Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Система отопления с естественной циркуляцией

Устройство моделей с одним и двумя контурами

Чтобы разобраться в принципе работы котла длительного горения необходимо рассмотреть его устройство. Эти сведения также помогут понять правила эксплуатации агрегата, для выбора наиболее выгодного режима работы.

Одноконтурные

Такие устройства относят к наиболее выгодным вариантам из-за приемлемой стоимости оборудования. Одноконтурный твердотопливный котел с водяным контуром для дома способен обеспечить несколько режимов отопления даже при полном отсутствии водопровода. Общая конструкция состоит из нескольких последовательно расположенных составляющих.

Топка

Другими словами это печь, в которой производят сжигание топлива, по совместительству она служит теплообменником.

Конструкция топки составлена из следующих элементов:

  • люк (дверца) через который загружают топливо;
  • зона выхода продуктов сжигания;
  • колосники;
  • отделение для сбора просевшей золы;
  • отверстие для подачи воздуха.

В результате сгорания топлива нагреваются стенки камеры сгорания, а тепловая энергия аккумулируется в опоясывающей рубашке, наброшенной на все стороны топки.

Водяная рубашка

Устройство котла длительного горения предполагает двойные стенки в его корпусе, а образующуюся полость заполняют теплоносителем. Эта модель построения получила определение двойной рубашки. Расчет основан на физических процессах, происходящих в теплоносителе в процессе нагревания.

Тепловые потоки обеспечивают подъем разогретой жидкости в верхнее отделение резервуара, откуда она поступает в систему трубопровода. Схема отопительного контура устроена по замкнутому принципу. Теплоноситель продвигается по кругу, отдавая тепловую энергию через радиаторы, и возвращается к нижнему патрубку водяной рубашки.

Для ускорения процесса обмена некоторые котлы на твердом топливе комплектуются циркуляционными насосами, позволяющими устроить более гибкое расположение отопительного контура.

Однако большая часть устройств рассчитана на применение в условиях отсутствия электросетей, поэтому использует инерционный принцип. Такое устройство намного эффективнее обычного камина, который использовался в подобных случаях.

Система удаления дыма

Сжигание топлива сопровождается обильным выделением дыма, который нуждается в отводе. Для этой цели применяются трубы с теплоизоляцией, которые на выходе из котла попадают через стену на улицу.

Контроль температуры

Для продуктивного сжигания топлива необходимо иметь управляемую подачу воздуха в топку. Причем чем интенсивнее подача, тем выше скорость сгорания. В конструкции котлов длительного горения регулировка подачи воздуха производится при посредстве механических заслонок или шиберов.

Принцип работы регулятора основан на физических свойствах металла. При увеличении температуры нагревания стенки встроенного регулятора имеют способность расширяться, что способствует опусканию заслонки, в результате чего сечение впускного отверстия уменьшается.

Таким образом, ограничивается подача воздуха в топку и затихает процесс сжигания. Если температура, в камере сжигания, опускается ниже установленной отметки, то заслонка поднимается, увеличивая приток воздуха. Импровизированный датчик (шиберная регулировка) работает в автономном режиме, не используя дополнительных источников питания.

Двухконтурные

Двухконтурный твердотопливный отопительный котел длительного горения способен обеспечить, помимо отопления помещения, снабжение горячей водой. Для работы контура горячего водоснабжения необходимо иметь водопровод.

Отличительной чертой указанных агрегатов является простота установки, не требующая специальных навыков. Из-за широкого спектра использования различных видов топлива они составляют основную конкуренцию для газовых котлов и печного отопления.

Два независимых контура устройства способны выполнять поставленные задачи при помощи встроенных датчиков, которые регулируют интенсивность передачи тепла для своих теплообменников. Двухконтурные котлы нередко комплектуются дополнительной емкостью выполняющей функции бойлера.

Здесь подогретая вода собирается и сохраняется в установленном температурном режиме. Контур отопления предусматривает замкнутую систему, в которой вода непрерывно движется по кругу.

. .

Еще несколько лет назад, гардероб каждого малыша подбирался преимущественно из функциональных требований. Ведь на активных малышах одежда буквально «горит». Однако с такими особенностями ничего не остается, как только смириться, поскольку …

Использовать ячеистый бетон застройщики сегодня стали довольно часто. Это вполне естественно, поскольку подобный материал проявляет очень большие возможности. Используя его правильно, удается достигать отличного эффекта. Но все-таки результат во многом …

Данная статья расширяет кругозор тех, кто хочет приобрести аксессуары для ванной учитывая все важные характеристики данных изделий

Пользовательского поиска

Тематические и околотематические публикации статей сайта.

В настоящем разделе сайта представлены публикации тематических статей по теплоснабжению и
теплоэнергетике, а также, околотематических статей по строительству, производству и
промышленному оборудованию.

Циркуляция воды в котле.

Все конструкции современных котлов включают в себя циркуляционный контур, по которому движутся вода и пароводяная смесь. Этим обеспечиваются непрерывное парообразование и необходимая надежность оборудования из-за постоянства теплового режима при эксплуатации многих элементов котла, в первую очередь труб поверхностей нагрева.

При нарушениях циркуляции уменьшается или вообще прекращается отвод теплоты от нагреваемых труб, в результате чего металл может перегреться и снизить свою механическую прочность. В конечном итоге могут появиться недопустимые дефекты (местные вздутия, свищи и даже разрыв труб).

В паровых котлах применяются три схемы циркуляции: естественная, многократная принудительная и прямоточная.

При естественной циркуляции в циркуляционном контуре имеются обогреваемые трубы, например экранирующие стены топки, и необогреваемые, которые выведены за пределы топочного пространства. Вверху трубы соединены с барабаном котла (такого рода котлы по этому признаку называют барабанными), внизу они сообщаются между собой с помощью коллектора.

Поскольку указанные части контура разделены теплоизоляционной футеровкой, температура их резко отличается. По этой причине отличаются плотность воды в необогреваемых трубах и плотность возникающей в обогреваемых трубах пароводяной смеси. Менее плотная пароводяная смесь естественным путем начинает двигаться вверх и поступает в барабан, где происходит отделение пара от воды (пароотделение), а на ее место перемещается обладающая большей плотностью вода из.необогреваемых труб. Таким образом, возникает и постоянно поддерживается циркуляция воды и пароводяной смеси.

Обогреваемые трубы, в которых имеет место движение теплоносителя вверх, называются подъемными, а необогреваемые — опускными.

Как показала практика, надежная работа котла с естественной циркуляцией обеспечивается при давлении не свыше 18 МПа (180 кгс/см2), которое считается критическим, поскольку с повышением рабочего давления уменьшается разность плотностей воды и пара. Поэтому для серийных котлоагрегатов рабочее давление ограничивается величиной 13,5 МПа (135 кгс/см2).

Принудительная многократная циркуляция обеспечивается встроенным в контур циркуляционным насосом.

В прямоточных котлах, не имеющих барабанов, циркуляция одноцикловая. Подаваемая питательным насосом вода полностью превращается в пар в трубных системах. Прямоточные котлы строят на давление 14 МПа (140 кгс/см2) паропроизводительностью от 250 до 640 т/ч и на давление 25,5 МПа (255 кгс/см2) паропроизводительностью 950, 1600 и 2500 т/ч.

По прямоточной схеме работают практически все водогрейные котлы, не имеющие ни испарительных, ни перегревающих поверхностей. У них отсутствуют барабаны, являющиеся наиболее дорогими и очень сложными в изготовлении элементами котла. Сетевую воду в них прокачивают насосы последовательно через поверхности нагрева (трубную систему котла), при этом она нагревается до заданной температуры.

А вот для бытового применения вполне подойдут котлы Wolf CGG 1K 24

Системы водяного отопления

Водяное отопление – это способ отопления помещений с помощью жидкого теплоносителя (воды, или антифриза на водяной основе). Передача теплоты в помещения производится с помощью отопительных приборов (радиаторов, конвекторов, регистров труб и т.д.).

В отличие от парового отопления, вода находится в жидком состоянии, а значит — имеет более низкую температуру. Благодаря этому водяное отопление более безопасно. Радиаторы для водяного отопления имеют большие габариты, чем для парового. Кроме того, при передаче теплоты с помощью воды на большое расстояние температура сильно падает. Поэтому часто делают совмещённую систему отопления: от котельной с помощью пара теплота поступает в здание, где в теплообменнике нагревает воду, которая уже поступает к радиаторам.

В системах водяного отопления циркуляция воды может быть как естественной, так и искусственной. Системы с естественной циркуляцией воды просты и относительно надёжны, но имеют невысокую эффективность (это зависит от правильного проектирования системы).

Недостатком водяного отопления также являются воздушные пробки, которые могут образовываться после спуска воды при ремонте отопления и после сильных похолоданий, когда температуру в котельных повышают и часть растворенного в ней воздуха выделяется из нее. Для борьбы с ними устанавливаются специальные спусковые клапаны. Перед началом отопительного сезона с помощью этих клапанов выпускается воздух благодаря избыточному давлению воды.

Системы отопления различают по многим признакам, например: — по способу разводки — с верхней, нижней, комбинированной, горизонтальной, вертикальной разводкой; — по конструкции стояков — однотрубные и двухтрубные;

— по ходу движения теплоносителя в магистральных трубопроводах — тупиковые и попутные; — по гидравлическим режимам — с постоянным и изменяемым гидравлическим режимом; — по сообщению с атмосферой — открытые и закрытые.

Разбор рециркуляции горячей воды в частном доме – схемы и технологические нюансы

Система отопления частного дома – это несколько вариантов технологических схем, состоящих в основном из нагревательного элемента (котел, печь), трубной разводки, запорной арматуры и отопительных радиаторов. Сам же способ нагрева помещения достаточно прост.

В котле вода нагревается и начинает движение по трубам, действуя по чисто физическим законам, перемещаясь вверх. При этом остывшая вода выталкивается горячей, спускаясь вниз, перетекая в котел. Это и есть цикл движения воды системы отопления.

Сегодня нередко, упрощая схему и увеличивая эффективность ее работы, в систему устанавливают циркуляционные насосы, которые отвечают за такой критерий, как рециркуляция горячей воды в частном доме.

Блок с системой рециркуляции

Сами по себе насосы внутри отопления создают небольшое давление, которое и создает движение горячей воды. Скорость небольшая, но она резко повышает эффективность теплоотдачи, потому что горячая вода, таким образом, равномерно распределяется по всем радиаторам. Поэтому температура во всех комнатах частного дома практически одинаковая.

Внимание! Циркуляционные насосы обязательно устанавливаются на обратке около отопительного котла. Это делается с той целью, что в конструкции насоса присутствуют различного рода уплотнители и манжеты, отвечающие за герметичность соединений его частей

Это делается с той целью, что в конструкции насоса присутствуют различного рода уплотнители и манжеты, отвечающие за герметичность соединений его частей.

Уплотнительные элементы обычно изготавливаются из резины, которая быстро выходит из строя под действием высоких температур. А температура воды в обратке самая низкая в отопительной системе частного дома.

Двухконтурное отопление

Почему необходимо рассмотреть именно двухконтурное отопление, чтобы разобраться в рециркуляции и циркуляции горячей воды в частном доме? Все дело в том, что двухконтурное отопления – это система, которая обслуживает и отопление, и горячее водоснабжение. Чтобы было понятно, о чем идет речь, необходимо подробно разобрать схему на фото ниже.

Схема двухконтурного котла

На схеме четко видно, что от котла отходят сразу два трубопровода горячей воды. Один снабжает ею отопление, второй ГВС. Поэтому в самом котле располагаются два теплообменника, которые соответствуют двум разным контурам.

Не самый эффективный вариант, потому что, чтобы получить горячую воду, к примеру, в ванной, расположенной на втором этаже частного дома, придется сливать достаточно большой объем воды, который охладился и находится в трубе, ведущей к ванной комнате.

Есть другая технологическая разводка, она также двухконтурная, но в ее схему устанавливается бак с водой, который называется бойлером. Сам отопительный котел имеет обычную технологию нагрева с одним теплообменником, то есть, он одноконтурный.

Из него выходит одна труба горячей воды, которая соединяется с теплообменником (змеевиком) бойлера. То есть, проходя по этой конструкции, теплоноситель нагревает воду внутри бака, обеспечивая частный дом горячей водой для бытовых нужд.

От бойлера он дальше поступает в отопительную систему.

Есть схема, где теплоноситель распределяется по двух контурам. То есть, часть его объема уходит напрямую в отопление, другая часть используется для обогрева бойлера. На фото ниже такая технология показана.

Два раздельных контура

Понятно, что в этой схеме говорить о рециркуляции можно лишь в отоплении. Но она опять-таки не самая эффективная по той же причине, имеется в виду подача горячей воды на потребители.

Самой эффективной считается схема, предложенная ниже. В ней четко определены контуры, по которым теплоноситель будет проходить и возвращаться обратно в бойлер или котел.

Это касается и отопительного контура, и ГВС.

Эффективная схема рециркуляция воды в системе отопления и водоснабжения

Расчет самотечной системы

Чтобы рассчитать и спроектировать отопление с естественной циркуляцией, действуйте в таком порядке:

  1. Выясните количество тепла, нужное для обогрева каждой комнаты. Воспользуйтесь для этого нашей инструкцией.
  2. Подберите энергонезависимый котел – газовый либо твердотопливный.
  3. Разработайте схему, приняв за основу один из предложенных здесь вариантов. Поделите разводку на 2 плеча – тогда магистрали не пересекут входную дверь дома.
  4. Определите расход теплоносителя под каждое помещение и рассчитайте диаметры труб.

Сразу отметим, что «ленинградку» разбить на 2 ветви не удастся. Это значит, что кольцевой трубопровод обязательно пройдет под порогом входной двери. Чтобы выдержать все уклоны, котел придется ставить в приямке.

Расчет диаметра труб на всех участках гравитационной двухтрубной системы делается так:

  1. Берем теплопотери всего здания (Q, Вт) и определяем массовый расход теплоносителя (G, кг/ч) в главной магистрали по приведенной ниже формуле. Перепад температур между подачей и «обраткой» Δt принимаем равным 25 °C. Затем переводим кг/ч в другие единицы – тонны за час.
  2. По следующей формуле находим площадь сечения (F, м²) главного стояка, подставив значение скорости естественной циркуляции ʋ = 0.1 м/с. Пересчитываем площадь круга в диаметр, получаем размер основной трубы, подходящей к котлу.
  3. Считаем тепловую нагрузку на каждую ветку, повторяем расчеты и выясняем диаметры этих магистралей.
  4. Переходим в следующие комнаты, снова определяем диаметры участков по тепловым затратам.
  5. Выбираем стандартные размеры труб, округляя полученные цифры в большую сторону.

Приведем пример расчета самотечной системы в одноэтажном доме 100 м. кв. На представленной ниже планировке уже нанесены радиаторы отопления и указаны тепловые потери. Начинаем с основного коллектора котла и движемся в сторону последних помещений:

  1. Величина теплопотерь дома Q = 10.2 кВт = 10200 Вт. Расход теплоносителя в главном стояке G = 0.86 х 10200 Вт / 25 °C = 350.88 кг/ч или 0.351 т/ч.
  2. Площадь поперечника подающей трубы F = 0.351 т/ч / 3600 х 0.1 м/с = 0.00098 м², диаметр d = 35 мм.
  3. Нагрузка на правую и левую ветку составляет 5480 и 4730 Вт соответственно. Количество теплоносителя: G1 = 0.86 х 5480 / 25 = 188.5 кг/ч или 0.189 т/ч, G2 = 0.86 х 4730 / 25 = 162.7 кг/ч или 0.163 т/ч.
  4. Сечение правой ветви F1 = 0.189 / 3600 х 0.1 = 0.00053 м², диаметр составит 26 мм. Левое ответвление: F2 = 0.163 / 3600 х 0.1 = 0.00045 м², d2 = 24 мм.
  5. В детскую и кухню придут линии DN32 и DN25 мм (округлили в большую сторону). Теперь считаем размеры коллекторов для спальни и гостиной + коридор с теплопотерями 2.2 и 2.95 кВт соответственно. Получаем оба диаметра DN20 мм.


Для подключения небольших батарей можно использовать подводки DN15 (наружный d = 20 мм), на плане указаны размеры DN20

Осталось подобрать трубы. Если варить отопление из стали, на котловой стояк пойдет Ø48 х 3.5, ветви — Ø42 х 3 и 32 х 2.8 мм. Оставшуюся разводку, в том числе подводки к батареям, делаем трубопроводом 26 х 2.5 мм. Первая цифра размера указывает на внешний диаметр, вторая – толщину стенки (сортамент водогазопроводных стальных труб).

Двухтрубная отопительная система с естественной циркуляцией теплоносителя

Более сложная гравитационная схема отопления, предусматривающая наличие сразу двух контуров отопительной системы. По одному происходит передвижение горячей воды, которая движется от котла к радиаторам. А второй контур предназначен для оттока остывшего теплоносителя от радиаторов к нагревательному котлу. Данная самотечная система отопления предусматривает более тщательное планирование и использования увеличенного количества материалов (труб).

Двухтрубная отопительная система с естественной циркуляцией теплоносителя

Принцип монтирования двухтрубной системы, предполагающей отопление самотеком, являет собой довольно трудоемкий процесс, который можно разделить на несколько этапов:

  • монтаж основного стояка. Отопительная труба (по которой движется горячая вода) поднимается от котла к расширительному баку. Следует отметить, что наилучшее место присоединения стояка к баку – нижняя треть от общей его высоты.
  • на уровне примерно трети высоты помещения (отмерять следует от уровня пола) отопительная труба соединяется с разводкой. Именно от нее и будут прокладываться трубы к приборам отопления – радиаторам.
  • для своевременного удаления излишков жидкости в системе в бак должна быть врезана также труба перелива. Посредством ее использования лишняя жидкость будет направлена в канализацию.
  • трубы для отведения уже отработанной (то есть – остывшей) воды следует врезать в нижнюю часть радиатора. По этим трубам вода возвращается к нагревательному котлу. Прокладываются они параллельно трубам подачи горячего теплоносителя.

Кроме того, обязательно следует утеплить помещение, в котором стоит расширительный бак. Чаще всего таким помещением является специальная комната на верхнем этаже или чердак. Если данная комната не будет утеплена, это может привести к тому, что часть теплоносителя попросту замерзнет – а это спровоцирует поломку системы.

План отопления

Еще одна важная особенность – при планировании системы, перед тем, как сделать отопление без насоса, необходимо тщательно просчитать уровень расположения котла, расширительного бака и радиаторов. При правильном планировании достигается необходимое давление, которое способствует более эффективной работе системы. Следует учитывать, что ниже всего должен располагаться нагревательный котел.

Для него лучше всего оборудовать отдельную комнату на цокольном этаже или в подвале. Если возможности оборудования отдельного помещения нет (или просто нет цоколя, подвала), котел следует располагать в углублении. При правильном расчете, подобной системы достаточно для обогрева строения состоящего из 4-5 комнат с прилегающими бытовыми помещениями.

Котельная частного дома

Рециркуляция ГВС в частном доме: схема обвязки водонагревателя

При большом расстоянии от бойлера до точки забора воды может потребоваться рециркуляция ГВС. Она необходима для постоянного перемещения жидкости в контуре горячего водоснабжения.

Для чего необходима рециркуляция

Трубопровод горячего водоснабжения может иметь различную длину. Если точка забора расположена на большом расстоянии от бойлера, то при открывании крана горячая вода пойдёт не сразу. Необходимо будет подождать некоторое время, пока из трубопровода не вытечет холодная жидкость.

Рециркуляция ГВС может быть и через теплый пол и полотенцесушитель

В частных домах расстояние от места расположения бойлера до точки забора воды может быть достаточно большим. Это делает использование системы горячего водоснабжения некомфортным и приводит к нерациональному расходованию воды. Для поступления горячей воды в момент открывания крана необходима постоянная её циркуляция.

Рециркуляция ГВС представляет собой принудительное перемещение жидкости в контуре горячего водоснабжения с помощью насоса.

Следует учитывать, эффективность возможна только при использовании бойлера накопительного типа. Проточные водонагреватели включать в систему рециркуляции нецелесообразно.

Насос периодически перекачивает жидкость. При этом теплоноситель не выходит за пределы контура и возвращается в накопительную емкость. Это позволяет постоянно поддерживать необходимый показатель температуры жидкости в трубопроводе.

Схема рециркуляции

Изготовление контура, в котором будет постоянно поддерживаться температура воды, возможно при строительстве или глубокой модернизации системы ГВС.

Схема рециркуляции выполняется следующим образом:

  1. Прокладка трубопровода. Схема предусматривает замкнутый контур. Труба прокладывается через нужные помещения к дальней точке и обратно к бойлеру.
  2. Подключение точек забора воды. Монтаж предусматривает последовательное включение точек водозабора в систему. В дальнем месте потребления воды труба не заканчивается, а возвращается к водонагревателю.
  3. Включение в контур насоса. Он необходим для принудительной циркуляции теплоносителя. Лучше включить насос и установить запорное устройство в схему на промежутке, где вода поступает не к потребителям, а к накопительной емкости. Это позволит при необходимости отключить принудительную циркуляцию.

Схема рециркуляции. Источник фото: tolyatty.blizko.ru

Правила монтажа

Чтобы выполнить монтаж рециркуляции горячего водоснабжения, необходимо наличие определенных знаний. Можно обратиться за помощью к квалифицированным специалистам.

При монтаже своими руками необходимо придерживаться нескольких правил:

  1. Правильно рассчитать объём водонагревателя. Недостаточный размер накопительной емкости приведет к попаданию в контур воды из трубопровода ХВС. При расчете объема бойлера учитывается количество людей, проживающих в доме.
  2. Использовать в обвязке водонагревателя обязательные элементы, рекомендуемые заводом изготовителем. Для безопасного использования бойлера может потребоваться монтаж определенных элементов обвязки. Часто производители поставляют такие элементы в комплекте с водонагревателем.
  3. Утеплить трубопровод. Для уменьшения теплопотерь при циркуляции теплоносителя в контуре горячего водоснабжения следует нанести на трубы слой теплоизоляции. Можно использовать полиэтиленовую теплоизоляцию для труб. Утеплению в обязательном порядке подлежат и фитинги.
  4. Использовать насос для рециркуляции ГВС. В отличие от помп, предназначенных для перемещения жидкости в системе отопления, диаметр резьбовых соединений рециркуляционных насосов предназначен для соединения с фитингами систем водоснабжения.

Отключение системы

В некоторых случаях возникает необходимость отключить принудительную циркуляцию жидкости. Это может быть связано с сезонными явлениями, отсутствием людей в доме и т.п.

Для прекращения принудительной циркуляции нужно отключить насос и перекрыть запорный кран на обратной стороне трубопровода.

Насос и запорный кран на обратке

Включение системы осуществляется в обратной последовательности. Существует возможность автоматизировать процесс.

Для этого можно установить насос со встроенным таймером или подключить помпу к отдельно стоящему управляющему устройству.

Таким образом можно включать циркуляцию в нужное время суток на определенный промежуток времени. Рециркуляция ГВС нужна для комфортного использования накопительного водонагревателя и экономного расходования воды.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации