Koncept gravitacijskog rashladnog uređaja može se u određenom smislu usporediti s prirodnom ventilacijom, u kojoj se ostvaruje slobodna cirkulacija strujanja zraka. U slučaju vodenog okoliša, kretanje se događa duž kontura bez energetske i energetske potpore uređaja i resursa trećih strana. To daje prednosti gravitacijskom sustavu grijanja, ali uzrokuje i niz nedostataka. Jedna od njih je složenost njegove tehničke implementacije.
Kako sustav funkcionira
Gravitaciju osigurava zakon fizike, prema kojem se vrući mlaz zraka i vode prirodno dižu. Za razliku od sustava s prisilnom cirkulacijom, nema potrebe za uključivanjem crpne opreme ili generatora pare koji potiskuju radni medij pod tlakom dužkonture. U uvjetima privatne kuće, gravitacijski sustav grijanja je koristan samo minimalnom vezom neizravnih komunikacijskih i energetskih čvorova. Ali to uopće ne znači da će korisnik morati imati posla samo s cijevima. Za zagrijavanje vode bit će odgovoran bojler koji se nalazi na najnižoj točki kompleksa. Od njega će se kroz cijevi tokovi usmjeriti na grijače-potrošače rashladne tekućine (konvektori, radijatori, baterije). Nadalje, već rashlađena voda prelazi u dio ekspanzijskog spremnika i, kako se nakuplja, prelijeva se u odvodni kanal - bilo u kotao ili u kanalizaciju.
Jednocijevni i dvocijevni sustavi
Sheme za krugove grijanja mogu biti različite. U najjednostavnijem jednocijevnom sustavu ne postoji povratni uspon rashladne tekućine s unosom vode. Vertikalni sustavi ovog tipa tehnički su jednostavniji za implementaciju, što štedi na fizičkom naporu i financijama. Ali postoje i ozbiljni nedostaci jednocijevnih gravitacijskih sustava grijanja, koji se izražavaju u sljedećim nijansama:
- Nedostatak mogućnosti podešavanja temperature za svaki grijač zasebno, jer su spojeni u seriju.
- Obvezno postavljanje ekspanzijskog spremnika za okomito punjenje.
- Zahtjevi za viši tlak za cirkulaciju vode. Zbog toga se jednocijevni sustavi češće izvode prema principima prisilnog kretanja rashladne tekućine uz spajanje crpki.
U dvocijevnom sustavu toplina se ravnomjerno raspoređuje. Jedan krug usmjerava vruće struje na uvjetne radijatore,a drugi služi povratnoj grani, kroz koju se hladna voda vraća u prihvatnu opremu. Zbog ravnoteže rashladne tekućine u cjevovodu, dvokružna shema je lakše podložna prirodnoj regulaciji s učinkom gravitacije bez potpore dodatne opreme za cirkulaciju.
Otvoreni i zatvoreni sustavi
Razlika između ovih sustava leži u izvedbi ekspanzijskog spremnika - gornje točke cijelog kompleksa. U otvorenim spremnicima voda se nakuplja sve dok mehanizam plovka ne proradi. Tekućina puni spremnik do određene razine, nakon čega plovak aktivira oslobađanje mješavine zraka i punjenje kroz spojeni uspon. U zatvorenom gravitacijskom sustavu grijanja koristi se membranski spremnik u kojem su osigurana dva odjeljka - sa zrakom (mješavina plina) i vodom u donjem dijelu. Pri minimalnom tlaku, spremnik je prazan, ali kako se puni tekućinom, membrana počinje komprimirati gornji dio, otvarajući tako zračni ventil i izjednačavajući tlak.
Odabir kotla
Korištenje koncepta gravitacijskog grijanja samo po sebi znači da u kući nema ni plina ni struje. Inače bi bilo racionalnije organizirati prisilnu cirkulaciju s opskrbom toplinom dovoljne snage iz glavnog izvora energije. Stoga će jedina opcija za kotao za gravitacijski sustav grijanja biti jedinica na kruto gorivo - na primjer, na drva. Kombinacija prirodne cirkulacije i tradicionalne peći također daje razlogegovoriti o maloj snazi kompleksa. Sustav će u početku biti neučinkovit, ali se njegova učinkovitost može povećati zbog učinka pirolize, koji razlikuje suvremene modifikacije kotlovskih postrojenja na kruta goriva kapaciteta od 20 do 40 kW s dvije komore za izgaranje. U dodatnom odjeljku izgaraju se plinovi koji nastaju tijekom prvog izgaranja goriva. Usput, minimiziranje produkata izgaranja na izlazu također će smanjiti zahtjeve za dimnjakom.
Izbor materijala cijevi
Kao i kod vodovoda, cijevi od plastike i metala mogu se koristiti za sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom. Ograničenja u korištenju određenih materijala ovise o pojedinačnim čimbenicima i uvjetima. Na primjer, otvoreni sustav grijanja omogućuje veći učinak provjetravanja krugova kisikom i ugljičnim dioksidom, što je nepoželjno za čelik. S druge strane, metal u čvrstom stanju opravdat će se u zatvorenim granama mreža velikog formata koje rade s velikim opterećenjem. Prilikom servisiranja vode loše kvalitete, bolje je koristiti bakrene cijevi. Za gravitacijski sustav grijanja, upotreba ovog metala je korisna zbog njegove otpornosti na visoke temperature i mineralnih inkluzija u rashladnoj tekućini.
U principu, i bakar i plastika imaju prednost što su lagani materijali koji omogućuju preciznu instalaciju složenih cjevovodnih komunikacijskih linija, što je vrlo važno u implementaciji gravitacijskih sustava. Međutim, plastika još uvijek nije najbolja opcija za sustav grijanja kao takav - tim višerade pod visokim tlakom od 0,6 MPa. Postoje polipropilenske cijevi otporne na toplinu dizajnirane posebno za grijanje i mogu izdržati oko 120 °C, ali problemi s brtvljenjem su češći kod čepova i prijelaza, koji nisu tako pouzdani kao metalni konturni zavari.
Optimalni promjer cijevi
Za razliku od sustava s prisilnom cirkulacijom, u ovom slučaju će debljina kontura biti veća. Promjer cijevi gravitacijskog sustava grijanja je 50 mm, ali mogu postojati prilagodbe u različitim područjima. Na primjer, kako bi se održala toplinska učinkovitost kompleksa, vodoinstalateri preporučuju sužavanje kontura. Količina prilagodbe ovisi o duljini pune linije od šava do druge točke prijelaza.
Alati za montažu i potrošni materijal
Glavni alat će biti potreban za polaganje, pričvršćivanje i spajanje cijevi. Rezanje i zavarivanje se izvodi rezačima cijevi, plinskim rezačima, inverterskim uređajima i lemom. I za plastiku i za bakar sa čelikom, odabire se Vaš alat za zavarivanje odgovarajuće snage. Isto vrijedi i za potrošni materijal. Na primjer, bakrene konstrukcije spajaju se lemljenjem pomoću spojnih spojnica i spojnica. Za spajanje bakrenog gravitacijskog sustava grijanja s krugovima izrađenim od drugih materijala koriste se samo odvojivi adapteri i priključci. Ovaj metal ne prianja dobro na druge materijale. Ali u drugim slučajevima može se dobiti lagani lem do 450 ° Cacetilenske ili propan-butan baklje, kao i električna lemila. Osim toga, za visokokvalitetne spojeve bit će korisno koristiti teflonske trake, spojnice, T-ove, dielektrične brtve, itd.
Tehnika ugradnje
Prije rada potrebno je izraditi komunikacijsku shemu i akcijski plan. Nadalje, tipična instalacija se provodi sljedećim redoslijedom:
- Sastavljanje pojedinačnih čvorova, prijelaznih dijelova i velikih linija bez pričvršćivanja na bazu stranice.
- Ugradnja opreme - ekspanzijski spremnik i bojler. Spremnik se može montirati u potkrovlju - glavna stvar je zadržati mogućnost besplatne opskrbe komunikacijama. Kotao može zahtijevati mali estrih otporan na toplinu. Dodatno pričvršćivanje nije potrebno, budući da je ova vrsta podne opreme praktički nepomična na ravnoj površini.
- Priključci ležaja se postavljaju duž kontura brtve - oslonci, stezaljke, suspenzije i druge jedinice za fiksiranje.
- Montiraju se pripremljene konture cijevi, prijelazni dijelovi, koljena i kutovi. Kako napraviti gravitacijski sustav grijanja da bude što pouzdaniji i zaštićen od vanjskih utjecaja? Za pričvršćivanje preporuča se korištenje takozvanih plutajućih stezaljki, koje ne pružaju tvrdu, već meku fiksaciju. Čvrsto su pričvršćeni na pripremljenu opremu nosača, ali stezni mehanizmi daju cijevi određenu slobodu kretanja - opružni učinak, zbog čega se eliminira opasnost od oštećenjacijevi pod vanjskim dinamičkim opterećenjem.
- Povezuju se komunikacije i oprema - po potrebi se spajaju ogranci, fitinzi i instrumenti.
Nagib cijevi
Značajka uređaja gravitacijskih sustava je potreba za održavanjem kuta u položaju horizontalnih kontura. Potrebno je osigurati učinak prirodne gravitacijske cirkulacije potrebne za kretanje vode. Kao što je navedeno u tehničkim propisima SNiP-a, nagib gravitacijskog sustava grijanja trebao bi biti 10 mm po 1 m. Ako ova nijansa nije predviđena, vodovi će se napuniti zrakom, a zagrijavanje krugova bit će neravnomjerno.
Koju rashladnu tekućinu koristiti?
Optimalni radni medij za prirodne cirkulacijske sustave je voda. Odbijanje antifriza, koji se često koristi u grijanju tekućine, povezano je s njegovom visokom gustoćom i niskim prijenosom topline. Uzimajući u obzir skromne performanse gravitacijskog sustava grijanja i obvezni zahtjev za gravitacijskim pomakom rashladne tekućine, antifriz se eliminira. Ali to ne znači da se alternativni sastavi antifriza u načelu mogu napustiti. Prikladne smjese moraju imati visoku fluidnost (ne nižu od vode) i sposobnost da ne izgube fizička svojstva pri ekstremno visokim i niskim temperaturama.
Plusi gravitacijskog sustava
Među prednostima sustava grijanja s prirodnom cirkulacijom su sljedeće:
- Energetska neovisnost. Odsutnostnijedan vanjski izvor energije nije prepreka za korištenje gravitacijskog grijanja, tako da u mnogim udaljenim regijama ova opcija ostaje jedina opcija.
- Pouzdanost i izdržljivost. Odsutnost vibracija, koje u konvencionalnim sustavima stvaraju cirkulacijske crpke. To omogućuje korištenje bakrenih cjevovoda, kao i organizaciju gravitacijskih sustava grijanja od polipropilena, ali podložni njihovoj otpornosti na visoke temperature.
- Jednostavno održavanje. Odsutnost složenih regulatornih jedinica s automatizacijom čini sustav pristupačnijim za dijagnostiku i popravke kod kuće.
Nedostaci sustava gravitacijskog protoka
Naravno, nedostatak potpore za kretanje rashladne tekućine iz cirkulacijske pumpe ili druge energetske opreme s resursima doveo je do brojnih nedostataka takvih sustava:
- Funkcionalna ograničenja u smislu prilagodbe. To se uglavnom odnosi na mogućnost fleksibilnog podešavanja temperaturnih režima grijača, ali sam rad kotlova na kruta goriva isključuje bilo kakvu automatizaciju u upravljanju.
- Zbog svojih skromnih performansi, gravitacijski sustav grijanja može se koristiti samo u malim kućama s niskim zahtjevima za grijanjem. Tome se dodaje i nestabilnost cirkulacije.
- Kašnjenje u kretanju rashladne tekućine zimi može dovesti do smrzavanja tekućine. Zbog toga je opravdana potraga za aditivima za vodu protiv smrzavanja.
Zaključak
Cijevi s prirodnom cirkulacijom radnog medija u doba progresivne mehanike i programabilnih kotlova s kotlovima djeluju zastarjelo i neučinkovito. Na mnogo načina, to je točno, ali u kontekstu rastuće potrošnje energije, gravitacijski sustav grijanja za privatnu kuću ne izgleda potpuno deplasirano. Prvo, ako uvjeti u zemlji ne dopuštaju korištenje plinskih i električnih kotlova, tada će ova odluka biti više nego opravdana. Drugo, nekoliko stavki troškova se uklanja odjednom, zbog troškova energije s gorivom i održavanja složene opreme.
