Topné systémy s přirozeným a nuceným oběhem

Pro vybudování správného topného systému, který bude plně využívat výkon kotle, je potřeba porozumět základním principům a pojmům – je jedno, zda si potrubí a radiátory instalujete sami nebo využijete služeb najatých mechaniků.
Topné systémy se dělí do dvou tříd – c přírodní и nucený oběh chladicí kapalina.

Systémy přirozeného oběhu

Horko stoupá, chlad klesá – na tomto principu je postaven systém s přirozenou cirkulací. Voda ohřátá v kotli stoupá do nejvyššího bodu potrubí a díky mírnému sklonu trubek samospádem proudí do radiátorů, kde uvolňuje teplo do místnosti. Ochlazená voda se vrací zpět do kotle.

Otevřený topný systém s přirozenou cirkulací

Výhody takového systému:

• energetická nezávislost – prakticky žádná automatika, čerpadla a regulátory, které jsou napájeny ze sítě, proto náhlý výpadek proudu nijak neovlivní vytápění;
• nehlučnost práce;
• snadná údržba.

nevýhody:

• pro lepší cirkulaci musíte použít trubky o průměru 40-50 mm, které jsou dražší;
• je nutné vypočítat sklon vodorovných úseků (pokles o 1 cm na 1 metr délky) a při instalaci jej dodržet;
• pomalé zahřívání potrubí a radiátorů na provozní teplotu;
• omezení celkové délky systému – do 30 m;
• vlastnosti uspořádání prvků: kotel v nejnižším bodě, expanzní nádrž (více o tom trochu níže) v nejvyšším, kabeláž nahoře.

Vytápění s přirozenou cirkulací se častěji používá pro malé místnosti, jako jsou venkovské domy, kde může docházet k výpadkům elektřiny nebo není napájena a vytápěnou oblastí je místnost nebo několik místností na stejném patře.

Systémy nuceného oběhu

Výhody systémů s nuceným oběhem:

• automatizace a čerpadlo udržují konstantní tlak a teplotu v systému;
• možnost připojení několika okruhů (radiátory, vodou vyhřívané podlahy, akumulační nádrže);
• rychlé zahřátí.

nevýhody:

• závislost na elektřině (může být potřeba nepřerušitelné napájení);
• zvýšení nákladů na celý systém díky dodatečnému vybavení – čerpadlo, filtry, uzavírací a bezpečnostní armatury a ventily, uzavřené expanzní nádoby;
• poměrně složitá instalace, potřeba bypassů na zařízení pro opravu, výměnu nebo údržbu.

Otevřené a uzavřené topné systémy

Voda se při zahřátí rozpíná. Pokud pevně uzavřete okruh kotel-potrubí-radiátory, horká chladicí kapalina jednoduše „rozbije“ jakoukoli část systému nebo protlačí těsnění závitových spojů. Pro kompenzaci expanze chladicí kapaliny se používají speciální nádoby, tzv expanzní nádrže.

Co je otevřený systém vytápění?

V otevřeném systému expanzní nádoba komunikuje s atmosférickým vzduchem, tj. je to obyčejný sud se vstupem a výstupem chladicí kapaliny a otevřeným víkem. Cirkulace v otevřeném systému je obvykle přirozená, takže nejčastěji jsou tyto pojmy zaměnitelné. I když je možné instalovat čerpadlo do otevřeného systému (více o umístění čerpadla později).

Vlastnosti otevřeného topného systému

• jednoduchost: expanzní nádrž může být vyrobena ze šrotu;
• možnost doplňování nebo odebírání chladicí kapaliny z otevřené nádrže (teplá voda pro technické potřeby).

• Protože voda komunikuje přímo s atmosférou, kyslík vstupuje do systému, což způsobuje korozi potrubí a výměníků tepla. Vzduch vytváří zátky v radiátorech a kolenech potrubí, k jejichž odstranění je nutné nainstalovat Mayevského kohoutky a odvzdušňovací ventily;
• v nejvyšším bodě objektu (v podkroví, které se většinou nevytápí) musí být instalována otevřená nádrž a to znamená další náklady na zvětšení délky stoupačky a tepelnou izolaci samotné nádrže;
• Nemrznoucí směs nelze použít, protože se odpařuje;
• je nutné kontrolovat hladinu vody v systému.

Uzavřený topný systém

V uzavřeném systému je expanzní nádrž rozdělena na dvě části elastickou membránou. V jedné části se hromadí expandující voda, která vyboulí membránu a vytlačí vzduch z druhé části ventilem. Takovou expanzní nádrž nemůžete postavit v garáži, je to zakoupený produkt.

Výhody uzavřených systémů:

• přímý kontakt s atmosférou je vyloučen, takže množství chladicí kapaliny se nesnižuje, je povoleno použití nemrznoucí směsi, dochází k menšímu ucpání vzduchu;
• nádrž může být instalována v zásadě kdekoli v systému (doporučeno na vratném potrubí před čerpadlem);
• Systém dosahuje vyšších tlaků, což znamená, že pro nastavení a zvýšení účinnosti jsou možné složité konfigurace okruhu a použití zpětných ventilů a vícecestných ventilů.

Obecně platí, že existuje pouze jedna nevýhoda – zvýšení nákladů na systém a složitější výpočty a instalace.

Expanzní nádoba membránového typu

Vlastnosti uzavřených topných systémů

Objem uzavřené nádrže musí činit minimálně 10 % celkového objemu chladicí kapaliny (včetně kotle a radiátorů s potrubím). Čerpadlo je vhodné instalovat na vratné potrubí, přímo před kotel: ačkoli moderní zařízení nejsou tak citlivá na teplotu čerpané kapaliny, pokud se blíží bodu varu, vytvoří se směs páry a vody. čerpadlo se zastaví (zastaví cirkulaci vzduchu s párou).

Jedno trubkové a dvou trubkové systémy

Kromě otevřených přirozených a uzavřených nucených je také rozdíl v potrubí do jednotrubkových a dvoutrubkových otopných soustav.

В jednotrubkový systém Chladicí kapalina vstupuje do chladiče a opouští jednu trubku, to znamená, že všechny baterie v domě jsou zapojeny do série. Jde o jednoduché a levné řešení s podstatnou nevýhodou: po každém radiátoru se voda ochladí, takže místnosti nejvzdálenější od kotle dostanou nejméně tepla, zatímco první radiátory se smaží na plný výkon. Ke kompenzaci se používají bypassy (průchozí sekce obtékající otopné těleso) a termostatické hlavice.

Horizontální jednotrubkový systém

V závislosti na počtu podlaží budovy jsou:

• jednotrubkové systémy s vodorovnou elektroinstalací – přívod přes stoupačku do podlahy a následně sériové zapojení radiátorů;
• s vertikální elektroinstalací – shodně umístěná otopná tělesa v různých podlažích jsou napojena na jednu stoupačku.

Příklady vertikálních jednotrubkových systémů jsou topná zařízení v sovětských bytových domech: stoupačka jde do nejvyššího patra a baterie jsou „navlečeny“ na zpáteční cestě. Vzhledem k tomu, že nejsou instalovány termostaty, je v 9. patře lidem horko a v 1. patře zima.

Dvojrubkový systém zahrnuje přívod chladicí kapaliny paralelně ke každému radiátoru a výstup chlazené vody do samostatného zpětného potrubí. Je možné uspořádat jeden nebo dva okruhy pro průchod chladicí kapaliny.

Dvoutrubkový systém je optimální pro rozvod ohřáté chladicí kapaliny a regulaci teploty v každé místnosti a radiátoru. Mnohé však zastaví jeho cena – ve skutečnosti je položen dvojnásobný počet trubek.

Topný systém dvoutrubkový

Jaký topný systém zvolit?

1. Jednoduchým levným řešením pro letní dům, jednopodlažní malý dům nebo technickou místnost nebo garáž je jednotrubkový otevřený systém s přirozenou cirkulací. Je pouze nutné pravidelně sledovat množství vody v systému, zabránit zamrzání a odvzdušnit vzduch z vodorovných úseků.
2. Nejlepší možností je uzavřený systém s nuceným oběhem a přítomností zpětných ventilů, bezpečnostních skupin, filtrů a tepelných hlavic na radiátorech. Výběr a kalkulace podle lokality, charakteru místnosti, plochy a případných tepelných ztrát a samozřejmě dle rozpočtu – jednotrubkové, dvoutrubkové.
3. Rozšířenou možností jsou dvoutrubkové uzavřené systémy s několika odběrnými a vratnými okruhy, řídicí elektronikou a akumulátory tepla.

I přes to, že se topná technika každým rokem zdokonaluje a doplňuje o nová progresivní technická řešení a vysoce účinná zařízení, zaujímá systémy ohřevu vody s přirozenou cirkulací chladiva i nadále velmi významný podíl na dodávkách tepla. Jsou široce a úspěšně používány jak v individuální bytové a chatové výstavbě, tak při výstavbě zařízení v oblastech, kde napájení chybí nebo je přerušované.

Systém gravitačního ohřevu vody, jehož princip fungování je znázorněn v obr. 1, byl vynalezen již v roce 1777 francouzským fyzikem Bonnemanem k ohřevu inkubátoru.

Rýže. 1. Princip činnosti samotížného topného systému.

Od roku 1818 jsou systémy vytápění Bonnemann široce používány v Evropě, i když především pro skleníky a zimní zahrady. Základy metody tepelného a hydraulického výpočtu soustav s přirozenou cirkulací vyvinul Angličan Hood v roce 1841. Byl to on, kdo teoreticky dokázal úměrnost rychlostí cirkulace chladicí kapaliny k druhým odmocninám rozdílu výšek topného centra a chladící střed, tedy výškový rozdíl mezi kotlem a radiátorem. Přirozená cirkulace vody v topných systémech byla poměrně dobře prostudována a má silnou teoretickou podporu. S příchodem čerpacích topných systémů se však zájem vědců o „gravitaci“ postupně vytrácel. Teorie přirozené cirkulace je stručně a povrchně pokryta v kurzech institutu. Při instalaci takových systémů používají montéři hlavně rady „zkušených“ lidí a ty skrovné požadavky, které jsou uvedeny v regulačních dokumentech. Regulační dokumenty však pouze diktují požadavky, ale neposkytují vysvětlení důvodů pro vznik tohoto nebo toho „postulátu“. V tomto ohledu mezi specialisty koluje poměrně hodně mýtů, které bych rád trochu vyvrátil.

Rýže. 2. Příklad dvoutrubkového topného systému s přirozenou cirkulací

K tomu použijeme příklad klasického dvoutrubkového samotížného vytápění (obr. 2), s následujícími počátečními údaji: počáteční objem chladicí kapaliny v systému je 100 l; výška od středu kotle k povrchu ohřáté chladicí kapaliny v nádrži Н = 7 m; vzdálenost od povrchu ohřáté chladicí kapaliny v nádrži ke středu chladiče druhého stupně h₁ = 3 m, vzdálenost ke středu prvního zářiče h₂ = 6 m.

Teplota na výstupu z kotle je 90 °C, na vstupu do kotle – 70 °C. Aktuální cirkulační tlak pro radiátor druhé vrstvy lze určit podle vzorce:

Δp₂ = (ρ₂ – ρ₁) g (H – h₁) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 3) = 470,4 Pa.

Pro radiátor první úrovně to bude:

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

Přesnější výpočty zohledňují i ​​chlazení vody v potrubí.

Mýtus 1. Potrubí musí být uloženo se sklonem ve směru proudění chladicí kapaliny. Netvrdíme, že by to nebylo špatné, ale v praxi nelze tento požadavek vždy splnit. Někde překáží střešní nosník, někde jsou stropy uspořádány v různých úrovních atd. Co se stane, když uděláte přívodní potrubí s protispádem (obr. 3)?

Rýže. 3. Příklad horního plnění s protispádem

Pokud k tomuto problému přistoupíte moudře, nestane se nic špatného. Sníží-li se cirkulační tlak, bude to o nepatrné množství (několik pascalů), vlivem parazitního vlivu chlazení chladiva v horním stáčení. Vzduch ze systému bude muset být odstraněn pomocí průtokového sběrače vzduchu a odvzdušňovacího ventilu. Příklad tohoto zařízení je uveden v obr. 4. Vypouštěcí ventil se používá k vypuštění vzduchu, když je systém naplněn chladicí kapalinou. V režimu „cestování“ je tento ventil uzavřen. Takový systém zůstane plně funkční.

Obr. 4. Příklad zařízení pro vypouštění vzduchu z horního plnění

Mýtus 2. V systémech s přirozenou cirkulací se chlazená chladicí kapalina nemůže pohybovat nahoru. To vůbec není pravda. Pro oběhový systém jsou pojmy „nahoře“ a „dole“ velmi relativní. Pokud vratné potrubí v některém úseku stoupá, pak někde klesá do stejné výšky. To znamená, že gravitační síly jsou vyváženy. Hlavním cílem je překonat další místní odpor v zatáčkách a lineárních úsecích potrubí. To vše, stejně jako případné ochlazení chladicí kapaliny ve zvedacích sekcích, je nutné při výpočtech zohlednit. Pokud je systém správně navržen, pak schéma uvedené v obr. 5, má právo na existenci. Navíc na začátku minulého století byla taková schémata široce používána, navzdory jejich slabé hydraulické stabilitě.

Rýže. 5. Schéma s horním vratným potrubím

Mýtus 3. V gravitačních systémech musí přívodní potrubí vést přes všechny vrstvy radiátorů. To také není vůbec nutné. Správně vyspádované přívodní potrubí pod stropem horního patra nebo podkroví umožňuje odvod vzduchu ze systému přes otevřenou expanzní nádobu. Problém odvodu vzduchu však lze vyřešit pomocí automatických větracích otvorů (obr. 6) nebo samostatné venkovní vedení.

Rýže. 6. Schéma se spodním přívodním vedením

Mýtus 4. Při přirozené cirkulaci chladicí kapaliny musí být radiátory umístěny nad středem generátoru tepla (kotle). Toto tvrzení platí pouze tehdy, když jsou topná zařízení umístěna v jedné vrstvě. Pokud jsou dvě nebo více vrstev, mohou být radiátory spodní vrstvy umístěny pod kotlem, což je samozřejmě nutné zkontrolovat hydraulickými výpočty. Zejména pro příklad uvedený v obr. 7Na H = 7 m, h₁ = 3 m, h₂ = 8 m, aktuální cirkulační tlak bude:

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

Zde: ρ₁ = 965 kg/m 3 – hustota vody při 90 °C; ρ₂ = 977 kg/m 3 – hustota vody při 70 °C; ρ₃ = 973 kg/m 3 – hustota vody při 80 °C.

Cirkulační tlak je pro provoz takového systému zcela dostatečný.

Rýže. 7. Jednotrubkový samotížný systém s radiátory umístěnými pod kotlem

Mýtus 5. Samotížný topný systém určený pro vodní chladicí kapalinu lze bezbolestně přeměnit na nemrznoucí chladicí kapalinu. Bez výpočtu může taková výměna vést k úplnému selhání topného systému. Faktem je, že roztoky ethylenu a polypropylenglykolu mají výrazně vyšší viskozitu než voda. Kromě toho je měrná tepelná kapacita těchto směsí o něco nižší než u vody, což vyžaduje za jinak stejných podmínek zrychlenou cirkulaci chladicí kapaliny. Tyto dva faktory společně výrazně zvyšují vypočítaný hydraulický odpor systému naplněného chladicími kapalinami s nízkým bodem tuhnutí.

Mýtus 6. Do otevřené expanzní nádoby je nutné neustále doplňovat chladicí kapalinu, protože. intenzivně se odpařuje. Ano, to je skutečně velká nepříjemnost, ale lze ji snadno odstranit. K tomu se používá vzduchová trubice a hydraulický ventil, obvykle instalovaný blíže k nejnižšímu bodu systému, vedle kotle (obr. 8). Taková trubka slouží jako vzduchová klapka mezi hydraulickým těsněním a hladinou chladicí kapaliny v nádrži, takže čím větší je její průměr, tím lépe. Tím menší bude úroveň kolísání hladiny v nádrži vodního uzávěru. Některým řemeslníkům se daří pumpovat dusík nebo inertní plyny do vzduchové trubice, čímž chrání systém před pronikáním kyslíku.

Rýže. 8. Vzduchová trubice s vodním těsněním

Mýtus 7. Čerpadlo instalované na obtoku hlavního stoupacího potrubí nevytvoří cirkulační efekt, protože Instalace uzavíracích ventilů na hlavní stoupačku mezi kotlem a expanzní nádobou je zakázána. Čerpadlo můžete umístit na obtok zpětného potrubí a mezi kohouty čerpadla nainstalovat kulový ventil. Toto řešení není příliš pohodlné, protože. Před každým zapnutím čerpadla nezapomeňte uzavřít kohoutek a po vypnutí čerpadla jej otevřít. Montáž klasického pružinového zpětného ventilu není možná kvůli jeho značnému hydraulickému odporu. Domácí řemeslníci se snaží zpětné ventily vypreparovat tak, že z nich zcela odstraní pružiny nebo je nainstalují „obráceným způsobem“ (ventil převedou na normálně otevřený). Takto upravené ventily vytvoří v systému jedinečné zvukové efekty díky neustálému „umlčování“ s periodou úměrnou rychlosti chladicí kapaliny. Existuje mnohem efektivnější řešení: plovákový zpětný ventil pro gravitační systémy VT.202 je nainstalován na hlavní stoupačka mezi obtokovými kohouty (obr. 9), který se brzy objeví v řadě VALTEC. Plovák ventilu je otevřený v režimu přirozené cirkulace a nezasahuje do pohybu chladicí kapaliny. Když je čerpadlo zapnuto na obtoku, ventil uzavře hlavní stoupačku a směruje celý průtok obtokem s čerpadlem.

Rýže. 9. Instalace plovákového normálně otevřeného zpětného ventilu

Systémy ohřevu vody s přirozenou cirkulací jsou opředeny mnoha dalšími mýty, které vás vyzýváme, abyste je vyvrátili:

• expanzní nádrž lze instalovat pouze nad hlavní stoupačku;
• v takových systémech není možné instalovat membránovou expanzní nádrž;
• není možné regulovat tok tepla z radiátorů v gravitačních systémech;
• mimo sezónu nefunguje přirozený oběh;
• obtoky před radiátory v takových systémech jsou nepřijatelné;
• vodou vyhřívané podlahy v gravitačních systémech nebudou fungovat.

Autor: V.I. Polyakov

© Držitel autorských práv Vesta Regions LLC, 2010
Všechna autorská práva vyhrazena. Při kopírování článku je vyžadován odkaz na držitele autorských práv a/nebo na webovou stránku valtec.ru.

Pro zlepšení výkonu webu a jeho uživatelské zkušenosti používáme soubory cookie. Pokračováním v používání stránek souhlasíte s používáním cookies. Cookies můžete vždy zakázat v nastavení vašeho prohlížeče. Přečtěte si více o cookies.

MOSKVA
108851, Moskva, Shcherbinka,
Svatý. Zheleznodorozhnaya, 32, budova 1
tel.: +7 (495) 228-30-30 SAINT PETERSBURG
192019, Petrohrad,
Svatý. Profesorky Kachalové, 11
tel.: +7 (812) 324-77-50 SAMARA
443031, Samara,
9 paseka, 2. průchod, 16 A
tel.: +7 (846) 269-64-54 ROSTOV-NA-DON
344018, Rostov na Donu,
ulice. Tekucheva, budova 139/94
tel.: +7 (863) 306-56-00 KRASNODÁR
350033, Krasnodar,
Svatý. Stavropolskaja, 5 B
tel.: +7 (861) 214-98-92 JEKATERINBURG
620016, Jekatěrinburg,
Svatý. Akademik Vonsovský, 1 A
tel.: +7 (343) 278-24-90