Схема системы отопления с естественной циркуляцией: Система отопления с естественной циркуляцией – схемы без насоса

Закрытая система отопления частного дома, схема с естественной циркуляцией

Типовая схема

Если рассматривать более подробно контур с естественной циркуляцией теплоносителя, он будет содержать следующий набор элементов:

1. Расширительный бачок, который располагают в самой верхней точке
2. Отопительные радиаторы
3. Трубопровод (двойной, одинарный)
4. Котельное оборудование, нагревающее теплоноситель

Сила и скорость, с которыми теплоноситель будет циркулировать по отопительной системе, зависят от веса, объема и плотности горячей жидкости. Немаловажную роль оказывают внутренние поверхности труб, от которых зависит коэффициент сопротивления, и высота расположения отопительных батарей относительно котла.

Особые требования предъявляются к горизонтальным трубопроводам. Они должны иметь обязательный уклон около 5 мм на метр по направлению движения. Только в этом случае остывшая жидкость будет стремиться обратно к котлу.

Необходимо постараться, чтобы на пути теплоносителя было меньше элементов, способных увеличить сопротивление. Многочисленную запорную арматуру, разветвления и изломы приходится компенсировать большим диаметром трубы.

Возможно вас так же заинтересует оригинальный способ отопления производственных помещений

3 Правила выбора комплектующих

В связи с тем, что в коллекторе (стояке) проходит самая высокая температура теплоносителя, саму трубу нужно устанавливать металлическую. Кроме этого, если используется печка, а не котёл как источник тепла, то внутри возможно прохождение пара, что может пагубно сказаться на работе системы.

Стоит учитывать и то, что при отоплении гравитационного типа диаметр труб водяного контура должен быть немного больше, чем в схеме с насосом. Как показывает практика, для отопления дома в 160 квадратных метров достаточно двухдюймовых труб на выходе (стояк) и на входе в теплообменник. Это нужно, поскольку при естественной схеме скорость воды меньше, что может привести к следующим проблемам:

• при низком давлении вода не сможет пробить засоры и воздушные пробки;
• в несколько раз меньший объём тепла получает помещение от котла за период прохождения воды от начальной до конечной точки.

Если схема предусматривает подачу воды снизу радиаторных батарей, то важной задачей остаётся обустройство вывода воздуха из системы. Он не может полностью удаляться через расширительный бак, поскольку вода поступает по магистрали, которая находится по уровню ниже, чем сами потребительские приборы (радиаторы)

Если используется принудительная схема, то давления достаточно, чтобы кислород вых

Система отопления с естественной циркуляцией

При отсутствии или нестабильной подаче электроэнергии системы отопления частных домов часто организуют на базе схемы с естественной циркуляцией теплоносителя. Такая схема является полностью энергонезависимой, способна обеспечить нужды отопления небольших домов площадью до 60 – 70 м². Материал статьи описывает принцип работы, устройство и виды системы с гравитационной циркуляцией, дает рекомендации по выбору материалов и монтажу.

Принцип работы схемы с естественной циркуляцией

Принцип работы самотечной системы отопления базируется на теплофизических свойствах воды. При нагреве жидкость приобретает меньшую плотность и соответственно – массу. Горячий теплоноситель, нагретый в котле, поднимается по вертикальному трубопроводу, часто называемому разгонным коллектором.

Освободившееся пространство естественным образом занимает более холодный теплоноситель, имеющий более высокую плотность и массу, сосредоточенный в нижней части системы. За счет образования разницы плотностей холодного и горячего теплоносителя возникает постоянный цикл движения воды в системе отопления.

Гравитационная составляющая циркуляции улучшается сооружением трубопроводов системы с нормативным уклоном, который составляет не менее 2 мм на 1 погонный метр длины. Уклон ориентирован в сторону движения теплоносителя.

Вода в процессе работы системы имеет малую скорость движения, на качество циркуляции отрицательно влияют любые гидравлические сопротивления. Схема работает без наличия насосного оборудования и потребления электрической энергии.

Устройство системы с естественной циркуляцией

Базовый элемент системы отопления – котел – располагается в нижней точке системы. От теплогенератора поднимается вертикальный разгонный коллектор. Рекомендуемая высота коллектора – от 2,5 метров, диаметр трубопровода – не менее 50 мм.

На верхней точке разгонного коллектора, в месте поворота трубопровода к радиаторам, располагают расширительный бак открытого типа. Расширительный бак по желанию оборудуют линией перелива, соединенной с канализацией. Через нее излишки воды, образовавшиеся при нагреве и расширении, переливаются в канализацию.

Расширительный бак может оборудоваться линией подпитки, соединенной с системой водопровода. В отсутствии линии подпитки пополнение системы водой производится вручную. Расширительные баки при размещении в неотапливаемом помещении должны качественно утепляться.

 Экспанзомат, кроме функций компенсации теплового расширения и подпитки, выполняет функцию естественного воздухоотводчика. Трубопроводы монтируются с уклоном таким образом, что пузырьки воздуха не уносятся в систему, так как вода имеет малую скорость, а поднимаются в верхнюю точку, на которой установлен РБ.

Из верхней точки разгонный коллектор меняет направление на горизонтальное и с нормативным уклоном прокладывается к радиаторам отопления. Система отопления в части обвязки радиаторов имеет 2 разновидности:

1. Однотрубная;
2. Двухтрубная.

Однотрубная система с естественной циркуляцией обладает свойством снижения температуры на каждом последующем радиаторе в ряду.

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией

Сооружение байпасов для улучшения качества регулирования создает излишнее гидравлическое сопротивление, поэтому система чаще всего сооружается по простейшему принципу – радиаторы подключают к трубопроводу подачи последовательно, с последнего радиатора выходит обратный трубопровод и подсоединяется к котлу.

Наиболее эффективным по теплоотдаче считается диагональное подключение радиатора, менее качественными – боковое (при вертикальной разводке) и нижнее. Несовершенство однотрубной системы – снижение температуры на радиаторах – можно частично компенсировать увеличением числа секций на последних радиаторах.

Двухтрубная схема системы отопления более удобна в регулировании. Здесь радиаторы подключены к подающему и обратному трубопроводу параллельно.

Двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией

Для монтажа системы этого типа требуется большее количество трубы, соответственно схема имеет большее гидравлическое сопротивление. Регулирование температуры на радиаторах производится 2 методами:

1. Принудительное, с помощью запорной арматуры;
2. Естественное, за счет поэтапного изменения диаметра трубопроводов.

Принудительное регулирование можно производить шаровыми кранами, имеющими полнопроходное сечение. Регулирующие вентили малопригодны для этой задачи, так как обладают высоким гидравлическим сопротивлением и имеют сниженное проходное сечение.

Поэтапное изменение диаметра производится по принципу постепенного уменьшения диаметра подачи к последнему радиатору и постепенному расширению обратки от него к котлу. Выполнение такой схемы требует тщательного расчета, выполнить самостоятельно который довольно трудно.

Оба метода регулирования в любом случае значительно повышают гидравлическое сопротивление системы в целом, что отрицательно влияет на качество циркуляции и может привести к ее остановке. Поэтому большей популярностью пользуется все же однотрубная система, даже со своим недостатком – разницей температур в начале и в конце контура отопления.

Для систем отопления с естественной циркуляцией, предназначенных для отопления домов площадью не более 70 м², падение температуры на последнем радиаторе может составлять 5 – 10⁰С. Обычно этот недостаток частично нивелируется увеличением числа секций последних в ряду приборов отопления. Кроме того, однотрубные схемы часто модернизируют установкой циркуляционного насоса.

В систему отопления с естественной циркуляцией иногда интегрируется бойлер косвенного нагрева. Его рекомендуется устанавливать в верхней точке разгонного коллектора, трубопровод выхода теплоносителя с бойлера направляют в горизонтальном направлении с уклоном к радиаторам. Работа бойлера в самотечной схеме не отличается высоким качеством – температура воды в нем не регулируется, температура воды напрямую зависит от температуры теплоносителя.

Подключение контуров теплых полов к системам гравитационного типа не производится. Это обусловлено тем, что отдельные контуры водяных теплых полов имеют большое сопротивление, циркуляция возможна только с помощью циркуляционного насоса. Установка насоса в точках подключения полов к системе с гравитационной циркуляцией внесет резкий гидродинамический дисбаланс и может нарушить принципы естественного циркулирования.

Материалы и оборудование системы отопления

Монтаж комплекса отопления рекомендуется производить с соблюдением следующих правил:

1. Котел следует размещать в нижней точке системы;
2. Уклон трубопроводов должен быть не менее 2 мм на 1 погонный метр длины;
3. Система монтируется с минимумом гидравлических сопротивлений – поворотов, сужений, минимальным числом запорной арматуры.

Напольный котел отопления

В качестве теплогенераторов для систем гравитационного типа применяются в основном напольные котлы, имеющие увеличенные диаметры подключения и размеры теплообменника по сравнению с настенными моделями.

Основным видом приборов отопления для самотечной схемы являются чугунные радиаторы. Они обладают увеличенным проходным сечением секций устройства.

Чугунный радиатор в системе с естественной циркуляцией

Другие виды радиаторов (а также конвекторы) имеют малое внутреннее сечение и создают излишнее сопротивление.

Зачастую системы с естественной циркуляцией выполняются вообще без приборов отопления – по периметру помещений прокладываются стальные трубы. В этом случае циркуляция имеет лучшие параметры, но для достижения требуемой величины поверхности теплообмена может требоваться увеличение диаметра трубопроводов. К тому же такая конфигурация отопления малопривлекательна внешне, занимает много места.

Для монтажа отопления применяются в основном стальные трубы.

Трубопроводы для отопления из стали

Разгонный стояк в любом случае сооружается из стали, так как температура в зоне котла достигает высоких значений. Несколько реже применяются трубы из стабилизированного полипропилена. Рекомендуемый диаметр трубопроводов – 32 мм и больше.

 Другие полимерные трубопроводы – металлопластик, трубы из сшитого полипропилена – применять не рекомендуется. Фитинги этих систем значительно снижают проходное сечение и создают излишнее гидравлическое сопротивление, препятствующее естественной циркуляции.

Прокладку трубопроводов отопления следует производить открыто. Скрытая прокладка подразумевает значительное увеличение числа соединений и поворотов.

Достоинства и недостатки системы с естественной циркуляцией

Достоинствами схемы с гравитационным движением теплоносителя являются следующие показатели:

1. Полная энергонезависимость;
2. Простота устройства и эксплуатации.

Система с естественной циркуляцией обладает и массой недостатков:

1. Сложность регулирования;
2. Неравномерное распределение тепла;
3. Непривлекательный внешний вид;
4. Ограничения по тепловой мощности;
5. Сложность самостоятельного монтажа – требуется привлечение сварщика.

Система отопления с естественной циркуляцией используется сейчас больше как вынужденная мера. Главная причина строительства гравитационного водяного отопления – серьезные перебои в электроснабжении. Тем не менее, в некоторых ситуациях сооружение гравитационного отопления является единственно возможным техническим решением для обогрева частных домов и дач.

(Просмотров 2 803 , 6 сегодня)

Рекомендуем прочитать:

Схема самотечной системы отопления с естественной циркуляцией

В небольших одноэтажных частных домах нередко применяют самотечные отопительные системы. Это значит, что теплоноситель циркулирует за счет разницы температуры жидкости. Самотечная система отопления имеет свои плюсы и минусы. Существует четыре разных схемы устройства контуров с естественной циркуляцией. Для надежной и эффективной работы отопительной сети нужно правильно подобрать трубопроводы, определиться с видом теплоносителя и вариантом подключения подачи.

Принцип работы отопительных систем с естественной циркуляцией

Самотечная система отопления частного дома организована с учетом физических законов. Разность между плотностью и весом нагретой и охлажденной жидкости способствует естественному току теплоносителя в сети. Давление в контуре практически отсутствует и составляет всего 0,5-0,7 атмосфер.

Поскольку в процессе нагревания объем жидкости увеличивается, в контуре устанавливается расширительный бак. Главное его назначение в уравновешивании давления в системе. Излишек расширившейся жидкости поступает в эту емкость, а при снижении давления в сети вода из бака переходит обратно в трубопроводы. Расширительный бак устанавливается в самой верхней точке сети после разгонного вертикального стояка.

К самотечному контуру можно подключать теплые полы. При этом требуется установить насосное оборудование только на трубопровод в полу, а в разводке отопительных приборов теплоноситель будет циркулировать естественным образом.

Также гравитационную схему можно использовать в комплексе с бойлером косвенного нагрева. Это оборудование устанавливают в наивысшей точке разводки, но ниже расширительного бака. При этом не придется использовать насосное оборудование. Если такую схему применить не получается, то насос монтируется только на накопительную емкость. В этом случае обязательно устанавливают обратный клапан для защиты от рециркуляции теплового носителя.

Важно! В самотечных контурах обязательно делают уклон трубопровода с обраткой в сторону котла, чтобы обеспечить движение охлажденной жидкости.

Плюсы и минусы самотечной системы

Преимущества гравитационного тока:

1. Простота монтажа, эксплуатации и обслуживания сети.
2. Не нужно монтировать циркуляционное оборудование и систему безопасности.
3. Это полностью энергонезависимая схема, которая может работать при отключении подачи электроэнергии.

Недостаток контуров с естественным током в том, что они не подходят для больших и многоэтажных домов, потому что из-за низкой скорости движения теплоносителя не смогут эффективно и равномерно обогревать постройку.

Разновидности гравитационных схем

Существует четыре схемы монтажа контуров с гравитационной циркуляцией. Выбор определенной разновидности делают с учетом особенностей постройки и требуемой производительности. Для выбора схемы выполняют гидравлический расчет, оценивают параметры котла и определяют диаметр трубопровода.

Закрытая

Принцип работы контуров закрытого типа следующий:

• Нагретый и расширившийся теплоноситель вытесняет воду из отопительного контура.
• Вытесненная вода попадает в расширительный бак закрытого типа. Это емкость с эластичной мембранной перегородкой, разделяющей газовую и водяную камеры.
• Поступившая под давлением жидкость продавливает мембрану и сжимает газ в воздушной камере. При остывании теплоносителя давление снижается, и газ выдавливает жидкость из емкости в трубопроводы.

Главный недостаток такой схемы в зависимости работы сети от объема расширительного бака. В доме большой площади с протяженным контуром придется устанавливать вместительную емкость.

Рекомендуем к прочтению:

Открытая

Если используется отопление самотеком, схема открытого типа отличается от предыдущей разновидности только конструкцией расширительного бака. В этом случае расширительную емкость можно изготовить самостоятельно из подходящих материалов. Бачок небольшого размера устанавливают на чердаке или высоко под потолком.

Главный минус открытого контура в том, что через расширительную емкость в сети попадает кислород, который способствует коррозии трубопроводов и радиаторов. Еще один недостаток в завоздушивании системы, поэтому на каждый прибор монтируют кран Маевского.

Двухтрубная

Двухтрубная схема системы отопления частного дома с естественной циркуляцией делается с использованием подающего и отводящего трубопровода, то есть все радиаторы подключаются к разводке параллельно, что способствует равномерному прогреву каждой комнаты и всего дома.

Преимущества двухтрубной разводки:

1. Тепло равномерно распределяется по всему строению.
2. Не нужно устанавливать дополнительные секции для регулировки теплоотдачи приборов.
3. Отрегулировать работу сети с двухтрубной разводкой намного проще.
4. Можно использовать трубы меньшего диаметра, чем при использовании однотрубной разводки.
5. Эффективность и простота конструкции.

Главный недостаток в высокой материалоемкости системы. Перед монтажом нужно провести расчеты. От правильности их проведения и соблюдения технологии монтажа зависит эффективность отопительной сети.

Однотрубная

Однотрубная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией применяется редко, потому что не отличается эффективностью. В такой сети каждый отопительный прибор последовательно подключается к трубопроводу. Из-за этого в каждую последующую батарею поступает жидкость с меньшей температурой, чем в предыдущий. Для компенсации тепловых потерь приходится увеличивать количество секций в дальних радиаторах.

Преимущества однотрубной разводки:

• Простота монтажа и использования. Не нужно проводить сложные расчеты для прокладки сети.
• Экономия на материалах, потому что прокладывается только один трубопровод, к которому подключаются все приборы. Обратка поступает от последнего радиатора к котлу.

Главный недостаток однотрубной разводки в необходимости увеличения количества секций в дальних радиаторах, а также в неравномерном прогреве постройки. Удаленные от котла комнаты отапливаются хуже.

Какая схема лучше, принудительная или естественная?

Естественная система лучше в том случае, если нужно организовать отопление небольшого одноэтажного частного дома. В этом случае нет смысла тратиться на насосное оборудование, когда и естественного тока теплоносителя будет достаточно для обогрева всей постройки.

Контуры с принудительной циркуляцией лучше использовать в больших одноэтажных или многоэтажных домах. Благодаря быстрому движению теплового носителя в сети постройки значительных размеров будут хорошо и равномерно прогреваться. Контуры с естественной циркуляцией с этой задачей не справятся.

Правила монтажа контура без насоса

Рекомендуем к прочтению:

Теперь поговорим, как сделать циркуляцию воды без насоса. Любая разновидность гравитационной схемы имеет общий минус, который заключается в отсутствии давления в сети. Именно поэтому работоспособность системы снижается из-за повышенного количества поворотов трубопроводов, неправильного уклона и других погрешностей во время монтажа.

Для правильной организации контуров без насоса придерживайтесь следующих требований:

1. Соблюдайте минимально необходимый уклон обратного трубопровода в сторону нагревательного оборудования.
2. Для устройства разводки выбирайте трубы подходящего диаметра и типа.
3. Учитывайте используемый тип теплоносителя и особенности его подачи.

Важно! Чтобы обеспечить уклон обратного трубопровода в сторону котла, нагревательное оборудование устанавливают в подвале или цокольном этаже либо делают пониженный уровень пола в котельной на первом этаже.

Подбор трубопроводов и их уклона

Чтобы обустроить водяное отопление в частном доме без насоса, нужно правильно подобрать диаметр трубопровода и рассчитать его уклон.

Для организации самотечной сети можно использовать следующие виды труб:

• Стальные трубопроводы стоят недорого, достаточно прочные, выдерживают высокое давление. Главный недостаток в низкой коррозионной стойкости, особенно в завоздушенных сетях.
• Металлопластиковые конструкции благодаря гладкой внутренней поверхности не так быстро засоряются. Они мало весят, не подвержены коррозии и имеют небольшое линейное расширение.
• Полипропиленовые трубопроводы обладают высокой герметичностью, прочностью. Они просто монтируются, служат долго и устойчивы к замерзанию. Для монтажа трубопровода понадобится специальное паяльное оборудование.
• Медные трубы стоят очень дорого, поэтому применяются редко. Это самые долговечные и красивые трубопроводы с хорошей теплоотдачей.

Важно! Минимальный уклон обратной магистрали при естественном токе теплоносителя составляет 0,5% на погонный метр. При неправильном уклоне сети быстро завоздушиваются, дальние радиаторы плохо прогреваются.

Выбор диаметра трубопровода производится на основе теплотехнического расчета. При превышении сечения магистрали увеличиваются расходы на отопление, а теплоотдача снижается. Диаметр стального трубопровода не должен быть меньше 50 мм.

Выбор теплоносителя

Естественная циркуляция в системе отопления частного дома может быть организована с использованием жидкого теплоносителя – воды или антифриза. Чаще используют воду, потому что меньшая теплоотдача и большая плотность антифриза повышают расходы топлива и времени на обогрев дома.

Антифриз стоит выбрать в том случае, если дом в холодный сезон будут надолго покидать либо посещать его с определенной периодичностью, а постоянно сливать воду из системы не хочется. В пользу антифриза говорит его лучшая текучесть, облегчающая циркуляцию теплоносителя, а также устойчивость к замерзанию.

Выбор нижнего или верхнего подключения подачи

Отопление самотеком можно организовать с нижним и верхним подключением подачи теплоносителя к отопительным приборам.

Особенности каждой подачи следующие:

1. При нижней подаче теплоносителя трубопроводы прокладываются на уровне пола, поэтому не портят интерьер помещения. Однако однотрубные системы с нижней разводкой отличаются низкой тепловой эффективностью, поэтому такое подключение используют при высоком давлении в сети.
2. Верхняя подача теплоносителя более всего подходит для устройства в частном доме с естественной циркуляцией. Трубопроводы прокладываются под потолком. Поскольку жидкость в радиаторы подается сверху, через краны Маевского легко стравливается воздух. Однотрубная разводка с верхней подачей более эффективная, чем с нижним подключением.

Ошибки при подборе способа подачи могут привести к низкой эффективности системы. Решить проблему получится только установкой циркуляционного насоса для создания лучшего тока теплового носителя.

схема для частного дома, закрытая и открытая, однотрубная и двухтрубная система, уклон, расчет

Содержание:

Для владельцев частных домов можно назвать актуальным вопрос, касающийся устройства системы отопления с естественной циркуляцией. Кроме того их интересует, в каких системах можно не использовать циркуляционный насос, а когда это устройство является необходимым. Для начала важно разобраться, что представляют собой системы подобного типа.

Основные характеристики и принцип работы

Хотя и схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией достаточно эффективна, но у нее есть и минусы. В отличие от систем с принудительным движением воды, в которых основную работу выполняет дополнительное оборудование, схема отопления частного дома с естественной циркуляцией более простая и доступная. В ее основе лежит способность воды расширяться при нагревании.

Функционирует такая отопительная система по следующему принципу:

• В котле нагревается определенное количество воды. Согласно законам физики более теплая вода поднимается вверх и самотеком движется по системе, отдавая тепло батареям и радиаторам.
• В процессе подъема к верхнему уровню системы теплоноситель остывает и в таком состоянии вновь поступает в котел. Система отопления частного дома с естественной циркуляцией не исключает врезку специального устройства, которое способствует быстрому перемещению воды и более равномерному прогреву всех батарей и радиаторов. При аварийном отключении электричества система может работать в естественном режиме.

Особенности устройства системы отопления в частном доме

Системы подобного типа имеют некоторые особенности, в частности речь идет о следующем:

• Отсутствуют подвижные элементы, в том числе и устройства для принудительной циркуляции рабочей среды, и контур замкнутого типа, в котором соли, минералы и различные взвеси присутствуют в определенном количестве. Эти факторы способствуют продлению срока службы системы. А использование труб из оцинкованной стали или современных полимерных материалов и биметаллических приборов отопления способствует увеличению эксплуатационного периода до 50 лет.
• Радиус открытой системы отопления с естественной циркуляцией должен составлять 30 метров. Это объясняется довольно небольшим перепадом давления, характерного для подобных систем. Кроме того со стороны труб и радиаторов отопления теплоноситель также испытывает определенное сопротивление. Однако это не является запретом для использования большего радиуса системы, указанные значения являются условными.
• Система с естественной циркуляцией теплоносителя характеризуется большой инерционностью. От запуска или растопки котла до достижения комфортной температуры в помещении проходит несколько часов. Это происходит из-за некоторых особенностей системы: вначале прогревается теплообменник, а затем вода, которая начинает довольно медленно циркулировать по системе.
• Горизонтально расположенные участки трубопровода должны располагаться с определенным уклоном. Только в этом случае обеспечивается минимальное сопротивление свободно перемещающейся остывающей воде. Для отвода воздушных пробок в системе монтируют расширительный бачок, который может быть полностью герметичным, как в схеме закрытой системы отопления с естественной циркуляцией, или открытым.

Отопление с естественной циркуляцией можно назвать саморегулирующей системой, с понижением температуры воздуха теплоноситель циркулирует быстрее.

На циркуляционный напор оказывают влияние следующие факторы:

• Расстояние по высоте между котлом и нижним радиатором. Здесь работает принцип сообщающихся сосудов: вода быстрее переливается в котел, расположенный ниже по отношению к самому нижнему прибору отопления. Этот параметр остается неизменным на протяжении всего времени работы системы.
• Разная плотность воды на выходе из котла и в обратной трубе, определяющаяся температурой воды. Благодаря этому фактору происходит саморегулирование: с понижение температуры воздуха в помещении остывают и радиаторы. Это приводит к увеличению плотности теплоносителя и более быстрому вытеснению нагретой воды.

Факторы, определяющие скорость циркуляции

Скорость движения теплоносителя по системе отопления зависит не только от напора, на это оказывают влияние следующие факторы:

• Диаметральное сечение труб системы отопления. По тонкой трубе теплоноситель движется с большим сопротивлением, поэтому следует собирать систему из труб с завышенным диаметром.
• Материал, из которого изготовлены трубы системы отопления. Гладкая внутренняя поверхность полипропиленовых труб оказывает меньшее сопротивление движению теплоносителя, чем внутренние стенки стальной трубы, особенно имеющие признаки коррозии или известковые отложения.
• Количество поворотов и их радиус. Схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя должна характеризоваться меньшим количеством поворотов.
• Наличие и количество запорной арматуры. Различные краны, шайбы и переходники служат препятствием на пути свободно двигающейся воды.

Производя расчет системы отопления с естественной циркуляцией, важно учитывать большое количество переменных. Это приводит к тому, что получить точные результаты практически невозможно.

Правила расчета мощности котла

Рассчитать требуемую мощность котла для системы водяного отопления с естественной циркуляцией можно следующими способами:

• По площади отапливаемого помещения. Санитарные Нормы и Правила рекомендуют использовать 1 кВт мощности котла для обогрева площади в 10 м². В этом случае следует применять коэффициент, который в южных регионах равен 0,7-0,9, в северных районах – 1,5-2, а в средней части – 1,2-1,3. Применение этого способа позволяет не принимать во внимание высоту потолков в помещении, потери тепла через дверные и оконные проемы, а также расположение комнаты относительно внешних стен.
• По объему воздуха в помещении. Этот способ позволяет получить более точные результаты расчетов. Исходным значением является 40 Вт мощности на 1 м³ объема воздуха в комнате, также применяются приведенные выше коэффициенты. На каждый оконный проем добавляется по 100 Вт, на дверной проем – по 200 Вт. Если комната расположена у внешней стены, то следует применить коэффициент 1,1-1,3. В этом случае следует учитывать материал и толщину стен. Для схемы отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией применяют коэффициент 1,5.

Схемы, используемые для разводки труб

Система отопления с естественной циркуляцией может собираться по разным схемам. Для самостоятельного монтажа лучше использовать самые простые варианты двухтрубной и однотрубной системы отопления с естественной циркуляцией.

Схема двухтрубной разводки с естественной циркуляцией

Схема отопления такого типа предполагает наличие следующих элементов в системе:

• Отопительный котел, в котором происходит непосредственное нагревание теплоносителя.
• Расширительный бак, который компенсирует изменения объема теплоносителя и служит своеобразным накопителем для вытесненного воздуха.
• Приборы отопления, к которым относятся конвектора и радиаторы.

Монтаж двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией предполагает применение перечисленных выше условий:

• Установка котла на более низком уровне относительно приборов отопления.
• Соблюдение определенной степени уклона системы отопления с естественной циркуляцией для свободного течения теплоносителя. Чаще всего это значение составляет 5-7 градусов.
• Основной трубопровод, к которому подключаются несколько радиаторов, монтируется из полимерной или металлопластиковой трубы диаметром не меньше 32 миллиметра. Для изготовления подводов к приборам отопления следует использовать трубы ДУ20. При этом следует знать, что ДУ  примерно равна внутреннему сечению трубы, а не внешнему. К примеру, полипропиленовая труба, внешний диаметр которой равен 32 мм, соответствует ДУ20.

При правильном подборе диаметра труб система отопления с естественной циркуляцией двухтрубного типа не нуждается в балансировке. При этом использование дросселей на отводах к приборам отопления даст положительный эффект.

Однако стоит учесть, что двухтрубная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией, установленная по всему периметру дома, требует достаточно больших финансовых вложений. Это объясняется высокой ценой на пропиленовые армированные трубы, а также долгим и трудоемким монтажом. Поэтому в большинстве случаев владельцы частных строений применяют однотрубную разводку.

Особенности монтажа однотрубной системы

В процессе монтажа системы отопления по однотрубной схеме важно учитывать следующие моменты:

• Использование трубных изделий определенного диаметра.
• Соблюдение уклона трубы отопления при естественной циркуляции по всему периметру системы.
• Врезка радиаторов параллельно основному трубопроводу, не разрывая его. В этом случае не стоит беспокоиться об отсутствии циркуляции в приборах отопления, многолетние исследования доказали эффективность работы системы, собранной по однотрубной схеме.
• Расширительный бачок и каждый отопительный прибор должен оснащаться устройством для спуска воздуха. Особенно это касается систем закрытого типа, которые изолированы от атмосферного воздуха. Однако существует еще одна особенность таких систем: при неполном стравливании воздуха с одного из радиаторов расширительный бак можно исключить из системы.
• Установка на отопительные приборы дросселей и терморегуляторов помогает равномерно распределить тепло между радиаторами, расположенными в непосредственной близости к котлу и самыми дальними приборами отопления.

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией

Здесь вы узнаете:

При создании отопительной системы необходимо определиться с типом циркуляции. Она может быть естественной или принудительной (с использованием циркуляционного насоса). У каждый схемы есть свои достоинства и недостатки, которые нужно учитывать при проектировке отопительной системы и ее монтаже. Что представляет собой схема отопления частого дома с естественной циркуляцией и как вообще работает данная система отопления? Об этом вы узнаете из нашего обзора.

Принцип работы

В целом принцип работы отопления с естественной циркуляцией достаточно простой:

• Отопительный котел нагревает теплоноситель;
• Под действием гидростатического давления теплоноситель перемещается по системе и нагревает батареи отопления;
• Остывший теплоноситель поступает обратно в котел.

Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.

Теплоноситель в отопительной системе течет самотеком, без помощи циркуляционного насоса. Благодаря этому система получается простой в монтаже и дешевой в обслуживании. Нагревающаяся в котле вода (она чаще всего выступает теплоносителем) двигается от котла вверх по отводящей трубе – это происходит из-за изменения ее плотности и объема. Снизу ее как-бы подталкивает холодная вода.

Поднявшись по трубе вверх, теплоноситель поступает в горизонтальные разводы, откуда направляется в батареи. По мере своего движения от постепенно отдает тепло самим трубам и батареям. Остывшая вода становится более плотной, поэтому она имеет свойство опускаться вниз. Далее она поступает в котел, выталкивая из него уже нагревшийся теплоноситель. Тем самым достигается естественная циркуляция, не требующая применения насоса.

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией включает в себя следующие элементы:

• Отопительный котел;
• Горизонтальные и вертикальные трубы;
• Батареи отопления;
• Расширительный бачок.

Здесь мы видим предельную простоту всей системы, что уменьшает нагрузку на ее обслуживание.

Схема системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя в двухэтажных домах.

Отопительные системы с естественной циркуляцией чаще всего монтируются в частных домах. Максимальная высота построек – не более двух этажей. Только в этом случае можно рассчитывать на нормальную работу отопления. Также нужно учитывать некоторые другие ограничения, о чем пойдет речь в нашем обзоре.

Преимущества и недостатки

Описывая отопление с естественной циркуляцией, нельзя пройти мимо описания ключевых достоинств и недостатков. Начнем, как обычно, с положительных черт.

Достоинства естественной циркуляции:

• Отсутствие дорогостоящего циркуляционного насоса, благодаря чему уменьшается стоимость системы отопления;
• Отсутствие лишних шумов – несмотря на малошумность, циркуляционные насосы создают тихий гул. Днем его практически не слышно из-за окружающего нас шума. Ночью его гудение становится слышимым, что доставляет некоторым людям дискомфорт – не спасает даже понижение скорости вращения. В отдельных точках домовладения гул может усиливаться;
• Дополнительные расходы в случае выхода насоса из строя – хорошие насосы стоят достаточно дорого;
• Минимум поломок – кроме отопительного котла здесь просто нечему ломаться. А протечки, при грамотном монтаже, настолько редкие, легко устранить своими руками;
• Отсутствие затрат на электроэнергию – работа насоса вызывает дополнительные расходы на оплату электричества;
• Энергонезависимость отопительной системы – она может быть смонтирована в доме без электрификации (при условии использования энергонезависимого отопительного котла).

Недостатки:

• Невозможно отапливать многоэтажные здания – так как отопительная система получится очень большой, а напор в ней очень слабый, то циркуляции теплоносителя не будет. Следовательно, для обогрева больших построек необходима принудительная циркуляция теплоносителя с использованием циркуляционного насоса. Это актуально и для отопления 2-х этажных частных домов больших размеров;
• Ограниченная длина отопительной системы – максимальная длина горизонтальных участков не должна превышать 30 метров. В противном случае естественная циркуляция будет невозможной. Следовательно, здесь опять же необходим циркуляционный насос;
• Необходимость соблюдать уклоны труб – они хоть и небольшие, но иногда они бывают заметными. Если бы в доме прокладывалась система отопления с принудительной циркуляцией, уклоны были бы не нужны;
• Длительный прогрев больших домов – за счет слабого давления, тепло на начальном этапе распространяется с трудом. Но после нагрева системы ситуация улучшается, обогрев становится равномерным.

Конечно же, большинство недостатков связано с невозможностью обогрева крупногабаритных домов. Если же ваше домовладение отличается небольшой площадью, то недостатками можно пренебречь.

Особенности монтажа

В отопительных системах с естественной циркуляцией обязательно должен соблюдаться уклон труб, а расширительный бачок должен распологаться в самой верхней точке.

Если мы взглянем на самую простую схему отопления частного дома с естественной циркуляцией, то мы отметим необходимость соблюдения правил по прокладке. Выходящая из котла труба с горячим теплоносителем обязательно поднимается вверх, к потолку. Здесь же, в самой верхней точке, располагается расширительный бачок (с отводом излишков воды). Его наличие строго обязательно, так как нагретый теплоноситель всегда расширяется в объеме. Емкость бачка составляет 20-30 литров.

После подъема вверх теплоноситель отправляется в горизонтальные участки. И здесь нужно соблюдать определенный угол уклона. То есть труба с горячим теплоносителем монтируется с уклоном сверху вниз, по мере удаления от верхней точки. Тем самым обеспечивается более эффективная циркуляция воды. То же самое относится и к обратным участкам – здесь угол должен быть таким, чтобы теплоноситель тек из самой дальней точки к котлу сверху вниз (делается уклон в сторону котла).

Обязательно соблюдайте уклоны, так как это поможет снизить гидравлическое сопротивление, препятствующее нормальному протеканию теплоносителя. Оптимальный уклон составляет от 5 до 10 мм на метр трубы.

Система отопления с естественной циркуляцией может быть однотрубной или двухтрубной:

• При монтаже однотрубной системы теплоноситель последовательно проходит по всем радиаторам и возвращается по обратному водопроводу практически напрямую;
• Двухтрубная система подразумевает создание индивидуальных подводов к каждой батарее и индивидуальных отводов в нижнюю трубу.

Применение двухтрубной системы позволяет рассчитывать на более равномерный прогрев здания. Также нужно обратить внимание на тот факт, что горизонтальная длина всей системы не должна превышать 30 метров, а возвратная труба должна идти параллельно горячей трубе.

Однотрубные системы ориентированы на обогрев зданий небольшой площади. Если в вашем доме 2-3 комнаты, рекомендуется смонтировать двухтрубную систему.

При самотоятельном монтаже отопления с естественной циркуляцией уделяется внимание изгибам, влияющим на гидравлическое сопротивление. Крайне желательно, чтобы трубы шли по помещениям прямо, без лишних изгибов. Также нежелательно использовать арматуру и краны, применять трубы небольшого диаметра — для подобных систем желательно приобрести нормальные металлические трубы подходящего размера. Если диаметр будет мал, это окажет сопротивление и без того слабому напору теплоносителя.

В заключение расскажем о еще одной особенности расположения элементов системы отопления с естественной циркуляцией. Дело в том, чтоб отопительный котел должен располагаться ниже, чем любое другое оборудование (здесь имеются ввиду батареи и радиаторы). Поэтому для этих целей необходимы напольные котлы. Оптимальное размещение – в котельной с более низкими, чем во всем доме, полами. Тем самым улучшается прохождение теплоносителя по всей отопительной системе. Соблюдая вышеописанные правила, вы построите отличное отопление с высокой эффективностью работы.

Использование карты потока естественной циркуляции для оценки систем естественной циркуляции

Цель этой статьи — собрать и возобновить работу, проделанную для создания и развития, в Пизанском университете — инженерный инструмент, связанный с естественной циркуляцией. После краткое описание различных режимов обтекания однофазного и двухфазного потока, создание подходящего инструмента для оценки производительности ЧПУ в общей системе представлены.Наконец, обширное сравнение производительности ЧПУ различных АЭС, имеющие различную конструкцию, сделаны для демонстрации практического применения Карта потоков ЧПУ.

1. Введение

Естественная циркуляция (NC) является важным механизмом в нескольких промышленных систем и знание их поведения представляют интерес для ядерных конструкция реактора, эксплуатация и безопасность. В ядерной технологии это особенно верно для новых концепций, которые в значительной степени используют гравитацию силы для способности отвода тепла.НК происходит из-за наличия источника тепла и радиатора на атомной электростанции (АЭС) активная зона и парогенераторы соответственно. В гравитационной среде с активная зона расположена ниже парогенераторов, движущие силы происходят так, что для создания подходящей скорости потока для удаления ядерного деления мощность. В то время как возможность отключения питания ядра NC использовалась только для аварийных ситуаций в основном для демонстрации неотъемлемых функций безопасности станции, недавно использовавшиеся в концепции пассивного реактора, производительность NC предполагает большое значение, оказывающее большое влияние на этап проектирования.

Поведение ЧПУ был (и остается) объектом нескольких экспериментов, направленных на решение проблемы такие проблемы, как масштабирование или испытание характеристик на испытательном стенде. С этой точки зрения создана довольно большая база данных экспериментальных измерений из различные объекты. Сценарии ЧПУ, возникающие при разных значениях учтены запасы массы первичной системы (ссылка на однофазные и двухфазная естественная циркуляция) путем сбора и анализа данных из следующих Симуляторы PWR: Semiscale, Spes, Lobi, Bethsy, Pkl и Lstf [1].

Для того, чтобы оценить показатели естественной циркуляции (NCP) указанных объектов, значительная информация поступает из анализа тренда на входе в керн массовый расход и инвентарь массы первого контура. Скорость потока и остаточные массы нормированы с учетом объема каждого объекта и соответствующий уровень мощности (обычно от 1 до 5% номинальной мощности ядра), использованных в выбранном эксперименте.Четыре основных потока паттерны характеризовались в зависимости от величины массового запаса первичный контур.

2. Режимы естественной циркуляции

2.1. Однофазный NC (SPNC)

Режим SPNC подразумевает отсутствие пустот в верхней камере система. Следовательно, охлаждающая жидкость на выходе из активной зоны будет переохлаждена почти до насыщенный. Скорость потока керна определяется балансом между движением и силы сопротивления. Движущие силы являются результатом разницы в плотности жидкости возникает между нисходящей стороной U-образных трубок и сливным стаканом емкости и сердечником, а также восходящей стороной U-образных труб.Стойкий силы возникают из-за необратимых перепадов давления на трение по всей петле. Результирующие скорости жидкости достаточны для снятия мощности сердечника в (недогретое) пузырьковое кипение или режимы теплопередачи принудительной конвекции: нет В активной зоне наблюдается пленочное кипение. Можно отметить, что вторичная сторона ПГ также представляет собой систему естественной циркуляции, работающую в двухфазном режиме. условия.

SPNC может возникать при любом давлении в первичной системе, в соответствии с SG давление.Однако типичное давление в первичной системе составляет от 8 до 16 МПа. с вторичным давлением, близким к номинальному рабочему состоянию. это Ожидается, что от проекта АЭС ООПТ при условии наличия ПГ охлаждение, способно отвести тепло ядерного распада от активной зоны. Экспериментальная база данных, включая испытания АЭС, подтверждает эту возможность.

2.2. Стабильный двухфазный НЗ (TPNC)

Режим TPNC возникает вследствие потери теплоносителя из первого контура система.Вследствие этого увеличивается как движущая сила, так и сила сопротивления, когда уменьшение массового запаса первичной системы. Назначен типовой геометрический В схеме PWR первый эффект, то есть увеличение движущих сил, преобладает при небольших сокращениях массовых запасов. Обратное происходит для больших уменьшение массовых запасов. Конечный результат — «пик» массового расхода ядра. по сравнению с запасами первичной системы (при уменьшении массового расхода первичного контура), можно наблюдать на рисунке 1.Принудительная конвекция, переохлаждение и насыщенное тепло переходные режимы происходят в активной зоне. Конденсация происходит внутри U-образных трубок. SG. Средняя доля пустого пространства в керне обычно составляет менее 30%, тогда как на выходных значений около 50% можно достичь без возникновения теплового кризиса в рассматриваемый диапазон давления.

2.3. Сифонный конденсат NC (SCNC)

Уменьшение движущих сил NC, малая температура разница в U-образных трубках парогенераторов и возникновение противотока Явление ограничения потока (CCFL) на входе U-образных трубок (например,g., см. [2]) являются при возникновении широких системных колебаний расхода на входе в активную зону. Эта явление исследовано в [3, 4] и основано на естественной циркуляции эксперимент, проведенный на установке Лоби в [5]. Однако свидетельства сифона конденсат был обнаружен и на других объектах.

При массовых запасах первичной системы около 70% от номинальной значение, эффективность конденсационной теплопередачи через U-образные трубы вызывает высвобождение почти всей тепловой мощности сердечника в восходящей стороне U-образных труб.Жидкость уровень повышается, и парожидкостная смесь препятствует его опусканию скорость на входе в трубу, то есть выполняется условие CCFL. Следовательно, уровень жидкости в U-образных трубках поднимается до самого верха. В течение этого периода, типичная продолжительность порядка 10 секунд, расход на входе в активную зону составляет близко к нулю, следовательно, происходит испарение ядра. Как только уровень жидкости достигнет верхний изгиб U-образных трубок, возникает сифонный эффект, вызывающий опорожнение восходящая сторона U-образных трубок и восстановление скорости потока на входе в керн.А начинается новый цикл. Явление усложняется взаимодействием несколько тысяч U-образных трубок, составляющих пучок труб SG. Разные группы трубок могут одновременно находиться на разных стадиях колебания, также вызывая реверс потока в пучке труб. Подходящее охлаждение ядра все еще может быть достигнутым в этих условиях.

2.4. Конденсация орошения (RCNC)

При «малых» запасах теплоносителя первого контура и / или при низком уровне активной зоны мощность, скорость пара в верхней части системы, включая горячие ноги и вход парогенератора низкий.Слабые взаимодействия происходят на границы раздела пар-жидкость, которых недостаточно, чтобы вызвать CCFL. В этих условиях жидкость, которая конденсируется или увлекается на восходящей стороне U-образных трубок, может течь обратно к горячей ноге и к сердцевине. Стратифицированный противоточный пар и жидкость одновременно течет в горячих ногах. Массовый расход в активной зоне вход близок к нулю, хотя «второстепенный» путь естественной циркуляции может установить между активной зоной и сливным стаканом внутри емкости.Однако наверх на выходе из активной зоны возникают двухфазная смесь и нисходящие потоки жидкости. Ядро тепловая мощность может быть удалена путем кипячения в насыщенной теплоте пузырькового кипения режим передачи.

2.5. Возникновение высыхания

Термин «возникновение высыхания» появляется в правой части рисунка 1, когда первичный Масса системы составляет примерно менее 40% от номинальной. Высыхание вызвано сочетанием низкого расхода и высокой паросодержания. Как следствие, режим теплопередачи пленочного кипения испытывает с низким коэффициентом тепло перевод.Температура поверхности стержня увеличивается в различных зонах активной зоны, и общий процесс передачи тепловой энергии от топливных стержней к жидкости может стать нестабильным. Работа системы в этих условиях недопустима. с технологической точки зрения. Можно отметить, что температура экскурсия сильно зависит от давления в первичной системе и тепловой мощности уровни: мощность линейного стержня играет роль в этих условиях. На начальном давление в системе около 15 МПа (номинальный режим для PWR), «постсушка» скачки температуры поверхности могут достигать нескольких десятков Кельвинов, допустимое механическое сопротивление материала стержневой оболочки.

Все вышеперечисленные режимы обобщены на Рисунке 1, на котором как экспериментальные, так и расчетные данные. По вертикальной оси процент номинальной жилы указывается мощность (P), а запас остаточной массы в первом контуре (RM) отображается на горизонтальной оси.

3. Карта потока естественной циркуляции

База данных, собранная из десяти экспериментов, выполненных в шести интегральных схемах. Испытательные установки (ITF), перечисленные в Таблице 1, использовались ([6, 7]) для создания карты потока естественной циркуляции.

Артикул 1 2 3 4 5 6 Полумасштабный Mod2A Lobi Mod2 Spes PKL-III Bethsy Lstf Эталонный реактор и мощность (МВт) W-PWR 3411 KWU-PWR 3900 W-PWR 2775 KWU-PWR 3900 FRA-PWR 2775 W-PWR 3423 No.имитаторов твэлов 25 64 97 340 428 1064 Количество U-образных трубок согласно SG 2/6 8/24 13/13 / 13 30/30/60 34/34/34 141/141 Внутренний диаметр U-образные трубки (мм) 19,7 19,6 15,4 10,0 19,7 19,6 Фактический Kv 1/1957 1/589 1/611 1/159 1/132 1/48

Во всех рассмотренных ITF, NC эксперименты с подобными были выполнены, и режимы NC, обсужденные в предыдущем главы опытны.Линейная мощность имитаторов твэлов, часть номинальной мощности ядра и давление в первичной системе составляют основные отличия граничных условий рассматриваемых экспериментов. В относительно давления на первичной стороне, эксперименты PKL проводились при значение давления примерно вдвое меньше значения, принятого в других установках. В диапазон конструктивных и эксплуатационных параметров ITF (например, диаметр трубы, объем системы, количество парогенераторов, теплопотери в окружающую среду), не обсуждаются здесь явно, и предполагается, что выявленные различия создать огибающую для любой ожидаемой ситуации NC в типичном PWR при распаде это касается отвода тепла.

Измеренные значения расхода на входе в активную зону (G, кг / с), мощности сердечника (P, MW), запас массы жидкости в первичной системе (RM, кг) и нетто-объем первичная система (V = const., м ³ ) h

.

Циркуляционные системы котла: естественная циркуляция и принудительная циркуляция

Как для паровых барабанных систем, так и для прямоточных парогенераторов (OTSG), мы должны иметь непрерывный поток воды по трубам, чтобы система могла непрерывно генерировать пар .

Для системы OTSG вода проходит только один раз (за один проход) через трубы котла, прежде чем преобразоваться в пар и направиться в паротурбинный генератор для производства электроэнергии. С другой стороны, в системах с паровым барабаном вода должна пройти много раз (несколько проходов) по трубам, прежде чем она уйдет в виде пара.

На основании двух основных типов циркуляции, обычно используемых, паропроизводящие котлы высокого давления (ВД) можно классифицировать как:

— Котлы с естественной или тепловой циркуляцией и
— Котлы с принудительной или насосной циркуляцией

Ссылаясь на рисунок-1 (a), в сливном стакане (труба, по которой поток направлен вниз) отсутствует пар, и секция трубы A-B не нагревается. Подвод тепла приводит к образованию пароводяной смеси в секции B-C, обычно называемой стояком (труба, по которой поток направлен вверх).В связи с тем, что пароводяная смесь на участке BC менее плотная (поскольку она более горячая) по сравнению с водой участка AB, термосифонический эффект (сила тяжести) заставит воду течь вниз на участке AB и вверх на участке BC. к паровому барабану.

Рисунок 1 — схематическое изображение котла с естественной / тепловой циркуляцией и котла с принудительной циркуляцией.

В котлах с естественной или тепловой циркуляцией скорость циркуляции сильно зависит от разницы плотностей между ненагретой водой и нагретой пароводяной смесью.Общая скорость циркуляции (расход) в системах с естественной циркуляцией в основном зависит от следующих факторов:
— Высота котла — Более высокие котлы дают большую разницу давлений между нагретой и неотапливаемой секциями и, как следствие, большую скорость потока.
— Рабочее давление котла — Более высокое рабочее давление дает пар более высокой плотности, а также пароводяные смеси более высокой плотности. Это имеет тенденцию к уменьшению общей разницы в плотности между нагретым и ненагретым сегментами, поскольку плотность жидкой воды остается неизменной, независимо от рабочего давления.Следовательно, более высокое давление снижает расход производимого пара.
— Мощность подводимого тепла — Более высокая мощность подводимого тепла помогает снизить среднюю плотность в нагретой секции и тем самым увеличить общий расход.

Насос добавляется в замкнутую систему контура потока, показанную в разделе A-B на рисунке 1 (b). Перепад давления, создаваемый насосом (напором), помогает контролировать расход воды. Устройство понижения давления (отверстие или подобное) также обычно используется в качестве дополнительного механизма управления.

.

Системы рециркуляции горячей воды — InterNACHI®

Активация
Системы рециркуляции горячей воды чаще всего активируются либо термостатом, либо таймером. Системы, в которых используется термостат или таймер, автоматически включают насос, когда температура воды опускается ниже установленного значения или когда таймер достигает определенного значения. Эти системы гарантируют, что горячая вода всегда доступна из крана.

Действительно ли они экономят энергию и воду?
Независимо от того, управляются ли они вручную или автоматически, системы рециркуляции сокращают количество воды, которая уходит в канализацию, пока домовладелец ожидает желаемой температуры.Этот факт дает следующие три преимущества по сравнению с обычными системами водоснабжения:

• Они экономят время. Рециркуляционные системы быстро доставляют горячую воду в краны, добавляя удобства домовладельцу.
• Экономят воду. Согласно статистическим данным Министерства энергетики США и Бюро переписи населения США, от 400 миллиардов до 1,3 триллиона галлонов воды (или около 2 миллионов плавательных бассейнов олимпийских размеров) ежегодно расходуются домашними хозяйствами в национальном масштабе в ожидании нагрева воды. .
• Они ограничивают отходы бытовой энергии. По оценкам Министерства энергетики, от 800 до 1600 киловатт-часов в год используется для обработки и перекачки воды в домохозяйства, которая в конечном итоге будет потрачена впустую, пока житель ждет, пока водопроводная вода нагреется до желаемой температуры.

Однако, если системы рециркуляции работают непрерывно, они могут потреблять значительно больше энергии. Для насоса скромного размера это может быть от 400 до 800 кВт / ч в год, если насос работает все время. Кроме того, потери тепла из труб могут быть значительными, если трубы с горячей водой плохо изолированы.В результате водонагреватель будет работать больше. Это дополнительное тепло может быть полезным зимой, но потеря тепла может добавить тепла в дом летом и может привести к более высоким счетам за использование кондиционера.

Скидки
В некоторых юрисдикциях, особенно в районах с дефицитом воды, предлагаются скидки на покупку и установку систем рециркуляции горячей воды. Например, в городах Санта-Фе и Альбукерке, штат Нью-Мексико, домовладельцам, приобретающим систему рециркуляции горячей воды, предлагается скидка в размере 100 долларов.Город Скоттсдейл, штат Аризона, предлагает владельцам жилой недвижимости, которые устанавливают эти системы, до 200 долларов США, хотя они должны соответствовать стандартам UL в отношении продукции и установки. Некоторые системы могут не соответствовать стандартам эффективности, установленным этими муниципалитетами.

Наличие и стоимость
Системы рециркуляции горячей воды доступны по всей стране у производителей, дистрибьюторов, на складах оптовых поставок сантехники и в отдельных розничных магазинах для дома. Первоначальная стоимость специализированных систем может помешать некоторым домовладельцам установить эти системы, поскольку они требуют покупки и установки насоса и большого количества трубопроводов.Интегрированные системы, напротив, требуют только насоса и фитингов. Экономия энергии будет варьироваться в зависимости от конструкции водопроводной системы, метода управления и эксплуатации, а также использования домовладельцем. Система легко устанавливается и стоит менее 400 долларов.

Рекомендации по осмотру

Для всех этих систем требуется встроенный воздушный клапан и запорный клапан. Другие требования будут различаться в зависимости от конфигурации установки, но могут включать обратный клапан и дополнительный запорный клапан.Насос может быть подключен к датчику с верхним и нижним пределами температуры, так что насос будет циркулировать воду по контуру только тогда, когда датчик этого требует.

Проверки должны ограничиваться правильной работой системы.

.

Система водяного отопления — Процедура проектирования

Проектирование системы водяного отопления может осуществляться в соответствии с процедурой, указанной ниже:

1. Рассчитать теплопотери в помещениях
2. Рассчитать мощность котла
3. Выбрать нагревательные элементы
4. Выбрать тип, размер и режим работы циркуляционного насоса
5. Составить схему трубопровода и рассчитать размеры труб
6. Расчет расширительного бака
7. Расчет предохранительных клапанов

1.Расчет потерь тепла

Рассчитайте потери тепла при передаче через стены, окна, двери, потолки, полы и т. Д. Кроме того, необходимо рассчитать потери тепла, вызванные вентиляцией и проникновением наружного воздуха.

2. Мощность котла

Мощность котла может быть выражена как

B = H (1 + x) (1)

, где

B = мощность котла (кВт)

H = общие тепловые потери (кВт)

x = запас на нагрев — обычно используются значения в диапазоне 0.От 1 до 0,2

Подходящий котел необходимо выбрать из производственной документации.

3. Выбор комнатных обогревателей

Номинальные характеристики радиаторов и комнатных обогревателей можно рассчитать как

R = H (1 + x) (2)

, где

R = рейтинг обогреватели в помещении (Вт)

H = потери тепла из помещения (Вт)

x = запас для обогрева помещения — общие значения в диапазоне 0.От 1 до 0,2

Нагреватели с правильными характеристиками должны выбираться из производственной документации.

4. Калибровка насосов

Производительность циркуляционных насосов может быть рассчитана как

Q = H / (h ₁ — h ₂ ) ρ (3)

где

Q = объем воды (м ³ / с)

H = общие тепловые потери (кВт)

ч ₁ = энтальпия потока воды (кДж / кг) (4 .204 кДж / кг. ^o C при 5 ^o C, 4,219 кДж / кг. ^o C при 100 ^o C )

h ₂ = энтальпия возвратной воды (кДж / кг)

ρ = плотность воды в насосе (кг ( 3) можно приблизить к

Q = H / 4.185 (t ₁ -t ₂ ) (3b)

где

t ₁ = температура подачи ( ^o C)

t ₂ = температура обратной линии ( ^o C)

Для циркуляционных систем с низким давлением — LPHW напор от 10 до 60 кН / м ² и сопротивление трению основной трубы от 80 до 250 Н / м ² на метр труба обычная.

Для насосных циркуляционных систем высокого давления — HPHW напор от 60 до 250 кН / м ² и сопротивление трению основной трубы от 100 до 300 Н / м ² на метр трубы является обычным явлением.

Циркуляционная сила в гравитационной системе может быть рассчитана как

p = hg (ρ ₁ — ρ ₂ ) (4)

, где

p = давление циркуляции в наличии (Н / м ² )

h = высота между центром котла и центром радиатора (м)

g = ускорение свободного падения = 9.81 (м / с ² )

ρ ₁ = плотность воды при температуре подачи (кг / м ³ )

ρ ₂ = плотность воды при температуре возврата (кг / м ³ )

5. Определение размеров труб

Полная потеря давления в системе трубопроводов горячей воды может быть выражена как

p _t = p ₁ + p ₂ (5)

где

p _t = общая потеря давления в системе (Н / м ² )

p ₁ = основная потеря давления из-за трения (Н / м ² )

p ₂ = незначительная потеря давления из-за фитингов (Н / м ² )

м В качестве альтернативы основная потеря давления из-за трения может быть выражена как

p ₁ = il (6)

, где

i = основное сопротивление трению трубы на длину трубы (Н / м ² на метр трубы)

л = длина трубы (м)

Значения сопротивления трению для фактических труб и объемного расхода можно получить из специальных таблиц, составленных для труб или трубок.

Незначительные потери давления из-за фитингов, таких как колена, колена, клапаны и т.п., можно рассчитать как:

p ₂ = ξ 1/2 ρ v ² (7)

или как выражается как «напор»

h _потери = ξ v ² /2 g (7b)

где

ξ = коэффициент малых потерь

p _убыток = потеря давления (Па (Н / м ² ), фунт / дюйм (фунт / фут ² ))

ρ = плотность (кг / м ³ , снаряды / фут ³ )

v = скорость потока (м / с, фут / с)

h _потеря = потеря напора (м, фут)

g = ускорение свободного падения ( 9.81 м / с ² , 32,17 фут / с ² )

6. Расширительный бак

Когда жидкость нагревается, она расширяется. Расширение воды, нагретой от 7 ^o C до 100 ^o C , составляет приблизительно 4% . Чтобы избежать расширения, создающего давление в системе, превышающее расчетное давление, обычно расширяющуюся жидкость направляют в резервуар — открытый или закрытый.

Открытый расширительный бак

Открытый расширительный бак применим только для систем горячего водоснабжения низкого давления — LPHW -.Давление ограничено самым высоким расположением бака.

Объем открытого расширительного бачка должен быть вдвое больше предполагаемого объема расширения в системе. Приведенная ниже формула может быть использована для системы горячего водоснабжения с нагревом от 7 ^o C до 100 ^o C (4%):

V _t = 2 0,04 V _w (8 )

где

V _т = объем расширительного бака (м ³ )

V _w = объем воды в системе (м ³ )

Закрытый расширительный бак

В закрытом расширительном баке давление в системе частично поддерживается сжатым воздухом.Объем расширительного бака может быть выражен как:

V _t = V _e p _w / (p _w — p _i ) (8b)

где

V _т = объем расширительного бака (м ³ )

V _e = объем, на который увеличивается объем воды (м ³ )

p _w = абсолютное давление резервуара при рабочей температуре — рабочая система (кН / м ² )

p _i = абсолютное давление холодного резервуара при заполнении — нерабочая система ( кН / м ² )

Расширяющийся объем может быть выражен как:

V _e = V _w (ρ _i — ρ _w ) / ρ _w (8c)

где

V _w = объем воды в системе (м ³ )

ρ _i = плотность холодной воды при температуре наполнения (кг / м ³ )

ρ _w = плотность воды при рабочей температуре (кг / м ³ )

Рабочее давление системы — p _w — должно быть таким, чтобы рабочее давление в наивысшей точке системы соответствовало температуре кипения на 10 ^o C выше рабочей температуры.

p _w = рабочее давление в наивысшей точке

+ разница статического давления между наивысшей точкой и резервуаром

+/- давление насоса (+/- в зависимости от положения насоса)

7. Выбор предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны для систем с принудительной циркуляцией (насос)

Настройки предохранительного клапана = давление на выходе насоса + 70 кН / м ²

Предохранительные клапаны для систем самотечной циркуляции

Настройки предохранительного клапана = давление в системе + 15 кН / м ²

Чтобы предотвратить утечку из-за ударов в системе, обычно настройка составляет не менее 240 кН / м ² .

.