Как правильно сделать водяное отопление с естественной циркуляцией: схема однотрубной и двухтрубной системы для частного дома

схема без циркуляционного насоса, диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией, как сделать

Содержание:

Чтобы в построенном загородном доме можно было жить в любое время года, он нуждается в качественном отоплении. Среди большого разнообразия отопительных приборов подчас бывает сложно определиться, что именно нужно в той или иной ситуации. Одним из самых простых вариантов, которые возможно обустроить самостоятельно, является система отопления без насоса, то есть с естественным типом циркуляции теплоносителя. Именно о таком типе отопления мы и расскажем далее в материале.

В каких случаях без насоса можно обойтись

Движение теплоносителя внутри отопительного контура происходит под воздействием законов физики. Это значит, что нагреваясь, жидкость поднимается вверх, а по мере остывания – вновь опускается, обеспечивая тем самым обогрев помещения.

Более всего система отопления без циркуляционного насоса востребована именно в загородных домах и на дачах, поскольку в условиях пригорода электроснабжение не всегда бывает стабильным или отсутствует вовсе. В связи с этим оборудование отопления с принудительным типом циркуляции нецелесообразно.

Примечательно, что отопление с естественной циркуляцией теплоносителя вполне возможно обустроить самостоятельно. К тому же, такой системой очень удобно пользоваться.

Строение и разновидности систем с естественным типом циркуляции

Обычно схема отопления без насоса включает перечень обязательных компонентов:

• нагревательный прибор – котел или печь, которую можно топить доступным в том или ином регионе видом топлива;
• расширительный бачок, который позволяет сбросить лишнее давление или долить воды в отопительный контур;
• трубы, образующие контур, по которому будет двигаться вода в системе;
• батареи, которые позволяют более качественно обогреть помещение за счет увеличения площади теплоотдающей поверхности.

Диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией будет несколько большим, чем при условии применения циркуляционного насоса.

Исходя из того, какой именно теплоноситель будет использоваться, системы отопления с естественной циркуляцией могут быть водяными или паровыми.

Приведем отличительные особенности каждого из типов отопления.

Отопление с водой в качестве теплоносителя

Функциональные особенности водяных отопительных систем с естественным типом циркуляции теплоносителя определяются рядом характеристик.

Исходя из того, какой расширительный бак используется для обустройства системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, различают:

1. Системы открытого типа. В данном случае расширительный бак устанавливают как можно выше, чтобы создать избыточное давление в расширительном бачке. Кроме того, благодаря этому можно избавиться от воздушных пробок в отопительном контуре. Время от времени через открытый расширительный бак в трубы доливают воду, частично испарившуюся в процессе эксплуатации отопления.
2. Системы закрытого типа. В таком отоплении с естественной циркуляцией расширительный бак заменен специальным мембранным гидроаккумулирующим баллоном. Он обеспечивает дополнительное давление в контуре в пределах 1,5 атмосфер. В целях безопасности системы такой конструкции обычно оборудуют блоком с манометром, задача которого состоит в корректировке давления внутри трубопровода.

Еще один принципиальный момент, который отличает конструкции отопительных систем с естественным типом циркуляции воды, состоит в схеме подключения нагревательных элементов.

По способу подключения отопительных приборов к газовому котлу без насоса можно выделить такие варианты:

1. Однотрубная разводка отопления. При таком типе отопления выполняется последовательное подключение всех радиаторов к одной и той же трубе. То есть, вода проходит сквозь каждый последующий отопительный прибор и только после этого движется дальше. Среди достоинств оборудования однотрубной разводки можно назвать простоту ее монтажа, а также низкую материалоемкость.
2. Двухтрубная разводка в системе отопления с естественным типом циркуляции. В данном случае все радиаторы, которые входят в состав системы отопления, подключаются к трубопроводу параллельно. При этом температура теплоносителя, который попадает в каждый радиатор, одинаковая. После того, как вода пройдет через весь радиатор и остынет, по обратной трубе она возвращается в теплообменник котла.

Считается, что двухтрубная схема разводки является наиболее целесообразной с точки зрения эффективности обогрева жилья. Правда, чтобы оборудовать такую систему, потребуется достаточно много труб и доборных элементов для монтажа отопительного контура.

Стоит отметить, что определяясь, как сделать отопление без насоса, учитывайте свои практические навыки, а также финансовые возможности для приобретения расходников.

Паровой тип отопления

Некоторые потребители путают паровое отопление с водяным. В сущности, эти системы очень похожи, за исключением того, что теплоносителем служит пар, а не вода.

Внутри отопительного котла системы с естественным типом циркуляции вода нагревается до температуры кипения и преобразуется в пар, который затем перемещается в трубопровод и далее подается к каждому радиатору в контуре.

В конструкцию паровой системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя входят такие компоненты:

• специальный отопительный котел, внутри которого вода нагревается до температуры кипения, и аккумулируется пар;
• клапан для выпуска пара в систему отопления;
• трубопровод;
• отопительные радиаторы.

Обратите внимание, что паровой тип отопительной системы эксплуатируется в условиях очень высоких температур, поэтому применять пластиковые трубы для выполнения трубопровода категорически нельзя.

Классификация отопления парового типа по схемам разводки и другим критериям точно такая же, как и у водяных отопительных систем. В последнее время используют и бойлер для отопления частного дома, что тоже имеет свои преимущества.

Как правильно монтировать отопление

Чтобы готовая система отопления с естественным типом циркуляции функционировала правильно и эффективно, при ее монтаже важно придерживаться некоторых правил.

В целом схема установки выглядит так:

• Радиаторы отопления необходимо установить под окнами, желательно на одном уровне и с соблюдением необходимых отступов.
• Далее устанавливают теплогенератор, то есть выбранный котел.
• Монтируют расширительный бак.
• Выполняют разводку труб и стыкуют зафиксированные ранее элементы в единую систему.
• Отопительный контур наполняют водой и выполняют предварительную проверку герметичности соединений.
• Заключительный этап состоит в запуске отопительного котла. Если все работает правильно, значит, в доме будет тепло.

Обратите внимание на некоторые нюансы:

1. Котел должен быть расположен в самой нижней точке системы.
2. Монтаж труб необходимо выполнять с уклоном в сторону обратного потока.
3. Поворотов в трубопроводе должно быть как можно меньше.
4. Для повышения эффективности отопления необходимы трубы с большим диаметром.

Надеемся, данная статья будет для вас полезной, и вы сможете самостоятельно смонтировать систему отопления без циркуляционного насоса в вашем загородном доме.

Системы отопления с естественной циркуляцией

Системы водяного отопления частного дома может быть реализовано с естественной или принудительной циркуляцией. От выбранного режима движения теплоносителя по трубам и радиаторам в значительной мере зависят характеристики и особенности эксплуатации системы. Традиционным вариантом, который используется уже в течение многих десятилетий, является система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя.

Такие системы применяются еще с тех пор, когда единственным доступным вариантом котельного оборудования для частного дома был простой твердотопливный котел. Достаточно широко самотечные системы распространены и сегодня.

В каталоге ТМ Ogint представлены эффективные радиаторы, комплектующие и дополнительные устройства для создания систем с естественной циркуляцией. Предлагаемая продукция позволит обеспечить максимально эффективную и надежную работу отопления.

Состав системы

Отопительная система с естественной циркуляцией (или система гравитационного типа) состоит из следующих основных компонентов:

• котел. Возможно применение любых типов котлов за исключением электрических;
• трубопровод;
• радиаторы. В качестве отопительных приборов могут использоваться все виды радиаторов Ogint, которые обеспечат максимальную теплоотдачу и эффективную работу системы;
• расширительный бак открытого типа.

Принцип действия

Принцип работы основан на разнице термодинамических характеристик нагретого и остывшего теплоносителя. Движение теплоносителя обеспечивается за счет его нагрева котлом.

При нагреве теплоноситель расширяется. Таким образом, горячая вода на выходе из котла имеет низкую плотность, а значит и меньший вес. При прохождении через систему радиаторов вода отдает свое тепло и охлаждается. Плотность холодной воды выше, а значит и выше ее вес. В результате создается разница давления в подающей и обратной магистралях, достаточная для циркуляции теплоносителя.

Более тяжелая вода из обратки вытесняет нагретую котлом воду. В свою очередь, горячий теплоноситель, обладающий меньшей плотностью, легко поднимается вверх по центральному стояку. Подающий трубопровод располагается в верхней части помещения. Вода распределяется по радиаторам, остывает и направляется в обратную магистраль. Так обеспечивается цикл движения теплоносителя.

Очень важно соблюсти уклон при монтаже трубопроводов. Это необходимо для нормальной гравитационной циркуляции теплоносителя. Наклон труб должен иметь величину не менее 0,005 м на погонный метр. Наклон подающего трубопровода должен иметь направления от котла, а обратного трубопровода — к котлу.

Чтобы теплоноситель эффективно циркулировал в системе, его расширение должно быть довольно значительным. Поэтому обязательным является использование расширительного бака достаточно большого объема, в который поднимаются излишки разогретого теплоносителя.

Бак размещается, как правило, на неотапливаемом чердаке и не закрывается крышкой. В связи с этим самотечную систему также называют открытой. Размещение бака вверху дает создает дополнительное давление, что улучшает движение теплоносителя.

Для монтажа трубопроводов могут использоваться различные схемы разводки. В том числе может применяться однотрубная система «ленинградка» и традиционная двухтрубная система. Отопление работает лучше при использовании двухтрубной схемы. Что касается выбора батарей, то оптимальным решением будут чугунные радиаторы Ogint за счет небольшого гидравлического сопротивления. Также можно использовать биметаллические радиаторы Ogint.

Преимущества и недостатки систем с естественной циркуляцией

По сравнению с закрытой системой с принудительной циркуляцией, самотечная система является более простой и надежной. Для нее характерны следующие преимущества:

• простота в эксплуатации, обслуживании и ремонте;
• бесшумная работа;
• повышенная надежность. В системе отсутствует циркуляционный насос, который может изнашиваться и выходить из строя;
• движение теплоносителя за счет разницы температур обеспечивает способность к саморегуляции системы, что дает равномерный прогрев помещений;
• энергонезависимость. В отличие от закрытых систем, а также от таких альтернативных решений, как теплые полы или электрические конвекторы, самотечная система может работать без электроснабжения.

Однако имеют такие системы и ряд серьезных недостатков. Даже небольшая ошибка в расчете может привести к тому, что теплоноситель не будет нормально циркулировать. Также необходимость соблюдения уклона обуславливает достаточно сложный монтаж. Для циркуляции теплоносителя необходимо использовать трубы большого диаметра, что приводит к повышению затрат.

Вода в расширительном баке испаряется, поэтому необходимо регулярно контролировать ее уровень. Также за счет открытого бака теплоноситель поглощает атмосферный воздух. Это может привести к завоздушиванию системы. Решить эту проблему позволяют комплектующие ТМ Ogint (краны Маевского для сброса воздуха и другие воздухоотводчики). Кроме того, открытый бак не дает возможности применять в качестве теплоносителя антифриз.

Характерной проблемой самотечных систем является то, что даже кратковременные перерывы в работе котла могут приводить к замерзанию воды в расширительном бачке и трубопроводах, что становится причиной аварии. Для предотвращения таких ситуаций может использоваться термоаккумулятор.

Система с естественной циркуляцией может использоваться только при ограниченной длине трубопроводов. Она подходит для обогрева только небольшого одноэтажного здания. Если необходимо обогреть двухэтажный дом с большим количеством помещений, то самотечная система с этой задачей не справится.

Система отопления с естественной циркуляцией в частных домах

Автор Евгений Апрелев На чтение 4 мин. Просмотров 569

В дачных и загородных коттеджах получила распространение система отопления с естественной циркуляцией. Для ее установки не потребуется существенных денежных вложений, в отличие от системы с принудительной циркуляцией. Однако, несмотря на простоту схемы данного вида отопительной системы, необходимо ее правильно рассчитать и построить в строгом соответствии с полученными цифровыми значениями. В противном случае вся схема будет неработоспособной.

[contents]

Что такое естественная циркуляция систем отопления?

Для того чтобы происходил обогрев помещения, необходимо создать условия, чтобы вода или иной теплоноситель могли проходить по трубам. Система водяного отопления с естественной циркуляцией работает по следующим принципам:

• движение воды по трубам обеспечивается благодаря различию в ее плотности в обычном и нагретом состоянии;
• теплоноситель попадает в котельный теплообменник, происходит повышение его температуры и, как следствие, снижение плотности;
• в системе одновременно присутствует теплая и холодная вода: поскольку у последней уровень плотности выше, чем у нагретого теплоносителя, она способна его вытолкнуть;
• разность в плотности жидкостей и позволяет им циркулировать по трубам естественным образом.

Однако данный физический процесс для работы системы недостаточен: важно соблюсти правильные значения для уклона труб, чтобы теплоноситель не застопорился на месте.

Виды и особенности систем отопления с естественной циркуляцией

Существует несколько разновидностей отопительных систем с естественной циркуляцией теплоносителя:

1. Закрытая схема. Она распространена в странах Запада благодаря ее экономичности, однако в России ее применение весьма ограничено. Все дело в объеме воды, которая может находиться в котле. Дело в том, что в закрытой системе может находиться лишь строго обозначенное в технических характеристиках конструкции количество теплоносителя, и расширить бак невозможно, поскольку это повредит работе схемы. Полость бака делится на 2 части: в одной находится циркулирующая жидкость, а в другой – азот, позволяющий создать нужный уровень давления для выталкивания воды и способствующий ее охлаждению. И, если в Европе малого количества теплоносителя для обогрева помещения достаточно, то в России его может далеко не хватить.
2. Открытая схема. Эта система работает по общим принципам естественной циркуляции и схожа с конструкцией закрытой формы. Единственное отличие – это строение расширительного бака, который, в отличие от системы закрытого типа, можно соорудить самостоятельно. Бак устанавливается на крыше или на любой другой высокой точке дома. Недостатками открытой системы является частое попадание воздуха во внутренние полости конструкции. В связи с этим батареи в помещении обычно монтируются под определенными углами, а наличие кранов Маевского – обязательный элемент схемы. С их помощью можно выпускать накопившийся лишний воздух из системы.
3. Однотрубная схема. Поскольку такая система не способна в должной мере прогреть помещения, в России ее использование ограничено. Суть системы состоит в следующем: к радиатору последовательно подсоединены подающие трубы, теплая вода доходит до верхнего участка батареи и устраняется из радиатора через отвод снизу. Теплоноситель далее поступает к следующему отопительному узлу, и его движение проходит в несколько циклов. Однотрубную систему просто установить, и выглядит она достаточно эстетично.
4. Двухтрубная схема. Она распространена в России повсеместно. Подача теплоносителя и его отвод происходят по отдельным трубам. Подающая труба соединяется с каждой батареей. Эта система позволяет равномерно прогреть дом даже с малым количеством секций радиаторов. Отрегулировать схему также проще, и абсолютная точность при ее монтаже не требуется (допускаются небольшие погрешности в расчетах).

Каждая система имеет свои достоинства и отрицательные свойства, но среди них можно подобрать приемлемый вариант под конкретные потребности дома.

Расчет системы отопления с естественной циркуляцией

Самому проводить расчет системы отопления с естественной циркуляцией нежелательно, лучше обратиться к грамотным специалистам во избежание цифровых погрешностей. Однако наиболее точный пример расчета самостоятельно осуществляется в нижеследующей последовательности:

1. Чтобы согреть 1 м³ помещения, в среднем требуется 400 Вт тепловой энергии. Потому мощность умножается на вычисленный объем здания, и выясняется начальное число, определяющее количество тепла.
2. Учитываются и потери тепла через двери и окна. Количество окон умножается на 100 Вт, а количество дверей, ведущих наружу – на 200 Вт. Значения вычитаются из начального числа.
3. Практически все комнаты в частных домах имеют наружные стены. Потому, чтобы осуществить верные вычисления, имеющийся результат умножается на коэффициент поправки, равный 1,2.
4. Должны учитываться еще потери тепла через пол и кровлю. Результат умножается на очередной коэффициент поправки, равный 1,5.

Это коэффициенты усредненного значения. Они отличаются по регионам России. В южных частях страны он колеблется в пределах 0,7 – 0,9. В средней полосе значения варьируются в пределах 1 – 1,3. Северные области России имеют самые высокие коэффициенты: 1,4 – 2.  

Как сделать водяное отопление в гараже своими руками

Суровый климат негативно сказывается на техническом состоянии автомобилей. Повышенная влажность в гараже приводит к преждевременной деформации кузова, шелушению краски, возникновению плесени в салоне и багажнике авто. Избежать проблем, связанных с высокой влажностью гаража, возможно.

Необходимо сделать водяное отопление гаража своими руками, что сэкономит денежные средства и продлит срок эксплуатации автомобиля.

Безопасность самодельного отопления

Исправной работе автомобиля требуется правильная эксплуатация и качественный уход.

Преимущества отапливаемого гаража безусловны, однако существует ряд требований, которые необходимо соблюдать:

1. Отопление гаража должно быть сделано безопасным. В гараже хранятся различные горючие вещества, которые могут быстро воспламениться. Кооперативные гаражи располагаются близко друг от друга, возгорание может стать причиной колоссальной аварии.

2. Система отопления гаража должна отличаться автономностью.

3. Иметь надежную систему блокировки в случае возникновения аварийной ситуации.

4. Перепады температуры или перебои в электропитания не должны сказываться на работе отопления.

5. Главными принципами работы должны быть экономичность и целесообразность.

 Особенность отопления гаража заключается в отсутствии необходимости прогревать помещение до температуры + 20 градусов, достаточной температурой будет + 5-8 градусов, что обеспечит должный прогрев автомобиля и предотвратит возникновение коррозии и плесени.

В чем заключается работа системы

Сделать своими руками отопление в гараже довольно просто. Водяное отопление состоит из котла, радиаторов и соединительных труб, которые в народе называют «стояками».

Работа собранной системы заключается в следующем: нагретая вода в котле по трубам поступает в радиаторы, батареи, нагреваясь, передают тепло воздуху в помещении. Остывающая вода возвращается в котел. Цикл повторяется заново.

[advice]Следует учесть: водяное отопление наиболее экономичное, среди других систем отопления. В частном доме можно объединить контур отопления дома и гаража. Сделав при этом возможным отключение отопления гаража от отопительной системы дома.[/advice]

Вариант отопления гаража от магистрали дома заманчивый и бюджетный. Ведь понадобится незначительные приобретения. Такой вариант можно использовать в случае, если гараж находится на расстоянии 40 метров от дома.

Автономное отопление целесообразно в гаражах, размещенных далеко от отопительной магистрали. Затраты будут значительно выше, чем в случае примыкания к системе отопления дома. Снизить затраты возможно, если объединить несколько гаражей, стоящих друг возле друга в одну отопительную систему.

Что нужно для сборки отопительной системы

Монтаж отопительной системы не сложен, существуют определенные схемы, регламентирующие процесс сборки.

Прежде, чем начать сборку, необходимо купить следующее оборудование:

• котел, предназначенный для водяного отопления;

• батареи, желательно с высокой степенью теплоотдачи, но можно установить и проверенные советские чугунные радиаторы;

• наилучшим соединительным материалом являются металлопластиковые трубы;

• крепления для труб и под радиаторы;

• необходимые инструменты.

Собрав компоненты будущей отопительной системы, необходимо преступить к ее монтажу.

Монтаж

Монтаж отопительной системы проходит следующим образом:

• выбираем место для котла и радиаторов в помещении;

• устанавливаем котел, закрепляем батареи на стенах;

[warning]Примите к сведению: необходимо помнить, что контур отопления должен быть размещен немного под углом, чтобы была возможна циркуляция воды в трубах. [/warning]

• приступаем к непосредственному соединению труб между батареями и котлом;

• устанавливаем расширительный бак;

• проверяем все соединения, запускаем системы, то есть набираем ее водой и пробуем протопить первый раз, если возникает протекание на стыках, устраняем неисправность. Не стоит расстраиваться, если необходимо что-то переделать, сделать все идеально с первого раза невозможно.

Виды топлива

Существует несколько серьезных аспектов, учесть которые необходимо прежде, чем устанавливать котел и собирать систему отопления.

Выбор топлива важный аспект, который отразится на всем последующем ритме жизни и обогреве гаража, особенно если он находится на некотором удалении от места проживания. Ведь водяное отопление может замерзнуть и разорвать трубы и радиаторы, если морозы будут очень сильными и подогрев воды остановится.

Чтобы предотвратить замерзание воды в трубах необходимо правильно подобрать топливо для котла.

Существует несколько видов топлива:

• газ;

• жидкое топливо;

• твердое топливо;

• электрическая энергия.

Необходимо выбрать наиболее подходящий вид топлива, который позволит экономить деньги, обогревать помещение и предоставит автономность процессу.

Чем топить

Вопрос выбора топлива важный. Рассмотрим каждый вид топлива отдельно.

В частном доме обычно используют газ, как источник топлива для котла. Достоинства этого вида топлива известны всем. Однако если гараж размещен далеко от линии газопровода, то вести специальную ветку выйдет крайне дорого.

Жидкое топливо является довольно экономичным вариантом, отработанное масло можно скупать по очень низким ценам. Продаются котлы, рассчитанные исключительно под этот вид топлива. Опасность заключается в том, что необходимы большие запасы отработанного масла, которое может воспламениться, риск довольно велик.

Твердое топливо – это дерево, уголь, мусорные отходы, прессованные брикеты и многое другое. Не плохой вариант для гаража, ведь топить нужно не все время и поддерживать небольшую температуру. Есть один значительный минус. Необходимо раз в сутки наведываться и загружать котел новой порцией топлива, если этого не сделать вовремя, то трубы могут перемерзнуть и лопнуть.

Электричество наиболее оптимальный вариант топлива для котла. Отличается дешевизной, автономностью, не требует затрат на подвод к помещению, не вызовет негодования со стороны соседей.

Технические характеристики

Количество радиаторов и секций определяется согласно площади, которую требуется обогреть, и предполагаемого расхода топлива для котла.

Распространенным способом определения необходимого количества радиаторов для обогрева помещения является способ, связанный с площадью, которую предстоит обогреть. Стандартный расчет базируется на принципе, что 100 Вт приходится на 20 м². Теперь 100 Вт х на 20 м² = 2000 Вт (2 кВт). Берем индекс теплоотдачи указанный на упаковке, допустим 150 Вт.

2000 Вт / 150 Вт = 13,33 секции. Это требование к жилой квартире или дому. Если оборудовать гараж, то полученный результат спокойно делим на 2.

[advice]Обратите внимание: диаметр труб отопления имеет значение: чем больше их диаметр, тем эффективнее теплоотдача и меньше затраты на отопление.[/advice]

Смотрите видео, в котором специалист подробно рассказывает о том, как сделать водяное отопление гаража своими руками:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Самотечная система отопления с естественной циркуляцией

Содержание

Необходимо отметить, что система отопления с естественной циркуляцией используется в частных домах достаточно давно – с начала прошлого века. По сути, она появилась одновременно с водяным отоплением и не теряет популярности по сей день. Цель данной статьи – описать, за счет чего функционирует такая схема и рассказать интересующимся домовладельцам о существующих разновидностях подобных систем.

Принцип работы и особенности самотечных систем

Как явствует из названия, в нашем случае теплоноситель движется по трубопроводам самостоятельно, без какого-либо внешнего воздействия с помощью насоса. Подобный способ циркуляции применялся изначально во всех системах водяного отопления. В нынешнее время, когда появились циркуляционные насосы, владельцы частных домов интересуются самотечными схемами с одной целью: быть независимыми от внешних источников электроэнергии.

В основе самостоятельного движения теплоносителя лежит явление конвекции. Одна и та же среда (в данном случае – вода), имеющая разную температуру, различается и по удельному весу. Простыми словами, куб холодной воды весит больше, чем 1 м3 горячей из-за различной плотности. Внутри замкнутого пространства труб это приведет к тому, что остывающая среда станет постоянно выталкивать вверх более легкую горячую воду. Типовая схема такой системы показана на рисунке:

Вследствие разности плотностей и масс воды внутри самотечной системы отопления возникает небольшое избыточное давление, преодолевающее гравитацию и силу трения, в результате чего возникает естественная циркуляция теплоносителя. Отсюда и второе название – гравитационная.

Поскольку величина возникающего избыточного давления невелика, для естественной циркуляции воды в системе отопления нужно создать благоприятные условия. Этому способствуют следующие мероприятия:

• применение труб увеличенных диаметров, рассчитанных на медленное течение воды (0.1—0.3 м/с),
• соблюдение уклонов горизонтальных магистралей. Величина уклона – не менее 3 мм на 1 м трубопровода,
• значительная разница температур теплоносителя в подающей и обратной магистрали (не менее 25 °С),
• монтаж в самой верхней точке сети расширительного бака открытого типа, сообщающегося с атмосферой,
• установка котла таким образом, чтобы его патрубок обратки находился как можно ниже уровня отопительных приборов первого этажа.

Для справки. На практике при устройстве самотечных систем своими руками магистральные трубопроводы прокладываются из труб диаметром не менее 50 мм (2 дюйма), а подводки к радиаторам – 20 мм (3/4 дюйма).

Часто домовладельцы задаются вопросом – а можно ли сделать систему с естественной циркуляцией закрытой, поставив расширительный бак мембранного типа? Ответ очевиден: при расширении жидкость должна будет преодолеть сопротивление мембраны бака, а избыточное давление в сети и так невелико. Скорость движения теплоносителя снизится до минимума, а то и до нуля. Поэтому схемы, использующие гравитационный принцип работы, всегда делаются открытыми.

Важное преимущество, которое дает самотечная система отопления, — независимость от электроэнергии, что очень актуально в районах с ненадежным электроснабжением. Но за это приходится расплачиваться более дорогим монтажом и большими трубами, идущими через все помещения. Схема не может быть реализована в частных домах большой площади и этажности из-за низкой эффективности и экономической нецелесообразности. В таких коттеджах применяется система закрытого типа с насосом и средствами бесперебойного электропитания.

Схема однотрубной системы отопления

В подобных схемах раздача горячего теплоносителя радиаторам и отбор остывшего осуществляется по одной и той же трубе. Если разводка – горизонтальная, то магистраль представляет собой замкнутый контур, идущий от подающего патрубка котла к обратному. Батареи же присоединяются к нему обоими подводками. Примером может служить популярная однотрубная система отопления ленинградка, могущая работать с естественной циркуляцией теплоносителя. Ее схема для одноэтажного дома показана ниже:

Непременным условием нормальной подачи воды в радиаторы здесь является наличие петли разгонного коллектора. К его верхней точке подключается открытый расширительный бак. Нагретая вода из котла поднимается по коллектору, после чего по принципу сообщающихся сосудов затекает во все батареи. Если их количество не превышает 5, то отопление будет работать без проблем, это проверено на практике.

Дело в том, что каждый последующий отопительный прибор получает смесь горячего и остывшего теплоносителя из предыдущей батареи. Поэтому теплоотдача его снижается, если не нарастить количество секций. Когда число радиаторов превышает 5, то последние из них будут слишком холодными, сколько секций ни добавляй. При такой необходимости нужно монтировать двухтрубную гравитационную систему, о чем пойдет речь далее.

Для двухэтажного частного дома площадью до 200 м2 хорошо подойдет однотрубная система отопления с вертикальными стояками и естественной циркуляцией. Городить на каждый этаж горизонтальную ленинградку, подключенную к вертикальному коллектору, не имеет смысла, да и работать это будет плохо. Правильнее провести подающую магистраль по чердаку или под потолками второго этажа и опустить от нее стояки, как изображено на схеме:

Нагрузка на стояки небольшая – всего по 2 отопительных прибора, так что их температура будет почти одинаковой. Чтобы батареи не зависели друг от друга, между подачей и обраткой можно поставить перемычки – байпасы.

Совет. Для балансировки или отсечения в самотечных системах необходимо использовать арматуру с наименьшим сопротивлением – полнопроходные краны и специальные термостатические вентили.

Схема двухтрубной системы

Здесь тепло переносится к радиаторам по одной трубе, а остывшая вода возвращается по другой. Это позволяет обеспечить эффективную работу большего количества батарей, подключенных к одной горизонтальной ветви. В одноэтажном доме подающий коллектор размещают на чердаке или под потолком, обратный – над полом. Разгон тут не требуется, труба и так поднята на достаточную высоту, что и показано на изображении:

Как видно по схеме, оптимальное решение для хорошей естественной циркуляции – это двухтрубная система отопления, разделенная на 2 ветви с одинаковым количеством радиаторов на каждой. В противном случае из-за уклонов на большой длине монтаж трубопроводов будет затруднен. Что касается двухэтажного дома, то здесь опять же уместна вертикальная разводка, но с разделением на магистрали подачи и обратки. Как это правильно сделать, отражено на схеме:

При двухтрубной системе все батареи получают теплоноситель с одинаковой температурой, это важный плюс. Также становится проще осуществлять автоматическое регулирование, так как приборы не зависят друг от друга. Недостаток состоит в большем расходе материалов для вариантов горизонтальной разводки, например, в двухэтажном здании:

Для справки. Большинство домовладельцев для улучшения работы системы все же устанавливают на обратном коллекторе циркуляционный насос. Но ставят его на байпасе, чтобы в случае отключения электричества всегда можно было перейти на самотек, открыв соответствующий кран.

Что в итоге?

Естественная циркуляция в системах водяного отопления хоть и дает независимость от электричества, но требует тщательного подхода в расчетах и монтаже. Особенно это касается однотрубных схем с горизонтальной разводкой, где нужно тщательно подбирать мощность батарей. Не всех устроят и большие трубы, проходящие через помещения. Даже если подачу упрятать на чердак, а обратку – в подпольный канал, то все равно на виду останутся подводки к радиаторам.

Отопительная система закрытого типа в частном доме

Проектирование частного дома подразумевает расчет схемы отопительной системы, которая бывает открытой и закрытой (предполагающей установку расширительного бака). Второй вариант считается наиболее предпочтительным у владельцев коттеджей, так как дает возможность существенно экономить на потреблении ресурсов. Основное преимущество подобной системы заключается в том, что теплоноситель не контактирует с воздухом, значит, не подвергает оборудование коррозии.

Оглавление:

1. Описание и виды систем
2. Схема работы
3. Преимущества и недостатки
4. Инструкция по настройке

Особенности и разновидности

Главным элементом системы отопления закрытого типа является котел, к которому подведены трубопровод. Также устанавливается бачок и циркуляционный насос. Обычно такой способ обогрева подразумевает, что носитель движется по трубам принудительно. Это энергозависимый метод, так как устройства работают от электричества. При отключении света необходимо позаботиться о продолжении деятельности в штатном режиме. Для этого устанавливают специальный переходник – байпас, который блокирует насос и преобразует в закрытую систему отопления с естественной циркуляцией.

Если речь идет об однотрубном варианте обогрева, важно обеспечить равномерное распределение носителя по радиаторам в частном доме. От котла по всем помещениям пускают трубу, к которой монтируют батареи. Без работы насоса горячими будут только элементы, находящиеся в непосредственной близости от нагревателя. В остальных комнатах сохранится холодный воздух. Эту проблему решает закрытая система отопления с принудительной циркуляцией. Благодаря схеме, создается давление, при котором носитель получает определенную скорость, достаточную для обеспечения всех радиаторов.

В двухтрубном варианте подход также является рациональным, особенно для обслуживания больших площадей. Такой вид отопления подразумевает подключение двух параллельных магистралей. По одной горячая жидкость расходится по батареям под давлением в случае, если действует принудительно. По другой трубе охлажденный носитель возвращается в котел, минуя расширительный бак.

Существует горизонтальная и вертикальная разводка магистрали. Первый тип подразумевает объединение всех батарей в единую линию, подключенную к общему стояку. Чаще всего такой способ применяется в многоквартирных зданиях. Второй вариант считается более эффективным, обычно монтируется в частном доме. Подводящие трубы расположены сверху, что обеспечивает хорошую теплоотдачу при закрытых системах.

От объема носителя зависит величина бачка. Параметр должен составлять 10% от всего оборудования для отопления. Котлы с автоматикой позволяют контролировать процессы, регулировать давление и температуру. Датчик от перегрева активирует предохранительный клапан в момент закипания жидкости, оберегая технику от поломок. Таким же образом работает аппаратура от промерзания.

Принцип работы

Чтобы понять, что такое закрытая система отопления, необходимо разобраться в тонкостях ее функционирования. Жидкий теплоноситель нагревается до заданной температуры и начинает продвижение по радиаторам и трубам, передавая энергию в помещение и обогревая. Микроклимат в частном доме зависит от объема и состояния жидкости. Чем она горячее и больше ее количество, тем комфортнее находиться в комнатах.

При открывании клапана лишний объем воды сбрасывается в расширительный бак системы отопления, который оснащен двумя камерами, разделенными перегородкой. Первый отсек служит для хранения резерва жидкости, во втором содержится азот под давлением. Такая схема способствует поддержанию напора на одном уровне. Принудительно носитель возвращается назад при помощи насоса, в охлажденном виде. Для слива воды в самой нижней точке устанавливают патрубок с вентилем.

Как бы надежно не изолировали систему отопления с принудительной циркуляцией, в нее может попасть воздух при заполнении и последующем наборе воды. В это время происходит разгерметизация стыков. Чтобы удалить пузырьки, применяют стандартные отводчики и краны Маевского. При монтаже сепараторов в трубопровод гарантирована деаэрация и стабильность функционирования всех элементов.

Плюсы и минусы

У закрытой системы отопления есть свои положительные и отрицательные стороны:

1. Установка осуществляется намного быстрее, чем обустройство открытого типа.

2. Мембранные и безнапорные баки не позволяют жидкости улетучиваться.

3. Даже с трубами малого диаметра эффективность сохраняется.

4. Невозможность попадания кислорода предполагает защиту от коррозии.

5. В качестве носителя в системе отопления используется вода или антифриз.

6. Расширительный бак можно устанавливать рядом с котлом.

7. Высокий уровень теплоотдачи обеспечивает стабильный обогрев.

В качестве недостатков отмечены следующие факторы:

• Использование насоса подразумевает зависимость от электричества.
• Для закрытого типа требуется бак большого объема.
• Без автоматики достаточно трудно регулировать температуру и давление.
• Если планируется использовать принудительно, требуется установка насоса.

Основные нюансы настройки и запуска

Схема подключения системы отопления заключается в установке котла в вентилируемом помещении. На выходе монтируют узел безопасности с манометром, воздухоотводчиком и клапаном сброса давления. Далее подсоединяют циркуляционный насос с производительностью примерно 40 л в минуту для дома площадью 200 м². Подиум для оборудования облицовывают негорючим материалом, содержащим асбест. Рядом монтируют расширительный бак. В соответствии со схемой разводки делают сквозные отверстия для труб и устанавливают запорную аппаратуру.

На следующем этапе требуется заполнить систему. Перед процедурой нужно проследить, чтобы качество теплоносителя соответствовало требованиям. Воду лучше подвергнуть предварительной очистке, антифриз подготавливают заранее. Важно не забыть промыть трубопровод, устранить накипь и грязь из радиаторов.

Чтобы закачать носитель для обогрева частного дома, необходимо проверить состояние вентилей для слива и кранов Маевского, они должны быть закрыты до упора. Вода подается под небольшим давлением, чтобы равномерно удалить воздух. В процессе убирают кислород из радиаторов. Как только закончится поступление носителя, нужно приступать к повышению давления, следя за показателями манометра. При отметке в 2 атмосферы воздух стравливают посредством кранов Маевского, затем снова начинают нагнетание. Закачать жидкость нужно до того момента, пока она не польется из перелива.

Заполнить оборудование с котлом и насосом при отсутствии централизованной подачи нужно таким образом: нагнетательный шланг присоединить к сливному патрубку, чтобы получилась прямая магистраль от скважины к вентилю. Все краны открывают для выхода воздуха, что позволяет закачать необходимое количество жидкости.

Если насос не предусмотрен, шланг поднимают на высоту 20 метров, через него придется заполнить контур отопления. Такой способ помогает создать водяное давление в 1,5 атмосферы. Резьбовое соединение, на котором крепится расширительный бак, убирают, чтобы подготовить воронку для трубопровода. После полной закачки его возвращают на место. В процессе необходимо следить за манометром.

В завершение работы включают оборудование, чтобы понять, правильно ли произведено заполнение и подобрано давление. Если была допущена ошибка, радиаторы останутся холодными, вода потечет из бака, в батареях будут слышны характерные звуки: бульканье, постукивание.

Система отопления в частном доме закрытого типа предполагает естественную или принудительную циркуляцию, вертикальную разводку магистрали. Чтобы достичь оптимального температурного режима в помещениях, важно грамотно провести настройку и запуск техники, подготовку носителя, его правильную закачку. Благодаря хорошо выполненной работе, радиаторы прогреются моментально, и система будет функционировать без перебоев.

Дата: 9 июня 2016

Правила монтажа схемы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя

Система отопления в частном доме требует к себе внимательного отношения. Ведь именно от нее зависит комфорт в долгий холодный период, который в Сибири ежегодно тянется по 5-6 месяцев, а иногда и больше.

Сегодня существуют и используются различные способы отапливать дом, и самым эффективным из них традиционно считается водяное отопление. Его разновидность – система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя – позволяет создать теплую и уютную атмосферу в доме любого размера и этажности даже в самые лютые холода.

Для начала рассмотрим, как работает система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Теплоноситель (вода) в соответствии с законами физики в отопительном котле нагревается и поднимается по стояку вверх. Добравшись до радиаторов, он оставляет часть тепловой энергии, поэтому здесь температура воды снижается. Под действием вновь поступающей горячей воды охлажденная вода постепенно спускается вниз в котел, где опять нагревается. Далее всё движется по кругу, т.е. повторяется. В этой схеме при монтаже необходимо обеспечить соответствующий уклон магистрали трубопровода.

В системе с принудительной циркуляцией теплоносителя включается, вернее, врезается в трубопровод, циркуляционный насос. Что он дает?

Во-первых, упрощается монтаж и не нужно собирать сложную верхнюю разводку трубопровода и соблюдать строго углы наклона. Да и с эстетической точки зрения – диаметр стояков можно делать значительно меньше – не портится внешний вид помещения.

Во-вторых, можно увеличить длину всех трубопроводов и расширить охват отопительной системой всего дома.

В-третьих, с принудительно циркулирующей водой в трубах можно легко встроить в данную систему «теплые полы».

Ну и наконец, вы можете выбрать коллекторный тип разводки, при котором обеспечивается равномерный нагрев всех отопительных приборов независимо от степени их удаленности от отопительного котла.

При выборе циркуляционного насоса следует понимать, что здесь важны такие его параметры, как надежность, простота монтажа, расход электроэнергии, и особенно – мощность и напор насоса. Чтобы выбрать именно то оборудование, что вам требуется, можно ориентироваться на такие данные:

• Для коттеджа площадью до 250 кв.м – напор 0,4 атмосферы и мощность 3,5 кубометра в час;
• Для коттеджа площадью 250-350 кв.м – напор 0,6 атмосферы и мощность 4,5 кубометра в час;
• Для коттеджа площадью 350-800 кв.м – напор 0,8 атмосферы и мощность до 11 кубометров в час.

Конечно, неспециалисту подчас проблематично держать все эти тонкости в уме и самому углубляться в проектирование и монтаж систем отопления дома. Но сегодня это и не требуется: работу можно поручить профессионалам «ПРОГРЕСС-55», которые сделают всё качественно, в соответствии с пожеланиями и техническими требованиями, и конечно, «под ключ».

Сантехника контура горячего водоснабжения — Fine Homebuilding

Вопрос:

Я слышал о замкнутых системах, которые постоянно поддерживают горячую воду в кране, а это означает, что вам не нужно сливать галлоны воды в канализацию, ожидая, пока вода нагреется. Можете ли вы объяснить, как работает этот тип системы, и можете ли вы представить схему системы?

J. E. Houchin, Lone Oak, TX

А:

Марк Эзертон, подрядчик по сантехнике и отоплению из Денвера, штат Колорадо, отвечает: В обычной домашней водопроводной системе горячая вода в подающей трубе начинает остывать, как только закрывается кран.Контур горячей воды постоянно удерживает нагретую воду близко к крану, циркулируя охлажденную воду обратно в водонагреватель для повторного нагрева.

Существует три основных способа создания контура горячего водоснабжения. Первый и самый простой метод — это установка небольшого насоса на трубопроводе горячей воды в точке использования, наиболее удаленной от водонагревателя, обычно это раковина в ванной или душ. Слив на насосе соединен с обратным клапаном, который предотвращает попадание холодной воды обратно в линию горячей воды, а затем в линию холодной воды.

В ранние утренние часы или всякий раз, когда горячая вода используется чаще всего, таймер запускает насос, и насос забирает горячую воду из бака по трубопроводу горячей воды в самую дальнюю точку использования. Охлажденная вода, которая закачивается в трубопровод холодной воды, выталкивает воду обратно в резервуар для повторного нагрева.

Когда горячая вода достигает самой дальней точки использования, термочувствительный переключатель отключает насос. Несмотря на то, что эта система работает хорошо, в трубопроводах холодной воды остается немного теплой воды, когда насос работает.

В следующих двух сценариях горячая вода циркулирует обратно в водонагреватель через выделенную обратную линию из самой дальней точки использования. В одном примере небольшой насос устанавливается на обратном трубопроводе до того, как он подключается к впускному отверстию холодной воды в водонагревателе. При такой настройке небольшой насос может управляться таймером или термочувствительным переключателем, либо обоими способами. Опять же, насос должен быть подключен к обратному клапану, чтобы охлажденная вода не могла попасть обратно в систему, когда горячая вода течет.

Последний сценарий работает только в том случае, если точки использования находятся выше, чем водонагреватель. Эта система использует естественную циркуляцию или конвекцию для перемещения воды. В этой ситуации горячая вода, имеющая меньшую плотность, поднимается в магистрали горячего водоснабжения, а более холодная и более плотная вода оседает в обратной магистрали и возвращается к водонагревателю. Как и в других контурах, обратный клапан предотвращает обратное движение холодной воды по возвратной линии во время забора горячей воды.

Контур горячей воды с естественной конвекцией можно улучшить, добавив усилитель циркуляции-возврата под названием Just Right, производимый Nibco (800-234-0227; www.nibco.com). Это устройство состоит из штуцера Вентури и специального обратного клапана. Фитинг Вентури создает небольшое отрицательное давление на ответвлении усилителя, к которому подсоединяется обратная линия циркуляции.

Охлаждающая вода затем отводится по возвратной линии в водонагреватель, а горячая вода принудительно циркулирует по магистрали горячей воды к ее соединению с возвратной циркуляцией.

Во всех этих сценариях вода не стекает в канализацию, пока горячая вода не попадет в кран.Тем не менее, вы можете ожидать небольшого увеличения энергопотребления для мгновенного поддержания горячей воды, а также для любого дополнительного электричества, необходимого для работы насосов. Я также рекомендую заизолировать линию подачи горячей воды, особенно там, где она проходит через неотапливаемое помещение или рядом с ним.

Подпишитесь на участие в голосовании сегодня и получите последние инструкции от Fine Homebuilding, а также специальные предложения.

Получайте советы, предложения и советы экспертов по строительству дома на свой почтовый ящик

×

(PDF) Солнечная система водяного отопления с естественной циркуляцией в Басре

11

Выводы

1- Выполнено теоретическое исследование термосифонного солнечного водонагревателя.

2- Настоящий анализ может быть использован для прогнозирования и проектирования солнечной водяной системы

, работающей по принципу термосифона.

3- Производительность солнечного водонагревателя сильно зависит от параметров

, таких как расположение коллектора, наклон коллектора, скорость ветра и солнечное время.

4- Солнечная система нагрева воды эффективна в городе Басра.

Список литературы

1. Хуанг, Б.Дж., «Теория аналогичного солнечного водонагревателя с естественной циркуляцией», J.Solar Energy, vol.25,

pp.106-116, 1980.

2. Zerrauki, A., Boumedien, A., и Bouhadef, K., «Солнечный водонагреватель с естественной циркуляцией, модель

с линейной температурой. распределение «, J. Renewable Energy, vol.26, pp.549-559, 2002.

3. Коффи, П. М., Андох, Х.Й., Гбаха, П., Туре, С., и Адо, Г.,» Теоретические и экспериментальные исследования

солнечного водонагревателя с внутренним теплообменником с использованием термосифонной системы », J.Energy

Conversion & Management, vol.xxx, pp.xxx-xxx, 2008.

4. Салех, Массачусетс, Касеб, С. и Эль-Рефай, М.Ф., «Стекло-азимутальная модификация для преобразования прямого солнечного тепла

», Дж. Булдинг и окружающая среда, т. 39, pp.653-659, 2004.

5.ASHRAE Справочник фундаментальных наук. Атланта, Джорджия, США. 1993.

6. Чоу, Т.Т., Хе, В., и Джи, Дж., «Гибридная фотоэлектрическая термосифонная система водяного отопления для жилых помещений

», J. Solar Energy, vol.80, pp.298-306, 2006.

7.www.wunderground.com/history/airport.

8. Писсави, П., «Моделирование динамического поведения резервуара для хранения солнечной энергии с внутренним теплообменником»,

Rev.Gen. Thermique, pp. 246-247, 1982.

د نﺎﺨﺳ ﻞﻤﻌﯾ ﺎﺑ هﺮﺼﺒﻟا ﺔﻨﯾﺪﻣ ﻲﻓ ﻲﻌﯿﺒﻄﻟا ﺮﯾوﺪﺘﻟ

د. يدﺎﻤﺣ ​​ﻢﺷﺎھ نﺎﻤﻠﺳ ﺔﺳﺪﻨﮭﻟا ﺔﯿﻠﻛ –ﻨﮭﻟا ﻢﺴﻗ ﺔﯿﻜﯿﻧﺎﻜﯿﻤﻟا ﺔﺳﺪ ﺮﺼﺒﻟا ﺔﻌﻣﺎﺟ ة

ا ﺺﺨﻠﻣ

ﮫﯿﺴ ~~ ﻤﺸﻟا ﮫ ~~ ﻗﺎﻄﻟا ماﺪﺨﺘ ~~ ﺳﺎﺑ هﺎ ~~ ﯿﻤﻟا ﻦﯿﺨﺴ ~~ ﺗ ﺔ ~~ ﻣﻮﻈﻨﻤﻟ ﮫ ~~ ﮫ ﺳارد ءاﺮ ~~ ﺟا ﻢ ~~ ﺗهﺮﺼ ~~ ﺒﻟا ﺔ ~~ ﻨﯾﺪﻣ ﻲ ~~ ﻓ.تﺪ ~~ ﻤﺘﻋا

~ ا ﺮﯾوﺪ ~ ﮫﻠﯿﺳﻮﻛ يراﺮﺤﻟا نﻮﻔﯿﺴﻟا أﺪﺒﻣ ارﺪﻟاا هﺬھ ﻲﻓ ا تﻼﯿﻠﺤﺘﻟا ﺔ ~ ا ﻲ ~ ﻓ. هﺬ ~ ھ نﻮ ~ ﻜﺘﺗ

ا ﻊﻣ واﺰﺑ ﻞﺋﺎﻣ يﻮﺘﺴﻣ ﻲﺴﻤﺷ ﻊﻤﺠﻣ ﻦﻣ ﺔﻣﻮﻈﻨﻤﻟاﻞﺼﺘﯾ ﺔ ~ ﻋﻮﻤﺠﻣ ﻖﯾﺮﻃ ﻦﻋ ﺎﯾراﺮﺣ لوﺰﻌﻣ ءﺎﻣ ناﺰﺨﺑ

اﻮﺘﻤﻟا ﺐﯿﺑﺎﻧﻻاا ﻦﻣ. ﺑ تﺎﺑﺎﺴﺤﻟا ﻊﯿﻤﺟ ﺖﯾﺮﺟأﺎﺎﻨﺘﺳﻻ مﻮ ~ ﯾ ﻲﻓ ا ﺔﻨﯾﺪﻣ ﻲﻓ هﺪﺋﺎﺴﻟا ﮫﯿﺧﺎﻨﻤﻟا فوﺮﻈﻟا ﻰﻟا د 21 ا نﻮﻧﺎﻛ. ادا نا ا تﺮﮭﻇأﻈ ﺲﻤﺸ ~ ا ﻦ ~ ﻲﺴ ~ ا ﻊ ~ ا ﻊﻗﻮﻣ ا نﺎﺨﺴﻟا ﺔﻣﻮ

ﮫﺘﺣﺎﺴﻣو ا ﻦﻋ ﮫﻠﯿﻣ وازوﺄﺑ ﺖ ~ او ضﺮﻌﻟا ﻂﺧ ﻰﻟا ﮫﻓﺎﺿﻻ.~ ﻠﺒﺗ ﺚ ~ ﯿﺣ هﺮﺼ ~ ا ﺔ ~ ﻨﯾﺪﻣ ~ ﻰﺼ ~ ﻗا ﺔ ~ واز

ا عﺎﻔﺗرا ﻲﻟاﻮﺣ ﻲﻧﺎﺜﻟا نﻮﻧﺎﻛ ﻲﻓ ﺲ 40 ﻰ ~ ا ﻲﺴﻤﺸﻟا ا ا ﺔ ~ ا ا ﻞﯿﻣ ا ~ ا ا ﺔﯾ واز نﻖ ا ا وازا ~ ر ا ن ا ﻲﻟا واز نﻮﻜﺗ ا ﻲﻟا واز نﻖ ا ا وازﻲﻟا ~ ر ا ~ ر ا نﻮﻜﺗ ر .

Улучшение теплопередачи с использованием CO 2 в контуре естественной циркуляции

Контуры теплопередачи (вторичные контуры) классифицируются как контур принудительной циркуляции (FCL) и контур естественной циркуляции (NCL). Контур принудительной циркуляции — это активная система, для которой требуется насос или компрессор для управления потоком жидкости, тогда как контур естественной циркуляции (NCL) представляет собой простую систему, в которой поток жидкости происходит из-за градиента плотности, вызванного наложенной разницей температур.

В NCL радиатор расположен выше, чем источник тепла. Это устанавливает градиент плотности в системе, из-за которого более легкая (более теплая) жидкость поднимается вверх, а более тяжелая (более холодная) жидкость движется вниз. Следовательно, тепловая энергия может передаваться от высокотемпературного источника к низкотемпературному поглотителю без прямого контакта друг с другом, а также без использования какого-либо первичного двигателя.

NCL предпочтительнее контура с принудительной конвекцией, где безопасность является превыше всего.Он также обеспечивает бесшумную и необслуживаемую работу. NCL является многообещающим вариантом для многих инженерных приложений, таких как ядерные реакторы ¹ , химическая экстракция ^2,3 , электронная система охлаждения ⁴ , солнечные нагреватели ^5,6,7,8,9,10 , геотермальные приложения ^11,12 , криогенные холодильные системы ¹³ , охлаждение лопаток турбины ¹⁴ , термосифонные ребойлеры ^15,16 , а также охлаждение и кондиционирование воздуха ¹⁷ и т. Д.По сравнению с системами с принудительной конвекцией скорость теплопередачи в системах с естественной конвекцией находится на более низком уровне, и ее улучшение является сложной задачей. Исследователи пытаются разными способами улучшить скорость теплопередачи, например, используя различные рабочие жидкости / наножидкости. Misale и др. . ¹⁸ и Наяк и др. . ¹⁹ экспериментально сообщил об увеличении скорости теплопередачи на 10–13% с наножидкостью (Al ₂ O ₃ + вода) по сравнению с NCL на водной основе.

Выбор рабочих жидкостей для NCL обычно осуществляется на основе некоторых благоприятных теплофизических свойств. Обычно используемые рабочие жидкости можно разделить на водные и неводные. Водные растворы обычно представляют собой продукты на основе соли или спирта. Они обладают одним или несколькими неблагоприятными эффектами, такими как коррозионная активность, токсичность, высокое значение pH и т. Д. Неводные растворы представляют собой коммерчески доступные химические вещества.

В последние годы CO ₂ приобрел популярность в качестве циркуляционной жидкости в NCL благодаря своим превосходным теплофизическим свойствам и экологичности (отсутствие потенциала разрушения озонового слоя и незначительный потенциал глобального потепления) и использовался для различных приложений, таких как солнечное тепло. коллектор ²⁰ , тепловой насос ²¹ , геотермальная система ²² и т. д.Пригодность CO ₂ в качестве петлевого флюида была изучена Kiran Kumar и др. . ²³ для NCL, а также Ядав и др. . ²⁴ для контура принудительной циркуляции.

Любые жидкости, работающие в области, близкой к критической, показывают очень хорошие характеристики теплопередачи и потока жидкости благодаря своим благоприятным теплофизическим свойствам. Преимущество двуокиси углерода заключается в низкой критической температуре (~ 31 ° C) и вполне разумном критическом давлении (73,7 бар).

Swapnalee и др. . ²⁵ провели экспериментальные исследования по изучению статической нестабильности сверхкритических НКЛ на CO ₂ и на водной основе с нагревателем в качестве источника тепла. Kiran и др. . ²⁶ провели эксперименты и изучили поведение теплопередачи NCL с использованием докритического CO ₂ с ограниченным диапазоном температуры и давления.

Хотя доступность экспериментальных исследований очень скудна из-за риска, связанного с работой с CO ₂ при высоком рабочем давлении, достаточно большое количество численных исследований поведения теплопередачи CO ₂ на основе NCL доступно в открытая литература ^27,28,29 .

Киран Кумар и др. . ²⁷ выполнили численное исследование стационарного анализа однофазных прямоугольных NCL с параллельными потоками теплообменников типа «труба в трубе». Ядав и др. . ²⁸ выполнили переходный анализ контура естественной циркуляции (NCL) на основе диоксида углерода с торцевыми теплообменниками. Басу и др. . ²⁹ , направлена ​​на разработку теоретической модели для моделирования стационарных характеристик прямоугольного однофазного контура естественной циркуляции и исследования роли различных геометрических параметров в поведении системы.Ядав и др. . ³⁰ провели трехмерное исследование CFD и заявили, что скорость теплопередачи на ~ 700% выше в случае докритической жидкости, а также сверхкритического CO ₂ по сравнению с водой. Двумерный анализ при 90 бар для различных температур источника тепла сообщил о нестабильности, связанной со сверхкритическим потоком ^31,32 .

Доступны обширные численные исследования ^27,28,29 на CO _{2 NCL на основе} с различными конфигурациями.Однако в литературе сообщается об очень небольшом количестве экспериментальных исследований в связи с риском, связанным с обращением с CO ₂ при более высоком рабочем давлении. Как и в большинстве инженерных исследований, имеющих практическое значение, экспериментальные исследования являются эталоном. Экспериментальные исследования NCL с использованием сверхкритического / субкритического CO ₂ с концевыми теплообменниками в широком диапазоне температур, охватывающем отрицательную температуру, ограничены. Чтобы заполнить эту критическую пустоту, данное экспериментальное исследование представляет собой исследование поведения теплопередачи субкритических / сверхкритических НКЛ на основе CO ₂ с торцевыми теплообменниками для широкого применения в диапазоне от минусовых (-18 ° C) до плюсовых (70 ° C) температуры.Исследование также включает явление теплопередачи в однофазном (жидкость и пар) и двухфазном CO ₂ на основе NCL. Далее сравниваются скорости теплопередачи воды (для положительной температуры) и рассола (для отрицательной температуры) в NCL.

Детали эксперимента

Полное представление испытательной установки приведено на рис. 1. Испытательная установка состоит из резервуара CO ₂ , теплообменников типа «труба в трубе» (горячего и холодного) с вертикальными трубами (стояк и сливной стакан).

Рисунок 1

Схема NCL с торцевыми теплообменниками. (1) Цилиндр резервуара CO ₂ , (2) Термостатическая ванна для HHX, (3) Термостатическая ванна для CHX (4) Система сбора данных, (5) Увеличенная часть внутренней конструкции термопары (гайка и наконечник).

Термопары Т-типа соответствующей длины подключаются для измерения температуры жидкости контура (CO ₂ / вода / солевой раствор) и внешней жидкости (вода / метанол), которая течет внутри внутренней трубы и кольцевого пространства, соответственно, как показано на рис.1.

Фотографический вид используемого объекта представлен на рис. 2. Контур естественной циркуляции 2 × 2 м изготовлен из нержавеющей стали (SS-316), имеет внешний диаметр 32 мм, внутренний диаметр 26 мм, толщину 3 мм. мм и выдерживает давление до 250 бар. Для управления теплопередачей от контура к окружающей среде весь контур изолирован асбестовым тросом и изоляционным материалом из вспененной ленты толщиной 3 мм каждый. Теплообменники длиной 1600 мм, наружным диаметром 51 мм и толщиной 3 мм.

Рисунок 2

Экспериментальная установка. (1) Термостатическая ванна — 1 (HHX), (2) DAQ, (3) Компьютер для считывания данных DAQ, (4) Термостатическая ванна -2 (CHX), (5) Манометр, (6) Ротаметр, (7) Датчик перепада давления, (8) предохранительный клапан, (9) баллон CO ₂ , (10) вакуумный насос.

Две термостатические ванны (Thermo Scientific PC200) с мощностью нагрева / охлаждения 2 кВт подают внешнюю жидкость (воду / метанол) с фиксированной температурой в теплообменники. Массовый расход внешней жидкости измеряется с помощью двух калиброванных ротаметров (диапазон 2–20 л / мин) с клапанным устройством, подключенных отдельно к HHX и CHX.

Манометр Бурдона с диапазоном 0–150 бар подключается для измерения давления в линии контура в центре правой ноги. Шесть термопар Т-типа используются для контроля температуры CO ₂ в различных местах вдоль контура, термопары напрямую связаны с жидкостью внутреннего контура CO ₂ , как показано на рис. 1 увеличенной части гайки и расположение наконечника. Система сбора данных (DAQ, Keighley — модель 2700) используется для регистрации различных температур контура.Геометрические характеристики испытательного стенда указаны в таблице 1. Рабочие параметры и их рабочий диапазон представлены в таблице 2 для всего эксперимента.

Таблица 1 Геометрические параметры экспериментальной установки. Таблица 2 Диапазон рабочих параметров, учитываемых при исследовании.

Методология

Холодный и горячий теплообменники испытываются на герметичность при давлении до 10 бар, а контур — на герметичность при давлении 150 бар. Позже весь контур естественной циркуляции откачивается, и необходимое количество CO ₂ загружается в контур из цилиндра CO ₂ .Зарядка CO ₂ прекращается, как только давление жидкости в контуре достигает необходимого рабочего состояния. Внешняя жидкость заставляется течь внутри кольцевой трубы обоих теплообменников с заданными массовым расходом и температурами. Когда внешняя жидкость начинает течь, температура контура начинает изменяться с небольшим изменением давления контура. Для поддержания заданного рабочего давления CO ₂ перемещается в / из цилиндра, в котором поддерживается рабочее давление. Эта практика продолжается до тех пор, пока цикл не достигнет устойчивого состояния.Считается, что контур достигает установившегося состояния, если переходные колебания всех температур и давлений составляют менее 0,5%.

При заданном рабочем давлении состояние CO ₂ подтверждается мониторингом температуры во всех точках контура (однофазная, двухфазная или сверхкритическая фаза). Как только вся система достигает устойчивого состояния, результаты записываются. Чтобы сравнить результаты CO ₂ в качестве жидкости контура, рассол используется в качестве жидкости контура для приложений с более низкими температурами, тогда как вода используется для приложений с температурой выше нуля.Метанол используется в качестве внешней жидкости для приложений с более низкими температурами (ниже 0 ° C) и воды в качестве внешней жидкости для приложений с более высокими температурами (выше 0 ° C).

Чтобы обеспечить условия турбулентного потока для внешней жидкости, массовый расход 0,083 кг / с (5 л / мин) поддерживается как в CHX, так и в HHX.

Скорость теплопередачи (Q) рассчитывается по формуле

$$ {\ rm {Q}} = {\ rm {m}} \ times {{\ rm {c}}} _ {p-HHX} \ times { \ Delta {\ rm {T}}} _ {{\ rm {HHX}}} = {\ rm {m}} \ times {{\ rm {c}}} _ {p-CHX} \ times {\ Delta {\ rm {T}}} _ {{\ rm {CHX}}} $$

(1)

где m = массовый расход внешней жидкости в кг / с

c _{p — HHX} = удельная теплоемкость HHX в Дж / кг-K

c _{p — CHX} = удельная теплоемкость CHX в Дж / кг-K

ΔT _HHX = разница температур HHX между входом и выходом

ΔT _CHX = разница температур CHX между входом и выходом

Средняя температура рассчитывается по

$ $ {T} _ {avg} = \ frac {{T} _ {C} + {T} _ {H}} {2} $$

(2)

где, T _C = температура на входе CHX в ° C

T _H = температура на входе HHX в ° C

Термосифон — Appropedia: The Principle of the

термосифонная система в действии.

Термосифонирование , также известное как термосифонирование , считается подходящей технологией. В этом процессе используются природные возобновляемые ресурсы и основные законы термодинамики для создания движения нагретого источника воздуха или воды. Источником энергии для этого процесса является солнечное излучение (или любой другой источник тепла): энергия солнца улавливается устройством сбора солнечной энергии и передается воздуху или воде посредством теплопроводности. Весь процесс можно объяснить эффектом термосифонирования: когда воздух или вода нагреваются, они получают кинетическую энергию от источника нагрева и возбуждаются.В результате вода становится менее плотной, расширяется и, следовательно, поднимается вверх. Напротив, когда вода или воздух охлаждают, энергия извлекается из молекул, и вода становится менее активной, более плотной и имеет тенденцию «тонуть». Термосифонирование использует естественную разницу плотностей между холодными и горячими жидкостями и контролирует их в системе, которая производит естественное движение жидкости. В настоящее время доступно несколько систем, основанных на этой технологии, о которых можно прочитать более подробно в следующем тексте.

Принцип термосифонной системы заключается в том, что холодная вода имеет более высокий удельный вес (плотность), чем теплая вода, поэтому, будучи более тяжелой, она будет опускаться вниз. Поэтому коллектор всегда устанавливается под резервуаром для хранения воды, так что холодная вода из резервуара достигает коллектора по нисходящей водяной трубе. Если коллектор нагревает воду, вода снова поднимается и достигает резервуара по восходящей водяной трубе в верхнем конце коллектора. Цикл бак -> водопровод -> коллектор обеспечивает нагрев воды до достижения равновесной температуры.Затем потребитель может использовать горячую воду из верхней части бака, при этом любая использованная вода заменяется холодной водой из нижней части. Затем коллектор снова нагревает холодную воду. Из-за более высокой разницы температур при более высокой солнечной освещенности теплая вода поднимается быстрее, чем при более низкой освещенности. Таким образом, циркуляция воды почти идеально адаптируется к уровню солнечного излучения. Бак для хранения термосифонной системы должен быть расположен значительно выше коллектора, иначе цикл может пойти в обратном направлении в течение ночи, и вся вода остынет.Кроме того, цикл не работает должным образом при очень небольших перепадах высоты. В регионах с высокой солнечной радиацией и плоской крышей резервуары для хранения обычно устанавливают на крыше.

Системы Thermosyphon работают очень экономично, как системы водяного отопления для бытовых нужд, и принцип прост, не требует ни насоса, ни регулятора. Однако термосифонные системы обычно не подходят для больших систем, то есть систем с площадью коллектора более 10 м². Кроме того, в зданиях с покатой крышей сложно разместить резервуар над коллектором, а одноконтурные термосифонные системы подходят только для незамерзающих регионов.

Термодинамика — это изучение энергии.

• Первый закон термодинамики — гласит, что энергия может переходить из одной формы в другую, но не может быть создана или уничтожена. — Энергия всегда сохраняется.

Этот закон может быть применен к движению воды в системе термосифонирования: энергия от солнца направляется и передается (посредством теплопроводности и конвекции) либо воде, либо воздуху, либо другой среде по выбору. Этот естественный процесс нагрева устраняет необходимость во внешних источниках энергии, таких как ископаемое топливо или электричество.

• Второй закон термодинамики — гласит, что при любом обмене энергией, если энергия не входит и не покидает систему, потенциальная энергия состояния всегда будет меньше, чем энергия исходного состояния. — Чистая отдача системы всегда меньше, чем та, которая была изначально введена.

Энергия всегда сохраняется, однако энергия (или тепло в данном случае) может часто теряться в данной системе (термосифонирование) в виде тепла . Добавление изоляции с соответствующими значениями R к системе и ее водопроводу может значительно снизить теплопотери и, таким образом, повысить эффективность.

• Закон Планка — длина волны излучения, испускаемого поверхностью, пропорциональна температуре поверхности

Энергия, передаваемая в результате разницы температур между двумя объектами — Темные объекты поглощают тепло, а светлые объекты отражают

Темно окрашенные коллекторные пластины внутри солнечного коллектора будут способствовать увеличению поглощения солнечной энергии, тем самым увеличивая количество тепла, доступного для нагрева воды или воздуха при термосифонировании.Напротив, следует использовать отражающие или слегка окрашенные трубопроводы и резервуары для хранения, поскольку светлые цвета помогут уменьшить тепловое излучение из системы.

Пассивный [править | править источник]

Пассивное термосифонирование воды — это процесс нагрева и перемещения воды в системе без использования электричества. Этот процесс функционирует за счет использования природных явлений, таких как солнечная энергия, сила тяжести и доступный источник воды. Солнечный коллектор, трубопровод и резервуар для воды — материалы, необходимые для процесса отопления.Поток воды распределяется в солнечный коллектор, внутри и из него. Холодная вода поступает в нижнюю часть солнечного коллектора, где она нагревается за счет конвекции солнечным излучением. Когда вода нагревается, она становится менее плотной, чем более холодная вода, расширяется, а затем поднимается ( течет ) по трубопроводу. Нагретая вода естественным образом выходит через верхнюю часть солнечного коллектора. Более холодная и плотная вода опускается вниз и остается внутри солнечного коллектора, пока не нагреется. Когда холодная вода нагревается, она расширяется, поднимается, выталкивается из верхней части солнечного коллектора, позволяя холодной воде течь в солнечный коллектор.Этот процесс продолжается естественным образом до тех пор, пока температура воды не достигнет равновесия с поступлением солнечной радиации.

В настоящее время доступны два типа термосифонных систем водообмена: моноблочная система и система самотечной подачи.

Моноблочная система [править | править источник]

Моноблочные системы работают на тех же принципах пассивного термосифонирования, упомянутых выше. Накопительный бак этих систем должен быть размещен над солнечным коллектором, чтобы использовать циркуляцию воды, приводимую в действие пассивным термосифонным процессом.

Материалы [править | править источник]

• Солнечная энергия
• Солнечный коллектор
• Трубопровод
• Изоляция
• Вода
• Резервуар для хранения
• Прочная крыша или другая поддерживающая система

Стоимость [править | править источник]

• Текущее исследование (2007) предполагает, что стоимость пассивных термосифонных водонагревателей может составлять от 500 до 6500 долларов. Цены могут варьироваться в зависимости от размера резервуара, солнечного излучения и географического положения
• Многие страны, штаты и коммунальные службы предоставляют стимулы для участия в возобновляемых источниках энергии

Плюсы и минусы [править | править источник]

Профи

• Не загрязняет окружающую среду
• Энергосбережение — Для пассивного термосифонирования не требуется электричество
• Рентабельность
• Экономия места — (т.е.в помещении)

Con’s

• Воздействие на резервуар внешних условий окружающей среды может снизить эффективность в зависимости от географического положения
• Эстетика — Может показаться неприятным визуально
• Требуется прочная опорная конструкция (т. Е. Крыша)
• Не подходит для очень холодного климата
• Местоположение — должно быть расположено в зоне с подходящим солнечным освещением (т.е.е. южная сторона желаемой области)

Система гравитационной подачи [править | править источник]

В системах с гравитационной подачей

используются те же принципы пассивного термосифонирования, что и в моноблочных системах, однако размещение резервуара отличается. Баки устанавливаются горизонтально в крышу, которая часто находится прямо над солнечным коллектором. При необходимости нагретая вода в резервуаре для хранения выбирает путь наименьшего сопротивления и движется под действием силы тяжести вниз в желаемое место.Системы самотечной подачи требуют большего количества трубопроводов / водопровода для распределения нагретой воды, и этот фактор следует учитывать при установке или покупке системы термосифонирования.

Материалы [править | править источник]

• Солнечная энергия
• Солнечный коллектор
• Трубопровод
• Изоляция
• Вода
• Резервуар для хранения
• Прочная крыша или другая поддерживающая система

Стоимость [править | править источник]

• Системы с гравитационной подачей воды обычно являются наименее дорогими пассивными водонагревателями с термосифонированием
• Текущее исследование (2007) предполагает, что стоимость может варьироваться от 400 до 5 500 долларов (не включая стоимость установки, если применимо) .Цены могут варьироваться в зависимости от размера резервуара, солнечного излучения и географического положения
• Многие страны, штаты и коммунальные службы предоставляют стимулы для участия в возобновляемых источниках энергии

Плюсы и минусы [править | править источник]

Плюсы

• Не загрязняет окружающую среду
• Энергосбережение — Для пассивного термосифонирования не требуется электричество
• Рентабельность
• Экономия места — (т.е. в помещении)
• Эстетика — (горизонтальное размещение резервуара)

Минусы

• Сантехника и трубопроводы увеличивают затраты на систему
• Эстетика — Может показаться неприятным визуально
• Требуется сильная опорная конструкция (т.е.е. крыша)
• Не подходит для очень холодного климата
• Местоположение — должно быть расположено в области с подходящей солнечной экспозицией (т.е. южная сторона желаемой области)

Активно [редактировать | править источник]

Также известна как: насосные системы или сплит-системы

Активные солнечные системы отопления функционируют на той же основе, что и термосифонный эффект, однако активные системы используют источник энергии, отличный от солнечной, чтобы способствовать процессу.Эта система устанавливает только солнечный коллектор на крыше, в то время как резервуар для хранения устанавливается на земле или в другом месте внизу. Эти активные водонагревательные агрегаты требуют некоторой внешней энергии для перекачивания воды по всей системе. За счет использования дополнительной энергии эти активные системы менее рентабельны, чем пассивные.

Материалы [править | править источник]

• Солнечная энергия
• Солнечный коллектор
• Электроэнергия
• Электронасос
• Дополнительный трубопровод
• Изоляция
• Вода
• Резервуар для хранения

Стоимость [редактировать | править источник]

• Текущее исследование (2007) предполагает, что стоимость активных термосифонных водонагревателей может составлять от 1200 до 10 500 долларов.Цены могут варьироваться в зависимости от размера резервуара, требований к внутренним трубопроводам, солнечного воздействия и географического положения
• Многие страны, штаты и коммунальные службы предоставляют стимулы для участия в возобновляемых источниках энергии

Плюсы и минусы [править | править источник]

Профи

• Экономия денег
• Рентабельность
• Эстетика — Накопительный бак не на крыше
• Снижение выбросов парниковых газов — При правильной изоляции он может загрязнять так же мало, как и пассивные системы.

Con’s

• Использует больше энергии, чем пассивная система
• Требует большего обслуживания, чем пассивная система
• Потери тепла — при переходе от солнечного коллектора к накопительному резервуару ниже
• Некоторые загрязняет — от использования электричества
• Местоположение — должно быть расположено в зоне с подходящим солнечным освещением (т.е. южная сторона желаемой области)

Пассивный воздухообмен [править | править источник]

Примером метода пассивной солнечной тепловой системы отопления является Thermosiphon Heat Exchange .Он основан на принципе естественной конвекции, при которой воздух или вода циркулируют в вертикальном замкнутом контуре без использования насоса. Холодный воздух в помещении проходит через вентиляционное отверстие и направляется в отверстие в нижней части солнечного коллектора. Затем воздух, содержащийся в солнечном коллекторе, нагревается солнцем за счет солнечного излучения. Холодный воздух плотный и опускается вниз, а теплый воздух менее плотный и поднимается вверх. По мере того, как воздух внутри солнечного коллектора нагревается, он становится менее плотным, чем более холодный воздух, и поднимается вверх.Теплый воздух поднимается из вентиляционного отверстия в верхнем отверстии солнечного коллектора, перемещается в желаемую область (т. Е. В помещении) и заменяется более холодным воздухом. Этот процесс воздухообмена будет продолжаться до тех пор, пока температура воздуха в помещении не достигнет равновесия с температурой снаружи.

Материалы [править | править источник]

Помните: чем больше солнечный коллектор, тем лучше.

Солнечный коллектор

Рама

• 6 вертикальных плат размером 2 на 6 дюймов — серванты
• доски 2 на 6 и 2 на 8 — верхний порог
• шурупы — рекомендуется, но не обязательно для насадки

Глазурь

• панели из гофрированного поликарбоната
• 10 панелей — 26 дюймов в ширину и 8 футов в высоту
• Пары панелей, перекрывающих вертикальную деревянную полосу размером 1 на 1 дюйм — получается панели шириной 4 фута для каждого пролета
• Покрытие, устойчивое к ультрафиолетовому излучению — нанесите на солнечную сторону для продления срока службы

Солнечная абсорбционная пластина

• Двухслойный черный металлический оконный экран — прикреплен к верхней и нижней части отсеков

Вентиляционные отверстия

• отверстия в обшивке здания

Примечание: — пластиковые заслонки предотвращают обратный поток воздуха через верхние вентиляционные отверстия в ночное время

Стоимость [править | править источник]

• Текущее исследование (2007) предполагает, что пассивные теплообменники могут стоить от 55 долларов.00 до 400 долларов. Цены могут варьироваться в зависимости от размера коллектора / коллекторов, изоляции обогреваемой территории, солнечного воздействия и географического положения.
• Многие страны, штаты и коммунальные службы предоставляют стимулы для участия в возобновляемых источниках энергии

Плюсы и минусы [править | править источник]

Профи

• Низкая стоимость
• Энергосбережение
• Снижение загрязнения
• Может использоваться для охлаждения электроники

Con’s

• Повышенное обслуживание — (т.е.покрытие в периоды низкой солнечной радиации)
• Географическое положение может повлиять на эффективность
• Требуется ручное закрытие заслонок задней тяги в ночное время
• Рассрочка на юг предпочтительна

• Национальная лаборатория возобновляемой энергии (NREL) Динамические карты, данные ГИС и инструменты анализа — солнечные карты (2007) Доступно: http://www.nrel.gov/gis/solar.html
• Ситарелла, Джо. «Термосифоны — лучший подход к охлаждению процессора?» Оверклокеры. 5 августа 2005 г.http://web.archive.org/web/20080421004505/http://www.overclockers.com:80/articles1246/
• Рейса, Гэри. «Постройте простой солнечный обогреватель» Новости Матери-Земли. Январь 2006 г. http://www.motherearthnews.com/Alternative-Energy/2006-12-01/Build-a-Simple-Solar-Heater.aspx
• «Часть 2: Обзор приложений возобновляемой энергии». http://web.archive.org/web/20060513045333/http://www.uneptie.org/pc/tourism/documents/energy/11-26.pdf
• Мирмов Н.И., Белякова И.Г. Тепловыделение при конденсации пара в термосифоне.»Journal of Engineering Physics 43 (3), pp.970-974, 1982.
• Конструкция и характеристики компактного термосифона. Анируддха, П., Йогендра, Дж., Бейтелмал, М., Патель, К., Венгер, Т. Вудрафф, Школа машиностроения. 2002. http://www.hpl.hp.com/research/papers/2002/thermosyphon.pdf

Водонагреватель какого размера мне нужен? Решено!

Фото: istockphoto.com

Q: Наш водонагреватель на последнем издыхании. Я увеличил температуру в резервуаре до максимального значения, но выходящая вода просто уже не горячая. Итак, пора покупать новый водонагреватель! Наш существующий резервуар вмещает 30 галлонов, и это было нормально, когда мы купили дом 10 лет назад, но наша семья выросла, и теперь мы используем больше воды для купания и стирки. Водонагреватель какого размера мне нужен?

A: Похоже, вам понадобится водонагреватель большего размера на этот раз.И вы правы: чем больше членов семьи, тем больше расходуется вода. Фактически, «количество пользователей является ключевым фактором для водонагревателей емкостного типа, потому что мощность более или менее постоянна», — объясняет Дэниел О’Брайан, технический эксперт интернет-магазина сантехники SupplyHouse.com. Если вы заинтересованы в замене существующего устройства на бак или модель без бака, у О’Брайана есть предложения по определению, какой размер водонагревателя лучше всего соответствует вашим потребностям.

Для водонагревателя, имеющего тип резервуара, размер домохозяйства является простым показателем потребности в горячей воде.

Вы можете оценить необходимую емкость бака (в галлонах) на основе количества людей в доме:

• 1 или 2 человека — от 23 до 36 галлонов
• От 2 до 4 человек — от 36 до 46 галлонов
• 3 до 5 человек — от 46 до 56 галлонов
• 5 или более человек — более 56 галлонов (добавляйте 10 галлонов на каждого дополнительного человека)

Для средней семьи из четырех человек — водонагреватель на 40 галлонов, такой как ProLine Power Vent Gas Water от AO Smith Нагреватель (доступный в SupplyHouse) должен выполнить свою работу.Но это не должно быть вашим единственным соображением. Вы можете получить более точное представление о потребностях вашей семьи в горячей воде, копнув немного глубже.

Помимо емкости бака следует учитывать номинал водонагревателя в первый час.

Рейтинг первого часа (FHR) описывает, сколько горячей воды может произвести данный резервуар за один час, когда он полностью нагрет. Этот показатель отражает эффективность устройства (насколько быстро водонагреватель может повторно нагреть воду) и дает представление о том, с чем он может справиться в час пик использования.Например, водонагреватель ProLine Power Vent Water Heater на 50 галлонов (доступный в SupplyHouse) имеет FHR 90 галлонов, поэтому он обеспечит до 90 галлонов горячей воды в час.

Вы хотите найти ЧСС, которая соответствует или превышает количество галлонов горячей воды, необходимое для всех действий, которые могут выполняться одновременно в наиболее загруженное время дня. Используйте приведенные ниже числа, чтобы оценить использование в час пик и определить идеальную частоту сердечных сокращений.

• Купание или душ (на человека) —20 галлонов
• Мытье волос (на человека) —6 галлонов
• Мытье рук (на человека) —2 галлона
• Мытье посуды вручную — 6 галлонов
• Бритье — 3 галлона
• Посудомоечная машина — 14 галлонов
• Стиральная машина для бега — 30 галлонов

Проконсультируйтесь со специалистом

Найдите лицензированных специалистов по сантехнике в вашем районе и получите бесплатную оценку вашего проекта без каких-либо обязательств.

+

Фото: supplyhouse.com

Если резервуар большего размера не умещается в существующем пространстве, подумайте о безбаквальном обогревателе.

Благодаря отсутствию вместительного резервуара для хранения «безбаковые обогреватели, которые обычно подвешиваются на стену, могут поместиться в более узких местах», — объясняет О’Брайан. Например, водонагреватель резервуара на 50 галлонов может достигать шести футов в высоту и 22 дюймов в диаметре. Но безбаковый вариант с сопоставимой мощностью — например, водонагреватель на природном газе Takagi Tankless (доступный в SupplyHouse) — всего 20 дюймов в высоту, 14 дюймов в ширину и менее 10 дюймов в глубину.Если пространство ограничено, лучше всего подойдет водонагреватель без резервуара.

Фото: istockphoto.com

Чтобы выбрать правильный водонагреватель без резервуара, оцените необходимый расход на основе использования горячей воды и требуемого изменения температуры.

Бесконтактные водонагреватели не хранят горячую воду. Вместо этого они нагревают его по мере необходимости. «Скорость потока является ключевой характеристикой при определении размеров водонагревателя без резервуара», — говорит О’Брайан. Следующая информация поможет вам оценить потребности вашей семьи в скорости потока.

1. Сначала рассчитайте пиковое потребление горячей воды. Пиковое потребление — это момент времени, когда вы потребляете наибольшее количество горячей воды. Используйте этот список типичных скоростей потока (на приспособление) в галлонах в минуту (галлонах в минуту), чтобы рассчитать максимальное количество горячей воды, которое вы будете использовать за один раз:

• Смеситель для раковины — 1 галлон в минуту
• Ванна — 3 галлона в минуту
• Душ — 2,5 галлона в минуту
• Посудомоечная машина — 3 галлона в минуту
• Стиральная машина для одежды — 3 галлона в минуту

1. Например, если ваше пиковое использование происходит после ужина, когда вы используете посудомоечную машину и одновременно принимаете душ (3 галлона + 2.5 галлонов в минуту), вам понадобится водонагреватель без резервуара с минимальным расходом 5,5 галлона в минуту.
2. Затем определите температуру воды, поступающей в ваш дом. Просто откройте кран с холодной водой — дайте ему поработать пару минут — а затем с помощью термометра измерьте температуру холодной воды.
3. Вычтите температуру холодной воды из 110 градусов по Фаренгейту (средняя температура горячей воды в доме), чтобы определить необходимое повышение температуры. Например, если температура холодной воды составляет 65 градусов по Фаренгейту, водонагревателю необходимо нагреть воду на 45 градусов по Фаренгейту, чтобы достичь 110 градусов по Фаренгейту, поэтому 45 градусов по Фаренгейту — это необходимое повышение температуры.
4. Отрегулируйте расход на требуемый рост температуры. «У всех агрегатов должна быть диаграмма, показывающая расход горячей воды при различных повышениях температуры», — говорит О’Брайан. Например, безбаковый водонагреватель на природном газе Takagi T-D2-IN (доступный в SupplyHouse) обеспечивает максимальную скорость потока 10 галлонов в минуту — рабочее слово — «максимум». В теплом климате, где необходимо повышение температуры всего на 20 градусов, Takagi имеет эффективную скорость потока 10 галлонов в минуту. Однако, если вам нужен водонагреватель для повышения температуры воды на 45 градусов по Фаренгейту, скорость потока упадет примерно до 7 галлонов в минуту, как указано на диаграмме скорости потока, предоставленной производителем.

Для более наглядного объяснения посмотрите это видео SupplyHouse по определению размеров безбаквальных водонагревателей.

Эта статья была представлена ​​вам на сайте SupplyHouse.com. Его факты и мнения принадлежат BobVila.com.

Проконсультируйтесь с профессионалом

Найдите лицензированных специалистов по сантехнике в вашем районе и получите бесплатную смету для вашего проекта.

+

Здесь жарко? Значительные возможности восстановления после отказа котла

23 февраля 2017

Эта статья первоначально появилась в журнале Litigation Management Magazine, издании Claims & Litigation Management Alliance (CLM).Юридические заключения могут отличаться, если они основаны на незначительных фактических различиях. Все права защищены.

Неисправности водогрейного котла предоставляют значительные возможности для восстановления. Понимая, как работают эти относительно простые системы, можно осознать этот потенциал восстановления и определить возможные режимы отказов, умело руководя расследованием восстановления и утверждая правильные юридические теории, которые обеспечивают восстановление. Паровые и энергогенерирующие котлы относятся к концу 1700-х — началу 1800-х годов, когда были разработаны котлы чайного типа.По мере развития механических возможностей и технологий производство пара и энергии стремительно росло. Возможности восстановления после отказа котлов многочисленны, учитывая огромное количество котлов, работающих в этой области. По состоянию на 2005 год насчитывалось до 162 000 котлов в производстве, жилых и промышленных помещениях. Коммерческая недвижимость в США насчитывает более 581 000 котлов. В основных паропроизводящих отраслях, таких как пищевая, бумажная, химическая, нефтеперерабатывающая и энергетическая, приходится 71 процент котельных и 82 процента мощности котлов.Типов энергетических котлов относительно немного. Водотрубные котлы и пожарные трубчатые котлы являются преобладающими типами. У каждого есть множество вариаций подмножества. Водотрубные котлы, основное внимание здесь уделяется, являются наиболее распространенными котлами.

Как они работают

Водотрубные котлы относительно просты. Большинство состоит из пары барабанов, трубок и источника тепла. Один верхний барабан для сбора пара и один нижний барабан для нагрева воды. Барабаны соединены с трубами, в первую очередь со спускными и стояковыми трубами.Система горелок нагревает воду в нижнем барабане, в результате чего пар естественным образом поступает в верхний барабан. Верхний барабан способствует разделению пара и воды, поскольку вода хранится под паром. Вода, которая собирается в верхнем барабане, затем возвращается в нижний барабан при более высоких температурах, продолжая цикл конвекционного потока воды в системе. Тепло также может быть применено к трубопроводу, и существует несколько других вариантов, но способы восстановления после аварийных событий применимы для большинства водотрубных котлов.Коммерческие и промышленные водотрубные котлы имеют различное применение в самых разных сферах деятельности. Коммерческие водотрубные котлы обычно вырабатывают пар для систем горячего водоснабжения или для обеспечения комфорта. Значительная часть гостиниц и офисных зданий используют водотрубные котлы для отопления и кипячения воды. Больницы и медицинские учреждения, как правило, используют водогрейные котлы для стерилизации, увлажнения и поддержания диетической чистоты. Промышленные водотрубные котлы генерируют энергию и упрощают промышленное применение.Для некоторых коммерческих приложений потребуется более высокое давление и большее количество пара, а также более высокие затраты энергии / тепла от внешних источников тепла. Например, компании, производящие этанол или природную энергию и побочные продукты, используют водотрубные котлы в своих производственных процессах.

Возможности восстановления

Водотрубные котлы — это большие машины из стали и сплавов, которые выдерживают высокие давления и температуры, которые могут превышать 1800 градусов по Фаренгейту.Поскольку прочность стали экспоненциально падает при температурах выше 800 градусов, на работу котла могут повлиять многочисленные проблемы, что приведет к катастрофическому отказу.

Условия низкого уровня воды — В большинстве котлов не используются насосы для проталкивания воды через систему. Вместо этого они позволяют и полагаются на естественную циркуляцию воды по трубкам. Постоянно текущая вода на должном уровне отводит тепло от трубок. По мере повышения температуры воды в верхнем паровом барабане котла в конечном итоге вырабатывается достаточно тепла и образуется пар.Затем в бойлер подается холодная вода, которая заменяет поднявшуюся воду, создавая естественную циркуляцию. Условия нехватки воды обычно возникают, когда в систему поступает меньшее количество холодной воды, чтобы заменить воду, потерянную для выработки пара. Без достаточного количества холодной воды состояние низкого уровня воды может расплавить или иным образом серьезно повредить стальные трубы. Несколько распространенных причин низкого уровня воды включают отказ аварийного выключателя, отказ регулирующего клапана, отказ насоса питательной воды и внезапные изменения паровой нагрузки.Выключатели — недорогая профилактическая мера, позволяющая избежать повреждения котла из-за низкого уровня воды. Эти простые в установке переключатели отключают котел при низком уровне воды. Новые котлы, как правило, содержат эти переключатели, и промышленные стандарты обычно рекомендуют их установку в старых котельных системах.

Плохая вода / химическая очистка — Вода, проходящая через систему котла, должна быть очищена. Правильная обработка защищает трубы котла от двух основных проблем — минимизации твердых отложений и предотвращения коррозии.Когда вода превращается в пар, остаются твердые частицы. Большинство котлов работают при достаточно низком давлении, что позволяет использовать простые процедуры обработки. Твердые частицы также можно удалить с помощью процедур продувки и помощи обученных поставщиков химической обработки. Хотя количество твердых частиц в воде и их плотность варьируются, неочищенная вода ускоряет снижение эффективности. Учитывая потребность в эффективной циркуляции воды для поддержания температуры стальных труб котла, накопление отложений снижает способность поддерживать температуру на оптимальном уровне за счет снижения эффективности циркуляции воды.В конце концов, если воду не обработать и накапливать отложения, это приведет к перегреву и возможному выбросу. Правильная химическая обработка воды снижает твердые отложения до приемлемого уровня. Как правило, чем выше рабочее давление и рабочая температура, тем тщательнее необходимо контролировать и поддерживать водоподготовку.

Неправильный прогрев — Когда внешние корпоративные нагрузки и производственные требования высоки, чрезмерный упор на ускорение работы котла может привести к первоначальному сбою при прогреве.Плохой или поспешный прогрев — одна из самых тяжелых невзгод, которую может выдержать котел. Цикл пуска, работы и выключения котла серьезно напрягает многие узлы. Части котла работают при разном давлении в разное время. Все эти материалы изменяют температуру во время нагрева и охлаждения в разное время в процессе разогрева. При превышении скорости запуска компоненты котла подвергаются усталости и высокому локальному давлению, что приводит к серьезным отказам.

Паровая подушка — Паровая подушка воздействует на трубы котла и повреждает их во время нормальной работы. Когда циркуляция воды происходит естественным образом, как это происходит в большинстве водотрубных котлов, сила тяжести создает надлежащую скорость в трубах. Неправильный наклон трубки, обычно из-за конструктивного и / или производственного дефекта, снижает скорость воды и, в свою очередь, может вызвать расслоение.

Стратификация — Стратификация является результатом снижения скорости воды, недостаточной для отделения пара от воды.Стратификация создает паровую подушку, которая представляет собой двухфазный (вода / пар) сдвиг в трубке, который увеличивает локализованный нагрев. Сверхвысокое тепло изнашивает сталь в трубке, что в конечном итоге приводит к разрыву. Паровая заслонка может быть идентифицирована при металлургическом исследовании. Пораженные трубки будут заметно истончаться вокруг области, покрытой паром.

Коррозия — Растворенный кислород в котловой воде может вызвать серьезные коррозионные повреждения всей системы, когда он прикрепляется к стенкам металлических трубопроводов, вызывая ржавчину.Сталь всегда подвержена коррозионным свойствам воды. Водотрубные котлы оборудованы системами деаэрации, которые удаляют кислород и другие растворенные газы из питательной воды при ее поступлении в водотрубный котел. Коррозия — это превращение стали в руду, которая может по-разному влиять на котел. От локального разрушения насосно-компрессорных труб до крупномасштабного удара стального барабана коррозия может происходить из нескольких источников. Обычно коррозия возникает из-за неправильной деаэрации воды. Процессы контроля коррозии включают надлежащую деаэрацию, поддержание уровня pH, контроль отложений и снижение нагрузок с помощью рекомендуемых методов эксплуатации.

Расследование восстановления

Начальная фаза отказа котла Расследование часто требует привлечения судебных экспертов, таких как инженеры-механики, металлурги, специалисты по очистке воды и специалисты по котлам. Затем необходимо собрать объемную фотодокументацию котла и прилегающих территорий, а также соответствующую документацию. После этого, как правило, требуется судебно-медицинская экспертиза на месте с привлечением экспертов. Исследования на месте могут предоставить экспертам информацию, которая имеет критическое значение для общего расследования восстановления .На начальном этапе расследования неисправности котла важно собрать точную информацию, которая поможет судебным экспертам в их расследовании . Есть несколько частей информации, которые будут иметь критическое значение для расследования в отношении происхождения и причины сбоя, а также возможной правовой стратегии в отношении потенциального восстановления. Первоначально важно собрать как можно больше точной информации об инциденте.Эта информация включает:

• Информация свидетеля.
• Кадры с камеры видеонаблюдения.
• Предварительно запрограммированные элементы управления, рабочие протоколы и данные.
• Заводские процессы и операции (включая изменения или модификации оборудования).
• Записи по очистке воды.
• Большое количество качественных цифровых фотографий места происшествия.
• Идентификация лиц, наиболее знающих о конструкции / установке / вводе в эксплуатацию / эксплуатации котла.
• Идентификация любых организаций или лиц, которые потенциально могли вызвать сбой или способствовали ему.
• Электронные данные (протокол или данные процесса) о рассматриваемой котельной системе за интересующий период.
• Контракты, соглашения и документация на покупку, установку, ввод в эксплуатацию, техническое обслуживание и / или модификацию рассматриваемых котельных систем и услуг по очистке воды.

В ходе расследования эксперты должны стремиться понять, как произошел сбой и какова его динамика.

Теории восстановления

Изготовитель / разработчик котла — При отказе какого-либо компонента котла необходимо учитывать конструктивные дефекты. Небольшие отклонения, такие как наклон трубы, пористость стали и толщина компонентов, могут отрицательно сказаться на работе котла. Как правило, в котлах существует два типа конструктивных дефектов — одни, которые непосредственно причиняют вред, и те, которые делают ущерб из других источников более вероятным. Два наиболее распространенных теста, используемых для определения наличия дефекта в конструкции, — это тест ожидания потребителя и тест полезности риска.В соответствии с тестом потребительских ожиданий суды определяют, был ли продукт дефектным до степени, обычно не предполагаемой разумным потребителем. В рамках теста полезности риска суды определяют, перевешивает ли вероятность отказа и вреда от продукта выгоды, связанные с его использованием. Производственные дефекты возникают, когда продукт изготовлен способом, отличным от предполагаемого дизайна или технических характеристик. Независимо от того, насколько осторожным был производитель при проектировании продукта, выборе материалов, создании сборочной линии и предоставлении гарантии качества, производитель все равно может нести ответственность за отклонения, причиняющие вред потребителям.Однако бывает трудно установить производственные дефекты. Истец должен доказать, что заявленный дефект выходил за рамки проектных спецификаций продукта.

Специалист по химической очистке воды — Следует рассмотреть возможность оказания услуг по химической очистке воды. Специалист по водно-химическому оборудованию должен соблюдать специальные производственные протоколы и иметь план, позволяющий избежать ненужных колебаний в циркуляции и составе воды. Сбои, вызванные отложениями, отходами или коррозией, могут быть возложены на плечи специалистов по химической очистке воды.

Установщик и поставщик обслуживания — Постоянный поставщик услуг технического обслуживания также является потенциальным средством восстановления. Национальная ассоциация Fire Protection Association (NFPA) 85 устанавливает процедуры безопасной установки, эксплуатации, технического обслуживания и обучения для установщиков и обслуживающего персонала. NFPA 85 способствует безопасности эксплуатации и предотвращает отказы в системах котла fire . Судебные эксперты должны хорошо разбираться в NFPA 85.

Проверяющая организация — Когда котлы страдают от незначительных отказов, иногда привлекаются проверяющие организации для определения причины поломки.Эти организации должны предоставлять четкие объемы проверок в письменных отчетах, в которых определяется их соответствующая проверка и рекомендации. Если произойдет сбой в будущем и судебно-медицинская экспертиза покажет, что предыдущий инспектор не смог выявить существующие проблемы или не рекомендовал надлежащие и корректирующие действия, может возникнуть ответственность. Заявления проверяющей организации могут служить основанием для взыскания. Обычно доступные претензии включают халатность, небрежное введение в заблуждение, нарушение контракта и нарушение подразумеваемых и явных гарантий.

Подразумеваемые и явные гарантии — Подразумеваемая гарантия пригодности основана на умышленных заявлениях, на которые полагается покупатель. Чтобы обосновать это требование, покупатель прямо или косвенно проинформировал продавца о конкретной цели, для которой требуется товар, и полагался на навыки или суждение продавца при выборе или поставке товара для этой цели. Подразумеваемая гарантия товарности удостоверяет покупателя, что товар пригоден для продажи.«Пригодность для продажи» просто означает, что продукт в разумных пределах подходит для предполагаемого, обычного назначения в рамках разумных ожиданий покупателя. Прямая гарантия — это любое подтверждение факта или обещания в отношении товаров, которое продавец дает покупателю и которое становится частью сделки. Особенно деликатная сфера потенциальной ответственности создается из заявлений, сделанных в рекламных объявлениях, брошюрах, рекламных предложениях и инструкциях по эксплуатации. Даже расплывчатые заявления могут быть истолкованы как явные гарантии, если разумный покупатель учтет их при покупке продукта.В отличие от подразумеваемых гарантий, нельзя отказаться от явных гарантий.

Успешное восстановление

Существуют сотни тысяч действующих коммерческих водогрейных котлов, работающих в самых разных отраслях промышленности. В больницах, гостиницах и на промышленных предприятиях отказы котлов могут привести к прекращению работы критически важных услуг в этом секторе. Ключ к успешному выздоровлению — наличие правильной команды профессионалов. Расследование и любой судебный процесс по взысканию должны основываться на хорошем практическом знании водогрейных котлов, достоверных доказательствах и судебно-медицинской экспертизе.Расследование должно быть эффективным, действенным и стратегическим. Целенаправленное и тщательное судебно-медицинское расследование открывает возможности для максимального использования значительных возможностей утилизации котлов.

Ссылка на статью >>

Естественная циркуляция на атомных электростанциях с водяным охлаждением Явления, модели и методология оценки надежности систем (Технический отчет)


Рейес, Хосе. Естественная циркуляция на атомных электростанциях с водяным охлаждением Явления, модели и методология оценки надежности систем .США: Н. П., 2005.
Интернет. DOI: 10,2172 / 836896.


Рейес, Хосе. Естественная циркуляция на атомных электростанциях с водяным охлаждением Явления, модели и методология оценки надежности систем . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/836896


Рейес, Хосе.Пн.
«Естественная циркуляция в явлениях, моделях и методологии оценки надежности систем на атомных электростанциях с водяным охлаждением». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/836896. https://www.osti.gov/servlets/purl/836896.

@article {osti_836896,
title = {Явления, модели и методология естественной циркуляции на атомных электростанциях с водяным охлаждением для оценки надежности системы},
author = {Reyes, Jose},
abstractNote = {В последние годы было признано, что применение пассивных систем безопасности (т.е., те, в работе которых используются естественные силы, такие как конвекция и гравитация), могут способствовать упрощению и, возможно, повышению экономической эффективности новых конструкций атомных электростанций. В 1991 году Конференция МАГАТЭ «Безопасность ядерной энергетики: стратегия на будущее» отметила, что для новых станций использование средств пассивной безопасности является желательным методом достижения упрощения и повышения надежности выполнения основных функций безопасности.