, זמן החימום יכול להשתנות באופן משמעותי. אותם רדיאטורים שאורך מחזור המים שלהם קצר יותר יתחממו מהר יותר.

בבחירת מבוי סתום ותכניות חימום נלוות, הם יוצאים בעיקר מהנוחות של התקנת צינור ההחזרה

ישנם שני סוגים של מיקום האונייה ביחס לרדיאטורי החימום: עליון ותחתון.עם החיבור העליון, הצינור המספק מים חמים ממוקם מעל רדיאטורי החימום, ועם החיבור התחתון הוא מתחת.

בחיבור תחתון אפשר להוציא אוויר דרך רדיאטורים ואין צורך להפעיל צינורות מלמעלה וזה טוב מבחינת עיצוב החדר.

עם זאת, ללא סעפת האצה, ירידת הלחץ תהיה הרבה פחות מאשר בעת שימוש בקו העליון. לכן, התחתונה התחתונה כמעט אינה משמשת בעת חימום הנחות על פי עקרון המחזור הטבעי.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

ארגון מעגל חד צינור המבוסס על דוד חשמלי לבית קטן:

הפעלת מערכת דו-צינורית לבית עץ חד-קומתי המבוססת על דוד דלק מוצק בעל שריפה ארוכה:

השימוש במחזור טבעי במהלך תנועת המים במעגל החימום דורש חישובים מדויקים ועבודת התקנה מוכשרת מבחינה טכנית. אם מתקיימים תנאים אלה, מערכת החימום תחמם ביעילות את השטח של בית פרטי ותשחרר את הבעלים מרעשי משאבה ותלות בחשמל.

אם יש לך שאלות כלשהן בנושא או שתרצה לחלוק את הניסיון האישי שלך בארגון ותפעול מערכת חימום מסוג כבידה, אנא השאר הערות על מאמר זה. בלוק המשוב נמצא למטה.