Гравітаційна система опалення
Особливості гравітаційної системи опалення:
Основна особливість гравітаційної схеми опалення в тому, що вода самопливом циркулює по системі, в якій в якості опалювальних приладів найчастіше використовуються змійовики з труб великого діаметру.
Переваги систем з природною циркуляцією тепло-носія в тому, що вони самі прості, відносно довго-вічні (при правильній експлуатації можуть працювати більше 40 років без капітального ремонту) і функціонують на основі фізичних законів, не вимагаючи дорогого устаткування і додаткових джерел енергії.
Основні недоліки гравітаційної системи опалення:
- скорочений радіус дії (до 30 м по горизонталі) через невеликий циркуляційного тиску;
- повільне включення в роботу через велику теплоі-кістки води і слабкого циркуляційного тиску;
- небезпека замерзання води в розширювальному баку, змонтованому в неопалюваному приміщенні. «
Система опалення з природною циркуляцією теплоносій-теля (рис. 1) складається з котла, трубопроводів (подає і про-ратного), нагрівальних приладів і розширювального бака.
Малюнок 1. Схема гравітаційного опалення. 1-котел, 2-бак, 3-подає труба, 4 радіатор, 5-зворотна труба.
Вода нагрівається в казані і надходить по подає трубах і стояках в нагрівальні прилади, віддає їм частину тепла, по-сле чого по зворотним трубах повертається в котел. Там вона знову нагрівається до заданої температури, і цикл повторюється.
При цьому всі горизонтальні трубопроводи монтують з нахилом в сторону руху води, завдяки чому нагріта вода, піднявшись по стояку через температурного розширення і виштовхування більш холодною водою зворотного трубопроводу, розходиться по горизонтальних відводів самопливом. Охолоджений-ва вода теж самопливом надходить в котел.
Варто відзначити, що ухили трубопроводів також спосіб-обхідних відведення бульбашок повітря до розширювального баку: так як газ легший за воду, він йде вгору, а похилі ділянки труб не дають йому затримуватися, він безперешкодно надходить в рас-шірітельний бак, а потім і в атмосферу .
Постійний тиск в системі створює розширювальний бак. Він приймає збільшується при нагріванні об'єм води і віддає воду назад в труби при її охолодженні.
Вода піднімається завдяки розширенню і гравітаційних-ному тиску. Циркуляція відбувається через різницю пліт-ностей нагрітої та охолодженої води. При цьому гравітаційне-ве тиск витрачається на рух води і подолання в трубопроводах опорів. Останні викликаються тре-ням води об стінки труб і наявними в системі місцевими опорами, до яких відносяться відгалуження і вигини трубопроводів, арматура, а також нагрівальні прилади. Чим більше опорів, тим вище гравітаційне тиску-ня. Щоб знизити тертя води, використовують труби великого діаметру. Циркуляційний напір залежить від щільності гарячої та охолодженої води, а також, від різниці відміток центру котла і центру нижнього опалювального приладу - чим більше раз-ність висот між ними, тим краще буде циркулювати вода в системі.
Двотрубна система опалення з верхньою розводкою і природною циркуляцією теплоносія.
У такій системі вода з котла піднімається по подає трубах вгору і надходить по стояках та підщепи в нагрівач-ні прилади (рис. 2) .Від радіаторів теплоносій по зворотним стояках і підводках йде в зворотний трубопровід, а потім в котел. Посколь-ку кожен прилад обслуговується двома трубопроводами, си-стема називається двухтрубной.
Малюнок 2. Двотрубна система опалення з верхньою розводкою і природною циркуляцією теплоносія. а-загальний вигляд, б -расшірітельний бак, в-схема підживлення, 1-подаючий трубопровід, 2-зворотний трубопровід, 3-сіггнальний трубопровід, 4-водопровід, 5-отвори для ручної заливки системи і відведення повітря, 6-подача, 7 -перелів, 8-шаровий кран, 9-фільтр, 10-зворотний клапан.
Вода надходить в систему через водопровід, а при його від-присутність теплоносій заливають вручну через отвір рас-шірітельного бака. Останній може бути без циркуляції води і з циркуляцією води.
Рісункок 3. Схема опалення з розширювальним бачком складної конструкції: а - загальний вигляд; б - схема розширювального бака; 1 - подає труба; 2 - зворотна труба; 3 - контрольна труба; 4 труба переливу
Розширювальний бак без циркуляції води - це ємність з двома трубами, одна з яких є подає стояком системи опалення, а інша - сигналізатором, який попереджає про заповнення бака водою. Подає труба може бути уварена в бачок як збоку, так і знизу. Сигнальна труба монтується в бачок тільки збоку, в 10 см від верхнього краю. У такій конструкції бака є недоліки: по-перше, приблизно 1 раз в 6 місяців необхідно перевіряти наявність води в роз-телеглядачам, по-друге, бачок слід утеплювати, так як вода охолонувши-ет в ньому і може замерзнути при сильних морозах. У розширювальний бак складної конструкції (з циркуля-цією води) вваривают 3-4 труби (рис. 3). Подає і обрат-ная труби забезпечують циркуляцію води в баку, знижуючи веро-ятность її замерзання. Труби переливу і контролю регулюють рівень наповнення бачка. Коли система заповнюється водою, на нижньому кінці кон-контрольної труби відкривають кран і, як тільки з нього поллється вода, заповнення системи зупиняють, кран закривають. Труба переливу функціонує в бачку складної конструк-ції та ж, як і в бачку без циркуляції води.
Одноконтурна двотрубна система опалення з верх-ній розводкою і природною циркуляцією теплоносія.
У такій системі котел встановлюють на початку контуру, а трубну розводку виконують зліва і праворуч від нього, опояси-вая таким чином весь будинок по периметру. При цьому довжина коль-ца по горизонталі не повинна бути більше 20 м. Чим довше кільце, тим сильніше в ньому гідравлічний опір.
Двоконтурна двотрубна система опалення з верх-ній розводкою і природною циркуляцією теплоносія.
У такій системі котел встановлюють в центрі, а трубну розводку виконують в обидва боки від нього. При цьому довжина кільця по горизонталі не повинна перевищувати 20 м. Крім того, довжина кілець системи і кількість секцій радіаторів повинні бути приблизно однаковими. Це допомагає забезпечити гідрав-вої балансування системи.
Двотрубна система опалення з нижнім розведенням і природною циркуляцією теплоносія.
У такій системі подає трубопровід прокладають знизу поруч із зворотним (рис. 4), завдяки чому вода по пода-ющим стояках рухається від низу до верху, а потім, пройшовши через ра-діатори, по зворотним стояках і підводках надходить в обрат-ний трубопровід і в котел.
Малюнок 4. Схема двотрубної системи опалення з нижнім розведенням і природною циркуляцією теплоносія: 1 - подаючий трубопровід; 2 - зворотний трубопровід; 3 - сигнальний трубопровід; 4 - водопровід; 5 - кран Маєвського.
Повітря видаляється з системи через крани Маєвського, кото-які встановлюються на всіх радіаторах, або через автоматиче-ські клапани-воздухоотводчікі.Сістеми з нижнім розведенням можуть бути як одноконтур-ними, так і двоконтурними (рис. 5).
Малюнок. 5 Схеми одноконтурной і двоконтурної двотрубної системи опалення з нижнім розведенням і природною циркуляцією теплоносія: а, б - двоконтурні системи; в - одноконтурна система із зустрічним рухом теплоносія; г - одноконтурна система з попутним рухом теплоносія.
Щоб уникнути постійного відведення повітря, систему можна оборудо-вать так званими повітряними трубопроводами, які будуть збирати повітря і виводити його в розширювальний бак (рис. 6).
Малюнок 6. Схема системи опалення з природною циркуляцією, нижнім розведенням і відводить повітряною лінією: 1 - розширювальний бак; 2 - повітряний трубопровід
Однак така система не виправдовує себе, оскільки дуже нагадує систему з верхнім розведенням і вимагає такої ж кількості труб.
Однотрубна система опалення з природною цирку-ляцією теплоносія.
Така система влаштовується тільки з верхнім розведенням по-дає трубопроводу. Зворотні стояки в системі відсутні-ють. Однотрубні системи монтуються за двома схемами - про-точної і схемою з замикаючими ділянками. У проточній схемі подає стояк відсутня - радіатор-ри по висоті будинку послідовно з'єднані один з одним. Гаряча вода йде зверху вниз, тече через все радіатори. У нижні прилади вона надходить охолодженої, в результаті чого в верхніх кімнатах будинку тепло, а в нижніх - холодно. Ця проблема усувається установкою на нижніх поверхах радіатор-рів з великою кількістю секцій.
Варто відзначити, що в проточній системі немає можливості встановити регулювальні крани, оскільки перекриття кра-на у будь-якого з радіаторів призведе до того, що вода перестане надходити в усі радіатори, приєднані до даного стояка. Також в такій системі виключена регулювання температури повітря в приміщеннях.
У схемі з замикаючими ділянками - байпасами - частина води з стояка йде у верхні радіатори. Вода, що залишилася по-ступає в нижні радіатори. У такій системі вода майже не остигає, і різниця температур в приміщеннях нижніх і верх-них поверхів невелика.
Типова система опалення будинку.
Система квартирного опалення - це система з природний-ної циркуляцією теплоносія, призначена для забезпе-чення теплом однієї або декількох квартир на одному поверсі. У такій системі центр котла розташований вище центру радіатор-рів, тому гравітація в циркуляційному напорі відсутня або має негативні значення. Вода в системі циркулює-ет тільки за рахунок різниці щільності.
Щоб змусити циркулювати теплоносій, котел уста-новлюють якнайнижче, труби монтують з ухилом, стояк з гарячою водою утеплюють до розводки, а останню розміщують під стелею.
Система квартирного опалення (рис. 7) складається з котла, який встановлюють, як правило, на кухні, головного стоячи-ка, прокладеного під стелею гарячого трубопроводу, що подає, гарячих стояків, нагрівальних приладів, зворотних стояків і зворотного трубопроводу.
Розширювальний бак встановлюють в теплому приміщенні і з'єднують з головним стояком. Від розширювального бака про-кладивают трубу, яка служить одночасно переливний, сигнальної і повітряної, до кухонній раковині.
Малюнок 7. Схема опалення будинку: а - загальний вигляд; б - приєднання труб до котла; 1 - подає труба; 2 - труба з функціями переливної, сигнальної і повітряної; 3 - водопровід; 4 - зворотна труба