Самоциркуляция отопления схема: Страница не найдена — Автономное тепло | Сруб Всем! — Строительство деревянных домов из бревна, бруса и бревен

Содержание

VALTEC | Мифы «гравитационки»

Несмотря на то что отопительная техника с каждым годом совершенствуется и дополняется новыми прогрессивными техническими решениями и высокоэффективным оборудованием, системы водяного отопления с естественной циркуляции теплоносителя продолжают занимать весьма существенную долю в теплоснабжении. Они широко и успешно применяются как в индивидуальном жилищном и коттеджном строительстве, так и при сооружении объектов в районах, где электроснабжение либо отсутствует, либо осуществляется с перебоями.

Гравитационная система водяного отопления, принцип действия которой показан на рис. 1, была изобретена еще в 1777 г. французским физиком Боннеманом (Bonneman) для обогрева инкубатора.

Рис. 1. Принцип действия гравитационной системы отопления.

Начиная с 1818 г., системы отопления Боннемана стали широко применяться в Европе, правда, в основном для теплиц и оранжерей. Основы методики теплового и гидравлического расчета систем с естественной циркуляцией были разработаны англичанином Гудом (Hood) в 1841 г. Именно он теоретически доказал пропорциональность скоростей циркуляции теплоносителя квадратным корням из разницы высот центра нагрева и центра охлаждения, то есть перепада высот междукотлом и радиатором. Естественная циркуляция воды в системах отопления была достаточно хорошо изучена и имела мощную теоретическую поддержку. Однако споявлением насосных отопительных систем интерес ученых к «гравитационке» постепенно угасал. Теорию естественной циркуляции бегло и поверхностно освещаютв институтских курсах. При устройстве таких систем монтажники в основном пользуются советами «бывалых» да теми скупыми требованиями, которые изложены внормативных документах. Но нормативные документы лишь диктуют требования, но не дают объяснения причин появления того или иного «постулата». В связи с этим в кругу специалистов циркулирует достаточно много мифов, которые и хотелось бы немного развеять.

Рис. 2. Пример двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией

Для этого используем пример классической двухтрубной гравитационной системы отопления (рис. 2), со следующими исходными данными: первоначальный объем теплоносителя в системе – 100 л; высота от центра котла до поверхности нагретого теплоносителя в баке Н = 7 м; расстояние от поверхности нагретого теплоносителя в баке до центра радиатора второго яруса h₁= 3 м, расстояние до центра радиатора первого яруса h₂= 6 м.

Температура на выходе из котла – 90 °С, на входе в котел – 70 °C. Действующее циркуляционное давление для радиатора второго яруса можно определить поформуле:

Δp₂= (ρ₂_{–_{ρ₁) · g · (H – h₁) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 3) = 470,4 Па.}}

Для радиатора первого яруса оно составит:

Δp₁= (ρ₂–_{ρ₁) · g · (H – h₁) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 6) =117,6 Па.}

При более точных расчетах учитывается также остывание воды в трубопроводах.

Миф 1. Трубопроводы должны прокладываться с уклоном по направлению движения теплоносителя. Не спорим, так было бы не плохо, но на практике это требование не всегда удается выполнить. Где-то балка покрытия мешает, где-то потолки устроены в разных уровнях и т.п. Что же будет, если выполнить подающий трубопровод с контруклоном (рис. 3)?

Рис. 3. Пример выполнения верхнего розлива с контруклоном

Если грамотно подойти к решению этого вопроса, то ничего страшного не произойдет. Циркуляционное давление если и снизится, то на ничтожно малую величину (несколько паскалей), за счет паразитного влияния остывающего в верхнем розливе теплоносителя. Воздух из системы придется удалять с помощью проточного воздухосборника и воздухоотводчика. Пример этого устройства показан на рис. 4. Дренажный кран служит для выпуска воздуха в момент заполнения системы теплоносителем. В «крейсерском» режиме этот кран закрыт. Такая система останется полностью работоспособной.

Рис. 4. Пример устройства для выпуска воздуха из верхнего розлива

Миф 2. В системах с естественной циркуляцией охлажденный теплоноситель вверх двигаться не может. Это вовсе не так. Для циркуляционной системы понятие «верха» и «низа» очень условны. Если обратный трубопровод на каком-то участке поднимается, то где-то он на эту же высоту и опускается. То есть гравитационные силы уравновешиваются.Все дело лишь в преодолении дополнительных местных сопротивлений на поворотах и линейных участках трубопровода. Все это, а также возможное остываниетеплоносителя на участках подъема должно учитываться в расчетах. Если система грамотно рассчитана, то схема, представленная на рис. 5, вполне имеет право на существование. Мало того, в начале прошлого века такие схемы достаточно широко применялись, несмотря на свою слабую гидравлическую устойчивость.

Рис. 5. Схема с верхним расположением обратного трубопровода

Миф 3. В гравитационных системах подающий трубопровод должен проходить над всеми ярусами радиаторов. Это тоже совсем не обязательно. Расположение подающего трубопровода с надлежащим уклоном под потолком верхнего этажа или на чердаке позволяет удалять воздух из системы через открытый расширительный бак. Однако проблему удаления воздуха можно решить и с помощью автоматических воздухоотводчиков (рис. 6) или отдельной воздушной линии.

Рис. 6. Схема с нижним расположением подающей линии

Миф 4. При естественной циркуляции теплоносителя радиаторы обязательно должны располагаться выше центра теплогенератора (котла). Это утверждение справедливо только при расположении отопительных приборов в один ярус. При количестве ярусов два и более, радиаторы нижнего яруса можно располагать и ниже котла, что, естественно, должно быть проверено гидравлическим расчетом. В частности, для примера, показанного на рис. 7, при H = 7 м, h₁ = 3 м, h₂= 8 м, действующее циркуляционное давление составит:

g · [H · (ρ₂–_{ρ₁) – h₁· (ρ₂–_{ρ₁) – h₂· (ρ₂–_{ρ₃)] = 9,9 · [ 7· (977 – 965) – 3 · (973 – 965) – 6 · (977 – 973)] = 352,8 Па.}}}

Здесь: ρ₁ = 965 кг/м³ – плотность воды при 90 °С; ρ₂ = 977 кг/м³ – плотность воды при 70 °С; ρ₃= 973 кг/м³ – плотность воды при 80 °С.

Циркуляционного давления вполне достаточно для работоспособности такой системы.

Рис. 7. Однотрубная гравитационная система с расположением радиаторов ниже котла

Миф 5. Гравитационную систему отопления, рассчитанную на водяной теплоноситель, можно безболезненно перевести на незамерзающий теплоноситель. Без расчета такая замена может привести к полному отказу системы отопления. Дело в том, что этилен- и полипропиленгликолевые растворы обладают значительно большей вязкостью, чем вода. Кроме того, удельная теплоемкость этих смесей несколько ниже, чем у воды, что требует, при прочих равных условиях, ускоренной циркуляции теплоносителя. Эти два фактора вместе взятые существенно увеличивают расчетное гидравлическое сопротивление системы, заполненной теплоносителями с низкой температурой замерзания.

Миф 6. В открытый расширительный бак необходимо постоянно доливать теплоноситель, т.к. он интенсивно испаряется. Да, это действительно большое неудобство, но его можно легко устранить. Для этого используется воздушная трубка и гидравлический затвор, устанавливаемый, как правило, ближе к нижней точке системы, рядом с котлом (рис. 8). Такая трубка служит воздушным демпфером между гидравлическим затвором и уровнем теплоносителя в баке, поэтому, чем больше ее диаметр, тем лучше. Тем меньше будет уровень колебаний уровня в бачке гидрозатвора. Некоторые умельцы умудряются закачивать в воздушную трубку азот или инертные газы, тем самым предохраняя систему от проникновения кислорода.

Рис. 8. Воздушная трубка с гидрозатвором

Миф 7. Насос, установленный на байпасе главного стояка, не создаст эффекта циркуляции, т.к. установка запорной арматуры на главном стояке междукотлом и расширительным баком запрещена. Можно поставить насос на байпасе обратной линии, а между врезками насоса установить шаровой кран. Такое решение не очень удобно, т.к. каждый раз перед включением насоса надо не забыть перекрыть кран, а после выключения насоса – открыть. Установка обычного пружинного обратного клапана невозможна из-за его значительного гидравлического сопротивления. Домашние мастера пытаются препарировать обратные клапаны, снимая с них пружинки совсем или устанавливая их «наоборот» (превращая клапан в нормально открытый). Такие переделанные клапаны создадут в системе неповторимые звуковые эффекты из-за постоянного «хлюпанья» с периодом, пропорциональным скорости теплоносителя.Есть гораздо более эффективное решение: на главном стояке между врезками байпаса устанавливается поплавковый обратный клапан для гравитационных систем VT.202 (рис. 9), который скоро появится в ассортименте VALTEC. Поплавок клапана в режиме естественной циркуляции открыт и не мешает движению теплоносителя. При включении насоса на байпасе клапан перекрывает главный стояк, направляя весь поток через байпас с насосом.

Рис. 9. Установка поплавкового нормально отрытого обратного клапана

Водяные системы отопления с естественной циркуляцией окутаны еще многими мифами, которые предлагаем вам развеять самостоятельно:

расширительный бак можно врезать только над главным стояком;
в таких системах нельзя ставить мембранный расширительныйбак;
регулировать тепловой поток от радиаторов в гравитационных системах нельзя;
естественная циркуляция не работает в межсезонье;
байпасы перед радиаторами в таких системах недопустимы;
водяные теплые полы в гравитационных системах работать не будут.

Автор: В.И. Поляков

Самотечная система отопления из полипропилена

Система отопления с естественной циркуляцией: принцип работы и варианты реализации

Как работает система водяного отопления с естественной циркуляцией? Каковы основные принципы ее монтажа?

Какие основные схемы можно реализовать, не прибегая к помощи циркуляционного насоса? Давайте постараемся выяснить.

А если выбросить из этой схемы насос?

Что это такое

Если для системы с принудительной циркуляций нужен перепад давлений, создаваемый циркуляционным насосом или обеспеченный подключением к теплотрассе, то здесь картина иная. Отопление естественной циркуляцией использует простой физический эффект — расширение жидкости при нагреве.

Если отбросить технические тонкости, принципиальная схема работы такова:

Котел нагревает некий объем воды. Так, понятное дело, расширяется и, благодаря меньшей плотности, вытесняется более холодной массой теплоносителя вверх.
Поднявшись в верхнюю точку отопительной системы, вода, постепенно остывая, самотеком описывает круг по системе отопления и возвращается к котлу. При этом она отдает тепло отопительным приборам и к тому моменту, когда снова оказывается у теплообменника, имеет большую плотность, чем вначале. Далее цикл повторяется.

Полезно: понятное дело, ничто не мешает включить в схему циркуляционный насос. В штатном режиме он будет обеспечивать более быструю циркуляцию воды и равномерный прогрев, а при отсутствии электричества отопительная система будет работать с естественной циркуляцией.

Работа насоса в естественной системе циркуляции.

На фото видно, как решена проблема взаимодействия насоса и системы естественной циркуляции. При работе насоса срабатывает обратный клапан, и вся вода идет через насос.

Стоит его выключить — клапан открывается, и по более толстой трубе вода циркулирует за счет теплового расширения.

Общая информация

Основные моменты

Отсутствие циркуляционного насоса и вообще подвижных элементов и замкнутый контур, в котором количество взвесей и минеральных солей конечно, делает срок службы системы отопления этого типа весьма продолжительным. При использовании оцинкованных или полимерных труб и биметаллических радиаторов — не менее полувека.
Естественная циркуляция отопления означает довольно небольшой перепад давлений. Трубы и отопительные приборы неизбежно оказывают движению теплоносителя определенное сопротивление. Именно поэтому рекомендованный радиус интересующей нас системы отопления оценивается примерно в 30 метров. Понятно, это не означает, что при радиусе в 32 метра вода застынет — граница довольно условна.

Инерционность системы будет довольно большой. Между растопкой или запуском котла и стабилизацией температуры во всех отапливаемых помещениях может пройти несколько часов. Причины понятны: котлу предстоит прогреть теплообменник, и лишь тогда вода начнет циркулировать, причем довольно медленно.
Все горизонтальные участки трубопроводов делаются с обязательным уклоном по ходу движения воды. Он обеспечит свободное движение остывающей воды самотеком с минимальным сопротивлением. Что не менее важно — в этом случае все воздушные пробки будут вытеснены в верхнюю точку отопительной системы, где монтируется расширительный бачок — герметичный, с воздушником, или открытый.

Весь воздух соберется в верхней точке.

Саморегуляция

Отопление дома с естественной циркуляцией — саморегулирующаяся система. Чем холоднее в доме, тем быстрее циркулирует теплоноситель. Как это работает?

Дело в том, что циркуляционный напор зависит от:

Разницы в высоте между котлом и нижним отопительным прибором. Чем ниже котел относительно нижнего радиатора — тем быстрее вода будет переливаться в него самотеком. Принцип сообщающихся сосудов, помните? Этот параметр стабилен и неизменен в процессе работы отопительной системы.

Схема демонстрирует принцип работы отопления наглядно.

Любопытно: именно поэтому отопительный котел рекомендуется устанавливать в подвале или просто как можно ниже внутри помещения. Однако автору доводилось видеть прекрасно функционирующую систему отопления, в которой теплообменник в топке печи был заметно выше радиаторов. Система была полностью рабочей.

Разницы в плотности воды на выходе из котла и в обратном трубопроводе. Которая, понятно, определяется температурой воды. И вот именно благодаря этой особенности естественное отопление делается саморегулирующимся: как только температура в помещении падает, отопительные приборы остывают.

С падением температуры теплоносителя его плотность увеличивается, и он начинает быстрее вытеснять нагретую воду из нижней части контура.

Скорость циркуляции

Помимо напора, скорость циркуляции теплоносителя будет определяться рядом других факторов.

Диаметром труб разводки. Чем меньше внутреннее сечение трубы, тем большее сопротивление она будет оказывать движению жидкости в ней. Именно поэтому для разводки в случае естественной циркуляции берутся трубы с намерено завышенным диаметром — ДУ32 — ДУ40.
Материалом трубы. Сталь (особенно поврежденная коррозией и покрытая отложениями) оказывает потоку в несколько раз большее сопротивление, чем, к примеру, полипропиленовая труба с тем же сечением.

Количеством и радиусом поворотов. Поэтому основную разводку по возможности лучше делать максимально прямой.
Наличием, количеством и типом запорной арматуры. разнообразных подпорных шайб и переходов диаметра трубы.

Каждый вентиль, каждый изгиб вызывает падение напора.

Именно из-за обилия переменных точный расчет системы отопления с естественной циркуляцией выполняется крайне редко и дает весьма приблизительные результаты. На практике же достаточно воспользоваться уже приведенными рекомендациями.

Расчет мощности

Эффективная тепловая мощность котла рассчитывается теми же способами, что и во всех других случаях.

По площади

Простейший способ — рекомендованный СНиП расчет по площади помещения. 1 КВт тепловой мощности должен приходиться на 10 м2 площади помещения. Для южных районов берется коэффициент 0,7 — 0,9, для средней полосы страны — 1,2 — 1,3, для районов Крайнего Севера — 1,5-2,0.

Как и любой грубый подсчет, этот способ пренебрегает многими факторами:

Высотой потолков. Она далеко не везде составляет стандартные 2,5 метра.
Утечками тепла через проемы.
Расположением помещения внутри дома или у внешних стен.

Все способы расчетов дают большие погрешности, поэтому тепловая мощность обычно закладывается в проект с некоторым запасом.

По объему с учетом дополнительных факторов

Более точную картину даст другой способ расчета.

За основу берется тепловая мощность в 40 ватт на кубический метр объема воздуха в помещении.
Районные коэффициенты действуют и в этом случае.
Каждое окно стандартного размера прибавляет к нашим подсчетам 100 ватт. Каждая дверь — 200.
Расположение комнаты у внешней стены даст в зависимости от ее толщины и материала коэффициент 1,1 — 1,3.
Частный дом, у которого внизу и вверху — не теплые соседние квартиры, а улица, рассчитывается с коэффициентом 1,5.

Однако: и этот расчет будет ОЧЕНЬ приблизительным. Достаточно сказать, что в частных домах, построенных по энергосберегающим технологиям, в проект закладывается мощность обогрева в 50-60 ватт на КВАДРАТНЫЙ метр. Слишком многое определяется утечками тепла через стены и перекрытия.

Схемы разводки

Конкретных примеров и схем того, как может быть реализовано отопление с естественной циркуляцией своими руками, ОЧЕНЬ много. Мы приведем по одному примеру простейших решений для двухтрубной и однотрубной разводки.

Двухтрубная

Разводка двухтрубного отопления с естественной циркуляцией.

Обозначения на схеме:

Отопительный котел.
Расширительный бак, который служит для компенсации изменения объема теплоносителя при колебаниях температуры и собирает вытесненный воздух.
Отопительные приборы — конвектора или радиаторы.

Т1 — нагретая котлом вода, Т2 — остывшая. Красными и синими стрелками показано направление движения теплоносителя.

Здесь при разводке актуальны те же основные принципы, которые были перечислены выше:

Котел устанавливается по возможности ниже радиаторов.
По току воды делается уклон в 5-7 градусов.
Розливы там, где от них запитаны несколько радиаторов, выполняются трубой не ниже ДУ32 мм. Желательно — полимерной или металлопластиковой. Подводки к радиаторам традиционно выполняются трубой ДУ20.

Важно: не путайте ДУ, примерно равной внутреннему сечению трубы, с ее внешним диаметром. В случае полипропилена внешний диаметр 32 миллиметра соответствует всего-то ДУ20.

Двухтрубное отопление частного дома с естественной циркуляцией при правильно подобранных диаметрах труб не требует балансировки, однако дроссели на подводках к радиаторам не помешают.

Наличие двух контуров по всему периметру дома будет довольно накладным: цена полипропиленовых армированных труб не так уж мала, да и сам монтаж займет значительное время. Поэтому для большинства одноэтажных домов применяется однотрубная разводка.

Однотрубная

Простейшая однотрубная схема барачного типа — Ленинградка.

Уклон и диаметр труб здесь такие же. Есть несколько нюансов, важных именно для этой схемы.

Радиаторы не разрывают основное кольцо, а врезаются параллельно ему. Не переживайте, что в отопительных приборах не будет циркуляции — опыт доказывает обратное.

Помимо расширительного бачка, воздушником снабжается каждый радиатор. Собственно, если не стравливать воздух полностью из одного отопительного прибора — без расширительного бачка и вовсе прекрасно можно обойтись. Если, конечно, система отопления закрытого типа (изолированная от атмосферного воздуха).
Дроссели или термоголовки помогут выровнять температуру ближних к котлу и дальних радиаторов.

Вариант однотрубной схемы для двухэтажного дома с котлом в подвале.

Заключение

Дополнительная информация о системах отопления с естественной циркуляцией, как всегда, в видео в конце статьи. Теплых зим!

Самотечная система отопления для частного дома: простая и недорогая схема с естественной циркуляцией

Централизованная система отопления постепенно отживает свое, поскольку, как можно заметить, она не способна справиться с возложенными на нее задачами по отоплению помещений. Поэтому, все чаще можно встретить использование автономного отопления.

Наиболее актуальным данный вопрос является для частных домов, по причине отсутствия какого-либо источника тепла. Существует несколько схем отопления, что дает возможность каждому выбрать свою по душе и в соответствии с финансовыми предпочтениями.

Разновидности

Рассмотрим варианты систем отопления для частных и многоквартирных домов:

• с использованием принудительной циркуляции теплоносителя;

• естественная циркуляция с использованием самотёка теплоносителя.

Системы с естественной циркуляцией получили широкое распространение, главным образом, благодаря своим сильным сторонам:

• функционирование системы с естественной циркуляцией независимо от того есть напряжение в сети или нет;

• высокие показатели инерционности системы, где внешние факторы не влияют на распространение тепла.

Примите к сведению: следует с особым вниманием подойти к выбору диаметра используемых труб для системы отопления, учитывая то, что больший диаметр улучшает циркуляцию воды, однако и здесь тоже следует знать меру.

Принцип функционирования оборудования

Система предусматривает проталкивание горячей воды наверх. Использование данной схемы отопления дома позволяет выполнять монтаж котла ниже отопительных радиаторов.

С верхней части вода в трубе с небольшим углом продвигается дальше. Здесь нужно обратить внимание на трубы, что отходят от главной ветки, подключенные к отопительным батареям, поскольку они должны быть тоньше.

Наиболее актуальным этот принцип является для систем с верхним типом раздачи, откуда самотечная система проталкивает воду к радиаторам.

В случае, когда используется схема, подразумевающая нижнюю раздачу, отопление частного двухэтажного дома самотечным способом возможно, только если есть разгонный контур. Это означает, что следует создать перепад высот, путем подключения трубы к котлу, подымающуюся к расширительному бачку. Далее труба опускается на уровень окон и оттуда делается разводка по батареям.

Следует учесть: помехой самотечной системы отопления может быть низкий потолок, поскольку предусмотрено, что труба от верхней точки котла должна на 1,5 метра отходить, и плюс расстояние на расширительный бачок.

Наибольшим плюсом, которым обладает гравитационная отопительная система, является, то, что самотек воды выполняется без участия других систем. Это означает, что в случае использования дровяного котла. горячая вода будет поступать в систему самотеком без использования насоса или какого-либо другого оборудования, требующего включения электричества.

Правда, при помощи таких схем можно обогревать только дома небольшой площади, поскольку существует ограничение длины контура труб не более 30 метров. Такая система еще носит название ленинградка.
Разновидности самотечных отопительных систем

Используется одна или две трубы, и это не влияет на принцип работы, поскольку вода поднимается как можно выше, где учитывается уклон, а далее она поступает во все элементы системы. Двухтрубный вариант системы закрытого типа отличается тем, что вода переходит в соседнюю ветку, через вход обратки котла.

Отличием однотрубной системы является то, что здесь на вход вода поступает от последнего радиатора. Подобный принцип применяется и в отопительных системах, сделанных своими руками.

Используемые радиаторы отопления

Наиболее значимый показатель здесь – это минимальное сопротивление потоку воды. А от ширины просвета радиатора зависит струя теплоносителя, вне зависимости от того, используете вы трубы из полипропилена или из других материалов. Однако, чугунные радиаторы в данном отношении будут просто идеальными, особенно когда используется однотрубная система. Они имеют наименьшее гидравлическое сопротивление.

Хорошо себя зарекомендовали в использовании алюминиевые и биметаллические радиаторы. но нужно обращать внимание на их внутренний диаметр, который не должен быть менее 3/4”. Этого будет для отопления одноэтажного дома вполне достаточно, не используя циркуляционный насос. Разрешается использовать стальные трубчатые батареи.

Обратите внимание: нежелательно использовать на водяное отопление панельные батареи из стали или другие с маленьким сечением, через которые вода или не сможет протекать вообще, или же будет проходить очень небольшой струйкой, что в однотрубной разновидности ограничит циркуляцию или станет для нее препятствием.

Разновидности схем подключения радиаторов

Характерно, что для хорошего отопления недостаточно того, чтобы котлы хорошо нагревали воду. Очень важно для поступления теплоносителя в радиаторы правильно их подключить.

На практике для однотрубного используется нерегулируемое последовательное подключение. Правда, этой проблемы удастся избежать, если у вас будет использована двухтрубная система. Данная система также не использует регулятор, однако, если радиатор завоздушится, система будет функционировать, поскольку вода будет проходить через перемычку (байпас). Правда для такой системы, как теплый пол, данный вариант не подходит.

Установка за перемычкой двух шаровых кранов позволяет, перекрыв поток, снять или отключить радиаторы, при этом систему останавливать не нужно. Так правильный расчет радиаторов отопления позволит Вам помещение оснастить теплоаккумулятором.

Совет специалиста: циркуляция воды в системе осуществляется за счет разницы температур и разной плотности, поэтому обратный клапан устанавливать не нужно.

Выбор труб

Выбирая трубы для отопления, большое значение имеет не только диаметр, но и материал, из которого они изготовлены, а, если быть точнее, гладкость их стенок, поскольку это коренным образом влияет на систему.

Также, на выбор материала большое влияние оказывает котел, поскольку в случае с твердотопливным предпочтение следует отдать стальным, оцинкованным трубам или же изделиям из нержавейки, в связи с высокой температурой рабочей жидкости.

Однако, металлопластиковые и армированные трубы предполагают использование фитингов, что значительно сужает просвет, армированные полипропиленовые трубы будут идеальным вариантом, при рабочей температуре 70С, и пиковой – 95С.

Изделия из особого пластика PPS имеют рабочую температуру 95С, и пиковую – до 110С, что позволяет использовать в открытой системе.

Особенности систем самотеком

Ввиду того, что образуются турбулентные потоки, точные расчеты систем провести не удается, поэтому при их проектировке берутся усредненные значения, для этого:

• максимально поднимают точку разгона;

• используют широкие трубы подачи;

Далее от начала первого расхождения до каждого последующего подключают трубу меньшего диаметра на шаг, равный ему, что задействует инерционные потоки.

Также существуют и другие особенности монтажа самотечных систем. Так, трубы должны прокладываться под углом 1-5%, на что влияет протяженность трубопровода. Если в системе достаточный перепад высот и температур, можно использовать и горизонтальную разводку. Важно следить, чтобы не было участков с отрицательным углом, поскольку движением теплоносителя их не удастся достать, по причине образования в них воздушных пробок.

Так, принцип работы может основываться на открытом типе или быть мембранного (закрытого) типа. Если сделать монтаж горизонтальной ориентации, рекомендуется на каждом радиаторе установить краны Маевского. поскольку с их помощью легче ликвидировать воздушные пробки в системе.

Смотрите видео, в котором специалист рассказывает об условиях возможности применения самотечной, безнасосной, гравитационной системы отопления:

Самотечная система отопления с естественной циркуляцией – расчеты, уклоны, виды

Система с гравитационной циркуляцией чувствительна к ошибкам, допущенным во время монтажа отопления.

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией пользуется популярностью благодаря следующим преимуществам:

Простой монтаж и обслуживание.
Отсутствие необходимости в установке дополнительного оборудования.
Энергонезависимость – во время работы не требуются дополнительные расходы на электроэнергию. При отключении электричества, система обогрева продолжает работать.

Принцип работы водяного отопления, с использованием самотечной циркуляции, основан на физических законах. При нагревании уменьшается плотность и вес жидкости, а при остывании жидкостной среды, параметры возвращаются в первоначальное состояние.

При этом, давление в системе отопления практически отсутствует. В теплотехнических формулах принимается соотношение 1 атм. на каждые 10 м. напора водяного столба. Расчет системы отопления 2-х этажного дома покажет, что гидростатическое давление не превышает 1 атм. в одноэтажных зданиях 0,5-0,7 атм.

Так как при нагреве жидкость увеличивается в объеме, для естественной циркуляции, обязательно потребуется расширительный бак. Вода, проходящая через водяной контур котла, нагревается, что приводит к увеличению в объеме. Расширительный бачек должен находиться на подаче теплоносителя, в самом верху системы отопления. Задачей буферной емкости является компенсация увеличения объема жидкости.

Система отопления с самоциркуляцией может применяться в частных домах, делая возможным следующие подключения:

Подсоединение к теплым полам – требует установить циркуляционный насос, только на водяной контур, уложенный в пол. Остальная система продолжит работать с естественной циркуляцией. После отключения электричества, помещение продолжит отапливаться с помощью установленных радиаторов.
Работа с бойлером косвенного нагрева воды – подключение к системе с естественной циркуляцией возможно, без необходимости в подключении насосного оборудования. Для этого бойлер устанавливают в верхней точке системы, чуть ниже воздушного расширительного бака закрытого или открытого типа. Если это невозможно, тогда насос устанавливают непосредственно на накопительную емкость, дополнительно устанавливая обратный клапан, чтобы избежать рециркуляции теплоносителя.

В системах с гравитационной циркуляцией, движение теплоносителя осуществляется самотеком. Благодаря естественному расширению, нагретая жидкость поднимается вверх по разгонному участку, а после, под уклоном «стекает», через трубы, подключенные к радиаторам, обратно к котлу.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:

При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам. Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.

Преимуществ у данного решения несколько:

Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования ).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:

Подача и обратка проходят по разным трубам.
Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

Равномерное распределение тепла.
Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
Проще выполнить регулировку системы.
Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.

Как правильно сделать водяное отопление с естественной циркуляцией

Все гравитационные системы объединяет общий недостаток – отсутствие давления в системе. Любые нарушения во время проведения монтажных работ, большое количество поворотов, несоблюдение уклонов, моментально отражаются на работоспособности водяного контура.

Чтобы сделать грамотно отопление без насоса, учитывается следующее:

Минимальный угол уклонов.
Тип и диаметр труб, используемых для водяного контура.
Особенности подачи и вид теплоносителя.

Какой уклон труб нужен при самотечной циркуляции

Нормы проектирования внутридомовой системы отопления с гравитационной циркуляцией, подробно прописаны в строительных нормах. В требованиях учитывается, что движению жидкости внутри водяного контура будет мешать гидравлическое сопротивление, препятствия в виде углов и поворотов, и т.д.

Уклон отопительных труб регламентируется в СНиП. Согласно указанным в документе нормам, на каждый погонный метр требуется сделать наклон в 10 мм. Соблюдение данного условия гарантирует беспрепятственное движение жидкости в водяном контуре. Нарушение наклона при прокладке труб, приводит к завоздушиванию системы, недостаточному прогреву отдаленных от котла радиаторов, и, как следствие, снижению теплоэффективности.

Нормы уклона труб при естественной циркуляции теплоносителя указаны в СНиП 41-01-2003 «Прокладка трубопроводов отопления».

Какие трубы применяют для монтажа

Выбор труб для изготовления отопительного контура имеет важное значение. Каждый материал имеет свои теплотехнические характеристики, гидравлическую сопротивляемость и т.д. При самостоятельном выполнении монтажных работ, дополнительно учитывают сложность монтажа.

Чаще всего используют следующие строительные материалы:

Стальные трубы – к достоинствам материала следует отнести: доступную стоимость, устойчивость к высокому давлению, теплопроводность и прочность. Недостатком стали является сложный монтаж, невозможный, без применения сварочного оборудования.
Металлопластиковые трубы – имеют гладкую внутреннюю поверхность, не дающую контуру засориться, небольшой вес и линейное расширение, отсутствие коррозии. Популярность металлопластиковых труб несколько ограничивает небольшой срок эксплуатации (15 лет) и высокая стоимость материала.
Полипропиленовые трубы – получили широкое применение благодаря простоте монтажа, высокой герметичности и прочности, длительному сроку эксплуатации и устойчивости к размерзанию. Трубы из полипропилена монтируются с помощью паяльника. Срок службы не менее 25 лет.
Медные трубы – не получили широкого распространения за счет большой стоимости. Медь имеет максимальную теплоотдачу. Выдерживает нагрев до + 500°С, срок эксплуатации свыше 100 лет. Особенной похвалы достоин внешний вид трубы. Под воздействием температуры, поверхность меди покрывается патиной, что только улучшает внешние характеристики материала.

Какого диаметра должны быть трубы при циркуляции без насоса

Правильный расчет диаметров труб на водяное отопление с естественной циркуляцией осуществляется в несколько этапов:

Подсчитывается потребность помещения в тепловой энергии. К полученному результату добавляют около 20%.
СНиП указывает соотношение тепловой мощности к внутреннему сечению трубы. Высчитываем по приведенным формулам сечение трубопровода. Чтобы не выполнять сложные вычисления, стоит воспользоваться он-лайн калькулятором.
Диаметр труб системы с естественной циркуляцией должен быть подобран согласно теплотехническим расчетам. Чрезмерно широкий трубопровод приводит к снижению теплоотдачи и увеличению расходов на отопление. На ширину сечения влияет тип используемого материала. Так, стальные трубы не должны быть уже 50 мм. в диаметре.

Существует еще одно правило, помогающее усилить циркуляцию. После каждого разветвления трубы, диаметр сужают на один размер. На практике это значит следующее. К котлу подключена двухдюймовая труба. После первого разветвления контур сужают до 1 ¾, дальше до 1 ½ и т.д. Обратку наоборот собирают с расширением.

Если расчеты диаметра были выполнены верно, и соблюдены уклоны трубопроводов при проектировании и выполнении монтажных работ системы отопления с самотечной циркуляцией, проблемы в работе встречаются крайне редко и в основном происходят по причине неправильной эксплуатации.

Какой розлив лучше сделать – нижний или верхний

Естественная циркуляция воды в системе отопления одноэтажного дома во многом зависит и от выбранной схемы подачи теплоносителя непосредственно к радиаторам. Принято классифицировать все типы подключения или розлива на две категории:

Система с нижним розливом – имеет привлекательный внешний вид. Трубы располагаются на уровне пола. Однотрубная система с нижней разводкой имеет малую теплоэффективность и требует тщательного планирования и проведения расчетов. Схемы с нижним розливом наиболее востребованы для трубопроводов высокого давления.

Система с верхним розливом – данное решение оптимально подходит для частного дома. Подача горячей воды осуществляется посредством трубы, расположенной под потолком. Поступающий сверху теплоноситель, вытесняет скопившийся воздух (воздух стравливается через краны Маевского). Однотрубная система водяного отопления с верхним розливом, также отличается эффективностью.

Ошибки в выборе типа розлива приводят к необходимости модифицировать водяной контур посредством установки циркуляционного оборудования.

Какой теплоноситель лучше для систем с самоциркуляцией

Оптимальный теплоноситель для системы отопления с естественным движением жидкости – это вода. Дело в том, что антифриз имеет большую плотность и меньшую теплоотдачу. Для нагрева гликолевых составов до необходимого состояния, требуется больше времени, сжигаемого топлива, при этом теплоотдача остается на уровне воды.

За использование незамерзающей жидкости, в качестве довода можно привести два довода:

Высокая текучесть материала, улучшающая циркуляцию.
Способность сохранять текучесть при достижении -10°С, -15°С.

Антифриз используют, если планируется в течение долгого времени не отапливать помещение, или делать это с периодичностью, а постоянно сливать жидкость из системы нет возможности.

Какое отопление лучше выбрать – естественное или принудительное?

Конструктивные особенности системы с естественной гравитационной циркуляцией, простота монтажа и возможность самостоятельного выполнения работ, сделали такую схему достаточно популярной у отечественного потребителя. Но самоциркулирующая конструкция проигрывает по сравнению с контуром, подключенным к насосному оборудованию, в следующих аспектах:

Начало работы – система отопления с естественной циркуляцией начинает работать при температуре теплоносителя около 50°С. Это необходимо, чтобы вода расширилась в объеме. При подключении к насосу, жидкость двигается по водяному контуру сразу после включения.
Падение мощности отопительных приборов при естественной циркуляции теплоносителя по мере отдаленности от котла. Даже при грамотно собранной схеме, разница температуры составляет порядка 5°С.
Влияние воздуха – основной причиной отсутствия циркуляции является завоздушивание части водяного контура. Воздух в системе отопления может образовываться из-за несоблюдения уклонов, использования открытого расширительного бачка и других причин. Чтобы продавить систему, приходится включать котел на максимальную мощность, что приводит к существенным затратам.
Отопление двухэтажного дома при естественной циркуляции теплоносителя затруднено по причине существующих препятствий для движения жидкости.
Относительно регуляции нагрева, самоциркулирующие системы также уступают контурам, подключенным к насосам. Современное циркуляционное оборудование подключается к комнатным термостатам, что обеспечивает точность теплоотдачи и нагрев температуры в помещении с погрешностью до 1°С. Установка терморегуляторов допускается и в схемах с самоциркуляцией, но погрешность настроек составит 3-5°С.

Выбрать систему с естественной циркуляцией, оправдано, в случае отопления небольших одноэтажных зданий. Если требуется отапливать коттеджи и загородные дома площадью более 150-200 м², нужна установка циркуляционного оборудования.

Главным достоинством схем с самоциркуляцией является их энергонезависимость, но произведя несложные расчеты, можно прийти к выводу, что экономия на электроэнергии не оправдывает потери тепла в процессе самостоятельного движения теплоносителя. Схемы с принудительной циркуляцией имеют большую теплоотдачу и эффективность.

Расчет мощности и температуры тёплого водяного пола

Источники: http://otoplenie-gid.ru/cirkulyaciya/estestvennaya/113-sistema-otopleniya-s-estestvennoj-cirkulyaciej, http://teplo.guru/sistemy/shema-s-estestvennoy-tsirkulyatsiey.html, http://avtonomnoeteplo.ru/armatura/696-sistema-otopleniya-s-estestvennoy-cirkulyaciey.html

Самотечная система отопления — чем она хороша | Мастер …

Необходимо отметить, что система отопления с естественной циркуляцией используется в частных домах достаточно давно. По сути, она появилась одновременно с водяным отоплением и не теряет популярности по сей день. В статье мастер сантехник расскажет, как работает самотечная система отопления, ее плюсы и минусы.

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

Рис. 1. Принцип действия гравитационной системы отопления

Гравитационная система водяного отопления, принцип действия которой показан на рис. 1, была изобретена еще в 1777 г. французским физиком Боннеманом (Bonneman) для обогрева инкубатора.

Начиная с 1818 г., системы отопления Боннемана стали широко применяться в Европе, правда, в основном для теплиц и оранжерей. Основы методики теплового и гидравлического расчета систем с естественной циркуляцией были разработаны англичанином Гудом (Hood) в 1841 г. Именно он теоретически доказал пропорциональность скоростей циркуляции теплоносителя квадратным корням из разницы высот центра нагрева и центра охлаждения, то есть перепада высот междукотлом и радиатором. Естественная циркуляция воды в системах отопления была достаточно хорошо изучена и имела мощную теоретическую поддержку.

Простой монтаж и обслуживание.
Отсутствие необходимости в установке дополнительного оборудования.
Энергонезависимость – во время работы не требуются дополнительные расходы на электроэнергию. При отключении электричества, система обогрева продолжает работать.

При этом, давление в системе отопления практически отсутствует. В теплотехнических формулах принимается соотношение 1 атм., на каждые 10 м. напора водяного столба. Расчет системы отопления 2-х этажного дома покажет, что гидростатическое давление не превышает 1 атм., в одноэтажных зданиях 0,5-0,7 атм.

Используем пример классической двухтрубной гравитационной системы отопления (рис. 2), со следующими исходными данными: первоначальный объем теплоносителя в системе – 100 л; высота от центра котла до поверхности нагретого теплоносителя в баке Н = 7 м; расстояние от поверхности нагретого теплоносителя в баке до центра радиатора второго яруса h2 = 3 м, расстояние до центра радиатора первого яруса h3 = 6 м.

Рис. 2. Пример двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией

Δp2 = (ρ2 – ρ1) · g · (H – h2) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 3) = 470,4 Па.

Для радиатора первого яруса оно составит:

Δp1 = (ρ2 – ρ1) · g · (H – h2) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 6) =117,6 Па.

При более точных расчетах учитывается также остывание воды в трубопроводах.

Подсоединение к теплым полам – требует установить циркуляционный насос, только на водяной контур, уложенный в пол. Остальная система продолжит работать с естественной циркуляцией. После отключения электричества, помещение продолжит отапливаться с помощью установленных радиаторов.
Работа с бойлером косвенного нагрева воды – подключение к системе с естественной циркуляцией возможно, без необходимости в подключении насосного оборудования. Для этого бойлер устанавливают в верхней точке системы, чуть ниже воздушного расширительного бака закрытого или открытого типа. Если это невозможно, тогда насос устанавливают непосредственно на накопительную емкость, дополнительно устанавливая обратный клапан, чтобы избежать рециркуляции теплоносителя.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Закрытая система с самотечной циркуляцией

При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Рис. 3. Схема самотечной системы отопления открытого типа

Система отопления открытого типа (рис. 3), отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная самотечная система

Рис. 4. Схема однотрубной самотечной системы

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией (рис. 4), имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам.

Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.

Преимуществ у данного решения несколько:

Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла.

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Рис. 5. Схема двухтрубной самотечной системы

Двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией (рис. 5), имеет следующие конструктивные особенности:

Подача и обратка проходят по разным трубам.
Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

Равномерное распределение тепла.
Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
Проще выполнить регулировку системы.
Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Как правильно сделать водяное отопление с естественной циркуляцией

Чтобы сделать грамотно отопление без насоса, учитывается следующее:

Минимальный угол уклонов.
Тип и диаметр труб, используемых для водяного контура.
Особенности подачи и вид теплоносителя.

Какой уклон труб нужен при самотечной циркуляции

Нарушение наклона при прокладке труб, приводит к завоздушиванию системы, недостаточному прогреву отдаленных от котла радиаторов, и, как следствие, снижению теплоэффективности.

Нормы уклона труб при естественной циркуляции теплоносителя указаны в СП 60.13330 (ранее СНиП 41-01-2003) «Прокладка трубопроводов отопления».

Какие трубы применяют для монтажа

Выбор труб для изготовления отопительного контура имеет важное значение. Каждый материал имеет свои теплотехнические характеристики, гидравлическую сопротивляемость и т.д. При самостоятельном выполнении монтажных работ, дополнительно учитывают сложность монтажа.

Чаще всего используют следующие строительные материалы:

Стальные трубы – к достоинствам материала следует отнести: доступную стоимость, устойчивость к высокому давлению, теплопроводность и прочность. Недостатком стали является сложный монтаж, невозможный, без применения сварочного оборудования.
Металлопластиковые трубы – имеют гладкую внутреннюю поверхность, не дающую контуру засориться, небольшой вес и линейное расширение, отсутствие коррозии. Популярность металлопластиковых труб несколько ограничивает небольшой срок эксплуатации (15 лет) и высокая стоимость материала.
Полипропиленовые трубы – получили широкое применение благодаря простоте монтажа, высокой герметичности и прочности, длительному сроку эксплуатации и устойчивости к размерзанию. Трубы из полипропилена монтируются с помощью паяльника. Срок службы не менее 25 лет.
Медные трубы – не получили широкого распространения за счет большой стоимости. Медь имеет максимальную теплоотдачу. Выдерживает нагрев до + 500°С, срок эксплуатации свыше 100 лет. Особенной похвалы достоин внешний вид трубы. Под воздействием температуры, поверхность меди покрывается патиной, что только улучшает внешние характеристики материала.

Какого диаметра должны быть трубы

Правильный расчет диаметров труб на водяное отопление с естественной циркуляцией осуществляется в несколько этапов:

Подсчитывается потребность помещения в тепловой энергии. К полученному результату добавляют около 20%.
СНиП указывает соотношение тепловой мощности к внутреннему сечению трубы. Высчитываем по приведенным формулам сечение трубопровода. Чтобы не выполнять сложные вычисления, стоит воспользоваться он-лайн калькулятором.
Диаметр труб системы с естественной циркуляцией должен быть подобран согласно теплотехническим расчетам. Чрезмерно широкий трубопровод приводит к снижению теплоотдачи и увеличению расходов на отопление. На ширину сечения влияет тип используемого материала. Так, стальные трубы не должны быть уже 50 мм. в диаметре.

Какой розлив лучше сделать – нижний или верхний

Система с нижним розливом (рис. 6) – имеет привлекательный внешний вид. Трубы располагаются на уровне пола. Однотрубная система с нижней разводкой имеет малую теплоэффективность и требует тщательного планирования и проведения расчетов. Схемы с нижним розливом наиболее востребованы для трубопроводов высокого давления.

Рис. 6. Схема подключения радиаторов в гравитационной системе с нижним розливом

Система с верхним розливом (рис. 7) – данное решение оптимально подходит для частного дома. Подача горячей воды осуществляется посредством трубы, расположенной под потолком. Поступающий сверху теплоноситель, вытесняет скопившийся воздух (воздух стравливается через краны Маевского). Однотрубная система водяного отопления с верхним розливом, также отличается эффективностью.

Рис. 7. Схема подключения радиаторов в самотечной системе с верхним розливом

Ошибки в выборе типа розлива приводят к необходимости модифицировать водяной контур посредством установки циркуляционного насоса.

Какой теплоноситель лучше для самотечных систем

Оптимальный теплоноситель для системы отопления с естественным движением жидкости – это вода. Дело в том, что антифриз имеет большую плотность и меньшую теплоотдачу. Для нагрева гликолевых составов до необходимого состояния, требуется больше времени, сжигаемого топлива, при этом теплоотдача остается на уровне воды.

За использование незамерзающей жидкости, в качестве довода можно привести два довода:

Высокая текучесть материала, улучшающая циркуляцию.
Способность сохранять текучесть при достижении -10°С, -15°С.

Какое отопление лучше выбрать – естественное или принудительное

Но самоциркулирующая конструкция проигрывает по сравнению с контуром, подключенным к насосному оборудованию, в следующих аспектах:

Начало работы – система отопления с естественной циркуляцией начинает работать при температуре теплоносителя около 50°С. Это необходимо, чтобы вода расширилась в объеме. При подключении к насосу, жидкость двигается по водяному контуру сразу после включения.
Падение мощности отопительных приборов при естественной циркуляции теплоносителя по мере отдаленности от котла. Даже при грамотно собранной схеме, разница температуры составляет порядка 5°С.
Влияние воздуха – основной причиной отсутствия циркуляции является завоздушивание части водяного контура. Воздух в системе отопления может образовываться из-за несоблюдения уклонов, использования открытого расширительного бачка и других причин. Чтобы продавить систему, приходится включать котел на максимальную мощность, что приводит к существенным затратам.
Отопление двухэтажного дома при естественной циркуляции теплоносителя затруднено по причине существующих препятствий для движения жидкости.
Относительно регуляции нагрева, самоциркулирующие системы также уступают контурам, подключенным к насосам. Современное циркуляционное оборудование подключается к комнатным термостатам, что обеспечивает точность теплоотдачи и нагрев температуры в помещении с погрешностью до 1°С. Установка терморегуляторов допускается и в схемах с самоциркуляцией, но погрешность настроек составит 3-5°С.

Выбрать систему с естественной циркуляцией, оправдано, в случае отопления небольших одноэтажных зданий. Если требуется отапливать коттеджи и загородные дома площадью более 150-200 м², нужна установка циркуляционного насоса.

Видео

В сюжете — Какую систему отопления выбрать, естественную или принудительную

В сюжете — Самотечная система отопления в доме

В сюжете — 9 минусов и ошибок самотечной системы отопления

В сюжете — Как правильно установить насос на самотечную систему когда возникает потребность исправить монтажные ошибки

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Система отопления с верхней разводкой и розливом

Источник

https://santekhnik-moskva.blogspot.com/2021/08/Samotechnaya-sistema-otopleniya_12.html

Циркуляционный насос отопления. Установка своими руками.

ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ НАСОС

Перед тем, как сливать желчь, что сварочные швы кривые, и руки у меня растут из жопы прямо возьмите листок побольше и прямо маркером, прямо огромными буквами запишите А ЕМУ ПО ФИГУ, ОН ОБ ЭТОМ ЗНАЕТ!
Для наиболее любознательных поясняю – вплотную сварочными работами я занимаюсь сравнительно не давно. Все что нахожу умного по теории собираю в кучки, пробую на практике. И я абсолютно не стесняюсь показывать ни свои грязные руки, ни дом в котором живу и причина всему этому одна – совесть чиста, потому что делаю что могу, а чего не могу – учусь. Все остальное бла-бла-бла олимпиада.
Итак, начнем потихоньку – очередная неожиданная зима на носу, а в доме как то не особо жарко, не смотря на то, что газовый котел на 27 кВт и счета за газ довольно внушительные. Система отопления – водяная с самоциркуляцией. Обычный котел, стояк, расширительный бачок и дальше уже водичка побежала по трубе по периметру дома. Угол наклона соблюдается везде, но как не топи, а на входе вода горячуча, а на выходе как бы просто теплая. Кухня первая, там жара да плюс от готовки температура накидывается – окно довольно часто открывается. Таулет последний – посидеть, подумать о смысле жизни зимой долго не получается – холодно. Установка теплообменника ситуацию несколько исправило – в туалете зимой перестал идти пар из рта, но посидеть от души все равно не получается. Уж не первый год были порывы поставить циркуляционный насос, но все как то руки не доходили.
И вот случилось страшное – руки дошли!
На глаза довольно часто попадаются рекомендации, что циркуляционный насос нужно ставить как можно ближе к котлу и обязательно на обратку.

Откровенно говоря до котла и после котла разницы как бы нет. Если производительности насоса хватает, то вода по температуре будет иметь не большую разницу, градусов 5-10 максимум, иначе котел будет молотить все время на максималке.
По давлению разница тоже не большая – даже в открытой системе при высоте столба воды в 10 метров разница будет всего в 1 атмосферу, а у меня то всего метра 4 разбег по высоте.
Так что ставим циркуляционный насос ГДЕ НАМ УДОБНО.
Так же рекомендуют использование фильтра, ставится прямо перед насосом. Так же рекомендуют использование шарового обратного клапана – если насос остановился, а система способна работать на самоциркуляции то самоциркуляция запустится.

Диаметр трубы у нас довольно большой, так что мусор оседать будет на дне трубы, а вот шарового обратного клапана найти не удалось. Вместо него буду ставить обычный шаровый кран.
Чтобы научиться что то делать это нужно брать и делать. Поскольку полуавтоматом кроме точечной сварки больше ни чего делать не доводилось решил собирать все это добро при помощи инверторного сварочного полуавтомата AuroraPRO OVERMAN 160. Аргон в баллоне на излете и он уже фыркает черными пятнами, поэтому я решил, что все косяки просто замажу аргоновой сваркой.
По периметру дома лежит стальная труба пятидесятка, от этого размера и будем танцевать. Возможность самоциркуляции было решено оставить – иногда света не бывает до суток, а дергаться из за того, что система может разморозиться мне как то вообще не улыбается. Поэтому купил кран, сгон, муфту и контрогайку на пятидесятую трубу, хотя все таки порывался поставить обратный клапан, но увы.

Дальше уже выбор насоса. Тут я умничать сильно не стал спросил продавцов, с жалобами на какие циркуляционные насосы реже всего приходит народ и мне ткнули пальцем на Акварио. Дальше фурнитура для насоса – два уголка, ну или отвода, две муфты, хотя по факту нужна была только короткая резьба, но кусочков трубы с короткой резьбой в продаже не было. Поэтому взял сгоны – длинная резьба отрежется и полежит, подождет свое звездного часа, а короткую я буду использовать по назначению. Два крана, но оба крана имеют с одной стороны маму, а с другой – папу. Так экономится на муфтах и контрогайках. Кусок трубы на 25 мм у меня где то был, поэтому трубу покапать не стал. Рулон подмотки в догонку и вроде как и все… Тут небольшая оговорка – с насосом идут в комплекте быстросъемы, типа америконок, поэтому фурнитура подбиралась под резьбу быстросъемов – труба на 25 миллиметров, хотя я первоначально собрал комплект под внешнюю резьбу насоса, но мне культурно покрутили пальцем у виска – не надо так делать, тут все по другому.

Итак – первичная сборка, дабы выяснить общие габариты этого калайдера и нужно проверить все ли резьбы нормально закручиваются, при необходимости их подправить.
Дальше разметка и резка. Вертикальные трубки я решил сделать по 10 см – этого вполне хватает для свободного вращения насоса вокруг своей оси – мало ли как его придется откручивать через несколько лет – резьба закипает по своим законам, лишь ей ведомым.
Разрезаю сгоны и прикидываю как все это будет выглядеть в сборе. Ну вроде все красиво – можно подготавливаться к сварочным работам.
Обязательно нужно удалить все масляные пятна, всю ржавчину с мест сварки. Кто особо страдает по феншую может даже отполировать, но лично мне достаточно хорошо зачищенного металла – так дуга загорается гораздо лучше. Дальше сборка на прихватки. Причем резьбу привариваю так, чтобы угол между трубкой и насосом был чуточки больше 90 градусов – вода не любит резких разворотов, это уже по феншую.

После прихваток проверка совпадения краев труб и обвар. Поигравшись с настройками тока и напряжения стало понятно, что для подобной сварки напряжения лучше взять побольше, а вот ток уже подгонять по мере того, как успеваешь рулить горелкой полуавтоматического сварочного аппарата. По сути регулировка тока на полуавтомате AuroraPRO OVERMAN 160 это регулировка скорости подачи проволоки. На Овермане есть еще один крутик – индуктивность. Что именно он регулирует в схеме не совсем понятно, но вращая его можно в небольших пределах регулировать размер дуги по диаметру – ставлю максимальную ширину.
Врать не буду – первые швы имели несколько жутковатый вид, поэтому сразу, без сожаления я их причесал аргоновой сваркой — AuroraPRO INTER TIG 200 AC/DC мне пока ближе знаком.
Дальше сборка на насосе. Подмоточную ленту наматываю конусом – от края тонко, к концу резьбы значительно толше. Таким образом при накручивании этот клин распирает и заполняет все пустоты в резьбе и обеспечивает отсутствие течи.
Патрубки вкручиваю в краны таким образом, чтобы хвост ОТКРЫТЬ-ЗАКРЫТЬ был в вертикальном положении.

Затем все собирается вместе и подготавливается к установке на магистральную трубу отопления. Однако все это собрать именно на трубе довольно проблематично, поэтому кусок трубы просто вырезается и все манипуляции производятся на этом куске имея возможность работать с любой стороны.
Отверстия под насос можно прожечь обычной сваркой, можно вырезать болгаркой, однако у меня есть плазморез и прорезать отверстия труда не составляет.
Устанавливаю насос и делаю несколько прихваток. Маску я пока не одеваю – сварка точками и чтобы не поймать зайцев я просто на закрываю глаза на момент чвирка. Я не стал делать углубления на трубах насоса, чтобы они плотнее легли к магистральной трубе и у меня получилась довольно большая щель. Косяк? Неа!

Это как раз то, что нужно, чтобы потренироваться заваривать подобные дырки – довольно часто полуавтоматические сварочные аппараты называют 3D принтерами с ручным приводом. Вот и проверим на сколько это правда.

После пары опытов стало понятно, что обратным ходом подобные щели заваривать значительно удобней. На прямом ходе получается довольно большой валик сварочного шва. Вот как раз справа прямой ход, а слева обратный.

На прямом ходе оно может и крепче, в но выглядит довольно страшно, поэтому и тут все было прилизано аргоном. А вот на обратном ходе все получается гораздо красивей.
Насос установлен, следовательно магистральную трубу можно разрезать – ее длина не измениться, поскольку этому мешает установленный насос.
Для начала разрезаем сгон, собираем его на кран и отметив длину получившейся конструкции вырезаем кусок магистрали. Но! Да, да, БОЛЬШОЕ НО!
Дело в том, что мне повезло, правду говорят, что дуракам везет. Фишка в том, что я затеялся со сборкой не посмотрев паспорт на насос, а у него есть особенность – вал двигателя должен быть параллелен горизонту, а не вертикально, как я его начал городить первоначально. Поэтому разметку вырезания магистральной трубы лучше делать с установленной ручкой большого крана, причем кран должен быть ЗАКРЫТЫМ, а насос повернут на свое рабочее положение. Только в этом случае вы сможете закрыть кран полностью и ручка не упрется в насос. Да, можно конечно обрезать ручку, но осмелюсь заметить – кран довольно большой и даже полноценной ручкой поворачивать его приходится в солидным усилием. Как придется потеть с укороченной ручкой я не знаю.
В общем этот момент я пропулил, но мне повезло – при закрытом кране между ручкой и насосом остается миллиметров пять. Не факт, что Вам тоже повезет, так что смотрите внимательно за размерами.
Перед прихватками соберите кран – в муфте, между краном и резьбой трубы должно быть миллиметров 12-14. Это расстояние необходимо для того, чтобы кран можно было снять, иначе при отворачивании с короткой резьбы он упрется в длинную и Вы не сможете его снять.
После прихваток проверьте возможно ли снять кран. Я промазал буквально пару миллиметров и пришлось прихватки разрезать и подтачивать трубу.

Ну вот, все срослось как надо, обвариваю стыки.
После этого кран снимается, наматывается подмоточная лента, точно так же конусом и кран ставится на место.
Затем подмотка мотается на кран и когда начинаю накручивать муфту не вольно вырывается сначала одно, а затем уйма не цензурной брани. Я реально херею! Все так увлеклись нанотехнологиями, что теперь не кому отлить нормальную чугунную муфту? Она реально косая и это видно даже глазом. Ладно, то, что навертелось на кран, возможно еще будет как то держать, а вот со стороны контрогайки добиться герметичности однозначно не получится. Торец муфты со стороны контрогайки на глазок подтачиваю болгаркой и надеясь, что все таки дуракам везет продолжаю сборку.
Надеваю ручки на краны, один не открывается, но он маленький, поэтому смело обрезаю ручку. Тут тоже промашка – если бы насос поставил сразу горизонтально ручку не пришлось бы резать.
Дальше на магистральной трубе делаю второй срез клинообразной формы и подготавливаю края для сварки удалив грязь и ржавчину.
Итак, что получилось. Сейчас калайдер в рабочем состоянии – магистральный кран закрыт, а краны насоса открыты – вода гонится через насос.

Если насос навернулся и его нужно менять открываем магистральный кран – вода пошла на самоциркуляции. Краны насоса закрываем, откручиваем быстросъемы и снимаем насос.
Если нет света, то просто открываем магистральный кран и самоциркуляция возобновляется.
Ну что? Вроде как все готово, можно и на место установки перемещаться.
Кстати сказать, таскать за собой баллон с углекислотой мне как то лениво, поэтому у меня шланга для углекислоты 15 метров – этого вполне хватило до места проведения работ.
Кусок магистрали поставлен на место и вот теперь несколько слов об этих вырезанных клиньях. Варить со стороны пола и стены не реально – не то, чтобы посмотреть, туда даже горелка не пролазит. И вырезанные клинья как раз выручат в такой ситуации – сначала труба заваривается изнутри, разумеется мусор после сварки из трубы удаляется. Вторым этапом обвариваются клинья. Тут поиграться придется серьезней – щели довольно велики, ну да ладно – варить, так варить.

Открываю кран заполнения системы водой, под швы ложу бумажку, чтобы было видно капает или нет.
Первый шов капает чуток, в принципе можно было бы и так оставить – понаблюдать – не большие дырки частенько затягиваются солью из воды. А вот второй шов реально капает серьезно и ждать сезон пока дырка затянеться как то не улыбочно. Еще не улыбочней то, что обе течи снизу и чтобы до них долезть надо вскрывать клинья, а они прилепились удачно – даже ни где не намокло.
Для себя делаю отметку – внутренние швы в следующий раз нужно проваривать тщательней.
Однако нужно что то делать этой проблемой.
В принципе лично у меня решение подобных проблем отработано довольно давно – бандаж из крепкой тряпки и эпоксидного клея.
Сразу говорю – не надо мне писать, что эпоксидка вредная, я ее не жрать собираюсь и не голой жопой на ней сидеть. Раньше аквариумы клеили эпоксидной и рыбки там годами жили без каких либо последствий. И если уж она и вредная, то подумайте что за масло, сыр и кур Вы в магазине покупаете, так покупаете не для того, чтобы в туалете держать, а для того, чтобы в туалет отнести пропустив через себя, любимого. Отож…
Можно конечно силиконовой лентой замотать, можно зажим поставить, но ленту нужно идти покупать, зажим делать, а я уже второй день с этой фигней вожусь и она мне надоела уже изрядно.
В общем вода была сброшена, труба тщательно прогрета газовой горелкой, чтобы и намека на воду не осталось. Дальше был наложен эпоксидный гипс и все это дело прогревалось газовой горелкой – от температуры эпоксидка быстрей полимеризуется.

А пока это дело тверделось на насосе была открыта крышка для подключения проводов. Внутри оказались клемки – даже крутить ни чего не пришлось, однако их было три. Понятно, что одна для заземления, однако фиг видно какая именно – открываю паспорт на насос. Тут то и было обнаружено, что насос должен располагаться горизонтально…
Да, повезло – отпустил быстросъем и повернул насос и он не уперся в ручку магистрального крана.
Через часик клей полимеризовался, система снова заполняется водой. Бандажи сухие, а вот из под муфты есть капельки. Оставляю пока на недельку так – может затянется. Если нет, то буду менять, а пока запускаю котел и выждав минут тридцать меряю температуру возле насоса, он практически на выходе из дома и температуру на входе. Разница в два градуса.
ШИКАРНО!
Оставляю работать на ночь. Утром в туалете реально жарко, в ванной тоже тепло, а в ванной у нас живет масленик, который включается за час до того, как кто то собирается купаться.
Что можно сказать? Пять с половиной тыров было потрачено не зря плюс потренировался в сварочных работах полуавтоматом, так что выходные пошли в общем то удачно, правда ноги болят – столько приседаний за день я уже лет сто не делал…

Послесловие. Когда уже все было установлено я обратил внимание на кусок трубы, который остался от магистрали. От почему хорошая мысля приходит опосля? Готовый кусок трубы, которая скорей всего пойдет на чермет. Какого ляпа я не потренировался на ней? Можно было и ток подстроить и прорепетировать движение горелкой. Ладно, раз мысля пришла, чего ж ее не использовать? А то еще обидится и больше не придет.
Ну да, так значительно красивей…

ДЛЯ ТЕХ, КТО НИ ЧЕГО НЕ ПОНЯЛ:

Адрес администрации сайта: [email protected]

Схема системы отопления твердотопливным котлом и теплоаккумуляторомг

1. Дымоход
2. Группа безопасности котла
Включает в себя: распределительный коллектор манометр, воздухоотводчик, предохранительный клапан.
3. Твердотопливный котел
4. Накладной термостат
Выдает сигнал для о начале и окончании горения топлива в котле.
5. Теплоаккумулятор
Теплоаккумулятор — аккумулирует тепловую энергию с помощью теплоемкости, аккумулирующей способности воды и ее температурного раслоения. Применяя теплоаккумулятор, увеличивается КПД твердотопливных котлов до 83-84%, что приводит к экономии от 18 до 30% преобразованной тепловой энергии за счет уменьшения пиков горения. При этом уменьшается количество загрузок твердого топлива до 1-2 раз в сутки и появляется возможность приготавливать горячую воду в большом объеме. Имеется возможность автоматизировать отопительные системы радиаторного и напольного отопления, при помощи термостатических клапанов с термоголовками, комнатных термостатов, недельных программаторов и погодозависимой автоматики, исключая закипания котла. Для тепловой зарядки используется электричество в ночной период, оплачивая электроэнергию по льготному тарифу.
6. Группа подмеса и зарядки
— Позволяет котлу быстро достичь правильной рабочей температуры, а затем заряжает теплоаккумулятор с медленным потоком и высокой и равномерной температурой. Таким образом обеспечивается оптимальная прослойка между горячей и холодной водой.
— Увеличивает температуру теплоносителя в обратном трубопроводе. Это предотвращает коррозию и увеличивает срок службы котла.
— Во время заключительной части запуска, группа заряжает резервуар полностью, благодаря уникальному тепловому клапану, полностью закрывающему обход порта.
— После запуска группа использует остаточное тепло в котле и тлеющий уголь с помощью самоциркуляции горячей воды из верхней части котла в теплоаккумулятор.
— В случае сбоя питания группа начинает заряжать автоматически с помощью самоциркуляции.
7. Расширительный бак
Компенсирует тепловое расширение теплоносителя в процессе его нагрева.
8. Клапан подпитки
Обеспечивает автоматическую подпитку теплоносителем заданным давлением с механической фильтрацией.
9. Датчик уличной температуры
По данным датчика, обеспечивается своевременное изменение температуры теплоносителя, учитывая инерцию.
10. Погодозависимая автоматика
Обеспечивает поддержание температуры теплоносителя на оптимальном уровне, способствуя экономии тепловой энергии и обеспечивая своевременную корректировку для поддержания постоянной температуры помещения.
11. Комнатный регулятор
Посредством комнатного термостата, владелец устанавливает необходимую комфортную температуру воздуха. Программируемый термостат, так же может изменять температуру в течении суток по дням недели в зависимости от программы, что обеспечивает дополнительную экономию топливу и повышенный комфорт проживающим.
12. Циркуляционный насос
Циркуляционный насос обеспечивает циркуляцию теплоносителя через радиаторы
13. Радиатор отопления
14. Трехходовой смесительный клапан
Обеспечивает поддержание температуры теплоносителя на оптимальном уровне, способствуя экономии тепловой энергии и обеспечивая своевременную корректировку для поддержания постоянной температуры помещения.
15. Датчик температуры
Датчик температуры теплоносителя для блока погодозависимой автоматики.
16. Обратный клапан
Исключает паразитную циркуляцию в обратном направлении.
17. Циркуляционный насос ГВС
Обеспечивает комфортное пользование горячей водой (в краны, без задержки подается сразу горячая вода) и поддерживает высокую температуру в трубопроводе для избежания образования болезнетворных бактерий.

схемы, принцип работы, преимущества, недостатки, фото и видео самотечной системы отопления

Существует мнение, что гравитационное отопление является анахронизмом в наш компьютерный век. Но что делать, если вы построили дом в местности, где пока нет электричества или электроснабжение осуществляется с большими перебоями? В этом случае придется вспомнить дедовский способ организации отопления. Вот о том, как организовать гравитационное отопление, мы и поговорим в этой статье.

Гравитационная система отопления

Гравитационная система отопления была изобретена в 1777 г. французским физиком Боннеманом (Bonneman) и предназначалась для обогрева инкубатора.

Но только с 1818 г., гравитационная система отопления стала повсеместно применяться в Европе, правда пока только для теплиц и оранжерей. В 1841 году англичанин Гудом (Hood) разработал методику теплового и гидравлического расчета систем с естественной циркуляцией. Ему удалось теоретически доказать пропорциональность скоростей циркуляции теплоносителя квадратным корням из разницы высот центра нагрева и центра охлаждения, то есть перепада высот между котлом и радиатором. Естественная циркуляция теплоносителя в системах отопления была достаточно хорошо изучена и имела мощную теоретическое обоснование.

Но с появлением насосных отопительных систем интерес ученых к гравитационной системе отопления неуклонно угасал. В настоящее время, гравитационное отопление поверхностно освещают в институтских курсах, что привело к неграмотности специалистов, осуществляющих монтаж данной системы отопления. Стыдно сказать, но монтажники, строящие гравитационное отопление в основном используют советы «бывалых» да те скупые требования, которые изложены в нормативных документах. Стоит помнить, что нормативные документы только диктуют требования и не дают объяснение причин появления того или иного явления. В связи с этим в среде специалистов бытует достаточное количество заблуждений, которые и хотелось немного развеять.

Достоинства и недостатки

Хотя эта схема и популярна, но у нее есть определенные недостатки. Прежде всего, это длина трубопроводов, которые не способны равномерно распределить давление жидкости внутри. Поэтому в гравитационных системах 30 метров по горизонтали — это предел. Больше тянуть трубопроводы не имеет смысла. Чем дальше от котла, тем меньше давление.

Отметим также высокую первоначальную стоимость. Специалисты уверяют, что расходы на такое отопление составляют до 7% от стоимости самого здания. Связано это с тем, что здесь необходимы трубы большого диаметра, чтобы создать необходимое давление при большом объеме теплоносителя.

Еще один недостаток — медленное прогревание приборов отопления. Это опять-таки зависит от значительного количества воды. Чтобы ее прогреть, необходимо определенное время. Кроме того, высока вероятность замерзания теплоносителя в трубах, которые проходят по неотапливаемым помещениям.

Достоинства

Однако достоинств у такой системы тоже не так уж мало:

Простота конструкции, монтажа и эксплуатации.
Энергонезависимость.
Отсутствие циркуляционных насосов, что гарантирует тишину и исключает вибрацию.
Долговечная эксплуатация до 40 лет.
Надежность — на сегодняшний день это самое надежное отопление в плане количественного саморегулирования.

Почему же тепловая надежность зависит от количественного саморегулирования? И вообще, что это значит?

При изменении температуры воды в ту или иную сторону меняется и расход теплоносителя. Происходит изменение его плотности, что влияет на теплоотдачу. Чем больше воды, тем выше ее теплоотдача. Все это взаимодействует с теплопотерями помещения, где установлен отопительный прибор. Эти два показателя также взаимосвязаны. Увеличиваются теплопотери — растет теплоотдача.

Схема проточной системы отопления

Имеет значение и обвязка схемы. В двухтрубной системе все проще, потому что циркуляционное кольцо определяется всего лишь одним прибором. Поэтому тепловое саморегулирование происходит по укороченному варианту. А это влияет на качество теплоотдачи радиатора. Чем короче кольцо, тем лучше работает отопление в целом.

С однотрубной развязкой сложнее, потому что в одно циркуляционное кольцо входят несколько отопительных приборов, и распределение тепла может быть неравномерным. Конечно, в этом случае спасает циркуляционный насос. Но это уже не гравитационные системы отопления.

Так что двухтрубная развязка будет оптимальным вариантом при использовании системы с естественной циркуляцией теплоносителя. Однако вертикальная однотрубная разводка позволит увеличить скорость движения воды, а это напрямую повлияет на рост теплоотдачи и равномерное распределение теплоносителя. Чем выше скорость воды внутри отопительных трубопроводов, тем равномернее она распределяется по всей схеме. В этом случае можно будет располагать отопительные приборы ниже котла.

Такую схему часто используют, если необходимо отопить подвал дома.

Классическое двухтрубное гравитационное отопление

Для того, чтобы понять принцип работы гравитационной системы отопления, рассмотрим пример классической двухтрубной гравитационной системы, со следующими исходными данными:

начальный объем теплоносителя в системе – 100 литров;
высота от центра котла до поверхности нагретого теплоносителя в баке Н = 7 м;
расстояние от поверхности нагретого теплоносителя в баке до центра радиатора второго яруса h2 = 3 м,
расстояние до центра радиатора первого яруса h3 = 6 м.
Температура на выходе из котла – 90 °С, на входе в котел – 70 °C.

Действующее циркуляционное давление для радиатора второго яруса можно определить по формуле:

Δp2 = (ρ2 – ρ1) · g · (H – h2) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 3) = 470,4 Па.

Для радиатора первого яруса оно составит:

Δp1 = (ρ2 – ρ1) · g · (H – h2) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 6) =117,6 Па.

Чтобы расчет получился более точным, необходимо учесть остывание воды в трубопроводах.

Прокладка трубопровода при гравитационном отоплении

Многие специалисты считают, что прокладка трубопровода должна происходить с уклоном по направлению движения теплоносителя. Не спорю, что в идеале так и должно быть, но на практике это требование не всегда удается выполнить. Где-то балка мешает, где-то потолки сделаны в разных уровнях. Что же будет, если смонтировать подающий трубопровод с обратным уклоном?

Уверен, что ничего страшного не произойдет. Циркуляционное давление теплоносителя, если и снизится, то совсем на небольшую величину (несколько паскалей). Произойдет это за счет паразитного влияния, остывающего в верхнем розливе теплоносителя. При такой конструкции воздух из системы придется удалять с помощью проточного воздухосборника и воздухоотводчика. Такое устройство показано на рисунке. Здесь дренажный кран предназначен для выпуска воздуха в момент заполнения системы теплоносителем. В рабочем режиме этот кран должен быть закрыт. Такая система останется полностью работоспособной.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Закрытая система с самотечной циркуляцией

При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Однотрубная система с самоциркуляцией

Преимуществ у данного решения несколько:

Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
Экономятся средства на монтаж системы.

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Подача и обратка проходят по разным трубам.
Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

Равномерное распределение тепла.
Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
Проще выполнить регулировку системы.
Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Движение охлажденного теплоносителя

Одним из заблуждений является то, что в системе с естественной циркуляцией охлажденный теплоноситель вверх двигаться не может.С эти я тоже не согласен. Для циркуляционной системы понятие верх и низ весьма условное. На практике, если обратный трубопровод на каком-то участке поднимается, то где-то он на эту же высоту опускается. При этом гравитационные силы уравновешиваются. Трудность только в преодолении местных сопротивлений на поворотах и линейных участках трубопровода. Все это, а также возможное остывание теплоносителя на участках подъема должно учитываться в расчетах. Если система грамотно рассчитана, то схема, представленная на рисунке ниже, имеет право на существование. К слову сказать, в начале прошлого века такие схемы достаточно широко применялись, несмотря на свою слабую гидравлическую устойчивость.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Закрытая система с самотечной циркуляцией

При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Однотрубная система с самоциркуляцией

Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
Экономятся средства на монтаж системы.

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Подача и обратка проходят по разным трубам.
Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

Равномерное распределение тепла.
Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
Проще выполнить регулировку системы.
Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Расположение радиаторов

Говорят, что при естественной циркуляции теплоносителя, радиаторы, в обязательном порядке, должны располагаться выше котла. Данное утверждение справедливо только тогда, когда отопительные приборы расположены в один ярус. Если количество ярусов два и более, радиаторы нижнего яруса можно располагать и ниже котла, что, обязательно должно быть проверено гидравлическим расчетом.

В частности, для примера, показанного на рисунке ниже, при H = 7 м, h2 = 3 м, h3 = 8 м, действующее циркуляционное давление составит:

g · = 9,9 · [ 7· (977 – 965) – 3 · (973 – 965) – 6 · (977 – 973)] = 352,8 Па.

Здесь:

ρ1 = 965 кг/м3 – плотность воды при 90 °С;

ρ2 = 977 кг/м3 – плотность воды при 70 °С;

ρ3 = 973 кг/м3 – плотность воды при 80 °С.

Получившееся циркуляционного давления достаточно для работоспособности приведенной системы.

Гравитационное отопление — замена воды на антифриз

Где-то прочитал, что гравитационное отопление, рассчитанное на воду, можно безболезненно перевести на антифриз. Хочу вас предостеречь от таких действий, так как без надлежащего расчета такая замена может привести к полному отказу системы отопления. Дело в том, что растворы на гликолевой основе обладают значительно большей вязкостью, чем вода. Кроме того, удельная теплоемкость этих жидкостей ниже, чем у воды, что потребует, при прочих равных условиях, повышения скорости циркуляции теплоносителя. Эти обстоятельства существенно увеличивают расчетное гидравлическое сопротивление системы, заполненной теплоносителями с низкой температурой замерзания.

Что это такое

В любой системе водяного отопления распределения и функцию переноса тепла по отопительным устройствам делает теплоноситель — жидкое вещество со большой удельной теплоемкостью.

Значительно чаще эту роль делает простая вода; но в тех случаях, в то время, когда в зимние холода дом может остаться без отопления, часто употребляются жидкости с более низкими температурами фазового перехода.

Независимо от типа теплоносителя его необходимо вынудить двигаться, переносить тепло.

Способов сделать это не верно уж большое количество.

В системах центрального отопления функцию побуждения циркуляции делает перепад давления между подающим и обратным трубопроводами теплотрассы.

Автономные системы с принудительной циркуляцией для данной цели комплектуются циркуляционными насосами.
Наконец, теплоноситель в гравитационных (самотечных) системах движется лишь за счет трансформации собственной плотности при нагреве.

Использование открытого расширительного бака

Практика показывает, что в открытый расширительный бак необходимо постоянно доливать теплоноситель, так как он испаряется. Согласен что, это действительно большое неудобство, но его можно легко устранить. Для этого можно использовать воздушную трубку и гидравлический затвор, устанавливаемый, ближе к нижней точке системы, рядом с котлом. Данная трубка служит воздушным демпфером между гидравлическим затвором и уровнем теплоносителя в баке. Поэтому, чем больше ее диаметр, тем меньше будет уровень колебаний уровня в бачке гидрозатвора. Особо продвинутые умельцы умудряются закачивать в воздушную трубку азот или инертные газы, тем самым предохраняя систему от проникновения воздуха.

Оборудование

Гравитационной может быть как закрытая система, не сообщающаяся с атмосферным воздухом, так и открытая в атмосферу. От типа системы зависит набор оборудования, в котором она нуждается.

Открытая

Собственно, единственным обязательным элементом является открытый расширительный бак.

Стальной открытый расширительный бачок.

Он совмещает несколько функций:

Вмещает избыток воды при перегреве.
Отводит в атмосферу воздух и пар, образующийся при закипании воды в контуре.
Служит для долива воды, компенсирующего ее утечку и испарение.

В тех случаях, когда на отдельных участках розлива радиаторы расположены выше него, их верхние пробки комплектуются воздушниками. В этой роли могут выступать как краны Маевского, так и обычные водоразборные краны.

Для сброса системы она обычно дополняется отводом, ведущим в канализацию или просто за пределы дома.

Закрытая

В закрытой гравитационной системе функции открытого бачка распределяются на несколько независимых устройств.

Мембранный расширительный бак системы отопления обеспечивает возможность расширения теплоносителя при нагреве. Как правило, его объем берется равным 10% от общего объема системы.
Предохранительный клапан сбрасывает избыточное давление при переполнении бака.
За отвод воздуха отвечает ручной воздушник (к примеру, тот же кран Маевского) или автоматический воздухоотводчик.
Манометр показывает давление.

Последние три устройства часто продаются единым комплектом.

Важно: в гравитационной системе как минимум один воздушник должен присутствовать в ее верхней точке. В отличие от схемы с принудительной циркуляцией, здесь воздушная пробка просто-напросто не даст теплоносителю двигаться.

Кроме перечисленного, закрытая система обычно снабжается перемычкой с системой ХВС, позволяющей заполнить ее после сброса или для компенсации утечки воды.

Использование циркуляционного насоса в гравитационном отоплении

В разговоре с одним монтажником я услышал, что насос, установленный на байпасе главного стояка, не может создать эффект циркуляции, так как установка запорной арматуры на главном стояке между котлом и расширительным баком запрещена. Поэтому можно поставить насос на байпасе обратной линии, а между врезками насоса установить шаровой кран. Такое решение не очень удобно, так как каждый раз перед включением насоса надо не забыть перекрыть кран, а после выключения насоса – открыть. При этом установка обратного клапана невозможна из-за его значительного гидравлического сопротивления. Чтобы выйти из этого положения, мастера пытаются переделать обратный клапан в нормально открытый. Такие «модернизированные» клапаны создадут в системе звуковые эффекты из-за постоянного «хлюпанья» с периодом, пропорциональным скорости теплоносителя. Могу предложить другое решение. На главном стояке между врезками байпаса устанавливается поплавковый обратный клапан для гравитационных систем. Поплавок клапана в режиме естественной циркуляции открыт и не мешает движению теплоносителя. При включении насоса на байпасе клапан перекрывает главный стояк, направляя весь поток через байпас с насосом.

В этой статье я рассмотрел далеко не все заблуждения, существующие у специалистов, монтирующих гравитационное отопление. Если статья вам понравилась, готов продолжить ее ответами на ваши вопросы.

В следующей статье я расскажу о строительных материалах.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Кирпичная пятиэтажка, хрущевка — плохо топят

верхние угловые квартиры имеют бОльшие тепловые потери, чем квартиры «внутри» многоквартирного дома-муравейника — «соседи друг друга греют».

Сначала прочтите о Теории отопления.

В старых квартирах без замены отопительной системы со временем ухудшается и отопление, и способность дома удерживать тепло:

трубы и радиаторы забиваются ржавчиной, песком, продуктами ремонтов отопления, а при неправильной водоподготовке теплоносителя ещё и зарастают известняком
радиаторы снаружи жильцы покрывают шубой из многих толстых слоёв краски — прямо по старой краске, плюс всякие-разные декорации
теплоизолирующий слой на потолке крошится-утрамбовывается, таинственным образом «куда-то испаряется» (но при этом прирастает природным теплоизолятором — голубиным мусором и помётом), образуются щели, протечки с крыши — тепловое сопротивление дома морозам становится меньше
самый тяжелый случай — промокает, в том числе и влагой-конденсатом из внутриквартирнрного воздуха, потолочное перекрытие и стены. Признак мокрых пропускающих тепло пололка-стен — плесень и грибки. (Могут расти, а могут не расти.)

Помните, что влажные строительные материалы могут в несколько раз хуже держать тепло, чем сухие.
К материалам, у которых большая зависимость теплоизоляционных свойств от абсолютной влажности относятся: бетон, цементные стяжки, керамзит, красный кирпич, силикатный кирпич, дерево, пенобетон, различные гипсо-цементо-опилко-шлако материалы — практически всё, что не есть пенопласты и пенополиуретаны с закрытыми порами.
Пример зависимости тепла и влажности перекрытий и стен — новые дома, содержащие строительную влагу.

Если в обитаемой квартире +14…+16 градусов, а на улице -25 градусов (по Цельсию)

Жильцы являются постоянным источником воды в воздухе — дыхание, варка еды, сушка белья, мытьё полов, ванна и т.п.
Поэтому, если в обитаемой квартире +14…+16 градусов, а на улице -25 градусов (по Цельсию), слабая вентиляция и недостаточное проветривание, то резко снижается теплоизоляционные свойства потолка и стен (речь идет о верхнем этаже) по причине увеличения содержания в них воды: в толще перекрытия и внешней ограждающей стены точка росы смещается от наружного края — к внутреннему, то есть доля сухой толщины становится меньше, и происходит «пещерный» само-прогрессирующий процесс.

Особенно это заметно в домах из силикатного кирпича, с железобетонными перекрытиями, с наружными бетонными плитами без теплоизолирующего пенопласта внутри плиты (многие панельные и крупнопанельные дома), из керамзитобетонных блоков и из построенные из тому подобных впитывающих и не отдающих влагу стройматериалов.

И особенно заметно на железобетонных перекрытиях. С нижней стороны перекрытия находится жилая квартира, а с другой стороны перекрытия — холод уличный. Представляете, какой огромный тепловой поток проходит через влажный потолок над всей жилой площадью, если перекрытие не хорошо теплоизолировано?

Пока в домах были негерметичные деревянные окна, вытяжной вентиляции хватало для удаления влаги, но когда массово начали устанавливать герметичные окна со стеклопакетами с уплотнениями, то влага за 1-2 года накапилась в доме, и в том числе поэтому в квартирах стало холодно.

Самое несуразное отопление многоэтажек

Самое несуразное отопление многоэтажек — это ‘стояк’ с батареями, когда батареи радиаторов установлены последовательно — без «магистрального» стояка двумя довольно толстыми трубами отопления (подающая и обратная трубы), к которым подключены отопительные радиаторы.

Подъездная схема самого несуразного центрального отопления многоэтажек
схемы отопления многоэтажных жилых домов

на схеме отопления
трубы отопления:
красная — подача
синяя — обратка
shunt — шунт при радиаторе, перемычка

вариант A
В отопительные приборы теплоноситель от подающей трубы подается вниз батареи (как правило, чугунные). Не знаю, из каких соображений оно так, против гравитационного принципа самоциркуляции воды — может быть, это наследство из парового отопления, а может быть, чтобы ржавчину вымывало из батареи снизу.

вариант B
В батареи вода подается нормально — сверху вниз.

Как усилить отопление на последнем этаже дома при нижней разводке — в отопительный сезон зимой

Ремонтные работы с отоплением со сливом воды даже из одного стояка в морозы очень чреваты скандалами с соседями и даже образованием не только воздушных, но и ледяных пробок в системе отопления в подвале и подъезде.

Первое, что приходит в головы замерзающим жильцам — купить электрический обогреватель, и греть электричеством. Но если процесс отсыревания потолка и стен зашел далеко, то жалкими 1-2 киловаттами электричества процесс похолодания в квартире не остановить.
Например, пятиэтажка из силикатного кирпича, плоская крыша, квартира угловая 2-комнатная, ориентация дома — с севера на юг, южный торец дома.
Наблюдаются повышенные потери тепла, по сравнению с остальными квартирами в подъезде. Самые большие теплопотери в угловой верхней квартире часто бывают через потолок, на теплоизоляцию которого, пока мороз не грянет — жильцы не перекрестятся.

Перерытие само по себе 10-20 сантиметров железобетона, в лучшем для теплоизоляции случае пустотные плиты перекрытия ПК 60-12 толщиной 22 см, не является теплоизоляцией.
Наружные стены толщиной полметра, масса влажного 1 квадратного метра стены — почти тонна, да еще над головой каждый квадратный метр потолка весит четверть тонны, представляете, сколько нужно тепла, чтобы прогреть и просушить квартиру?

Если в квартире +14…+16 градусов, а на улице -25 градусов (по Цельсию), то 1-2 киловаттами электрического отопления (круглосуточно) явно не обойдешься. Примерно 10 киловатт нужно жечь целые сутки на протяжении месяца-двух, и проветривать, проветривать, проветривать, чтобы начать выгонять влагу из потолочного перекрытия и стен, чтобы квартира снова стала тёплой.

Но в хрущевках электропроводка слабая, максимально можно включить 2-3 киловатта нагревательной мощности.

Но даже 1 киловатт круглосуточного отопления за 1 сутки (24 КВт-ч) стоит 2 евро дневного тарифа (16 КВт-ч) и 66 евроцента ночного электротарифа (8 КВтЧ). Итого электричества на 80 евро в месяц по болгарским ценам 2014 года (цены мало изменились с прошлого года).

800 евро в месяц вряд ли кому понравится платить за проблемы с теплоизоляцией и отоплением. Поэтому — другие способы ‘увеличить тепло в квартире’:

Первый Способ увеличения теплоотдачи отопительных приборов, то есть батарей.

Обдув батарей

Это самый гуманный способ, не связанный с перекрыванием стояка. Элементарно организовать обдув батарей вентиляторами — примерно как рассказано в материале сделать вентиляторный радиатор из установленного.

Поменьше греть стены за батареей — остальной квартире будет теплее

Так как стены стены промокают за батареями только в совсем тяжелых случаях, и повышенная температура стены за батареями — это бестолковое отопление улицы, то можно перераспределить тепло в пользу холодных потолка и стен — сделать теплоизоляцию за батареями.
И вообще утеплиться.
По поводу пенопласта и пенополистирола:
Эти теплоизолирующие материалы за батареей будут усиленно загрязнять воздух в квартире, лучше бы их не надо. Хороши маты из каменной ваты и алюминиевой фольги (примерно как на теплотрассах).

Врезать шаровой кран в шунт — регулируемый шунт батарей

На схеме отопления shunt (труба-перемычка) — это для того, чтобы не вся горячая вода отопления проходила только через ваш отопительный прибор, а кое-какое тепло доставалось и нижним соседям. Но соседям у нижних соседей нет над головой холодного перекрытия с чердаком или техническим полуэтаж! Чтобы было более равномерное распределение отопление по этажам, можно попробовать заставить владельца отопления врезать кран в шунт. Тем самым будет возможность регулировать долю теплоносителя, проходящую
через батарею.

Прикрыли кран — уменьшили поток теплоносителя в стояке (суммарную теплоотдачу стояка), зато увеличили поток через батарею верхнего этажа (увеличили тепло от самой верхней батареи). Но это риск разбалансировать отопление всего стояка и дома.

Диагональ — это дополнительные калории

Диагональная схема подключения отопительных приборов — сверху вниз — с одной стороны радиатора на другую — по диагонали. Так как пути прохождения воды по рёбрам плюс между секциями в дианональном случае имеют более-менее одинакое гидравлическое сопротивление — скорость потока теплоносителя, то и батареи прогреваются равномернее, теплоотдача несколько выше (может быть, зависит от многих факторов).

Радикальное улучшение отопления

Заставить собственника отопления сменить стояк вместе с засоренными заросшими трубами и радиаторами.

Опасайтесь утепления дома пенопластом снаружи без проверки и ремонта вентиляции — если дом уже промок, то укутанный пенопластом он не просохнет уже никогда.

В Европе — теплосчётчики и теплоизоляции, в холодных странах бывшего СССР — теплосчётчики без теплоизоляции

Опасайтесь установки в таких аномально холодных квартирах теплосчётчиков.
Истинная цена центральной тепловой энергии (от ТЭЦ и т.п. «городского масштаба») примерно равна цене электрической энергии — это закон экономики. Если цены пока не сравнялись, то сравняются в скором времени.
Вернитесь и вчитайтесь выше в стоимость электрического отопления. Поставить на счётчик тепла холодную квартиру — это просто, попробуйте ПОТОМ отказаться, когда счёт составит сумму с двумя-тремя нулями — в долларах.

Сначала утепление дома масштаба капремонта, потом — счётчик тепла.

Аларм-признаки: пропаганда «Альтернативные источники энергии и инновационные приборы учета тепла внедряют в области».

СНГ-фактор отопления

Если в подъезде не мерзнет ни один начальник хотя бы районного уровня, авторитет (криминальный, бизнес) то высока вероятность, что на простых людях просто экономят, чтобы вышеуказанным товарищам в других домах было комфортно и бесплатно. То есть цена вопроса — повернуть вентиль, подать тепло в замерзающий подъезд, дом, квартиру.

Есть у вопроса отопления и макроэкономическая цена — доля энергоносителей, которые начальствующие товарищи могут продать за валюту. Чем больше газа расходуется на отопление квартир в СНГ — тем меньше они получают денег. А для ТЭЦ на угле и мазуте сомневаюсь, что в «современном мире» еще есть оборудование.
Экспорт газа (за валюту) из России составляет всего 1/4 часть от внутрироссийского потребления газа!
( Нефтегазовый экспорт России и реальный долг России — Нефть и не-народные деньги )

Как оно, отопление у соседей по СНГ: отопление холодно (не-Кремлёвский Гугл)

комметарий дословно
01555 вот иза таких спецов и не работант система отпления которые незнают что такое байпас и куда его всунуть

Совковый товарисч по имени rjkjzy правильно «отметил», что гидравлическое сопротивление системы отопления не должно увеличиться перекрытием байпаса в квартире — нужно подключить радиатор с бОльшим условным проходом (Dу) или параллельно врезать два радиатора или вместо байпаса / радиатора устроить теплообменник с большим Dу к локальной системе отопления — гидравлическую развязку.

Квартирная система отопления с гидравлической развязкой — состоит из:

источник тепла — теплообменник с центральным отоплением. Например, плоская металлическая коробочка длиной 20-25 см и шириной 2 см) с медной или алюминиевой перегородкой, выдерживающая 6-10 атм., в которой с одной стороны протекает центральный теплоноситель, а с другой — квартирный теплоноситель

отопительного радиатора

отопительных труб

циркуляционного насоса горячей воды, если не применена разводка труб для гравитационного отопления

Почему совковые товарисчи не делятся знаниями, на которые намекают? Знаю ответ: потому, что у есть них только намёк на знание.

Холодно.netnotebook.net

последние изменения статьи 10янв2014, 18янв2014

Рециркуляция горячей воды без насоса

Горячая вода менее плотная, чем холодная, что делает ее более плавучей. В этом смысле он будет плавать в более прохладной воде. Он вытеснит более холодную воду, которая затем опускается, потому что она более плотная. Это может стать бесконечной петлей, управляемой горячей водой в вашем водонагревателе. Все, что требуется для работы этого контура, — это чтобы водонагреватель находился ниже светильников, в которые вы хотите подавать горячую воду, и чтобы там была небольшая «помощь» для увеличения производительности контура.Эта помощь состоит в том, что обратная труба из удаленного места меньше, чем подающая труба. Таким образом, если вы проложите трубу диаметром ¾ дюйма к удаленному месту, вы затем проложите ½-дюймовую трубу обратно к водонагревателю. Сторона подачи отходит от верхней горячей стороны резервуара и возвращается на дно резервуара к тройнику, установленному на выпускном отверстии резервуара.

Несколько лет назад я нашел некоторую информацию о том, что последние 10 футов или около того должны быть неизолированы, чтобы петля функционировала.Теперь вы можете забыть эту информацию. Цикл перезапускается полностью (немедленно), даже если все линии сильно изолированы. Я почти уверен, что это связано с перепадами давления, создаваемыми большими и меньшими трубами. Вероятно, есть способы настроить систему дальше, но для практических целей нам не обязательно вдаваться в подробности. Я оставлю нюансы на усмотрение гиков.

Эта «термосифонная система» идеальна для случаев, когда у вас есть водонагреватель в подвале и у вас есть удаленная раковина, в которую вы хотите «немедленно» подать горячую воду.Раковины и другие приспособления, расположенные далеко от водонагревателя, могут привести к потере большого количества воды, пока вы ждете, пока туда придет горячая вода. Конечно, сразу получить там горячую воду придется немало. Бесплатных обедов нет.

В прошлом я писал в блоге о том, насколько просто это можно сделать, но этот пост прояснит некоторую информацию в этом посте. Он также покажет, как можно настроить систему для подачи горячей воды, в то же время поддерживая достаточно высокую температуру воды в контуре, чтобы препятствовать росту бактерий.

Поскольку потребность в горячей воде во время сна минимальна, не было бы неплохо установить таймер в системе, чтобы мы могли периодически останавливать циркуляцию? Если вода не застаивается, бактерии обычно не являются проблемой. Большинство систем с реальным насосом имеют таймеры, которые можно настроить так, чтобы насос работал только тогда, когда вы этого хотите. То же самое можно сделать с пассивной или термосифонной системой. Это можно сделать, установив электронный клапан, управляемый таймером — конечно, тогда он не так пассивен, как был.Эти низковольтные клапаны могут работать за гроши в год и очень эффективны. Клапан обычно закрыт, и для его открытия требуется питание. Уменьшая количество «открытого времени», мы можем еще больше сократить количество пенсов.

Таймер и трансформатор, электронный клапан, датчик Ниппель теплоуловителя, используемый в качестве «обратного клапана» при возврате в резервуар

Одна из сложных проблем термосифонной системы — это когда в доме есть приспособления, которые не включены в комплект поставки. петля. Это может произойти с оборудованием, расположенным на том же уровне, что и водонагреватель (ванные комнаты, прачечные на цокольном уровне и т. Д.).Когда вы запускаете горячую воду в эти приспособления, вы не только останавливаете работу термосифонной петли, которая обслуживает удаленное место, но вы даже можете запустить поток в обратном направлении. Когда он меняет направление, вы можете получить очень горячую воду со дна резервуара, идущую в удаленное место, а затем очень холодную воду, поскольку холодная вода подается на дно резервуара. Эту проблему можно решить, установив датчик, который может определять, когда горячая вода забирается другими приборами. Датчик представляет собой переключатель «открывается при повышении», который замыкается, когда температура снова падает.Когда датчик закрывается (поскольку температура воды начинает снижаться после использования), клапан открывается и позволяет термосифону снова работать.

Следует также отметить, что на петле не должно быть никаких приспособлений ни до, ни после самой дальней точки. Все, что находится в контуре, должно выходить за пределы контура, иначе перепады давления, о которых я упоминал, снова станут проблемой.

Общая идея сверхизоляции труб — реальность непредвиденных последствий.

Еще одним ключевым компонентом успешной работы термосифонного контура является сверхизоляция труб, идущих в удаленное место, чтобы трубы удерживали тепло в течение значительного количества времени, в то время как другие точки использования могут держать клапан закрытым, или когда таймер запрограммирован на закрытие клапана (например, ночью). (Подробнее о моем обучении с помощью суперизоляции труб позже.) Это также будет очень полезно для систем с насосами. Это также означает, что цикл не обязательно должен работать все время в течение дня — возможно, работает ½ раза — еще раз, что еще больше снижает эти копейки. Чем выше температура в этих трубах, тем меньше возвратная вода вызовет возгорание водонагревателя, чтобы нагреть его до температуры.

Любая система рециркуляции воды заставит ваш водонагреватель работать чаще, но из-за большего количества воды при более высокой температуре водонагреватель вряд ли будет работать так долго, даже если он будет работать немного чаще.Насколько эффективна будет система, зависит от затрат на воду, энергозатрат, типа водонагревателя и от того, насколько хорошо вы можете изолировать все. У газовых водонагревателей есть преимущества из-за более быстрой скорости восстановления, но это можно легко компенсировать с помощью электрического водонагревателя, который намного легче изолировать. На самом деле невозможно изолировать газовый водонагреватель до уровня, который может сделать электрический водонагреватель. Я не говорю о добавлении тонкой и бессмысленной изоляции из стекловолокна вокруг резервуара, я говорю о добавлении значительных от 3 до 6 дюймов пены с высоким R вокруг нагревателя.Несколько лет назад я добавил к своему 2 ″ — следующий обогреватель получит больше.

Жесткая изоляция из пеноматериала вокруг резервуара

Что касается аргумента, что некоторые производители аннулируют гарантию, если вы добавляете изоляцию, это может быть риском, на который стоит пойти. Кого волнует, сокращает ли добавление изоляции срок службы водонагревателя, если изоляция сэкономила вам сотни долларов на энергозатратах. Я, например, хотел бы узнать, почему добавление изоляции сокращает срок службы обогревателя.Я предполагаю, что все точки доступа, таблички с данными, предупреждающие таблички, слив, TPRV и т. Д. Останутся доступными. Отсутствие изоляции резервуаров, вероятно, больше связано с этими более поздними проблемами, чем с сроком службы резервуара.

Большинство водонагревателей, даже отвечающих современным требованиям к энергии, на самом деле имеют незначительное количество изоляции вокруг них — обычно не более R-8 — R-14.

Здесь все становится еще сложнее. Мы хотим, чтобы температура воды в кранах была ниже 120 градусов по Фаренгейту, чтобы предотвратить ожоги.Проблема с такой температурой в том, что она идеально подходит для роста бактерий, в том числе бактерий Legionella. Обычно рекомендуется поддерживать температуру в баке на уровне 140 градусов по Фаренгейту, чтобы контролировать рост бактерий в нагревателе. Если температура вашего аквариума составляет 120 градусов по Фаренгейту в течение недели, когда вы уезжаете в отпуск, вы фактически создали потенциальный инкубатор. Некоторые власти считают, что о бактериальных инфекциях, вызванных водонагревателями, очень мало сообщается.

Решение — установить термостатический смесительный клапан.

Я считаю хорошей идеей установить его на водонагревателе, чтобы вся подаваемая вода после этого момента имела безопасную температуру. Клапан разбавляет горячую воду в зависимости от того, что вы регулируете с помощью регулирующего клапана — в любом случае, от 112 до 120 градусов по Фаренгейту, как правило, будет удовлетворительным. Некоторые люди настаивают на том, чтобы вода была горячее, чем в посудомоечной машине, и в этом случае вы можете захотеть подлить горячую воду до смесительного клапана для этого устройства. Однако большинство современных посудомоечных машин повышают температуру воды в посудомоечной машине, и поэтому это может быть не так необходимо, как можно было бы подумать.

Датчик температуры и термостатический смесительный клапан

В моем собственном доме у меня есть смесительный клапан на водонагревателе, который покрывает обе ванные комнаты (верхнюю и нижнюю) и прачечную (нижнюю). Еще один смесительный клапан находится в конце длинного рециркуляционного контура для кухни.

В некотором смысле вы можете думать о контуре рециркуляции как о продолжении водонагревателя — оба являются очень горячей водой, чтобы контролировать рост бактерий, в то время как два смесительных клапана сохраняют воду в безопасности, чтобы предотвратить ошпаривание.

Но как насчет затрат на хранение всей этой воды при таких высоких температурах?

Не забывайте, что я сказал раньше о том, что бесплатных обедов не будет. Дополнительные затраты, связанные с потреблением энергии для поддержания нагревателей при более высокой температуре, можно легко компенсировать за счет сверхизоляции резервуаров для хранения, возможно, даже уменьшения размера необходимого резервуара или, по крайней мере, наличия большего количества доступной горячей воды для разбавления для использования в светильниках. Является ли более затратным содержание резервуара на 80 галлонов при температуре 112–120 градусов по Фаренгейту или резервуара на 50 галлонов при температуре 135–140 градусов по Фаренгейту? Опять же, я позволю фанатам разобраться в этом вопросе.Но суть в том, что резервуар защищен от роста бактерий, а соответствующая температура в приспособлениях достигается за счет смесительных клапанов.

Ожидание экономии энергии и наличие безопасного горячего водоснабжения в наших домах в лучшем случае может быть компромиссом.

Примечание по сверхизоляции труб горячей воды контура рециркуляции.
В моем случае я решил проложить подающий и обратный контуры близко друг к другу, при этом каждая линия условно обернута изоляцией из пенопласта — примерно R-4.Две трубы были проложены внутри 7-дюймового металлического канала, который я затем заполнил аэрозольной пеной — как «Great Stuff». Я собрал трубу секциями по 3 фута и распылял пену внутри трубы, когда собирал ее. На каждой длине трубы просверлено четыре отверстия диаметром ¼ дюйма для распыления пены в трубу. Я мог смотреть в открытый конец трубы, чтобы следить за тем, как она наполняется. Мой пробег трубы составляет 44 фута. ДЛЯ ЭТОГО МНОГО БАНКОВ ПЕНЫ! И теперь мы находимся на «кривой обучения». В основном это означает незнание, что для затвердевания аэрозольной пены в баллончике требуется воздух и влажность — без этих ингредиентов аэрозольная пена ВОЗВРАЩАЕТСЯ В ЖИДКОСТЬ!
Труба открылась, обнаружив беспорядок
Whodathunkit! Итак, теперь у меня было 44 фута воздуховода с жидкостью на дне, и мне пришлось начинать все сначала.Используя все эти ¼-дюймовые отверстия в качестве пилотных, я просверлил 2-1 / 8-дюймовые отверстия кольцевой пилой по всей длине. Через эти большие отверстия я мог бы нанести пену для спрея по всей длине, добавляя понемногу каждый день. Это дало пене возможность застыть в воздухе. Это заставляет меня задаться вопросом, как часто это случалось с другими людьми, когда они думали, что успешно изолируют внутри полости, когда на самом деле она просто снова превращается в жидкость.
Если бы мне пришлось делать это снова и снова, я бы построил большую коробку вокруг труб и изолировал ее целлюлозным волокном за небольшую часть стоимости.

Чарльз Бьюэлл, Инспекция недвижимости в Сиэтле

Если вам понравился этот пост и вы хотите получать уведомления о новых сообщениях в моем блоге, пожалуйста, подпишитесь по электронной почте в маленьком поле справа. Я обещаю НЕ рассылать спам на вашу электронную почту

Общие сведения о тепловых системах: системы водяного отопления и охлаждения

В прошлом месяце эта колонка была посвящена системам воздуховодов, используемых для HVAC в коммерческих зданиях.В этом месяце мы обсудим водяные системы отопления и охлаждения и сосредоточимся на низкотемпературных системах, системах с охлажденной водой и двухтемпературных системах. В гидравлических системах жидкая вода циркулирует по трубам для обогрева и охлаждения зон здания. Хотя некоторые считают, что паровое отопление относится к этой категории, мы рассмотрим паровые системы в одной из следующих рубрик.

Гидравлические системы состоят из источника энергии (бойлера, водонагревателя или чиллера), а также связанных с ним насосов и трубопроводов, которые соединяют источник с подходящими оконечными теплообменниками, расположенными в помещениях.Хотя существуют некоторые гравитационные системы, циркуляция в подавляющем большинстве гидравлических систем обеспечивается насосами с электрическим приводом. Изоляция широко используется в гидравлических системах для ограничения теплового потока и контроля конденсации (в системах с охлажденной водой).

Системы

Hydronic имеют преимущества, связанные с относительно низкими начальными затратами на установку, низкими эксплуатационными расходами и практически бесшумной работой. Основным недостатком гидравлических систем является то, что они не удовлетворяют требованиям вентиляции, предъявляемым жителями здания.Также контроль влажности либо отсутствует, либо плохой. Гидравлические системы часто комбинируются с воздушными системами для устранения этих недостатков.

Гидравлические системы часто классифицируют по рабочей температуре. Справочник ASHRAE ¹ определяет 5 категорий:

Низкотемпературная вода (LTW)	° F
Среднетемпературная вода (MTW)	250 ^° F до 350 ^° F
Высокотемпературная вода (ГВ)	> 350 ^° F
Охлажденная вода (CW)	40 ^° F до 55 ^° F
Двухтемпературная вода (DTW)	LTW и CW

Большинство систем, используемых в коммерческих зданиях, представляют собой низкотемпературные (LTW) системы, системы с охлажденной водой (CW) или двухтемпературные (DTW) системы.

На рисунке 1 показана базовая система LTW, состоящая из (1) источника — в данном случае водогрейного котла, (2) циркуляционного насоса, (3) нагревательных змеевиков, расположенных в обслуживаемых помещениях, (4) соединительного трубопровода. устройства и (5) расширительный бак. Назначение расширительного бака — обеспечить объемное расширение и сжатие воды из-за изменений температуры в системе и поддерживать необходимое давление в системе. Хотя расширительный бак не находится непосредственно на пути потока, он обычно изолирован на том же уровне, что и трубопровод, чтобы минимизировать теплопотери / приток тепла в систему.

Трубопровод

Трубопроводы обычно изготавливаются из стали или меди. Сталь обычно дешевле и используется для размеров более 1 дюйма. Медь дороже, но предпочтительнее для меньших размеров из-за простоты установки. Системы трубопроводов могут быть спроектированы как системы «с прямым возвратом» или «с обратным возвратом». Схема прямого возврата показана на рисунке 1. Недостатком этой системы прямого возврата является то, что длина путей потока (и, следовательно, сопротивление потоку) различается для различных оконечных устройств.Путь потока через блок A значительно короче, чем путь через блок B. Скорость потока будет выше через блок A. То же самое верно для блоков C — E. нежелательно. Необходимо добавить балансировочные клапаны, чтобы уравновесить поток после установки системы.

Аналогичная система с обратным возвратом показана на рисунке 2. Преимущество системы с обратным возвратом состоит в том, что сопротивление потоку для каждого из отдельных путей потока примерно одинаково, поэтому система по существу самобалансируется.Система обратного обратного трубопровода является более дорогостоящей из-за того, что требуется дополнительная длина обратного трубопровода, но часто оправдана там, где контроль потока имеет решающее значение.

Для гидравлических систем, которые обеспечивают как обогрев, так и охлаждение, распределительная система может быть сконфигурирована как двухтрубная, так и четырехтрубная. 2-трубная система показана на рис. 3. Здесь один трубопроводный контур используется для подачи либо охлажденной воды в течение сезона охлаждения, либо горячей воды в течение отопительного сезона. Для этой системы оператор несет ответственность за выбор дня, когда система переключается с охлаждения на нагрев (и наоборот).Это означает, что в промежуточные сезоны в одних помещениях будет слишком холодно, а в других — слишком тепло.

Альтернативой является 4-трубная система (рис. 4), которая дает оператору возможность циркулировать как горячую, так и охлажденную воду в промежуточные сезоны. Четыре трубы (2 подающие и 2 обратные) обслуживают каждый из оконечных устройств. Система более дорогая, поскольку количество трубопроводов увеличивается примерно вдвое, но общий комфорт пассажиров значительно повышается.

Изоляция для гидравлических трубопроводов требуется большинством строительных норм.Международный кодекс энергосбережения (IECC) 2015 года требует, чтобы толщина изоляции составляла от 1/2 дюйма до 1 дюйма для трубопроводов охлажденной воды с номинальным размером трубы (NPS) менее 8 дюймов — в зависимости от рабочей температуры и размера трубы. Для систем горячего водоснабжения, работающих при температуре ниже 200 ^° F, IECC 2015 требует толщины изоляции от 1 до 2 дюймов. Большинство кодексов включают исключение для тех участков трубопроводов, где приток тепла или потери тепла не увеличивают потребление энергии. Например, трубопровод, проходящий через отапливаемое пространство к модульному нагревателю, не потребует изоляции, поскольку любые потери тепла из трубопровода помогут компенсировать тепловую нагрузку на помещение.

В гидравлических системах трубопроводов используются различные изоляционные материалы. Изоляция из минерального волокна (стекловолокно и минеральная вата) с универсальной оболочкой, приклеенной на заводе-изготовителе, часто используется на трубопроводах горячей и холодной воды в коммерческих зданиях. Гибкие эластомерные и полиолефиновые изоляционные материалы без оболочки также часто встречаются в гидравлических системах. Также широко используются полиизоциануратные, фенольные, экструдированные полистиролы и пеностекла.

Клеммные блоки

В гидравлических системах используются различные оконечные устройства, включая змеевики нагрева / охлаждения в центральных кондиционерах, змеевики зонального или центрального повторного нагрева, ребристые радиаторы, конвекторы, блочные нагреватели, фанкойлы, панели лучистого отопления / охлаждения. , и водо-водяные теплообменники.

Самыми простыми оконечными устройствами являются радиаторы с оребрением (рис. 5). Обычно они используются для обогрева зданий по периметру. Управление локальной зоной обеспечивается либо регулирующим клапаном, который изменяет поток воды, либо, в некоторых установках, регулировкой воздушной заслонки для регулирования конвективного потока через змеевики. Системы периметра часто используют сброс температуры наружного воздуха, стратегию управления, которая увеличивает температуру воды на входе при понижении температуры наружного воздуха.

Типичный фанкойл показан на рисунке 6.В этом устройстве используется вентилятор с электрическим приводом для циркуляции воздуха в помещении через змеевики нагрева / охлаждения. Зонное регулирование обычно обеспечивается термостатом, который изменяет скорость вращения вентилятора в зависимости от нагрузки зоны. Обратите внимание, что на рисунке показаны 2 отдельных змеевика — один для нагрева, а другой для охлаждения, что делает этот блок подходящим для 4-трубной системы. Некоторые фанкойлы расположены так, что в них может поступать вентиляционный воздух через проем во внешней стене. Агрегаты ИВЛ аналогичны устройствам, но обычно предназначены для подачи в помещение до 100% наружного воздуха.

Насосы

В гидравлических системах используются различные насосные устройства. Системы с одинарными центробежными насосами с постоянной скоростью являются обычным явлением для небольших установок, но установки с несколькими насосами обеспечивают резервирование на случай выхода насоса из строя или его вывода из эксплуатации для проведения технического обслуживания. Насосы могут быть установлены в параллельной или последовательной конфигурации. Для параллельной конфигурации насосы оснащены обратными клапанами для предотвращения рециркуляции через выключенный насос. Приводы с регулируемой скоростью становятся экономичными, что позволяет более точно согласовывать работу насоса с требованиями.Насосы обычно изолированы на том же уровне, что и трубопроводы, с использованием сборных коробок или съемных / многоразовых крышек для облегчения технического обслуживания.

Номер ссылки

Справочник ASHRAE 2012 г. — Системы и оборудование HVAC. ASHRAE, 1791 Tullie Circle, Атланта, Джорджия.

Термосифонная система — обзор

7.5.1 Объединение технологий

Согласно Калогиру и Трипанагностопулосу (2006), более ранние концепции гибридных PV / Ts были опубликованы в 1978 году, а первая коммерческая термосифонная система этого типа была опубликована примерно 20 лет спустя. .Фотоэлектрические элементы преобразуют солнечное излучение в электричество, и элементы соединяются, образуя фотоэлектрические модули, которые, в свою очередь, также сгруппированы последовательно или параллельно или в комбинации как последовательного, так и параллельного (Tiwari, Mishra, & Solanki, 2011). Рис. 7.15 показывает PV / T.

Рисунок 7.15. Фотоэлектрический / тепловой коллектор.

На рис. 7.15 показаны фотоэлектрические медные трубы для горячего водоснабжения, электрические соединения и фотоэлектрические гирлянды. Типичный фотоэлектрический преобразователь предназначен для выработки электроэнергии через фотоэлементы и одновременной передачи тепла, поглощенного элементами, а не преобразованного в электричество, посредством такой среды, как воздух или вода, для немедленного использования или резервирования в системе горячего водоснабжения. бак.Тепло в фотоэлектрическом модуле возникает из-за того, что элементы не могут преобразовывать солнечное излучение всех длин волн в электричество. Удаление тепла полезно не только для подачи горячей воды, но, главным образом, для поддержания разумной эффективности элементов, поскольку выходная электрическая мощность может упасть на 0,2–0,5% на каждый 1 ° C повышения температуры фотоэлектрического модуля, как заявили Макки, Омер. , и Сабир (2015). Более высокая удельная теплоемкость воды по сравнению с воздушной средой, а также меньшие колебания температуры, делает жидкость более подходящей в качестве рабочего тела для гибридных коллекторов, что обеспечивает некоторую гибкость конструкции, как показано на рис.7.16.

Рисунок 7.16. Поперечные сечения фотоэлектрических / тепловых коллекторов с водой в качестве рабочего тела (а) Конструкция в виде листов и труб. (б) Коробчатая конструкция канала. (c) Канал над фотоэлектрической конструкцией. (d) Канал ниже PV (прозрачный) дизайн (Chow, 2010).

Первый тип коллектора, показанный на рис. 7.16, пластинчатый и трубчатый, представляет собой наиболее распространенную конструкцию с пластиной и трубками абсорбера, такую как широко распространенный FPC. Иначе и быть не могло; Имея это в виду, Флоршуец (1979), Лалович, Кисс и Виклием (1986), Агарвал и Гарг (1994), а также Гарг и Агарвал (1995) задумали свои исследования PV / Ts, моделируя PV / Ts из труб и листов. путем наклеивания фотоэлементов на пластину.Циркуляция жидкости достигается за счет эффекта термосифона и силы тяжести. Даже при высокой применимости FPC в качестве опоры для фотоэлементов, второй тип, конструкция коробчатого канала, был усовершенствован Чоу, Хе и Джи (2006) за счет использования модулей коробчатой конструкции из экструдированного алюминиевого сплава в качестве поглотителя. материала и фотоэлектрического модуля над ним, достигая мгновенного теплового и электрического КПД до 76,3% и 12,3% соответственно. Тем не менее, упаковка коллектора PV / T создает большее количество слоев, как показано на рис.7.17.

Рисунок 7.17. Составляющие слои фотоэлектрического / теплового коллектора (Chow et al., 2006). EVA , этиленвинилацетат; TPT , Тедлар – полиэстер – Тедлар.

Сверху вниз коллектор PV / T на рис. 7.17 имеет первый слой из стекла и второй слой воздуха, прозрачный слой приклеенного TPT (тедлар – полиэстер – тедлар) и EVA (этиленвинилацетат), инкапсулирующий ламинированный фотоэлемент с другим слоем EVA и непрозрачным TPT под ним. TPT обеспечивает хорошую электрическую изоляцию, а EVA — адгезию к пластине абсорбера.Силиконовый гель — это альтернативный герметизирующий материал для EVA, используемый для герметизации ячейки в раме, укрепления против высоких температур, УФ-излучения и других агрессивных агентов. После добавления остальных компонентов, абсорбирующей пластины, изоляционного материала, задней крышки и тепловой части гибридный коллектор готов.

Что касается фотоэлектрического материала, то существует два производственных процесса, один из которых требует больших затрат энергии и дает кристаллический монокристалл кремния или моно (sc-Si) и поликристаллический, а другой состоит из тонкопленочных солнечных элементов, наиболее финансируемых. это аморфный кремний, медь-индий-диселенид, медь-галлий-диселенид, медь-индий-галлий-диселенид и кадмий-теллурид, которые достаточно тонкие, чтобы быть гибкими.Кристаллические кремниевые фотоэлементы преобразуют весь видимый спектр и часть инфракрасного солнечного излучения в электричество, как показано на рис. 7.18, с более длинными волнами без достаточной энергии для возбуждения электронов в полупроводнике фотоэлектрического устройства, тогда как аморфные элементы работают в более узкий диапазон, не заготовка в инфракрасном диапазоне.

Рисунок 7.18. Спектральный отклик аморфного (a-Si) и поликристаллического (Poly) кремния (Sirisamphanwong & amp; Ketjoy, 2012).

Наиболее важной характеристикой фотоэлементов является эффективность ( η _el) в преобразовании солнечного излучения в электрическую энергию, при этом sc-Si занимает первое место в рейтинге.Вторым важным фактором для PV / T является температурный коэффициент ( β ). В регионах, где элементы работают при высоких температурах, что является обычным явлением в местах с высоким уровнем солнечного излучения и температур, происходит более интенсивное ухудшение не только эффективности преобразования, но и срока их службы. Как утверждают Макки и др. (2015), мощность фотоэлектрической панели уменьшается с повышением температуры из-за темнового тока насыщения p − n-перехода, который вызывает линейное уменьшение напряжения холостого хода, несмотря на увеличение тока.Более того, поскольку конструкция фотоэлектрических модулей имеет ряд ячеек, соединенных последовательно для получения необходимого значения напряжения, выходное напряжение увеличивается по мере уменьшения тока, чтобы минимизировать омические потери. Поскольку результирующий ток в последовательной цепочке определяется ячейкой, имеющей наименьший ток, эта ячейка будет иметь самую высокую температуру и ограничит эффективность всей цепочки. В конце концов, поддержание низкой и однородной температуры по всей струне поможет сохранить ее высокие характеристики.Таким образом, охлаждение фотоэлектрического модуля путем отвода ненужного тепла является задачей тепловой части фотоэлектрического модуля.

Толщина элемента также является важным фактором не только как проблема, связанная с затратами, но также как увеличение массы аккумулирующего тепла, которое необходимо отводить с помощью HTF. Чем тоньше ячейка, тем она гибче и не требует жесткой подложки, как другие типы полупроводников. Однако тепловое воздействие на PV / T-клетки делает его анализ более сложным, чем в других пассивных коллекторах.

Основные компоненты водяного отопления и их роль в системе

Всего несколько лет назад компаниям приходилось беспокоиться только о том, чтобы обеспечить хорошее обслуживание клиентов. Удовлетворите клиента, и он расскажет трем друзьям. Расстроите клиента, и он будет кричать об этом с крыш всем, кто будет слушать — в среднем около 10 человек. Эта пословица имела решающее значение для компаний до появления Интернета и социальных сетей.

Новые технологии и новые поколения людей сделали обслуживание клиентов еще более важным, потому что неудовлетворенный клиент может достичь тысяч, даже миллионов, всего несколькими нажатиями на клавиатуру воина.Обслуживание клиентов было расширено и теперь включает все отношения с клиентом и получило название «клиентский опыт» или CX. Этот относительно новый термин означает ценность всего пути взаимодействия клиента с вашей компанией — от первого открытия до онлайн или личного исследования, до найма вас и последующих действий.

Новые технологии и новые поколения людей сделали обслуживание клиентов еще более важным, потому что неудовлетворенный клиент может достичь тысяч, даже миллионов, всего лишь несколькими нажатиями на клавиатуру воина.

CX — это новое направление деятельности предприятий во всех отраслях, и если вы сделаете это неправильно, это может стоить вам продаж, доли рынка или даже жизнеспособности вашего бизнес-плана.

Вероятно, у вас есть несколько отчетов, содержащих ключевые показатели, которые вы отслеживаете. Скорее всего, вы отслеживаете конкуренцию и рынок, чтобы предлагать нужные продукты и услуги по конкурентоспособным ценам. Вы, вероятно, посмотрите, сколько лидов было привлечено, и сколько из них конвертируется в продажи. Все это отличные передовые методы, которые помогут обеспечить успех вашего бизнеса.

А вы CX измеряете? Простое измерение спрашивает ваших клиентов: по шкале от 0 до 10, насколько вероятно, что вы порекомендуете нашу компанию другу или коллеге? Процентная разница между клиентами, которые оценивают вас как 9-10, и клиентами, которые оценивают вас как 0-6, называется вашим показателем Net Promoter Score, или NPS. Чем ближе ваш балл к положительному и равен 100, тем лучше ваш клиентский опыт и тем больше клиентов продвигают ваш бизнес среди других.

Вы также можете измерить другие компоненты CX, такие как удовлетворенность, удержание, лояльность, время ожидания или простота покупки.Независимо от того, какие измерения вы выберете, CX — это гораздо больше, чем просто оценка того, был ли клиент удовлетворен всего одной транзакцией, и больше о том, насколько он был удовлетворен на каждом этапе этого пути. Ощущают ли они положительную связь с вашим брендом после покупки?

CX — это новое направление деятельности предприятий во всех отраслях, и если вы сделаете это неправильно, это может стоить вам продаж, доли рынка или даже жизнеспособности вашего бизнес-плана.

Золотым стандартом обслуживания клиентов является Disney.Почему? Потому что они продают не только аттракционы, еду или даже уши Микки Мауса. Они создают впечатление, которое создает эмоциональную связь со своими клиентами. Каждый сотрудник или актер должен делать вас счастливыми и создавать волшебные моменты. Брюс Джонс, старший директор по программированию Института Диснея, предлагает следующие принципы Диснея, которым может следовать ваш бизнес: 1) Создание общей организационной цели; 2) целостное понимание ваших клиентов; и 3) рассматривать исключительные услуги как экономический актив, а не как расходы.

Начните задавать вопросы

Как вы можете оценить свой опыт работы с клиентами? Начните с того, что задайте некоторые из приведенных выше вопросов на этапах вашего процесса. Попросите клиентов заполнить краткую анкету, охватывающую все ключевые точки взаимодействия, такие как ваш веб-сайт, процесс продаж, установка, платежи и т. Д.

Как вы можете оценить свой опыт работы с клиентами? Начните с того, что задайте некоторые из приведенных выше вопросов на этапах вашего процесса. Предложите клиентам заполнить краткую анкету, охватывающую все ключевые точки взаимодействия, такие как ваш веб-сайт, процесс продаж, установка, платежи и т. Д.

После того, как вы зададите вопросы, «ответьте» на них, используя отзывы. На основе вашего анализа того, что работает, а что нет, вы сможете решить, что вам следует прекратить делать, что вам следует начать делать и что вам следует продолжать делать. Выясните, что именно вы сделали, чтобы кто-то продвигал свой бизнес, и осознайте, что могло произойти, чтобы сделать кого-то хулителем, и решите эту проблему.

Чтобы улучшить качество обслуживания клиентов, вот важные области, которые вы можете рассмотреть в своем подрядном бизнесе, которые могут оказаться «низко висящими плодами».”

Go Mobile

Убедитесь, что ваш веб-сайт и многие процессы оптимизированы для мобильных устройств. Вам не нужно приложение из магазина приложений, чтобы сделать его удобным. Это может быть так же просто, как убедиться, что ваш сайт хорошо выглядит и хорошо работает на мобильном устройстве. Пока вы занимаетесь этим, проверьте свой веб-сайт на предмет сообщений, которые он передает. Соответствует ли этот сайт бренду вашего бизнеса?

Связь

Говорят, что если вы сможете связаться с потенциальным клиентом в течение пяти минут, у вас будет гораздо больше шансов привлечь клиента, чем если вы ответите даже через 30 минут.Инвестируйте в скорость. Инвестируя как в процессы, так и в инструменты, необходимые для быстрого возвращения к клиентам, вы не только улучшаете качество обслуживания клиентов, но и увеличиваете количество закрытых сделок. Быстрая мышь достает сыр.

Говорят, что если вы сможете продолжить работу с потенциальным клиентом в течение пяти минут, у вас будет гораздо больше шансов привлечь клиента, чем если вы ответите даже через 30 минут. Инвестируйте в скорость.

Одним из способов увеличения скорости является автоматизация электронной почты и процессов.Когда клиент просит вас измерить площадь, чтобы узнать цену, отправьте ему электронное письмо с указанием сроков. Сколько времени нужно, чтобы вернуться к кому-то с такой оценкой? Если это займет у вас 3-5 рабочих дней, как вы сможете это сделать за один день? Все, что вы делаете медленно, дает вашим конкурентам возможность украсть ваш бизнес.

Учитывайте свои третьи стороны

Большинство из нас привлекает третьих лиц для выбора способов оплаты, маркетинга или заключения субподряда. Компании, с которыми вы работаете, расширяют клиентский опыт и влияют на восприятие вашего бизнеса.Убедитесь, что они отражают те же ценности, что и вы. Прежде чем привлекать компанию, узнайте о них как можно больше. Если неудачный опыт случится с одной из ваших сторонних компаний или с субподрядчиком, кто виноват? В большинстве случаев это вы.

Подрядчикам следует учитывать качество обслуживания клиентов, а не только их удовлетворенность, чтобы сегодня сделать свой бизнес более актуальным и прибыльным. Изучая, как клиенты взаимодействуют с вами, вы станете более успешным, привлечете больше потенциальных клиентов и завершите больше продаж.Кроме того, довольные клиенты могут даже рассказать миру о том, какую замечательную компанию вы возглавляете. Разве все не захотят, чтобы команда «внешних продавцов» рассказывала о своем бизнесе?

Роб ПалмерEnerBank Роб Палмер — исполнительный вице-президент и менеджер по банковским операциям EnerBank USA ^®, национального поставщика необеспеченных ссуд на улучшение жилищных условий. Он курирует операции и информационные технологии, а также является председателем комитета по информационным технологиям EnerBank. Роб имеет более чем 25-летний опыт разработки сложных решений, ориентированных на людей и ориентированных на технологии.

Попадание в горячую воду: Практическое руководство по системам водяного отопления

Одним из положительных результатов недавнего энергетического кризиса стало развитие и совершенствование технологий использования альтернативных форм энергии. Нигде эти усилия не были более очевидными, чем рост использования древесины в качестве источника топлива. Многие односемейные дома, построенные в последние годы, предусматривают хотя бы частичное отопление дровами.Некоторые коммерческие, промышленные и сельскохозяйственные предприятия, которым требуется большое количество тепла, также либо перешли на древесину, либо рассмотрели ее.

Один из наиболее удобных, эффективных и рентабельных способов, с помощью которых жилые, сельскохозяйственные и мелкие коммерческие пользователи могут пользоваться преимуществами энергии на базе древесины, — это использование системы водяного отопления (часто называемой гидравлической). Системы горячего водоснабжения, работающие на древесном топливе, особенно подходят для малых и средних предприятий. Основным преимуществом этих систем является то, что они обеспечивают постоянный нагрев при относительно нечастой загрузке.Они также безопасны и могут сжигать недорогое древесное топливо во многих различных формах. Хотя этой технологии как минимум 200 лет, сегодня стоит подумать о ней.

Расширение биологической и сельскохозяйственной инженерии в Государственном университете Северной Каролины спроектировало и протестировало ряд гидравлических систем различных размеров за последние годы. Планы для этих систем доступны за небольшую плату. В настоящее время в Северной Каролине действует несколько тысяч жилых систем горячего водоснабжения, работающих на дровах.Кроме того, около 60 единиц используется для сушки табака и около 300 — для обогрева теплиц. Хотя многие из этих систем были построены на основе проверенных планов, некоторые из них — нет. Когда в системе возникают проблемы, это часто происходит из-за того, что некоторые важные конструктивные или эксплуатационные требования были упущены.

Для эффективной работы важно понимать и соблюдать определенные основные правила. Эта публикация предоставляет оператору системы водяного отопления важную базовую информацию об этом типе системы и ее работе.В первых двух разделах описывается система горячего водоснабжения и ее части, объясняются функции каждой части и даются некоторые простые расчеты конструкции для тех, кто хочет построить свою собственную систему. Третий раздел поможет читателю развить понимание древесного топлива, а четвертый описывает и объясняет экономику систем горячего водоснабжения.

В системе водяного отопления вода используется для хранения тепловой энергии и передачи ее от горящего топлива к месту, где будет использоваться тепло.Все системы горячего водоснабжения (гидроники) состоят из пяти основных частей:

Топка , камера, в которой сжигается топливо;
A резервуар для воды , в котором тепло поглощается и хранится;
Насос и трубопроводная система для транспортировки нагретой воды;
Теплообменник для отвода тепла там, где оно необходимо;
Система управления для управления скоростью использования тепла.

При проектировании водонагревателя на дровах важны три фактора:

Горение . Система должна быть спроектирована так, чтобы топливо сгорало максимально полно.
Теплообмен . Конструкция должна позволять как можно большему количеству выделяемого тепла попадать в воду.
Сохранение тепла . Система должна позволять как можно меньше тепла уходить неиспользованным.

Самая важная часть любой системы горячего водоснабжения — топка или камера сгорания.Если он неправильного размера или плохо спроектирован, производительность всей системы пострадает. Самая частая проблема домашних систем горячего водоснабжения — это плохо спроектированная топка. К сожалению, это также одна из самых сложных проблем, которую можно решить без изменения конструкции и восстановления топки.

Как горит древесина

Чтобы оценить необходимость правильно спроектированной топки, необходимо понимать, как горит дрова. Горение (горение) — это процесс, при котором кислород химически соединяется с топливом, выделяя тепло.Тепло также необходимо для запуска процесса. Однако, однажды начавшись, реакция может быть самоподдерживающейся.

Большинство людей знают, что для сжигания необходимы топливо и кислород. Однако многие не осознают, что тепло также необходимо. Многие проблемы в системах водяного отопления связаны с недостаточным количеством тепла в камере сгорания.

Двумя основными компонентами древесины являются целлюлоза и лигнин. Эти два химических вещества состоят в основном из углерода, водорода и кислорода.При повышении температуры древесины некоторые летучие вещества, содержащиеся в ней — вода, воск и масла — начинают выкипать. При температуре около 540 ° F тепловая энергия приведет к разрыву атомных связей в некоторых молекулах древесины. Когда тепловая энергия разрывает связи, которые удерживают вместе атомы, составляющие лигнин или целлюлозу, образуются новые соединения — соединения, которых изначально не было в древесине. Этот процесс известен как пиролиз. Эти новые соединения могут быть газами, такими как водород, окись углерода, двуокись углерода и метан, или они могут быть жидкостями и полутвердыми веществами, такими как смолы, пиролитовые кислоты и креозот.Эти жидкости в виде мелких капель и полутвердых частиц вместе с водяным паром образуют дым. Дым, который выходит из трубы (дымохода) несгоревшим, является потраченным топливом.

По мере того, как температура продолжает расти, производство пиролитических соединений резко возрастает. При температуре от 700 до 1100 ° F (в зависимости от присутствующих пропорций) кислород соединяется с газами и смолами с выделением тепла. Когда это происходит, происходит самоподдерживающееся горение.

В какой-то момент во время горения куска дерева все смолы и газы улетят.Остается в основном древесный уголь. В обиходе мы говорим, что древесина сгорела дотла. Эти угли медленно горят снаружи и почти без огня. Количество угля или древесного угля, которое остается после того, как другие части древесины выкипят, зависит в первую очередь от породы древесины, а также от того, как быстро и при какой температуре она была сожжена. Как правило, чем быстрее и горячее сгорает кусок дерева, тем меньше древесного угля остается в виде углей.

Лучше всего быстро обжечь дрова, чтобы получить от них как можно больше тепла.Медленный дымный огонь может тратить до трети тепловой энергии топлива. Для эффективного горения огонь должен получать достаточно кислорода. Высокая дымовая труба, механический вытяжной вентилятор или и то, и другое обычно используются для обеспечения достаточной тяги (потока воздуха в топку).

Однако существуют пределы того, насколько быстро можно заставить дрова гореть. Если воздух нагнетается в камеру сгорания слишком быстро, он имеет тенденцию «задуть» огонь. Результат почти такой же, как недостаток воздуха.

Слишком большое количество воздуха в камере сгорания также может привести к вздутию воздуха.Дыхание на самом деле представляет собой серию взрывов, возникающих в результате резкого смешивания воздуха и древесных газов. Чаще всего это происходит, когда свежее топливо добавляется в слой очень горячих углей. Сильное тепло от углей может отогнать большие объемы горючих газов, которые периодически воспламеняются по мере поступления кислорода. Эти взрывы редко вызывают какое-либо повреждение системы, но возникающий в результате обратный огонь может вызвать ожоги и летящий пепел.

Многие соединения образуются при горении древесины. Только в дыме было идентифицировано более 160 различных видов.В наибольшем объеме выделяются окись углерода, метан, метанол и водород. Хотя эти соединения будут гореть при относительно низких температурах, большая часть оставшихся выделенных соединений, таких как дым и смола, не сгорит полностью, пока температура не достигнет более 1000 ° F. Таким образом, для полного сгорания необходима горячая топка.

В большинстве хорошо спроектированных систем горячего водоснабжения топка окружена водой. По этой причине эти системы иногда называют «водяными плитами».«В этом типе агрегата стенки топки поглощают большую часть выделяемого тепла. Вода сохраняет стенки топки относительно прохладными, что приводит к хорошей теплопередаче, но не способствует хорошему сгоранию. В большинстве случаев необходимо изолировать стены и пол топки из огнеупорного кирпича. Огнеупорный кирпич замедляет отвод тепла от огня и, таким образом, увеличивает эффективность сгорания.

Обычный красный строительный кирпич, особенно с отверстиями, работает так же хорошо, как белый огнеупорный кирпич для облицовки топки.Хотя красный кирпич не так эффективен, он стоит примерно в пятую часть дешевле белого огнеупорного кирпича.

Конструкция топки

На рис. 1 показано поперечное сечение типичного водонагревательного агрегата. Очень важно, чтобы камера сгорания с водяной рубашкой была достаточно большой. Он должен быть такого размера, чтобы он не только принимал заряд топлива, но и позволял полностью сгореть расширяющимся газам сгорания, прежде чем они потеряют слишком много тепла и перейдут в дымовые трубы.

Одна из наиболее распространенных проблем домашних систем горячего водоснабжения заключается в том, что камера сгорания слишком мала для нормального сгорания. В этом случае трудно разжечь огонь достаточно горячим; он имеет тенденцию курить, даже когда ему дают много воздуха. Если топка еще не слишком мала, добавление облицовки из огнеупорного кирпича может помочь, потому что это сделает огонь более горячим. Однако иногда единственным выходом является замена топки на более крупную.

Мощность системы горячего водоснабжения можно описать двумя способами: с точки зрения ее мощности горелки или сгорания и с точки зрения ее способности аккумулировать тепло.(Последнее будет обсуждаться в другом разделе.) Мощность горелки системы определяется как наибольшее количество тепла, которое горелка может выделить из топлива за заданный период времени. Мощность горелки можно рассматривать как практический предел устойчивой мощности системы. Если вы продолжите увеличивать скорость подачи топлива в камеру сгорания, в конечном итоге будет достигнута точка, в которой топливо будет потребляться с той же скоростью, с которой оно добавляется. В этот момент горелка работает с номинальной мощностью.Более быстрое добавление топлива может фактически помешать процессу горения.

С практической точки зрения мощность горелки системы определяется размером топки и тем, насколько хорошо воздух может подаваться и распределяться по топливу. В общем, вы можете рассчитывать получить около 40 000 БТЕ в час на каждый квадратный фут площади решетки при условии, что глубина достаточна. Это означает, что вы можете ожидать около 800000 БТЕ в час от топки 5 футов в длину и 4 фута в ширину.

Между площадью колосниковой решетки и глубиной топки существует более чем случайная зависимость.Топка должна быть максимально глубокой. Большая глубина позволяет большему перемещению пламени и лучшему перемешиванию поднимающихся горячих газов для улучшения сгорания. В общем, глубина должна быть равна или больше наименьшего размера решетки. Например, если размер решетки составляет 5 на 8 футов, глубина топки должна быть не менее 5 футов. В таблице 1 показано предполагаемое соотношение между объемом топки и емкостью системы. Размеры не указаны, потому что размер и форма резервуара для хранения воды и свободное пространство, необходимое для пожарных труб, ограничивают глубину топки.Важно помнить, что высокие тонкие топки лучше, чем короткие толстые.

**Таблица 1. Зависимость производительности системы от объема камеры сгорания.**
Производительность системы (БТЕ / ч)	Объем камеры сгорания (куб. Футов)
50 000	2
100 000	5
200 000	9
300 000	27
400 000	40
500 000	75
750 000	100
1 000 000	200
2 000 000	400
3 000 000	500

Выбор вытяжного вентилятора

Практические ограничения размеров топки и конструкции дымовой трубы обычно требуют создания тяги с помощью вентилятора.Были использованы следующие схемы и их комбинации:

Вентилятор для подачи свежего воздуха под решетку;
Баллончик для нагнетания свежего воздуха в топку над решеткой;
Вытяжной вентилятор для подачи свежего воздуха в топку и через систему.

Использование вентиляторов для подачи воздуха в камеру сгорания имеет то преимущество, что вентиляторы остаются чистыми и охлаждаются воздухом, который они перемещают. Недостатком является то, что дым и искры могут выходить из любой трещины в топке, потому что давление внутри топки выше, чем снаружи.Если используется вытяжной вентилятор, любые утечки происходят внутрь. Недостатком является то, что тепло и копоть в дымовой трубе сильно воздействуют на систему вентиляторов, хотя существуют вентиляторы, специально разработанные для этой цели.

Скорострельность зависит от тяги. Вентилятор или вентиляторы с принудительной тягой должны подавать достаточно кислорода для максимальной ожидаемой скорости горения, но не должны обеспечивать больше этого количества. Слишком много воздуха охладит огонь и выбросит пепел в дымовые трубы. Например, чтобы определить размер стекового вентилятора, предположим, что максимальная мощность системы составляет 2 миллиона БТЕ в час.

2000000 БТЕ / час ÷ 6680 БТЕ / фунт древесины = 300 фунтов древесины / час

Для сжигания 1 фунта дров требуется около 6 фунтов воздуха. Следовательно, потребность в воздухе составляет:

6 фунтов воздуха / фунт древесины x 300 фунтов древесины / час = 1800 фунтов воздуха / час

Один фунт воздуха эквивалентен примерно 13,5 кубическим футам. Таким образом, необходимый объем воздуха составляет:

1800 фунтов воздуха / час x 13,5 кубических футов / фунт воздуха = 24 300 кубических футов воздуха / час или 405 кубических футов / мин (куб.фут / мин)

Обычно для эффективного сгорания требуется около 50 процентов избыточного воздуха.Следовательно, требуемый объем:

405 кубических футов в минуту x 1,5 = 608 кубических футов в минуту

Поскольку мы определяем объем воздуха и газов, перемещаемых вытяжным вентилятором, мы должны учитывать добавление продуктов сгорания и влажности древесины к дымовым газам. Для древесины с влажностью 20 процентов, влажная основа (w.b.), отношение объема дымовой трубы к входящему воздуху составляет 1,16 моль дымовых газов на моль свежего воздуха.

Это соотношение рассчитано исходя из 100-процентного сгорания. Таким образом, объем выходящих продуктов сгорания составляет:

608 кубических футов в минуту входящего воздуха x 1.16 = 705 куб. Футов в минуту

Наконец, объем необходимо отрегулировать в соответствии с температурой. Закон Чарльза гласит, что объем газа линейно увеличивается с его температурой. Чтобы использовать закон Чарльза, температуры по Фаренгейту должны быть преобразованы в температуры по шкале Ренкина (R), что достигается добавлением 460 ° к температуре по Фаренгейту.

При температуре входящего воздуха 510 ° R (50 ° F) и температуре дымовой трубы 760 ° R (300 ° F) скорректированный объем дымового газа составляет:

760/510 x 705 кубических футов в минуту = 1050 кубических футов в минуту

Таким образом, 608 кубических футов в минуту входящего воздуха соответствует общему объему 1050 кубических футов в минуту, выходящему через дымовую трубу.Подойдет типичный вентилятор мощностью 1100 кубических футов в минуту при статическом давлении воды 1 дюйм. Допущение статического давления воды в 1 дюйм было бы более чем достаточно для компенсации газового трения в системе.

Вышеприведенные расчеты можно применить к системам самых разных размеров. Размеры вентиляторов указаны в таблице 2 для различных систем.

**Таблица 2. Размеры стеклопакетов для различных систем.**
Производительность системы (БТЕ / ч)	Размер стекового вентилятора (куб. Фут / мин при 1 дюйм.давление воды)
50 000	40
100 000	75
200 000	140
300 000	180
400 000	240
500 000	300
750 000	425
1 000 000	550
2 000 000	1,100
3 000 000	1,650

Двери с водяным охлаждением

Одной из наиболее часто встречающихся проблем в системах водяного отопления является коробление дверок топки.Двери должны быть большими для удобной топки. Одна сторона подвержена сильному нагреву камеры сгорания, а другая часто окружена зимними температурами. Возникающие в результате сильные термические нагрузки могут деформировать двери. Хотя дверь, показанная на Рисунке 2, была сделана из стали ¹ ⁄ ₂ дюйма со значительным усилением, вскоре она так сильно покоробилась, что ее нельзя было закрыть.

Опыт показал, что полностью решить эту проблему невозможно, хотя ее можно существенно уменьшить, охладив двери водой.Водяное охлаждение не только предотвращает коробление, но и позволяет рекуперировать больше тепла.

Двери с водяным охлаждением обычно имеют внутреннюю и внешнюю металлические поверхности, разделенные 2- или 3-дюймовыми полостями, через которые может циркулировать вода. Часть мощности циркуляционного насоса воды отводится в полость двери. В полость обычно устанавливаются перегородки для обеспечения хорошей циркуляции и равномерного охлаждения.

Конструкция решетки

Для максимального удобства и эффективности в нижней части топки необходимо предусмотреть решетку.Идеальная решетка позволяет золе просачиваться сквозь нее, но удерживает большую часть древесины и древесного угля и обеспечивает непрерывный поток воздуха через всю площадь решетки без периодического перемешивания или встряхивания. На каждые 1000 БТЕ номинальной мощности требуется не менее 5 квадратных дюймов площади решетки. Например, для системы мощностью 200 000 БТЕ / час потребуется:

200 x 5 = 1000 квадратных дюймов

Одна тысяча квадратных дюймов равна примерно 7 квадратным футам. Следовательно, решетки шириной 2 фута и длиной 3 ¹ ⁄ ₂ футов будет достаточно для системы с номинальной производительностью 200 000 БТЕ / час.

Создать удовлетворительную решетку сложно. Лучше всего подходят чугунные решетки, но их трудно найти, они дороги и имеют тенденцию со временем треснуть и выгореть. Пластина из мягкой стали толщиной от ¹ ⁄ _{2 от} дюйма до 1 дюйма будет деформироваться при нагревании, если она не будет хорошо поддерживаться снизу. Однако решетчатые опоры затрудняют удаление золы. Использованные железнодорожные рельсы, перевернутые вверх дном, с умеренным успехом использовались для формирования решеток. Стандартные 80-фунтовые рельсы, расположенные на расстоянии от ¹ ⁄ ₂ до 1 дюйма друг от друга, будут охватывать 6 футов без поддержки.Рельсы изготовлены из марганцевой легированной стали, их трудно сваривать и резать. Однако они умеренно устойчивы к высокотемпературной эрозии и относительно недороги, если их покупать на свалке металлолома.

Накопление древесного угля во время непрерывного обжига может привести к закупорке решеток и нарушению циркуляции воздуха. Установка вентилятора высокого давления под решеткой гарантирует поддержание минимального потока воздуха и ускоряет сжигание древесного угля. Остальной воздух для горения может подаваться через вентиляционное отверстие или дополнительный вентилятор над решеткой.

Рисунок 1. Типовая система водяного отопления.

Рисунок 2.Двери должны иметь водяное охлаждение, чтобы они не коробились от сильного жара.

Самая заметная часть системы горячего водоснабжения — это бак для воды. Стандартные резервуары, подходящие для систем водяного отопления, доступны в различных размерах, объемах и толщинах стенок.Подземные резервуары имеют более толстые стенки, чем надземные, что делает их намного лучше для сварки. Если у вас есть выбор, лучше использовать короткий резервуар большого диаметра, чем длинный и тонкий, потому что более короткий резервуар имеет меньшую площадь поверхности, что снижает потери тепла и стоимость изоляции. В таблице 3 приведены размеры и вместимость широкого диапазона стандартных резервуаров для хранения нефти.

**Таблица 3. Типоразмеры металлических резервуаров для хранения.**
Емкость (галлонов)	Диаметр	Длина
500	48 в	64 в
560	42 в	92 в
1 000	49 ¹ ⁄ ₂ дюйм	10 футов
2 000	64 в	12 футов
4 000	64 в	24 фута
6 000	8 футов	16 футов 1 дюйм
8 000	8 футов	21 фут 4 дюйма
10 000	8 футов 10 ¹ ⁄ ₂ футов	26 футов 1 дюйм 15 футов 8 дюймов
12 000	8 футов 10 ¹ ⁄ ₂ футов	31 футов 11 дюймов 18 футов 7 дюймов
15 000	8 футов 10 ¹ ⁄ ₂ футов	39 футов 11 дюймов 23 фута 4 дюйма
20 000	10 ¹ ⁄ ₂ футов	31 фут
25 000	10 ¹ ⁄ ₂ футов	38 футов 9 дюймов
30 000	10 ¹ ⁄ ₂ футов	46 футов 6 дюймов

Хотя лучше всего использовать новый резервуар, многие успешные системы были созданы с использованными резервуарами.Резервуары для хранения отработанного масла часто можно получить просто по запросу. Если вы решили попробовать использованный резервуар, внимательно осмотрите его на предмет дырок или тонких пятен. Также узнайте, какая жидкость хранилась в резервуаре. Внимание: Никогда не сваривайте и не резайте резервуар, который, как вы подозреваете, содержит легковоспламеняющиеся материалы, если он не будет тщательно очищен и провентилирован. Один из методов удаления остатков масла или бензина из большого бака — смешать около 2 фунтов моющего средства на тысячу галлонов емкости с достаточным количеством воды, чтобы растворить его, и вылить этот раствор в бак.Затем полностью наполните резервуар водой и дайте ему постоять несколько дней, прежде чем слить его и приступить к работе.

Теплоемкость

Как упоминалось в предыдущем разделе, одним из показателей емкости системы является ее способность аккумулировать тепло. Вода — одно из наименее дорогих и наиболее легко перемещаемых и контролируемых веществ. Это также один из лучших известных носителей тепла. Вода может хранить в четыре или пять раз больше тепла, чем камень, в десять раз больше, чем большинство металлов, и примерно в четыре раза больше, чем воздух на единицу веса.Его единственный недостаток в том, что он не может сохранять тепло при температуре выше 212 ° F, если он не находится под давлением. Это ограничивает его пригодность для высокотемпературных применений. Однако для систем отопления помещений в теплицах и других сельскохозяйственных, коммерческих или жилых помещениях это ограничение обычно не является проблемой.

По определению, одна британская тепловая единица (BTU) — это количество тепла, необходимое для повышения температуры фунта воды на 1 ° F. Галлон воды весит примерно 8.3 фунта, поэтому тепловая энергия, необходимая для повышения температуры галлона на 100 ° F, составляет:

8,3 фунта x 100 ° F = 830 БТЕ

Для сравнения, для повышения температуры 8,3 фунта гравия на 100 ° F потребуется всего около 166 БТЕ.

Как указывалось ранее, воду нельзя нагревать до температуры выше 212 ° F при атмосферном давлении. Эта температура определяет верхний предел количества тепла, которое может хранить безнапорная вода. Нижний предел устанавливается желаемой температурой нагрузки.Например, если в теплице должна поддерживаться температура 65 ° F, то эта температура является нижним пределом. Разница между верхним и нижним пределом,

212 ° F — 65 ° F = 147 ° F

указывает, сколько тепла может удержать данный объем воды.

На самом деле, снижать температуру хранения до нижнего предела непрактично. Скорость передачи тепла нагрузке (например, от радиаторов к воздуху внутри теплицы) значительно снижается, поскольку температура нагретой поступающей воды приближается к температуре воздуха нагрузки.По этой причине желательно поддерживать нижнюю температуру хранения воды, по крайней мере, на 35 ° F выше желаемой температуры загрузки. Следовательно, в предыдущем примере нижний предел температуры будет 100 ° F, а разница температур будет не 147 ° F, а

212 ° F — (65 ° F + 35 ° F) = 112 ° F

Следовательно, диапазон температур хранения воды ограничен 112 ° F. Используя эту информацию в качестве руководства, теперь мы можем определить, какой объем памяти необходим.

Если заданная тепловая нагрузка составляет 200000 БТЕ в час и желательно иметь 6 часов нагрева после тушения пожара, количество воды должно быть достаточным для хранения:

200000 БТЕ / час x 6 часов = 1200000 БТЕ

Для подъема одного фунта воды на 1 ° F требуется 1 БТЕ.В каждом фунте воды может храниться только 112 БТЕ. Следовательно, необходимое количество воды составляет:

1,200,000 БТЕ ÷ 112 БТЕ / фунт = 10714 фунтов

Поскольку вода весит 8,3 фунта на галлон, 10 714 фунтов воды равны 1291 галлону.

На практике максимальная температура воды редко превышает 200 ° F; следовательно, требуется емкость, немного превышающая 1291 галлон.

Эти расчеты предполагают, что тепло не теряется из резервуара или из труб, по которым вода идет к загрузке и от нее.Эти потери могут быть значительными в зависимости от того, насколько хорошо изолирована труба, расстояния от резервуара до груза и температуры наружного воздуха.

Очень хорошая идея — установить термометр на выпускной линии резервуара. Это даст точную индикацию температуры воды внутри резервуара. Падение температуры воды более чем на 20 ° F в час является хорошим признаком того, что резервуар для воды слишком мал, поскольку цель системы горячего водоснабжения — обеспечить постоянный источник тепла без необходимости постоянно разжигать огонь.

Также хорошей идеей является установка термометра на линиях с обеих сторон нагрузки — например, на впускной и выпускной линиях радиатора или ряда радиаторов. Это позволяет определить не только, сколько энергии теряется между баком и грузом, но и насколько эффективно радиаторы извлекают тепло из воды.

Для оптимальной конструкции системы емкость накопителя должна основываться на максимальной номинальной мощности горелки, требуемой тепловой нагрузке и максимальном промежутке времени между загрузками топлива.Следующее обсуждение показывает, как взаимодействуют эти три фактора.

Предположим, как в приведенном выше примере, что требуемая средняя тепловая нагрузка составляет 200 000 БТЕ в час. Это означает, что в течение обычного часа работы требуется 200 000 БТЕ тепла. Вероятно, что посреди очень холодной ночи количество необходимого тепла превысит это количество. Но для того, чтобы иметь достаточно тепла, мощность горелки должна как минимум равняться средней нагрузке плюс потери. С практической точки зрения желательно, чтобы горелка была рассчитана на 1,5–2-кратную среднюю тепловую нагрузку.Горелка большего размера может производить тепло для хранения, а также для немедленного использования в периоды средней нагрузки.

Помимо энергии, хранящейся в горячей воде (накопительный бак), в системе также можно хранить тепловую энергию в виде несгоревшей древесины. Это называется хранилищем топки. В ожидании очень холодной ночи оператор теплицы может топить систему в течение дня, чтобы постепенно поднять температуру воды примерно до 212 ° F. Несмотря на то, что вода уже удерживает количество тепла, близкое к максимальному, оператор может снова заполнить топку непосредственно перед тем, как уйти на ночь.Это дополнительное топливо добавляет энергии системе. Горящее топливо может просто заменить уходящее тепло и, таким образом, поддерживать высокую температуру воды. Однако, если дополнительное топливо слишком быстро добавляет слишком много тепла, вода в баке закипит, и энергия будет потрачена впустую в виде пара.

Маловероятно, что система горячего водоснабжения во время реальной эксплуатации будет подвергаться очень большим колебаниям нагрузки. Другими словами, не требуется производить максимальную производительность один час и никакой в последующие.Скорее, постепенное увеличение и уменьшение обычно происходит в течение дня по мере изменения наружной температуры и многих других факторов. С другой стороны, тепло, подаваемое в систему от огня, обычно бывает довольно спорадическим, в зависимости от того, сколько и как часто добавляется топливо. Ценность системы горячего водоснабжения частично основана на ее способности быстро накапливать тепловую энергию, но медленно выделять ее с контролируемой скоростью.

Если горелка вырабатывает больше тепла, чем используется системой, дополнительное тепло будет сохраняться при условии, что емкость аккумулирования не была превышена.При превышении емкости вода закипает. Когда это происходит, избыточное тепло уходит из системы в виде пара. Энергия, необходимая для кипячения воды, просто тратится зря. Частое кипение в системе горячего водоснабжения указывает на то, что горелка слишком велика, или она слишком часто зажигается, или что емкость аккумулирования тепла в системе слишком мала.

Если емкость аккумулирования тепла недостаточна, одно решение — добавить еще один резервуар. Тандемный резервуар обычно располагается как можно ближе к основному резервуару и соединяется впускной и выпускной трубой и насосом (Рисунок 3).Таким образом, емкость хранилища может быть легко увеличена без нарушения работы остальной системы. Между двумя баками всегда необходимо непрерывно перекачивать воду, чтобы тепло распределялось равномерно. Это можно сделать, добавив дополнительный насос или используя часть потока от существующего насоса, если он имеет избыточную производительность.

Система горячего водоснабжения не является паровой; то есть в системе никогда не бывает другого давления, кроме давления, создаваемого насосами. Из бака для горячей воды необходимо удалить воздух, чтобы предотвратить повышение давления, когда вода нагревается и расширяется или превращается в пар.Невентилируемый резервуар для хранения чрезвычайно опасен . В верхней части бака требуется как минимум два вентиляционных отверстия. Более того, люк, который обычно вырезается в верхней части резервуара во время строительства, можно оставить открытым, но прикрыть листом листового металла.

Изоляция

Необходимо изолировать бак и все трубы, чтобы предотвратить утечку тепла. Для наружных резервуаров подходит полиуретановая изоляция, напыляемая напылением, особенно если она окрашена и защищена от прямого воздействия огня и солнечных лучей.Покрытие толщиной 1 дюйм, обеспечивающее степень изоляции R-7, стоит около 1 доллара за квадратный фут. Например, для резервуара емкостью 2000 галлонов диаметром 64 дюйма и длиной 12 футов изоляция будет стоить приблизительно 250 долларов. В таблице 4 приведены расчетные значения теплоизоляции резервуаров различной толщины из полиуретана.

**Таблица 4. Эффективность изоляции трех толщин на большом резервуаре для горячей воды.**
Толщина изоляции (дюймы)	Значение «R»	Тепловые потери (БТЕ / ч) ¹	Ежемесячная стоимость потерянной энергии ²	Стоимость изоляции ³
0.0	0,5	200 000	384,00 $	$ 0
0,5	4,0	25 000	48,00	500
1,0	7,5	13 300	25,54	1 000
2,0	14,5	6 900	13.25	2 000
Примечание. Данные в этой таблице основаны на емкости резервуара 15 000 галлонов и площади поверхности 1 000 квадратных футов. ¹ Предполагается, что разница температур воды и окружающей среды составляет 100 ° F. ² При условии, что древесина стоит 40 долларов за шнур. ³ Предполагается, что прикладная стоимость составляет 1 доллар США за квадратный фут на дюйм толщины.

Эта таблица показывает, что затраты на нанесение минимального количества изоляции могут быть легко оправданы за счет экономии затрат на электроэнергию.Однако дополнительные затраты на изоляцию толщиной более ¹ ⁄ ₂ дюйма трудно оправдать.

Один из вариантов — разместить систему под односкатной крышей, где ее можно изолировать относительно недорогими войлоками из стекловолокна. Стекловолокно, которое может иметь основу из алюминиевой фольги, можно удерживать на месте с помощью проволочной сетки с крупными ячейками. Стоимость навеса, изоляции, пленки, провода и рабочей силы может быть больше, чем стоимость напыляемой полиуретановой изоляции, но этот тип изоляции, вероятно, прослужит намного дольше и даст лучшее значение R.

Защита от ржавчины

Рекомендуется использовать какие-либо меры по предотвращению ржавчины для защиты внутренней части резервуара и труб от коррозии. Доступен ряд коммерческих химикатов, предназначенных в основном для использования в высокотемпературных котлах. Некоторые из них были бы довольно дорогими в количестве, необходимом для защиты системы горячего водоснабжения среднего размера.

Один метод, который был признан подходящим для систем горячего водоснабжения, — это добавление некоторых относительно недорогих химикатов для повышения pH воды.Среди них карбонат калия, карбонат натрия (стиральная сода) и гексаметафосфат натрия (Calgon). Эти химические вещества предотвращают коррозию, покрывая металлические стенки систем. Из упомянутых выше химикатов лучше всего работает Калгон. Его можно купить в большинстве продуктовых магазинов. Используйте 5 фунтов на каждые 1000 галлонов воды. В нормальных условиях ни один из этих химикатов не разлагается и, следовательно, остается активным в системе в течение длительного времени.

Пожарные трубы

Хотя некоторое количество тепла проходит к воде через стенки топки, основной путь тепла от огня к воде проходит через дымовые трубы.Большинство систем спроектировано таким образом, что горячие газы, выделяемые при пожаре, проходят через серию пожарных труб, которые проходят от одного конца резервуара для хранения к другому. Во многих системах газы проходят через резервуар более одного раза.

Очень важно, чтобы количество и размер трубок были достаточными, чтобы большая часть тепла передавалась от горячих газов воде до выхода газов. Как показывает практика, на каждые 2000 БТЕ номинальной мощности требуется около 1 квадратного фута площади теплообмена.Например, если система рассчитана на производство 200 000 БТЕ в час, потребуется около 100 квадратных футов площади теплообмена. Эта область может включать охлаждаемую водой поверхность топки, а также сами дымовые трубы. Обе эти области часто называют поверхностью очага.

Наружный диаметр трубок используется для расчета площади. В таблице 5 перечислены несколько часто используемых размеров стандартных труб с указанием их фактического внешнего диаметра и количества ходовых футов, необходимых для получения 1 квадратного фута площади поверхности.

**Таблица 5. Линейные футы на квадратный фут площади поверхности для обычных стальных труб.**
Номинальный размер трубы (дюймы)	Внешний диаметр (дюймы)	Линейных футов на квадратный фут внешней площади
1/2	0,840	4,55
3/4	1.050	3.64
1	1,315	2,90
1 1/4	1,660	2,30
1 1/2	1.900	2,01
2	2,375	1,61
2 1/2	2,875	1,33
3	3.500	1,09
3 1/2	4.000	0,95
4	4,500	0,85
4 1/2	5.000	0,76
5	5,563	0,67
6	6,625	0,58

Правильный размер трубы зависит от ряда факторов.В примере системы с производительностью 200 000 БТЕ в час требуется 100 квадратных футов площади теплообмена. Из таблицы 1 рекомендуемый объем топки составляет 9 кубических футов. Подходящей топкой такого объема может быть топка 1 ¹ ⁄ ₂ фута в длину, 2 фута в ширину и 3 фута в высоту. Площадь топки составляет 27 квадратных футов (включая дверь с водяным охлаждением). Таким образом, топка обеспечит 27 квадратных футов необходимых 100 квадратных футов. Остальные 73 квадратных фута должны обеспечивать пожарные трубы.

Чтобы найти длину трубы заданного диаметра, необходимую для обеспечения желаемой площади поверхности, умножьте числа в третьем столбце таблицы 5. Например, если вы выбрали 1 ¹ ⁄ ₂-дюймовая труба, умножьте 73 погонных футов на 2,01:

73 фута x 2,01 фут / кв. Фут = 146,72 фута

Около 147 погонных футов 1 ¹ ⁄ _{2 трубы диаметром} дюйма требуется для получения 73 квадратных футов площади теплообмена. С другой стороны, если вы используете 3-дюймовую трубу, вам понадобится всего около 80 футов:

73 фута x 1.09 фут / кв фут = 79,73 фут

Какой размер лучше? Если рассматривать строго с точки зрения стоимости, нет большой разницы между 147 футами 1 ¹ ⁄ ₂-дюймовой трубы и 80 футами 3-дюймовой трубы. Однако сваривать большую трубу намного проще. Кроме того, время от времени необходимо будет очищать внутреннюю часть трубы от золы, сажи и других отложений. Очистить меньшую длину и большую трубу проще. Однако большее количество труб меньшего размера будет несколько более эффективным в передаче тепла.Опыт показал, что в целом лучше всего подходят трубы диаметром от 2 до 3 дюймов.

Отложения золы в дымовых трубах значительно снизят скорость теплопередачи. Хорошо иметь способ определить, насколько хорошо они работают. Один из лучших и наименее дорогих методов — разместить высокотемпературный термометр в точке, где газы покидают пожарные трубы и запускают дымовую трубу. Чем ближе температура воды, тем эффективнее отвод тепла от пожарных труб. Температура газа от 300 до 350 ° F указывает на эффективную теплопередачу.Температура газа более 450 ° F указывает на то, что площадь теплообмена слишком мала или на пожарные трубы нанесено покрытие.

Стратификация

Любопытное состояние иногда возникает в средних и больших системах. Несмотря на то, что топка постоянно топится, и видно, как вода кипит из верхней части резервуара, температура воды, забираемой из резервуара для распределения, составляет всего 170–180 ° F. Такая ситуация возникает в системах, где вход и выход находятся около дна резервуара и нет вспомогательного циркуляционного насоса, поддерживающего движение воды.Это состояние называется стратификацией и возникает, когда вода при разных температурах разделяется на отдельные слои, причем самая теплая вода остается наверху. Стратификация может происходить в любой системе, но обычно более выражена в крупных.

Плотность воды при 100 ° F примерно на 3,5 процента больше, чем при 200 ° F. Как и воздух, горячая вода поднимается, а холодная опускается. Чтобы предотвратить расслоение, воду необходимо поддерживать в движении. Один из способов — подсоединить возвратные трубы в верхней части бака над топкой (самая горячая часть системы) и забрать воду из нижней части бака с другого конца.Проблема с этим подходом заключается в том, что распределительные насосы могут не работать все время, и при выключении насосов может происходить расслоение.

Лучшее решение — установить постоянно работающий вспомогательный циркуляционный насос для перемещения воды из самой холодной в самую горячую часть резервуара. Постоянное перемешивание воды предотвратит расслоение. Циркуляционный насос не обязательно должен быть большим, так как необходимо преодолеть очень небольшой напор. Он должен быть способен перекачивать от 0,2 до 0,5 производительности системы в час.Например, система на 2000 галлонов должна иметь насос, способный перекачивать от 400 до 1000 галлонов в час. Обычно достаточно электрического насоса ¹ ⁄ _{6 от} до ¹ ⁄ ₂.

Рисунок 3. Дополнительный резервуар увеличит емкость хранилища.

Трубопровод

Вода не только сохраняет тепло, но и передает тепло туда, где оно используется.Распределительный насос должен иметь подходящий размер для работы. Если насос слишком мал, он не будет перекачивать достаточно тепла к нагрузке. Если он слишком большой, это приведет к потере энергии. Подбор насоса — довольно сложный вопрос, поскольку он зависит от ряда взаимосвязанных факторов. К ним относятся размер груза, расстояние между баком и грузом, количество различных теплообменников в системе и размер используемой трубы. В таблице 6 приведены размеры труб для различных тепловых нагрузок. Эти скорости потока и размеры труб рассчитаны с учетом нормального падения температуры на 25 ° F при прохождении воды через теплообменник.

Таблица 6. Минимальные размеры труб для нагрузок на расстоянии 100 и 300 футов от резервуара.
Нагрузка (БТЕ / ч)	Расход (галлон / мин)	Диаметр стальной трубы (дюймы) ¹
Нагрузка (БТЕ / ч)	Расход (галлон / мин)	100 футов	300 футов
100 000	8	1 1/4	1 1/2
200 000	16	1 1/2	2
300 000	24	2	2 1/2
400 000	32	2 1/2	2 1/2
500 000	40	2 1/2	3
750 000	60	3	3
1 000 000	80	3	4
1 500 000	120	4	4
2 000 000	160	4	4
¹ Для трубы из ХПВХ подходит следующий меньший размер

За исключением жилых помещений, большинство систем горячего водоснабжения поставляют тепло более чем в одно место.Например, несколько отдельных теплиц или помещений для выдержки могут потреблять тепло от одной и той же системы. Горячая вода подается к каждой нагрузке по большим магистральным распределительным и обратным линиям. Каждая нагрузка имеет свой собственный насос и подключена к основным линиям параллельно, что делает ее управляемой независимо (Рисунок 4). Каждое параллельное соединение должно иметь обратный клапан для предотвращения обратного потока, когда тепло не требуется.

Насосы

обычно оцениваются по количеству галлонов в минуту, которые они могут подавать при определенном напоре или общем сопротивлении.Это полное сопротивление является суммой сопротивлений каждой отдельной части системы, через которую вода проходит в своем контуре к насосу и от него. Сопротивление обычно выражается в количестве футов «головы», хотя с таким же успехом оно может быть выражено в фунтах на квадратный дюйм. Напор — это гипотетическая высота воды, против которой должен работать насос; чем больше голова, тем больше сопротивление.

По мере увеличения сопротивления расход уменьшается. Например, определенный насос может быть рассчитан на 50 галлонов в минуту на высоте 10 футов, но только 15 галлонов в минуту на высоте 30 футов.Один фут напора эквивалентен 0,43 фунта на квадратный дюйм (psi). При выборе насоса важно выбрать насос, рассчитанный на работу с горячей водой при температурах до максимально ожидаемых.

Во многих системах используются стандартные стальные трубы и резьбовые соединения. Они относительно недороги и подходят для горячего водоснабжения. В некоторых новых системах используются пластиковые трубы. Полиэтилен (черный пластик) и трубы из ПВХ не выдержат длительного использования горячей воды при умеренном давлении. Однако два типа пластиковых труб — ХПВХ и полибутилен — предназначены для горячего водоснабжения.ХПВХ — это жесткая пластиковая труба, похожая на ПВХ. Если используется труба из ХПВХ, все фитинги, такие как соединители, переходники и колена, также должны быть изготовлены из ХПВХ. Полибутиленовая труба также требует специальных соединителей, но она гибкая и с ней значительно легче работать. Однако он еще не доступен в размерах более 1 дюйма.

Изоляция труб

Для повышения эффективности важно, чтобы распределительные трубы как к нагрузке, так и от нее были изолированы. Количество тепла, которое может быть потеряно из-за длины трубы, является значительным и зависит от ряда факторов.К ним относятся температура воды, проходящей через трубу, температуру и движение воздуха, окружающего трубу, тип материала трубы, а также состояние поверхности и толщину стенки трубы. Неизолированная распределительная труба горячей воды может терять от нескольких сотен до нескольких тысяч БТЕ в час, в зависимости от условий и длины.

Если трубы должны быть проложены над землей, будет достаточно покрытия из стекловолокна, защищенного от дождя несколькими слоями устойчивой к солнечному свету пластиковой пленки.Любая изоляция, особенно стекловолокно, пропитанная водой, теряет почти все свои изоляционные свойства. Изоляция труб из пенопласта в виде разъемных трубок также хорошо работает, если она защищена от солнечных лучей.

Гораздо труднее изолировать трубу, когда она проложена под землей. просто закапывать трубу в землю без изоляции — очень плохая практика, потому что влажная холодная почва является очень хорошим проводником тепла. Большинство утеплителей из пенопласта, например, из пенопласта, изготовлено из пенопласта с закрытыми порами, что означает, что он не пропитается водой и, следовательно, сохранит свои изоляционные свойства под землей.Если вам необходимо проложить трубу под землей, убедитесь, что земля остается как можно более сухой.

Напыляемая полиуретановая изоляция, обычно используемая на резервуарах, также может использоваться для изоляции подземных трубопроводов, поскольку она относится к типу с закрытыми ячейками. Чтобы использовать этот метод, вырывается траншея шириной от 4 до 6 дюймов и глубиной от 12 до 14 дюймов. Трубы опираются на 2 или 3 дюйма от дна, а в траншею распыляется от 4 до 5 дюймов изоляции, полностью окружая и покрывая трубы. После схватывания изоляции траншея засыпается грунтом.

Независимо от того, какой метод используется для изоляции трубы, важно не забыть изолировать обратную трубу, а также трубу, идущую к нагрузке. Несмотря на то, что большая часть тепла была удалена из возвратной воды, любая энергия, потерянная в трубе, должна быть восполнена. Для повышения температуры 1 фунта воды с 80 до 85 ° F требуется такое же количество тепла, как и для повышения температуры с 200 до 205 ° F.

Рисунок 4.Типовая схема мультизагрузочной системы.

Важной частью любой системы горячего водоснабжения является теплообменник или радиатор. Если его размер неверен или поток воздуха через него недостаточен, производительность системы может сильно пострадать.К счастью, теплообменники бывают разных размеров. Доступен широкий ассортимент коммерческих радиаторов, разработанных специально для систем горячего водоснабжения. Большинство из них могут работать при давлении воды от 50 до 60 фунтов на квадратный дюйм и имеют резьбовые фитинги для подключения к распределительной системе.

Очень подходящей альтернативой коммерческому радиатору является новый или подержанный автомобильный радиатор. Они доступны во многих различных размерах и могут быть куплены на большинстве складов и в пунктах снабжения запчастями.У многих дилеров есть новые радиаторы для старых автомобилей, которые они могут продать по сниженным ценам. Однако автомобильные радиаторы обычно не подходят для воды с давлением выше 15-20 фунтов на квадратный дюйм. Это ограничение не должно быть проблемой, если насос и распределительные трубы имеют правильный размер. Однако автомобильные радиаторы потребуют некоторых модификаций, включая закрытие заливных и переливных отверстий и изменение перехода от резинового шлангового фитинга к распределительной трубе.

Характеристики теплопередачи любого радиатора зависят от ряда факторов.Наиболее важными являются скорость потока и температура водяных и воздушных потоков. Как правило, чем больше разница температур между водой и воздухом, тем быстрее передается тепло. Кроме того, чем больше воды и воздуха проходит через радиатор, тем больше передается тепла. Также важны такие факторы, как конструкция радиатора, количество и расположение ребер, а также материал, из которого изготовлен радиатор. Например, в типичных условиях эксплуатации многие коммерческие теплообменники, разработанные специально для горячего водоснабжения, производят около 20 000 БТЕ в час на каждый квадратный фут площади поверхности.

Поскольку большинство радиаторов имеют схожие характеристики теплопередачи, решающим фактором при определении мощности является их физический размер. Испытания показали, что автомобильные радиаторы могут передавать от 16 000 до 20 000 БТЕ в час на квадратный фут поверхности лица (от 140 ° F воды до 70 ° F воздуха). Например, радиатор 1 ¹ ⁄ ₂ фута шириной и 2 футами высотой имеет площадь 3 квадратных фута. Таким образом, он может передавать от 48 000 до 60 000 БТЕ в час.

Управление системой горячего водоснабжения довольно простое.Обычно они состоят из термостата, подключенного к реле, которое управляет отдельным насосом для каждой нагрузки. Электродвигатель вентилятора, который продувает воздух через радиатор, также может быть подключен к тому же реле, поскольку он не должен работать при выключенном насосе. Такое расположение позволяет управлять каждой нагрузкой независимо. В некоторых системах насосу разрешается работать непрерывно, а вентилятор управляется термостатом.

Для большинства крупных систем требуется вытяжной вентилятор, как описано ранее, для обеспечения надлежащего сгорания.Вытяжной вентилятор обычно работает всякий раз, когда в топке возникает пожар. Когда нет огня, он не должен работать, и его можно отключить вручную. Однако этот механизм не работает, когда систему топят, а затем оставляют без присмотра на длительное время, например, на ночь. Когда поле израсходовано, вентилятор продолжит работу, втягивая холодный воздух через пожарные трубы и, таким образом, охлаждая воду. Важно помнить, что дымовые трубы являются теплообменниками, и что тепло будет течь от горячей воды к охлаждающим трубам, а также наоборот.Одним из решений является установка термостата в дымовой трубе, чтобы останавливать вентилятор, когда температура падает примерно до 200 ° F, то есть когда в воду больше не поступает тепло. Может потребоваться ручное управление, чтобы разжечь огонь, когда система остыла.

Древесина — отличное топливо. По сравнению с большинством других видов топлива оно недорогое, его довольно легко хранить, его можно использовать в различных формах и размерах, и оно широко распространено в Северной Каролине.По оценкам, в этом штате в качестве топлива доступно более 14 миллионов тонн древесины в год.

Древесина, хотя и является хорошим топливом, имеет недостатки. Он содержит меньше энергии на фунт, чем большинство других видов топлива. Количество полезной энергии в образце древесины может широко варьироваться в зависимости от содержания влаги и породы.

Растущее дерево обычно наполовину состоит из воды. Когда дерево спиливается, древесина начинает терять влагу в окружающий воздух. Древесина, которая была свежесрезана и содержит высокий процент влаги, часто называется древесиной зеленая .После того, как древесина высохла в течение определенного периода времени (обычно несколько месяцев или более, ее называют выдержанной древесиной или сухой древесиной . По мере того, как древесина теряет влагу, ее влажность постепенно приближается к содержанию влаги от 12 до 15 процентов. Это значение называется равновесное содержание влаги (EMC). Фактическое процентное значение определяется долгосрочным усреднением температуры и относительной влажности воздуха, окружающего древесину. Хотя было бы желательно, но нецелесообразно удалять всю воду из дрова.

Влажность топливной древесины обычно выражается в процентах от общей сырой массы. Например, если определенный кусок дерева весит 7 фунтов 6 унций (118 унций), но после сушки кости весит всего 5 фунтов 4 унции (84 унции), исходное содержание влаги в древесине выражается следующим образом:

118-84 = 34 унции воды

34 ÷ 118 = 0,288 или 28,8 процента

Это означает, что вода составляла 28,8% от веса влажной древесины.Содержание влаги, выраженное в процентах от сырого веса, часто обозначается сокращенно m.c.w.b. (влажность, влажная основа).

Эффективное теплосодержание древесного топлива снижается за счет содержащейся в нем влаги двумя способами. Во-первых, чем больше воды в данном куске дерева, тем меньше в нем древесины. Во-вторых, часть топлива, содержащегося в древесине, используется для испарения воды при сжигании древесины. Приблизительно 1000 БТЕ тепловой энергии требуется для испарения каждого фунта воды в древесине.Кусок дерева содержит одинаковое количество энергии, независимо от того, является ли он зеленым или сухим. Однако зеленая древесина плохо горит, потому что часть энергии уходит на испарение лишней воды. В таблице 7 приведена чистая энергетическая ценность (теплотворная способность) древесины при различной влажности.

**Таблица 7. Энергетическая ценность древесины при различной влажности.**
Влагосодержание во влажном состоянии (в процентах)	Теплотворная способность (БТЕ на фунт)	Вес (фунтов на шнур)
0	8 600	2 960
5	8,120	3,116
10	7,640	3 289
15 (правильно выдержанные)	7,160	3 482
20	6 680	3,700
25	6 200	3 947
30	5,720	4 229
40	4 760	4 933
50 (зеленый)	3 800	5 920

Обратите внимание, что правильно выдержанная древесина имеет на 88 процентов более высокую теплотворную способность (по весу), чем сырое дерево.Также обратите внимание, что зеленая древесина весит почти вдвое больше, чем выдержанная древесина. Кусок зеленого дерева весом в 1 фунт весит всего 0,59 фунта после выдержки. Кусок дерева, сгоревший в «зеленом» состоянии, дает примерно половину тепла, чем при правильной выдержке. Вот почему очень важно правильно выдерживать дрова. Для древесины, оставленной в виде цельного бревна, диаметром 12 дюймов или меньше, может потребоваться целый год, чтобы приправить ее должным образом. В идеале древесину, которая будет использоваться зимой, следует заготавливать предыдущим летом и дать ей высохнуть.Таким образом, древесина сушится за счет летнего тепла, а не за счет части энергии, содержащейся в самой древесине. Конечно, древесина, которой разрешили сезон, высохнет намного быстрее, если ее расколоть и хранить под навесом.

Плотность

Опыт показал, что дуб лучше для обогрева древесины, чем сосна, потому что дуб намного плотнее. Кубический фут сушеного на воздухе дуба весит около 42 фунтов, тогда как кубический фут сушеного на воздухе сосны лоблолли весит около 32 фунтов. Таким образом, дуб примерно на 32 процента плотнее сосны, а дубовый шнур обычно содержит на треть больше энергии, чем сосновый шнур.Это важное соображение, поскольку дрова обычно покупаются и продаются за шнур, который является мерой объема, а не веса. Важно помнить, что почти все породы древесины содержат примерно одинаковое количество энергии. Вы получаете больше фунтов древесины — и, следовательно, больше тепловой энергии — в веревке из более плотной древесины.

Другие виды топлива

Очень широко распространено мнение, что некоторые мягкие породы древесины, такие как сосна, производят больше смолы или креозота, чем лиственные породы.Многочисленные тесты показали, что это не так. Фактически, недавние испытания не показали заметной разницы в выходе смолы между сосной и дубом. При правильном обжиге древесины не должно образовываться смолы.

Помимо более традиционных форм древесного топлива, таких как щепа и дрова, колотые или круглые, могут быть доступны древесные отходы. Это могут быть древесные отходы мебельных заводов или обрезки пиломатериалов со строительных площадок или сносов. Все эти породы дерева подходят для использования. Однако следует помнить одну очень важную вещь: ни в коем случае нельзя сжигать обработанную древесину.Древесина, обработанная креозотом из каменноугольной смолы, например железнодорожные шпалы или опоры, сильно горит и выделяет густой черный токсичный дым. Древесина, обработанная такими соединениями, как хромированный арсенат меди (CCA), обычно имеет зеленовато-желтый или коричневый цвет и при горении выделяет очень токсичный дым. Обработка или вдыхание золы пиломатериалов, обработанных CCA, может вызвать острое отравление. Даже относительно небольшое количество обработанной древесины, смешанной с необработанной древесиной, может вызвать серьезные проблемы. Будьте осторожны и знайте, какой вид топлива вы используете.

Сравнение стоимости топлива

Сравнение древесины и мазута № 2 показывает, что энергосодержание различных видов топлива, обычно называемое удельной энергией, может широко варьироваться. Например, мазут номер 2 содержит около 19 000 БТЕ на фунт, тогда как сухая древесина содержит около 8 600 БТЕ на фунт. В пересчете на фунт за фунт мазут имеет более чем в два раза больше энергии, чем древесина. Однако сравнение удельной энергии древесины и мазута говорит только об этом.

При цене 1 доллар за галлон фунт мазута стоит около 13 центов. При цене 40 долларов за шнур фунт древесины белого дуба стоит менее одного цента. Таблица 7 показывает, что фунт правильно выдержанной древесины содержит около 7 160 БТЕ.

Следующие расчеты сравнивают эти виды топлива на основе стоимости на миллион БТЕ:

Мазут: 0,13 долл. США / фунт ÷ 9000 БТЕ / фунт x 1000000 = 6,84 долл. США за миллион БТЕ

Древесина: 0,008 долл. США / фунт ÷ 7 160 БТЕ / фунт x 1000000 = 1,12 долл. США за миллион БТЕ

Эти расчеты показывают, что стоимость мазута более чем в шесть раз превышает стоимость древесины, необходимой для производства того же количества тепла.Таким образом, древесина имеет большое преимущество в стоимости по сравнению с большинством других видов топлива.

Возражения против использования древесины в качестве источника энергии обычно связаны с удобством. В очень холодную погоду большинство систем горячего водоснабжения, работающих на древесном топливе, необходимо топить хотя бы один раз за ночь. Конечно, есть недостатки в том, чтобы вставать в 2 часа ночи, чтобы запустить систему. С другой стороны, использование дерева определенно дает преимущество в стоимости.

При рассмотрении системы горячего водоснабжения, работающей на древесном топливе, не следует упускать из виду два других важных сравнения.Один из них — системные затраты, а другой — эффективность. Стоимость установки системы правильного размера зависит от индивидуальных потребностей. Например, большинство нефтегазовых систем рассчитаны на индивидуальные теплицы и устанавливаются в них, тогда как одна большая система горячего водоснабжения может вместить множество теплиц или несколько помещений для сушки табака вместе с другими зданиями и жилым помещением.

Второй аспект, который следует учитывать, — это эффективность системы. Эффективность, которая обычно выражается в процентах, является мерой того, насколько хорошо система преобразует и доставляет химическую энергию, хранящуюся в топливе, в полезную тепловую энергию.Процентное соотношение описывает долю потребляемой энергии, которая фактически преобразуется и используется в качестве полезного тепла. Важно понимать, что общая эффективность также зависит от того, насколько хорошо система отводит тепло. Другими словами, недостаточно, чтобы система эффективно сжигала топливо, но тепло также должно доставляться с минимальными потерями к месту, где оно должно использоваться. В следующем примере показано, как рассчитывается общая эффективность:

Система водяного отопления на древесном топливе, как известно, сжигает 200 фунтов высушенной на воздухе древесины в час, за это время 2300 галлонов нагретой воды проходит через теплообменники теплицы с понижением температуры на 45 ° F.Температура воды в накопительном баке остается постоянной.

Энергетическая ценность высушенной на воздухе древесины составляет 7 160 БТЕ на фунт. Таким образом, энергия, выделяемая при сжигании 200 фунтов в час, составляет:

7160 БТЕ / фунт x 200 фунтов / час = 1432000 БТЕ / час

По определению 1 БТЕ — это количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры 1 фунта воды на 1 ° F. Один галлон воды весит 8,3 фунта; следовательно, тепловая энергия, отдаваемая системой, составляет:

2300 галлонов / час x 8.3 фунта / галлон x 45 ° = 859 050 БТЕ / час

Эффективность системы — это отношение выходной энергии к вложенной энергии:

Общий КПД, E = выход энергии системы ÷ вход энергии в систему

E = 859 050 / 1,432 000

E = 0,60 или 60%

Эти расчеты предполагают, что температура воды в резервуаре для хранения остается постоянной и что падение температуры на 45 ° F включает потери в трубопроводах, по которым вода идет в теплицу и из нее.

Без некоторых довольно сложных тестов очень сложно определить точную эффективность нагревательного устройства. Однако таблица 8 показывает, что типичная эффективность обычных систем отопления сильно различается.

При исследовании общей стоимости отопления с использованием различных видов топлива очень важно сравнивать эффективность системы, особенно если разница в стоимости на миллион БТЕ между двумя альтернативными видами топлива очень мала. Эффективность системы в меньшей степени влияет на то, какой выбор лучше, поскольку разница в стоимости между видами топлива увеличивается.В настоящее время существует значительная разница в стоимости между древесным топливом и другими широко используемыми видами топлива, чтобы сделать древесные системы рентабельными даже при довольно низкой эффективности. Очевидно, что при правильном проектировании для обеспечения максимальной эффективности использование деревянных систем будет дешевле.

**Таблица 8. КПД различных типов систем отопления.**
Тип системы	КПД (в процентах)
Электронагреватель сопротивления	98
Обогреватель сжиженного или природного газа	75
Масляная печь	65
Система горячего водоснабжения на древесном топливе	60

Значения в таблице 9 основаны на эффективности, показанной в таблице 8, и на предположениях, что корд из выдержанной древесины весит 3492 фунта и содержит 7,160 БТЕ на фунт, мазут содержит 138000 БТЕ на галлон и что Сжиженный нефтяной газ содержит 86 000 БТЕ на галлон.Стоимость владения и эксплуатации различных систем не включена.

Таблица 9. Сравнение безубыточной стоимости древесного топлива по сравнению с мазутом и сжиженным газом с учетом относительной эффективности системы.
Расходы на топливо
Дерево (на шнур)	Мазут (на галлон)	Сжиженный газ (на галлон)
$ 10	0 руб.06	0,043 долл. США
20	0,12	0,086
30	0,18	0,129
40	0,24	0,172
50	0,30	0,215
60	0,36	0,258
70	0.42	0,301
80	0,48	0,344
100	0.60	0,430
140	0,84	0.602
180	1,08	0,774
200	1,20	0,860
250	1.50	1,075
300	1,80	1,290
400	2,40	1,720
500	3,00	2,150

Надеемся, что эта публикация помогла вам лучше понять, как работает правильно спроектированная система горячего водоснабжения, и определить, можете ли вы получить выгоду от ее установки.Если вы решите построить свою собственную систему, как это сделали многие, применение рекомендаций и процедур, приведенных в этой публикации, должно помочь вам построить высокоэффективную систему. Если вместо этого вы решите приобрести одно из имеющихся в продаже устройств, эта информация должна помочь вам выбрать лучшую систему для вашего приложения и эффективно управлять ею.

Для получения дополнительной информации о применении энергии на базе древесины см. Дополнительную публикацию AG-363, Руководство по энергии на базе древесины для сельского хозяйства и малых коммерческих предприятий .Кроме того, вам могут быть полезны следующие публикации:

Информационное руководство по энергии древесины. Роли, Северная Каролина: Отдел энергетики, Министерство торговли Северной Каролины, 1982 г.

Энергия древесины для малой энергетики в Северной Каролине. Роли, Северная Каролина: Отдел энергетики, Министерство торговли Северной Каролины, 1978 год.

Руководство для лиц, принимающих решения по древесному топливу для малых промышленных потребителей энергии. Голден, Колорадо: Исследовательский институт солнечной энергии, 1980.

Древесина как энергия, обзор вопросов сельского хозяйства № 5.Вашингтон, округ Колумбия: Национальная сельскохозяйственная библиотека, Министерство сельского хозяйства США, 1984.

Водонагреватель на дровах — 1 000 000 БТЕ в час.

Водонагреватель на дровах — 2 000 000 БТЕ в час.

Майк Бойет: Philip Morris Professor
Биологическая и сельскохозяйственная инженерия

р.В. Уоткинс: Профессор
Биологическая и сельскохозяйственная инженерия

Дополнительную информацию можно найти на следующих веб-сайтах NC State Extension:

Дата публикации: янв.1, 1995
AG-398

N.C. Cooperative Extension запрещает дискриминацию и домогательства независимо от возраста, цвета кожи, инвалидности, семейного и семейного положения, гендерной идентичности, национального происхождения, политических убеждений, расы, религии, пола (включая беременность), сексуальной ориентации и статуса ветерана.

Глоссарий терминов | Weil-McLain

Котельные печи

На самом деле не существует такого понятия, как «котельная топка».»У вас либо котел, либо топка.

В топках или системах теплого воздуха воздух используется для отвода тепла от топки в комнаты в доме. Воздух нагревается, проходя через теплообменник, а затем обдувается по всему дому с помощью моторизованного вентилятора. Каналы из листового металла направляют нагретый воздух в различные части дома, а тепло поступает в каждую комнату через регистры. Бойлеры или системы водяного отопления используют нагретую воду для подачи тепла в комнаты в доме.

Котлы направляют пар по трубам к паровым радиаторам или горячую воду через радиаторы плинтуса, системы лучистого пола, системы снеготаяния или обогреватели бассейнов.Weil McLain может помочь вам выбрать правильный котел или печь для вашего дома.

Котлы обогреватели

Котлы используют нагретую воду для подачи пара или горячей воды для отопления. Котлы отправляют пар по трубам к паровым радиаторам или горячую воду через радиаторы плинтуса, системы теплого пола или змеевик.

Бойлерные обогреватели поддерживают комфорт в вашем доме, горячая вода циркулирует в каждой комнате. Система состоит из бойлера, насоса и плинтусов, соединенных водопроводом.Котел нагревает воду до температур от 120 ^° до 210 ^°, а затем вода перекачивается через трубопроводы в плинтусах, расположенных по внешнему периметру дома для создания завесы тепла, или в пол в системах отопления. .

Системы Radiant — это специальные композитные пластиковые трубопроводные системы, встроенные в пол. Энергия нагретой воды в трубах излучается в окружающую среду, нагревая полы, мебель и всех, кто находится в комнате.Холодные плиточные полы становятся теплыми и привлекательными, и они обеспечивают максимальную универсальность декорирования — вам не нужно беспокоиться о том, где поставить мебель в радианах.

Котельные системы отопления

Система отопления с бойлером — это система, в которой для нагрева и циркуляции воды используется бойлер, который распределяет тепло по всему дому или зданию.

Система состоит из бойлера, насоса и плинтусов, соединенных водопроводом. Котел нагревает воду до температур от 120 ^° до 210 ^°, а затем вода перекачивается через трубопроводы в плинтусах, расположенных по внешнему периметру дома для создания завесы тепла, или в пол в системах отопления. .

Котлы Weil-McLain ^® можно использовать для кондиционирования помещений, отопления или таяния снега, а также с водонагревателем косвенного нагрева для обеспечения достаточного количества горячей воды для бытовых нужд.

Производители котлов

С момента основания компании в 1881 году Weil-McLain является ведущим производителем систем комфортного отопления. Основываясь на гордых традициях качества и инноваций, наша миссия остается простой:

Разрабатывать и производить лучшую на рынке комфортную отопительную продукцию.Сделать их первыми. И сделать их долговечными.

Компания Weil-McLain со штаб-квартирой и литейным производством в Мичиган-Сити, штат Индиана, со сборочным производством в Идене, Северная Каролина и более чем 700 сотрудниками по всему миру, сочетает в себе опыт в области водяного отопления с оперативностью обслуживания и поддержки. Наш постоянный успех — это свидетельство нашей приверженности делу предоставления только самого лучшего.

Центральные котлы

Центральные котлы используют нагретую воду для подачи горячей воды или пара по всему дому из централизованного места, обычно в подвале или гараже.Центральный котел устраняет необходимость в обогревателях отдельных комнат или помещений и является энергоэффективным методом полного отопления дома.

Котлы Weil-McLain ^® можно использовать для кондиционирования помещений, отопления или таяния снега, а также с водонагревателем косвенного нагрева для почти бесконечной подачи горячей воды для бытовых нужд.

Конденсационные котлы

Конденсационный котел — это система водяного отопления, предназначенная для рекуперации энергии, которая обычно выводится через дымоход как отходы.Как это работает, водяной пар, образующийся при сжигании газа в котле, конденсируется обратно в жидкую воду, высвобождая скрытую теплоту парообразования из воды. Поскольку скрытое тепло является более важным источником энергии, конденсационные котлы имеют КПД до 98%.

Weil-McLain предлагает конденсационный котел Ultra Gas с КПД до 98% при низких температурах воды.

Энергоэффективные котлы

Бойлер считается энергоэффективным, если он обеспечивает такую же или лучшую производительность, как сопоставимые модели, при этом потребляя меньше энергии и экономя деньги.

Weil-McLain имеет несколько энергоэффективных котлов, печей и кондиционеров, которые удовлетворят все потребности вашего домашнего оборудования для отопления и охлаждения.

Дополнительную информацию об энергоэффективных отопительных приборах можно найти на сайте www.energystar.gov.

Энергосберегающие водонагреватели

Примерно 15% коммунальных расходов дома может быть потрачено на нагрев воды.

Водонагреватели косвенного нагрева Weil-McLain — это энергоэффективная альтернатива стандартным водонагревателям.

Они используют горячую воду, вырабатываемую бойлером, для нагрева горячей воды для бытовых нужд и обычно обеспечивают как минимум на 50% больше горячей воды при меньших эксплуатационных расходах, чем водонагреватели прямого нагрева. Они также включают ограниченную пожизненную гарантию.

Котлы Energy Star

В 1992 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) представило ENERGY STAR ^® в качестве добровольной программы маркировки, предназначенной для идентификации и продвижения энергоэффективных продуктов с целью сокращения выбросов парниковых газов.Эти продукты обеспечивают такую же или лучшую производительность, как сопоставимые модели, при этом потребляя меньше энергии и деньги. Котлы, соответствующие требованиям ENERGY STAR ^®, имеют рейтинг годовой эффективности использования топлива (AFUE) не менее 90%.

Weil-McLain имеет несколько котлов, печей и кондиционеров, соответствующих стандарту ENERGY STAR ^®, которые удовлетворят все потребности вашего домашнего оборудования для отопления и охлаждения и помогут предотвратить глобальное потепление за счет более чистого воздуха.

Для получения дополнительной информации о котлах ENERGY STAR ^® и других отопительных приборах посетите сайт www.energystar.gov.

Газовые водонагреватели

Емкость для хранения воды (также известная как резервуар), в которой используется газовая горелка для прямого нагрева воды для бытового потребления. Обычно горячая вода используется для приготовления пищи, уборки, купания и обогрева помещений.

Еще один вид газовых водонагревателей — водонагреватель косвенного действия. Эти газовые водонагреватели, предназначенные для работы только с бойлерами, используют горячую воду, вырабатываемую бойлером, для нагрева воды для бытового потребления. Водонагреватели косвенного нагрева обычно обеспечивают как минимум на 50% больше горячей воды при меньших эксплуатационных расходах, чем водонагреватели прямого нагрева.

Газовые водонагреватели

Другой тип водонагревателя в водонагревателе косвенного действия. Эти водонагреватели, предназначенные для работы только с бойлерами, используют горячую воду, вырабатываемую бойлером, для нагрева воды для бытового потребления.

Котлы высокоэффективные

Высокоэффективные котлы — это котлы с годовой эффективностью использования топлива (AFUE) не ниже 84%.Некоторые котлы Weil-McLain с рейтингом ENERGY STAR ^® имеют рейтинг AFUE 95%.

Высокопроизводительные котлы Weil-McLain ^® потребляют меньше топлива, экономя ваши деньги. В нашем котле Ultra Gas используется двигатель с регулируемой скоростью, что позволяет сократить количество запусков и остановок, сэкономив энергию и увеличив срок службы котла.

Высокоэффективный котел Weil-McLain ^® может обеспечить вам меньшие затраты на электроэнергию, более комфортный дом и годы безотказной работы.

Дополнительную информацию об энергоэффективных отопительных приборах можно найти на сайте www.energystar.gov.

Высокоэффективные водонагреватели

Примерно 15% коммунальных расходов дома может быть потрачено на нагрев воды.

Они используют горячую воду, вырабатываемую бойлером, для нагрева горячей воды для бытовых нужд и обычно обеспечивают как минимум на 50% больше горячей воды при меньших эксплуатационных расходах, чем водонагреватели прямого нагрева.Они также включают ограниченную пожизненную гарантию.

Домашние водонагреватели

Weil-McLain ^® предлагает полную линейку бытовых водонагревателей. Все наши модели водонагревателей косвенного нагрева, предназначенные для работы только с бойлерами, обладают следующим списком функций:

Резервуар и змеевик из нержавеющей стали 316L
Полностью пассивирован для защиты от агрессивных водных условий
Больше горячей воды — водонагреватели Weil-McLain ^® производят вдвое больший пиковый поток, чем безбаковый змеевик.
Уникальная самоочищающаяся конструкция противостоит известкованию

Если есть ограниченное пространство, газовый котел AquaBalance представляет собой компактный котел, который также обеспечивает горячее водоснабжение.

Водогрейные котлы

Водогрейный котел предназначен для нагрева воды в системе водяного отопления. Гидравлическое отопление поддерживает комфорт в вашем доме, горячая вода циркулирует в каждой комнате. Система состоит из бойлера, насоса и плинтусов, соединенных водопроводом.Котел нагревает воду до температур от 120 ^° до 210 ^°, а затем вода перекачивается через трубопроводы в плинтусах, расположенных по внешнему периметру дома для создания завесы тепла, или в пол в системах отопления. .

В системах

Radiant используются специальные композитные пластиковые трубопроводы, встроенные в пол. Энергия нагретой воды в трубах излучается в окружающую среду, нагревая полы, мебель и всех, кто находится в комнате.Холодные плиточные полы становятся теплыми и привлекательными, и они обеспечивают максимальную универсальность декорирования — вам никогда не придется беспокоиться о том, где поставить мебель.

Производители водонагревателей

Weil-McLain предлагает полную линейку водонагревателей. Все наши модели водонагревателей косвенного нагрева, предназначенные для работы только с бойлерами, имеют следующие характеристики:

Бак и змеевик из нержавеющей стали 316L
Полностью пассивирован для защиты от агрессивных водных условий
Больше горячей воды — водонагреватели Weil-McLain ^® производят вдвое больший пиковый поток, чем безбаковый змеевик; как минимум на 50% больше, чем у газового водонагревателя прямого нагрева сравнимого размера, и в три раза больше, чем у электрического агрегата.
Уникальная самоочищающаяся конструкция противостоит известкованию

Бытовые водогрейные котлы

Бытовой водогрейный котел используется для нагрева воды в системе водяного отопления.

Система водяного отопления поддерживает комфорт в вашем доме, горячая вода циркулирует в каждой комнате. Система состоит из бойлера, насоса и плинтусов, соединенных водопроводом.Котел нагревает воду до температур от 120 ^° до 210 ^°, а затем вода перекачивается через трубопроводы в плинтусах, расположенных по внешнему периметру дома для создания завесы тепла, или в пол в системах отопления. .

Бытовые котлы Weil-McLain ^® могут использоваться для кондиционирования помещений, отопления или таяния снега, а также с водонагревателем косвенного нагрева для почти бесконечной подачи горячей воды для бытовых нужд.

Бытовые водонагреватели

Weil-McLain предлагает полную линейку бытовых водонагревателей.Все наши модели водонагревателей косвенного нагрева, предназначенные для работы только с бойлерами, обладают следующим списком функций:

Бак и змеевик из нержавеющей стали 316L
Полностью пассивирован для защиты от агрессивных водных условий
Больше горячей воды — бытовые водонагреватели Weil-McLain ^® производят вдвое больший пиковый поток, чем безбаковый змеевик; как минимум на 50% больше, чем у газового водонагревателя прямого нагрева сравнимого размера, и в три раза больше, чем у электрического агрегата.
Уникальная самоочищающаяся конструкция противостоит известкованию

Если есть ограниченное пространство, газовый котел AquaBalance представляет собой компактный котел, который также обеспечивает горячее водоснабжение

Бесконтактные водонагреватели

Если есть нехватка места, газовый котел AquaBalance представляет собой компактный котел, который также обеспечивает горячее водоснабжение. В котлах WTGO Gold используются безрезервуарные водонагреватели большой емкости Weil-McLain ^® для подачи горячей воды для всех ваших домашних нужд.

Консультации — Инженер по подбору | Основы водогрейных котлов

Цели обучения

Определите основные компоненты котла.
Различают типы водогрейных котлов.
Ознакомьтесь с правилами и требованиями безопасности для водогрейных котлов.

Котлы — одна из основных систем производства энергии в зданиях, обеспечивающая отопление помещений, а также горячее водоснабжение зданий и жителей.Котлы вырабатывают пар или горячую воду для распределения тепловой энергии между зданиями и внутри них.

Паровые системы и системы горячего водоснабжения с высокой температурой обычно используются на крупных предприятиях, поскольку более высокая энергоемкость позволяет уменьшить размеры оборудования и трубопроводов. В некоторых коммерческих, медицинских и промышленных объектах пар может также использоваться для других целей, а также для комфортного обогрева.

Однако высокое энергосодержание этих систем приводит к снижению эффективности и более высоким потерям энергии.Эти высокоэнергетические системы также сопряжены с рисками безопасности, которые требуют специальных строительных требований и эксплуатационных навыков. По этой причине системы горячего водоснабжения более экономичны с точки зрения строительства, энергии и эксплуатации для многих более мелких систем.

Американское общество инженеров-механиков и Кодекс по котлам и сосудам под давлением, Раздел IV, Правила строительства отопительных котлов, определяют требования к водогрейным и паровым отопительным котлам по сравнению с требованиями к энергетическим котлам, которые используются в основном для выработки электроэнергии. и другое промышленное использование.Отопительные котлы производят пар менее 15 фунтов на квадратный дюйм или воду при температуре менее 250 ° F. В этой статье речь пойдет только о водогрейных котлах.

Основы котла

Все котлы состоят из четырех основных компонентов: горелки, камеры сгорания, теплообменника и элементов управления.

Горелка: Горелки предназначены для смешивания воздуха и топлива до оптимальных пропорций для полного и эффективного сгорания и обеспечения источника воспламенения смеси.Жидкотопливные горелки обычно используют горелку с наддувом и распылением топлива с помощью форсунки под давлением, воздуха или пара. Газовые горелки могут использовать либо нагнетательный вентилятор, либо естественную тягу с подачей газа через ряд отверстий.

Наиболее распространенным топливом в современных котлах является ископаемое топливо: природный газ и мазут № 2, поскольку распределение топлива широко доступно, а контроль и повышение эффективности были сосредоточены на этих видах топлива из-за их преобладания.

В начале истории котлов твердое топливо было наиболее распространенным, так как оно было наиболее доступным.Уголь и древесина были самыми распространенными. Уголь потерял свою популярность, в основном из-за высокого содержания серы и связанного с этим загрязнения, создаваемого сгоранием. Древесина вновь обрела популярность вместе с другими видами топлива из биомассы благодаря своей устойчивости.

Рисунок 1: На чугунных секционных котлах изображена пара двухтопливных горелок. Предоставлено: CDM Smith

Отработанное тепло от другого процесса, такого как газовый двигатель внутреннего сгорания или выхлоп турбины, можно использовать в качестве источника тепла вместо сжигания топлива в котле.Еще один источник энергии, который может стать популярным, — это электричество. Горячая вода, вырабатываемая электрокотлом, не производит парниковых газов на объекте. Если электричество можно вырабатывать из 100% возобновляемых источников, электрический котел является генератором тепла с нулевым уровнем выбросов.

Камера сгорания: Для сгорания необходимы три компонента: топливо, кислород и тепло. Все три из них необходимо контролировать, чтобы эффективно управлять котлом. Скорость подачи топлива регулируется в соответствии с требованиями процесса по поддержанию температуры котла.Скорость кислорода, как компонента воздуха, регулируется для обеспечения полного стехиометрического сгорания топлива. Слишком мало воздуха и не все топливо не сгорает, что приводит к загрязнению, включая опасный угарный газ и потраченное впустую топливо. Когда подается избыточный воздух, энергия тратится впустую, поскольку избыточный воздух забирает тепло у пламени.

Высокие температуры пламени также вызывают реакцию азота с кислородом и образование оксидов азота, обычно обозначаемых как NO _x. Температуру пламени можно регулировать, рециркулируя часть дымового газа и смешивая его с поступающим воздухом для горения, что снижает количество кислорода, доступного для процесса горения.Рециркулирующий газ не отбирает тепло из процесса сгорания, потому что он уже горячий. Тепло подается для инициирования горения с помощью искры и / или запального пламени. Горение обычно самоподдерживающееся, как только оно установилось.

Этот процесс сгорания обычно происходит в камере сгорания котла. Эту часть котла часто еще называют топкой. Стенки камеры сгорания также являются поверхностями теплообменника для котлов с внутренним сжиганием. Излучение — это основной способ передачи тепла от пламени воде в этой секции котла.Источником тепла также может быть источник вне котла. Тепло от турбины внутреннего сгорания или отработанное тепло от процесса может быть направлено в котел. Это примеры внешних источников тепла.

Теплообменник: За пределами зоны пламени горячие продукты сгорания и неизрасходованные части воздуха проходят через более узкие каналы теплообмена, а тепло передается посредством конвекции и теплопроводности.

Теплообменники в котлах бывают трех основных конфигураций: водотрубные, жаротрубные и чугунные секционные.

Рис. 2: Конденсационные газовые котлы на новом водоочистном сооружении. Предоставлено: CDM Smith

Водотрубный котел — это котел, в котором нагреваемая жидкость проходит через ряд труб или трубок, а дымовые газы находятся вне труб. Тепло от дымовых газов проходит через металлические стенки трубы. Большие водотрубные котлы построены из черных металлов.

Традиционно водотрубные котлы использовались для котлов большой мощности, однако с появлением маломассивных и конденсационных котлов водотрубная конфигурация стала более распространенной для котлов малой мощности.Водяные трубы для этих небольших котлов изготовлены из коррозионно-стойкого материала.

Жаротрубные котлы имеют трубы большого диаметра, расположенные в большом барабане. Газы сгорания проходят через эти трубы, нагревая воду в большом барабане. Жаровые трубы обычно располагаются горизонтально. Котлы также можно расположить вертикально, чтобы уменьшить занимаемую площадь. Вертикальная конфигурация конденсатора также упрощает отвод конденсированных дымовых газов.

Жаротрубные котлы классифицируются по количеству проходов продуктов сгорания и горения. Первый проход состоит из цилиндрической топки большого диаметра. Горячие газы поворачиваются на 180 градусов за второй проход через серию меньших трубок. Газы снова поворачиваются на 180 градусов; как правило, третий проход имеет трубы меньшего диаметра, но больше трубок, чем второй проход. Наиболее распространены трех- или четырехходовые котлы.

Горизонтальный котел с четным количеством проходов будет иметь дымоход рядом с передней частью котла, а нечетное количество проходов будет иметь дымоход на заднем конце.Задняя часть котла имеет дверцу с футеровкой из огнеупора (сухая задняя часть) или заполненная водой (мокрая задняя стенка). Котел с мокрой обратной стороной сложнее сконструировать и требует дополнительных уплотнений, поэтому он дороже, но увеличенная площадь теплопередачи повышает эффективность. Жаротрубные котлы изготавливаются из черных металлов.

Котлы чугунные секционные изготавливаются из модульных чугунных секций. Камера сгорания расположена низко в котле и окружена водяными каналами.Горячие газы сгорания обычно поднимаются вверх и к передней части котла, а затем обратно к задней части, как в трехходовом жаротрубном котле, но вместо газов, проходящих через трубы, газы проходят через расширенные поверхностные газовые каналы на внешней стороне. отливок. Вода находится внутри отливок. Каждая литая секция соединяется с соседней секцией коническими соединителями, которые сжимаются, когда секции соединяются болтами.

У чугунного секционного котла есть несколько преимуществ.Чугун более устойчив к коррозии, чем сталь, используемая в водотрубных и жаротрубных котлах. Котел можно перемещать по одной секции через двери или окна здания. Благодаря модульной конструкции мощность котла можно регулировать, изменяя количество используемых чугунных секций.

Блок управления котлом

Для безопасной и эффективной работы всем котлам требуется управление тремя основными элементами: потоком воды, потоком воздуха и потоком топлива. Поверхности теплообмена водогрейных котлов должны контактировать с водой, чтобы предотвратить перегрев теплообменной поверхности.Для этого требуются датчики низкого уровня воды.

Топливо и воздух регулируются согласованно, но количество подаваемого топлива является функцией тепловой мощности, необходимой для регулирования температуры котла. Затем воздух контролируется для оптимизации процесса сгорания.

Код модели для водогрейных котлов — ASME BPV Code Section IV. В этом коде перечислены шесть функций безопасности, которые должен иметь каждый водогрейный котел:

Манометр или высотомер. Этот датчик помогает оператору определить, правильно ли заполнен котел водой и работает ли компенсация расширения в системе.
Термометр. Это также позволяет оператору определять правильную работу котла и подтверждать работу требуемых регуляторов температуры.
Два регулятора температуры. Если котел разжигается автоматически, то первым считается рабочий контроль. Второй — это предохранительное отключение по верхнему пределу. В большинстве юрисдикций регулятор верхнего предела должен быть оборудован переключателем ручного сброса.
Автоматическое отключение подачи топлива при низком уровне воды. В большинстве юрисдикций требуется отключение топлива при низком уровне воды с помощью переключателя ручного сброса. Второй выключатель низкого уровня воды требуется, если котел запускается автоматически и потребляет больше 400 000 БТЕ / час. Этот переключатель расположен выше нижнего предела безопасности и отключает горелку в случае низкого уровня воды и может позволить котлу перезапуститься после восстановления уровня воды. В водотрубных котлах с малой массой часто также требуется подтверждение протока воды через котлы. Из-за их малой массы перегрев происходит почти мгновенно, если поток воды прекращается.
Резервы на тепловое расширение. Вода расширяется при нагревании, вызывая повышение давления в системе. Система теплового расширения дает этому увеличенному объему воды место, куда можно пойти.
Предохранительный клапан. В дополнение к системе теплового расширения требуется предохранительный клапан. Этот клапан сработает, если расширительная система выйдет из строя или котел отключен от системы и произойдет случайное возгорание. Предохранительный клапан подключается непосредственно к котлу без запорной арматуры.Клапан устанавливается ниже номинального давления котла и любых других компонентов системы. Размер клапана должен предотвращать превышение расчетного давления котла в случае, если поток воды заблокирован от выхода из впускного и выпускного трубопровода и горелки при полном огне. Номинал предохранительного клапана включает как давление сброса, так и интенсивность сжигания BTU для котла.

Рис. 3: На рисунке показаны собранные литые секции большого чугунного водогрейного котла. Предоставлено: CDM Smith

Котлы конденсационные

Чтобы повысить КПД котла выше порогового значения 85%, необходимо дать дымовым газам возможность конденсироваться на поверхности теплопередачи.Эффективность этих конденсационных котлов значительно повышается как за счет снижения допустимой температуры воды, что улучшает среднюю логарифмическую разницу температур в механизме теплопередачи, так и за счет рекуперации скрытой теплоты парообразования от сгорания топлива. КПД конденсационных котлов может достигать от 95% до 98%.

Конденсация допускается при использовании металлов, таких как медь, алюминий или нержавеющая сталь, и даже некоторых специальных чугунов. Производители и исследователи также экспериментировали с керамикой и другими композитными материалами.При конденсации загрязняющих веществ в топливе, особенно серы, необходимо минимизировать. Поэтому в качестве источника топлива чаще всего используется природный газ, но в некоторых котлах допускается использование мазута со сверхнизким содержанием серы.

Благодаря высокой энергоэффективности и усовершенствованной конструкции водогрейных котлов с более низкими температурами, конденсационные котлы становятся все более популярными.

Коррозия в котлах

Коррозия котлов — основная причина выхода котлов из строя. Коррозия происходит как со стороны воды, так и со стороны огня.Коррозия со стороны воды вызвана кислородом в воде. В плотно закрытой системе водоподготовка практически не требуется, поскольку кислород абсорбируется по мере того, как трубопровод ржавеет, но останавливается, как только израсходуется весь кислород. В более крупных и / или негерметичных системах, где постоянно требуется подпиточная вода, коррозию со стороны воды можно контролировать, регулируя кислотность, щелочность и содержание кислорода путем добавления химикатов. Часто добавляются биоциды и ингибиторы образования отложений.

Химический состав воды обычно проверяется и регулируется вручную, поскольку для системы горячего водоснабжения требуется намного меньше подпиточной воды, чем для паровой системы.Коррозия на стороне дымохода вызывается конденсацией дымовых газов на поверхности теплопередачи или дымоходе. Конденсат в дымоходе может попасть в котел и вызвать коррозию. Эта конденсация является очень кислой из-за серы в топливе и хлоридов в атмосфере. Когда эти соединения конденсируются, они соединяются с водяным паром дымовых газов и образуют сильные кислоты.

Самый простой способ контролировать эту конденсацию — поддерживать температуру дымовых газов и прилегающих поверхностей выше точки росы дымовых газов.Для этого требуется, чтобы температура дымовых газов оставалась выше 350 ° F. Температура означает, что максимально достижимый КПД котла находится в диапазоне от низких до средних 80%.

Рис. 4: Небольшой чугунный котел показывает необходимые компоненты безопасности. Предоставлено: CDM Smith

Нормы котла, требования

Зазоры спереди, сзади, по бокам и сверху котла для эксплуатации, технического обслуживания и осмотра должны соответствовать законодательным требованиям. Если не существует юрисдикционных требований, необходимо соблюдать требования производителя котла.Специализирующий инженер должен позаботиться об определении этих требований.

Часто эти требования отсутствуют в строительных нормах и правилах, но регулируются другими агентствами. Например, в Нью-Йорке Министерство труда определяет многие из параметров, перечисленных выше, и дополнительные требования, такие как лестницы для доступа к верхней части котлов.

Рис. 5: Этот чугунный котел был переоборудован с пара низкого давления на горячую воду. Предоставлено: CDM Smith

Основными правилами управления котлами являются ASME CSD-18 «Органы управления и предохранительные устройства для автоматических котлов» и NFPA 85: «Код опасности для котлов и систем сгорания».CSD-1 применяется к котлам мощностью до 12 500 000 БТЕ / час. Многие местные и международные кодексы включают части этих двух кодексов в свои формулировки. Следующее обсуждение подчеркивает некоторые требования, содержащиеся в кодах. См. Коды исключений и, в некоторых случаях, более строгие требования, чем описано здесь.

Часто игнорируемые требования к средствам управления котлом — это требования к проводке внешних устройств, не поставляемые с органами управления, предоставленными производителем.Одно из них — это требование блокировки котлов с источником воздуха для горения. Впускные заслонки или вентиляторы воздуха для горения не являются составными частями системы управления, часто поставляемой производителем горелки. Еще один внешний элемент управления — дистанционный выключатель. Это требование определено в CSD-1 CE-110 (b). Эти элементы, внешние по отношению к средствам управления горелкой / котлом, требуют, чтобы технический инженер включил эти требования к интерфейсу в проектную документацию.

Водогрейные котлы имеют ряд преимуществ перед более мощными котлами в небольших системах.Конденсационные котлы стали наиболее часто устанавливаемыми котлами в новых установках, где вся система спроектирована так, чтобы использовать преимущества повышенной эффективности, обеспечиваемой более низкими температурами воды.