Отопления с естественной циркуляцией

Проведем гидравлический расчет двухтрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и попутным движением воды (рис. 5.19).

Рис. 5.19. Расчетная аксонометрическая схема двухтрубной водяной системы

Система присоединена к тепловой сети через элеватор. Располагаемое давление в тепловой сети на вводе в здание р э = 130 000 Па. Температура воды в подающей линии тепловой сети t 1 = 150°C, в обратной — t о = 70°С. Температура воды, поступающей в систему t г = 90°С, на выходе из системы t о = 70°C . Тепловые нагрузки, длина расчетных участков и другие расчетные данные показаны на рис. 5.19. Рассчитать гидроэлеватор.

Экспансомат обязательно открытого типа.

Сегодня схема отопления частного дома с естественной циркуляцией уже редкость, тем не менее, еще встречается. Есть владельцы домов, которые хотят быть максимально автономными и не зависить от электричества. До сих пор есть районы, где часто перебои с электроэнергией. Также читают: « ИБП в системе отопления «.

Располагаемый перепад давления для создания циркуляции воды:

(4)

где: ∆Рн– перепад давлений, создаваемый циркуляционным насосом для обеспечения необходимого расхода воды в системе, Па;

(5)

где: ∆Ре.тр– естественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждения воды в трубах, в системах с нижней разводкой не учитывается.

∆Ре.пр– естественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждения воды в отопительных приборах. Для двухтрубной системы отопления определяется по формуле:

(6)

где: h – вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения в отопительном приборе и нагревания в системе, м;

С инженерной точки зрения жидкостная система отопления представляется достаточно сложным комплексом, включающим устройства генерации тепла, его транспортировки и выделения в обогреваемых помещениях. Идеальным режимом работы гидравлической системы отопления считается такой, при котором теплоноситель поглощает максимум тепла от источника и передаёт его комнатной атмосфере без потерь в процессе перемещения. Конечно, такая задача видится совершенно недостижимой, однако более вдумчивый подход позволяет предсказать поведение системы в различных условиях и максимально приблизиться к эталонным показателям. Это и есть главная цель проектирования систем отопления, важнейшей частью которого по праву считается гидравлический расчёт.

Практические цели гидравлического расчёта таковы:

Совокупность последовательно соединенных участков системы отопления, от источника теплоты до отопительных приборов и обратно, образуют циркуляционные кольца, по которым осуществляется движение теплоносителя. В двухтрубных системах отопления количество циркуляционных колец равно количеству отопительных приборов, а в однотрубных — количеству приборных веток (стояков).

Необходимое, пропорциональное тепловым нагрузкам, распределение теплоносителя по циркуляционным кольцам системы отопления осуществляется обратно пропорционально потерям давления в этих кольцах. Причем обратная пропорциональность является квадратичной.

Гидравлический расчет необходим для правильно подбора диаметров и длины труб, количества их соединений и поворотов, количества стояков, оптимального сбалансирования отопительной системы с помощью радиаторных клапанов .

Гидравлический расчет системы отопления выполняется на основе суммарной мощности системы отопления и/или мощности всех радиаторов, разности температур на входе и выходе (подача и обратка котла), площади поперечного сечения труб. 

Применяя полученную информацию относительного необходимого количества тепла, можно выбрать котельное оборудование для конкретной разновидности топлива.

Точно рассчитать, какого сечения трубы вам нужны, не получится. Придется выбирать из нескольких вариантов. А все потому, что добиться одинакового эффекта можно разными способами.

Поясним. Нам важно доставить к радиаторам нужное количество тепла и добиться при этом равномерного нагрева радиаторов. В системах с принудительной циркуляцией делаем мы это при помощи труб, теплоносителя и насоса. В принципе все, что нам нужно, — это за определенный промежуток времени «прогнать» определенное количество теплоносителя. Тут есть два варианта: поставить трубы меньшего диаметра и подавать теплоноситель с большей скоростью, или  сделать систему большего сечения, но с меньшей интенсивностью движения. Обычно выбирают первый вариант. И вот почему:

Особенностью системы отопления с естественной циркуляцией двухэтажного дома является отсутствие насоса, создающего давление в трубах. Движение воды обеспечивается законами гидравлики и термодинамики, для чего трубы устанавливают под определенным углом друг к другу на заданной высоте. Хоть эта система и обладает несколько меньшей тепловой эффективностью, она является полностью автономной, то есть не зависит от электропитания и не расходует дополнительную энергию.

Отопление с естественной циркуляцией двухэтажного дома может выполняться как по однотрубной, так и по двухтрубной схеме. Достоинства и недостатки этих видов подробно рассмотрены ниже. Вот несколько особенностей, о которых нужно помнить при организации любого вида естественной циркуляции:

Двухтрубная система отопления двухэтажного дома хороша тем, что теплоноситель направляется к отопительным приборам по одной трубе, а возвращается — по другой. В частном домостроительстве используется 3 вида таких систем: