Отопление с естественной циркуляцией в частном доме: схема однотрубной и двухтрубной системы для частного дома

Сен 24, 1970 alexxlab

Содержание

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

Для частных загородных домов и дач, часто устанавливается система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Данное решение имеет свои положительные и отрицательные стороны. Схему выполняют четырьмя различными способами.

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

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

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

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

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

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

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

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

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

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

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

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

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

Закрытая система с самотечной циркуляцией

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

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

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

Открытая система с самотечной циркуляцией

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

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

Однотрубная система с самоциркуляцией

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

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

Преимуществ у данного решения несколько:

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

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

Двухтрубная система с самоциркуляцией

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

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

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

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

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

Как правильно сделать водяное отопление с естественной циркуляцией

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

Чтобы сделать грамотно отопление без насоса, учитывается следующее:

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

Какой уклон труб нужен при самотечной циркуляции

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

Уклон отопительных труб регламентируется в СНиП. Согласно указанным в документе нормам, на каждый погонный метр требуется сделать наклон в 10 мм. Соблюдение данного условия гарантирует беспрепятственное движение жидкости в водяном контуре.

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

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

Какие трубы применяют для монтажа

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

Чаще всего используют следующие строительные материалы:

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

Какого диаметра должны быть трубы при циркуляции без насоса

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

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

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

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

Какой розлив лучше сделать – нижний или верхний

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

Система с нижним розливом – имеет привлекательный внешний вид. Трубы располагаются на уровне пола. Однотрубная система с нижней разводкой имеет малую теплоэффективность и требует тщательного планирования и проведения расчетов. Схемы с нижним розливом наиболее востребованы для трубопроводов высокого давления.
Система с верхним розливом – данное решение оптимально подходит для частного дома. Подача горячей воды осуществляется посредством трубы, расположенной под потолком. Поступающий сверху теплоноситель, вытесняет скопившийся воздух (воздух стравливается через краны Маевского). Однотрубная система водяного отопления с верхним розливом, также отличается эффективностью.

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

Какой теплоноситель лучше для систем с самоциркуляцией

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

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

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

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

Какое отопление лучше выбрать – естественное или принудительное?

Конструктивные особенности системы с естественной гравитационной циркуляцией, простота монтажа и возможность самостоятельного выполнения работ, сделали такую схему достаточно популярной у отечественного потребителя.

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

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

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

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

Отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией — Отопление и утепление

Содержание статьи

Что такое система с естественной циркуляцией.

Отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией

Системы отопления (СО) частных домов выполняются по двум основным схемам работы: отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией (ЕЦ) и принудительной (ПЦ) циркуляцией теплоносителя.
Несмотря на то, что вторая является более эффективной, система ЕЦ до сих пор достаточно часто используется в частном домостроении, особенно в небольших по площади одноэтажных домах.

Если говорить о том, как работает данная система, без использования технических терминов, то выглядит это так.

В отопительном котле нагревается определённый объём воды, вследствие чего она увеличивается в объёме, плотность её уменьшается. За счёт этого поступающая снизу холодная вода выдавливает её в верхнюю часть отопительной системы. Отсюда вода самотёком начинает перемещаться по СО, постепенно остывая и отдавая тепло радиаторам и трубам отопления. Завершив полный круг, она возвращается в нижнюю часть котла. Затем этот цикл повторяется.

Система отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома имеет особенности функционирования, которые достаточно часто используются для резервирования работы системы с ПЦ. Установленный в ней насос в штатном режиме работает, а при пропадании электропитания система переходит на работу по варианту с ЕЦ.

Общая информация.

Тот факт, что схема отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией практически не имеет движущихся элементов, позволяет эксплуатировать её без капитального ремонта длительное время. Если разводка СО проведена с использованием труб оцинкованных или полимерных, то сроки могут достигать пятидесяти лет.

ЕЦ автоматически подразумевает низкий перепад давлений на входе и выходе. Естественно, теплоноситель испытывает определённое сопротивление своему движению, проходя через отопительные приборы и трубы. С учётом этого определён оптимальный радиус для нормальной работы СО с ЕЦ, тридцать метров. Но надо понимать, что цифра достаточно условна и может колебаться.

В силу особенностей конструкции система отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома обладает высокой инерционностью. С момента розжига котла до стабилизации температуры в помещениях здания проходит не менее нескольких часов. Причина проста. Сначала прогревается теплообменник котла и только потом начинается медленное перемещение теплоносителя.

Схема отопление дома с естественной циркуляцией

Важно, чтобы в тех местах, где трубы СО проложены горизонтально, они имели обязательный уклон по направлению течения теплоносителя. Этим достигается перемещение воды в системе без застоя и автоматическое удаление воздуха из системы в её верхнюю точку, которая находится в расширительном бачке. Он выполняется по одному из трёх вариантов: открытый, со встроенным воздушником или герметичный.

Схемы разводки

Водяное отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией может быть выполнено по нескольким различным схемам.

Двухтрубная СО

Работы, вне зависимости от выбранной схемы, начинаются с того, что создаётся план отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией.

Упомянутая схема предусматривает прокладку по периметру строения двух трубопроводов. Используется тогда, когда требуется обогревать достаточно большие площади. Верхний используется для подачи горячей воды в СО, нижний – для возврата охлаждённого теплоносителя в котёл. Между ними монтируются радиаторы. По возможности, котёл монтируется ниже последних. Трубы прокладываются с соблюдением уклона по току воды не менее 5 градусов.

Розливы, особенно в местах запитки сразу нескольких радиаторов, требуется выполнять с использованием трубы, диаметр которой ≥ 32 мм. Лучше всего подходит металлопластиковая, либо полимерная труба. Подводку непосредственно к каждому радиатору следует выполнять трубой диаметром 20 мм.

Если диаметры труб подобраны правильно, такая СО в балансировке не нуждается. Несмотря на это следует установить дроссели на подводках, идущих к радиаторам.

Отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией, выполненное по двухтрубной схеме, является наиболее дорогим вариантом с точки зрения его исполнения (материалы, работа), поэтому используется достаточно редко.

Однотрубная СО

Простейшей системой, позволяющей обеспечить отопление одноэтажного частного дома своими руками, выполненной по указанной схеме, является «Ленинградка».
Условия монтажа (угол наклона и диаметры труб), аналогичны предыдущему варианту.

Специфика заключается в том, что радиаторы, в указанном случае, врезаются в основное кольцо отопления (параллельно основной трубе).

Кроме расширительного бака краны для стравливания воздуха, в обязательном порядке, ставятся на каждом из радиаторов. На ближних к котлу, и на самых дальних от него радиаторах ставятся термоголовки или дроссели, что помогает выравнивать температуру в них.

Лучевая СО

При выборе указанного варианта схема, по которой выполняется отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией, выглядит следующим образом.

На участках трубы, подающих в СО горячую воду, и возвращающих холодную в котёл, устанавливаются специальные коллекторы, представляющие собой гребёнки, на каждом отводе которых установлен дроссель. На каждый из радиаторов идёт две трубы, по одному с подачи и обратки.

Эта версия, с точки зрения возможностей для выполнения регулировки, наиболее удобная. Но её монтаж достаточно сложен, слишком много труб, которые, для сохранения приемлемого дизайна помещений, придётся убирать в полы или в за фальшстены, что автоматически приводит к значительному росту стоимости работ и приобретаемых материалов. Убедиться в этом просто, достаточно посмотреть на предварительно составляемый план отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией.

Преимущества и недостатки

Главными достоинствами СО, использующих для работы естественную циркуляцию, являются простота монтажа и длительный срок эксплуатации.

Однако плюсов без минусов не бывает. К числу основных недостатков указанных СО относятся:

Малое рабочее расстояние (радиус действия). Приемлемые характеристики достигаются только в том случае, когда длина трубопроводов ≤ 30 погонных метров.
Регулировать температуру в каждом из помещений дома по отдельности не представляется возможным технически.
Вода циркулирует в СО под небольшим давлением, что приводит к различным температурам в разных помещениях (тем ниже, чем дальше от котла).
Длительный промежуток времени, который требуется для выхода системы на рабочий режим и полного прогрева всех помещений дома.

Загрузка…

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.

Самотечная система отопления двухэтажного дома

Самотечная система отопления двухэтажного дома является единственным выходом в условиях, когда отсутствуют газ и электричество. Естественно, подобных проблем в современном мире просто не существует. Однако все-таки случаются ситуации, в которых приходится монтировать отопление открытого типа.

На что оказывает влияние отопление открытого типа?

По каким-либо соображениям вы решаетесь начать монтаж самотечного вида отопления. При этом следует учитывать, что это отразится на подборе следующих факторов:

дизайн в доме при данном типе обогрева должен отвечать пожарной безопасности;
отсутствие контроля за равномерным распределением тепла;
представленные схемы отопления с естественной циркуляцией позволяют производить обслуживание и ремонт всей системы без особых затрат;
небольшие объемы работ, связанных с прокладкой трубопровода и подключением открытого расширительного бака для отопления;
оптимальная стоимость необходимого материала.

Если вас заинтересовала схема естественного отопления, то всевозможные примеры вы сможете отыскать на нашем сайте. Однако разобраться в чертежах удается не каждому специалисту. Поэтому мы рекомендуем обратиться за помощью к инженерам. Именно они смогут правильно рассчитать всю систему отопления, составить смету.

Преимущества отопления частного дома с естественной циркуляцией

Есть ли смысл рассказывать обо всех гранях использования самотечной системы отопления? Наверное, нет. Поэтому мы затронем лишь основные показатели тех преимуществ, которые вы оцените сразу же после запуска.

Экономичность отопления частного дома с естественной циркуляцией – это важный фактор. Этот показатель можно оценить в самом начале работ. Ведь на монтаж системы, ее обслуживание и ремонт не потребуется больших финансовых затрат.
Отсутствие дополнительного оборудования (насосов) можно считать основным преимуществом данной системы отопления. Как же так? Во время монтажа по схеме отопления (с естественной циркуляцией) и после запуска системы вы обнаружите, что отсутствуют вибрации, посторонние шумы.
Снижение стоимости на электроэнергию гарантировано. Ведь насосы требуют энергообеспечения. В самотечном же варианте отсутствуют подобные нужды и, соответственно, траты.
Постоянное движение выбранного вами теплоносителя в действующей системе отопления является залогом равномерного и постоянного распределения тепла между радиаторами.
При работах по установке и запуску данного типа отопления не требуется особых умений, знаний и навыков.

Единственный секрет, о котором стоит сказать сразу – в отоплении открытого типа теплоноситель должен быть химическим. Вода зимою замерзает, а значит, ваша цель достигнута не будет.

Однако если вы планируете проводить самотечную систему в дачном доме, то вполне допускается использовать воду.

Технология монтажа самотечной системы отопления

Определение модели котла и его местоположения — это самое важное во всей самотечной системе отопления. Этот агрегат производит нагрев теплоносителя.
Теперь, согласно самотечной системе отопления, по схеме определяем расположение трубопровода. Существуют 2 типа прокладки труб – одинарный и двойной.
Выбираем радиаторы, которые будут располагаться в комнатах, подвале и на чердаке (при необходимости).
Не забываем о том, что так же необходимо подобрать расширительный бак.

В процессе монтажа трубопровода следует помнить о том, что создаваемая линия должна иметь определенный уклон. Этот показатель рассчитывают таким образом, чтобы каждый метр трубы наклонялся на 0,005 м. Направлять угол наклона следует в сторону нагревающего бака.

Для чего необходимо реализовывать данное требование?

Наличие уклона трубы позволяет ускорить движение теплоносителя.
Во время работы системы отопления данного типа возникают пузырьки воздуха. Для того чтобы устранить их из труб, делается наклон трубопровода. В этом случае в процессе нагревания воды, происходит расширение теплоносителя. И пузыри оказываются в открытом расширительном баке для отопления. Здесь предусмотрен их вывод в атмосферу.

Правила подбора котла

В связи с тем, что самотечная система отопления двухэтажного дома рассчитана на то, что в здании отсутствует газ и электричество, следует правильно подобрать главный нагревательный элемент. Ведь покупка современного устройства, работающего от напряжения, окажется простой тратой бюджета. Следовательно, останавливаем выбор лишь на тех моделях котлов, которые работают на твердом топливе.

Секрет монтажа расширительного бака

Казалось бы, что может быть сложного в том, чтобы следовать готовой схеме системы отопления. Однако на чертеже невозможно показать, точное местоположение элементов отопления. И в результате потраченное время и усилия окажутся излишними. Ведь при монтаже расширительного бака стоит помнить, что его следует закреплять в верхней точке всей системы отопления.

схема для частного дома, закрытая и открытая, однотрубная и двухтрубная система, уклон, расчет

Содержание:

Для владельцев частных домов можно назвать актуальным вопрос, касающийся устройства системы отопления с естественной циркуляцией. Кроме того их интересует, в каких системах можно не использовать циркуляционный насос, а когда это устройство является необходимым. Для начала важно разобраться, что представляют собой системы подобного типа.

Основные характеристики и принцип работы

Хотя и схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией достаточно эффективна, но у нее есть и минусы. В отличие от систем с принудительным движением воды, в которых основную работу выполняет дополнительное оборудование, схема отопления частного дома с естественной циркуляцией более простая и доступная. В ее основе лежит способность воды расширяться при нагревании.

Функционирует такая отопительная система по следующему принципу:

В котле нагревается определенное количество воды. Согласно законам физики более теплая вода поднимается вверх и самотеком движется по системе, отдавая тепло батареям и радиаторам.

В процессе подъема к верхнему уровню системы теплоноситель остывает и в таком состоянии вновь поступает в котел. Система отопления частного дома с естественной циркуляцией не исключает врезку специального устройства, которое способствует быстрому перемещению воды и более равномерному прогреву всех батарей и радиаторов. При аварийном отключении электричества система может работать в естественном режиме.

Особенности устройства системы отопления в частном доме

Системы подобного типа имеют некоторые особенности, в частности речь идет о следующем:

Отсутствуют подвижные элементы, в том числе и устройства для принудительной циркуляции рабочей среды, и контур замкнутого типа, в котором соли, минералы и различные взвеси присутствуют в определенном количестве. Эти факторы способствуют продлению срока службы системы. А использование труб из оцинкованной стали или современных полимерных материалов и биметаллических приборов отопления способствует увеличению эксплуатационного периода до 50 лет.

Радиус открытой системы отопления с естественной циркуляцией должен составлять 30 метров. Это объясняется довольно небольшим перепадом давления, характерного для подобных систем. Кроме того со стороны труб и радиаторов отопления теплоноситель также испытывает определенное сопротивление. Однако это не является запретом для использования большего радиуса системы, указанные значения являются условными.

Система с естественной циркуляцией теплоносителя характеризуется большой инерционностью. От запуска или растопки котла до достижения комфортной температуры в помещении проходит несколько часов. Это происходит из-за некоторых особенностей системы: вначале прогревается теплообменник, а затем вода, которая начинает довольно медленно циркулировать по системе.

Горизонтально расположенные участки трубопровода должны располагаться с определенным уклоном. Только в этом случае обеспечивается минимальное сопротивление свободно перемещающейся остывающей воде. Для отвода воздушных пробок в системе монтируют расширительный бачок, который может быть полностью герметичным, как в схеме закрытой системы отопления с естественной циркуляцией, или открытым.

Отопление с естественной циркуляцией можно назвать саморегулирующей системой, с понижением температуры воздуха теплоноситель циркулирует быстрее.

На циркуляционный напор оказывают влияние следующие факторы:

Расстояние по высоте между котлом и нижним радиатором. Здесь работает принцип сообщающихся сосудов: вода быстрее переливается в котел, расположенный ниже по отношению к самому нижнему прибору отопления. Этот параметр остается неизменным на протяжении всего времени работы системы.

Разная плотность воды на выходе из котла и в обратной трубе, определяющаяся температурой воды. Благодаря этому фактору происходит саморегулирование: с понижение температуры воздуха в помещении остывают и радиаторы. Это приводит к увеличению плотности теплоносителя и более быстрому вытеснению нагретой воды.

Факторы, определяющие скорость циркуляции

Скорость движения теплоносителя по системе отопления зависит не только от напора, на это оказывают влияние следующие факторы:

Диаметральное сечение труб системы отопления. По тонкой трубе теплоноситель движется с большим сопротивлением, поэтому следует собирать систему из труб с завышенным диаметром.

Материал, из которого изготовлены трубы системы отопления. Гладкая внутренняя поверхность полипропиленовых труб оказывает меньшее сопротивление движению теплоносителя, чем внутренние стенки стальной трубы, особенно имеющие признаки коррозии или известковые отложения.

Количество поворотов и их радиус. Схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя должна характеризоваться меньшим количеством поворотов.

Наличие и количество запорной арматуры. Различные краны, шайбы и переходники служат препятствием на пути свободно двигающейся воды.

Производя расчет системы отопления с естественной циркуляцией, важно учитывать большое количество переменных. Это приводит к тому, что получить точные результаты практически невозможно.

Правила расчета мощности котла

Рассчитать требуемую мощность котла для системы водяного отопления с естественной циркуляцией можно следующими способами:

По площади отапливаемого помещения. Санитарные Нормы и Правила рекомендуют использовать 1 кВт мощности котла для обогрева площади в 10 м². В этом случае следует применять коэффициент, который в южных регионах равен 0,7-0,9, в северных районах – 1,5-2, а в средней части – 1,2-1,3. Применение этого способа позволяет не принимать во внимание высоту потолков в помещении, потери тепла через дверные и оконные проемы, а также расположение комнаты относительно внешних стен.

По объему воздуха в помещении. Этот способ позволяет получить более точные результаты расчетов. Исходным значением является 40 Вт мощности на 1 м³ объема воздуха в комнате, также применяются приведенные выше коэффициенты. На каждый оконный проем добавляется по 100 Вт, на дверной проем – по 200 Вт. Если комната расположена у внешней стены, то следует применить коэффициент 1,1-1,3. В этом случае следует учитывать материал и толщину стен. Для схемы отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией применяют коэффициент 1,5.

Схемы, используемые для разводки труб

Система отопления с естественной циркуляцией может собираться по разным схемам. Для самостоятельного монтажа лучше использовать самые простые варианты двухтрубной и однотрубной системы отопления с естественной циркуляцией.

Схема двухтрубной разводки с естественной циркуляцией

Схема отопления такого типа предполагает наличие следующих элементов в системе:

Отопительный котел, в котором происходит непосредственное нагревание теплоносителя.

Расширительный бак, который компенсирует изменения объема теплоносителя и служит своеобразным накопителем для вытесненного воздуха.

Приборы отопления, к которым относятся конвектора и радиаторы.

Монтаж двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией предполагает применение перечисленных выше условий:

Установка котла на более низком уровне относительно приборов отопления.

Соблюдение определенной степени уклона системы отопления с естественной циркуляцией для свободного течения теплоносителя. Чаще всего это значение составляет 5-7 градусов.

Основной трубопровод, к которому подключаются несколько радиаторов, монтируется из полимерной или металлопластиковой трубы диаметром не меньше 32 миллиметра. Для изготовления подводов к приборам отопления следует использовать трубы ДУ20. При этом следует знать, что ДУ примерно равна внутреннему сечению трубы, а не внешнему. К примеру, полипропиленовая труба, внешний диаметр которой равен 32 мм, соответствует ДУ20.

При правильном подборе диаметра труб система отопления с естественной циркуляцией двухтрубного типа не нуждается в балансировке. При этом использование дросселей на отводах к приборам отопления даст положительный эффект.

Однако стоит учесть, что двухтрубная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией, установленная по всему периметру дома, требует достаточно больших финансовых вложений. Это объясняется высокой ценой на пропиленовые армированные трубы, а также долгим и трудоемким монтажом. Поэтому в большинстве случаев владельцы частных строений применяют однотрубную разводку.

Особенности монтажа однотрубной системы

В процессе монтажа системы отопления по однотрубной схеме важно учитывать следующие моменты:

Использование трубных изделий определенного диаметра.

Соблюдение уклона трубы отопления при естественной циркуляции по всему периметру системы.

Врезка радиаторов параллельно основному трубопроводу, не разрывая его. В этом случае не стоит беспокоиться об отсутствии циркуляции в приборах отопления, многолетние исследования доказали эффективность работы системы, собранной по однотрубной схеме.

Расширительный бачок и каждый отопительный прибор должен оснащаться устройством для спуска воздуха. Особенно это касается систем закрытого типа, которые изолированы от атмосферного воздуха. Однако существует еще одна особенность таких систем: при неполном стравливании воздуха с одного из радиаторов расширительный бак можно исключить из системы.

Установка на отопительные приборы дросселей и терморегуляторов помогает равномерно распределить тепло между радиаторами, расположенными в непосредственной близости к котлу и самыми дальними приборами отопления.

<br />

Схема отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома

Качественное отопление зданий жилого назначения в осенне-зимний период является главным фактором создания комфортных условий проживания. Состоит система теплоснабжения из источника тепла, труб и обогревательных агрегатов. В домах с индивидуальным отоплением и частном секторе более активно применяется отопительная система с естественной циркуляцией. Рассмотрим, какие бывают схемы теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя более подробно.

Часто можно встретить такие понятия, как схема самотечная и схема гравитационная система отопления – все это является синонимом схемы системы с естественной циркуляцией. Данные термины обозначают единый принцип построения системы – отсутствие насоса. Системы теплоснабжения с естественной циркуляцией иметь могут верхний розлив и нижний. Но схема отопления верхний розлив используется чаще.

В чем плюсы и минусы использования самотечной системы теплоснабжения?

Прежде чем рассмотреть схемы отопления в одноэтажных и двухэтажных домах с естественной циркуляцией, надо отметить, что самотечная система теплоснабжения может иметь плюсы и минусы.

Основными положительными сторонами таких систем отопления можно назвать:

Экономичность. Для функционирования системы не требуются электронасосы.
Независимость от электричества. Теплоснабжение осуществляется за счет наличия топлива в котле. Поэтому отключение электроэнергии не сказывается на работе отопительных приборов.
Отсутствует вибрация и различные шумы, которые характерны при функционировании электрооборудования.
Саморегуляция. Такая схема естественной циркуляции отопления обеспечивает подачу одинакового количества тепла на все радиаторы.
Простота монтажа. Установку системы можно произвести и самостоятельно, даже не имея специальных навыков и знаний.
Инерционность. Если котел отключить, тепло еще будет долго сохраняться в батареях и обогревать помещение.

Правда, и нагревается система, после возобновления работы котла, также будет очень долго. Что можно отнести к недостаткам. Объем воды в подобных системах раза в три больше, нежели в моделях с электронасосом. Трубы должны быть сделаны только из металла. Полимерные магистрали не выдержат высоких температур. Среди прочих минусов можно назвать и то, что системы с естественной циркуляцией отопления подходят лишь для малоэтажных сооружений.

Схемы отопления деревянных жилых сооружений

Надо отметить, что схема отопления в деревянном доме является непростой. Конечно, можно использовать электрические, воздушные и печные варианты. Но большинство пользователей останавливают выбор на водяных системах отопления.

Дом из дерева отличается большой теплоемкостью, поэтому для его прогрева понадобиться больше тепловой энергии.

Помимо этого схема отопления частного дома предполагает, что надо постоянно поддерживать комнатную температуру воды. Необходимо это для того, чтобы помещение не отсырело. При подобном устройстве отопления система состоит из теплонагревательного котла, магистрали и отопительных агрегатов. Конструкцию необходимо оснастить шаровыми кранами и терморегуляторами. Конечно, для отопления деревянного дома можно использовать и искусственную систему теплоснабжения, но схема отопления без насоса все же встречается чаще. Более детально о системе отопления с насосной циркуляцией мы уже писали здесь.

Схема отопления двухэтажной жилой постройки

Реализуется система отопления с естественной циркуляцией двухэтажного дома в двухтрубных и однотрубных системах. Принцип у них один – от котла вверх на максимальную высоту поднимается труба, а потом идет распределение теплоносителя по конструкциям отопления. Различие заключается в следующем: в двухтрубной системе отопления вода, которая уже остыла, собирается в другую трубу, которая заводится на вход обратки теплового котла. Что касается однотрубной системы, на вход обратки котла идет трубопровод от выхода последней батареи. Двухтрубная схема отопления с естественной циркуляцией – наиболее подходящий вариант для домов с двумя этажами.

От однотрубной двухтрубная система отличается лишь порядком подключения отопительных элементов. Перед каждой батареей рекомендуется ставить регулировочный бак. Для обеспечения нормальной циркуляции воды в двухэтажном доме всегда хватает расстояния между центром теплового котла и верхней точкой подающего трубопровода. Поэтому аккумулирующая емкость для обогрева может быть оборудована не на чердаке помещения, а на втором этаже.

Схема отопления одноэтажной жилой постройки

Однотрубная схема отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома является наиболее подходящей для таких сооружений. Состоит такая система из одной трубы и включает котел для нагрева, трубопроводную разводку, проводку и расширительный бак. Схема подобной системы отличается простотой. Поэтому ее установку можно провести и своими руками. По периметру жилого помещения пускается труба. Выбирать надо трубы большого диаметра – не меньше ДУ32.

Монтируется труба внутри жилого помещения. Со стороны подачи разводка должна быть выше, нежели там, где обратка возвращается к отопительному котлу. В закольцовку врезаются радиаторы либо конвекторы. Для этого применяются трубы с диаметром поменьше. Желательно на подводках установить дроссели и вентили. Также нелишним будет ивоздушник. Подобная схема позволяет обогревать помещение без использования вспомогательной арматуры.

В частном секторы широко применяют горизонтальную систему отопления, которая классифицируется на тупиковые и попутные системы движения воды. При тупиковой системе каждая из батарей располагается дальше от котла. Подобная система может быть легко разбалансирована. Поэтому настраивают ее очень долго. Надо отметить, что попутная система отопления схема которой предполагает больший расход труб по сравнению с тупиковой, используется преимущественно в простых системах теплоснабжения.

Выбирая попутную систему, надо учесть, что циркуляционные кольца должны быть одинаковыми.

Все радиаторы в системе работают как один. Сегодня очень часто используют гибкие шланги для отопления дома. Они служат для подсоединения обогревателей к системе теплоснабжения.

Причины отсутствия циркуляции воды

Часто пользователи одно- или двухэтажных домов сталкиваются с такой ситуацией, когда обогреватели начинают работать менее эффективно. Если нет циркуляции в системе отопления, на то могут быть свои причины.

Отсутствие циркуляции в системе теплоснабжения может быть вызвано:

Загрязнением системы. Батареи необходимо периодически промывать, иначе конструкция может забиться по всему диаметру. Если такое произошло, придется менять трубы.
Диаметр труб слишком маленький. А чем диаметр труб меньше, тем гидравлическое сопротивление больше. Это тоже может быть причиной того, что нет циркуляции в радиаторе отопления либо она есть, но очень слабая.
Завоздушиванием обогревателя. Для решения такой проблемы устанавливают краны Маевского.

Очень часто в системах теплоснабжения с естественной циркуляцией устанавливают насосы мокрого типа мощностью до 40-60 Вт. Более подробно о работе тепловых насосов для отопления можно прочитать здесь. Это один из вариантов, как улучшить циркуляцию воды в системе отопления дома. Помимо этого насосы могут помочь сэкономить до 25% затрат.

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией теплоносителя

Систему отопления с естественной циркуляцией водяного теплоносителя запантетовал в 1832 г. российский ученый-металлург П.Г. Соболевский. В наш век стремительно изменяющихся технологий эту схему (называемую также гравитационной или самотечной) теплоснабжения частного дома можно было бы считать морально устаревшей, если бы не ее простота, надежность и экономичность. Самотечная система отопления по-прежнему широко используется в строительстве своими руками собственного дома и считается оптимальным технико-экономическим решением. Небольшое давление в сети ограничивает область ее применения, но для одноэтажного жилого здания данная схема весьма эффективна и часто рассматривается в качестве альтернативы отоплению с использованием насосных агрегатов.

Система отопления частного дома с естественной циркуляцией

Схема отопления с естественной циркуляции

Схема движения водяного теплоносителя в системе отопления с естественной циркуляцией

В схеме приняты следующие обозначения:

поз. 1 – котел отопления;
поз. 2 – бак расширительный;
поз. 3 – радиаторы отопления;
Т1 – нагретый теплоноситель, красными стрелками показано направление его движения;
Т2 – остывший теплоноситель, синие стрелки указывают на его движение в контуре.

В автономном отоплении одноэтажного или двухэтажного собственного дома допускается применение специальных незамерзающих составов-антифризов, но в системах с естественной циркуляцией теплоносителя использовать антифризы не рекомендуется.

Главные недостатки антифризов для использования в контуре отопления естественной циркуляции:

В схеме отопления с естественной циркуляцией в конструкциях расширительных баков предусмотрен контакт с окружающим атмосферным воздухом. Антифризы быстро испаряются, загрязняя окружающую экологию;
Необходимость постоянного контроля за объемом теплоносителя и его периодическом пополнении;
У антифризов низкая теплоотдача, способствующая малому съему тепла радиаторами от теплоносителя при его циркуляции. Это приводит к перегреву антифриза в контуре и самого котла;
Использование перегретого антифриза в замкнутом контуре способствует обильному образованию отложений внутри теплообменника, забивающих проходное сечение в трубках.

Наиболее оптимальным носителем тепла в контуре гравитационного типа для отопления одноэтажного или двухэтажного жилого здания является водяной теплоноситель благодаря своей дешевизне и доступности.

Естественная циркуляция в контурах отопления

Основными функциональными элементами системы отопления с естественной циркуляцией жилого здания являются:

Котел, нагревающий водяной теплоноситель;
Расширительный бак, представляющий собой емкость для сброса излишков воды, появляющихся при увеличении объема водяного теплоносителя в контуре при его нагреве;
Трубопроводы подачи из котла горячей воды в отопительные радиаторы и возврата остывшей жидкости из радиаторов обратно в котел (за что возвратная часть теплосети в обиходе получила название обратки). Вместе они составляют замкнутый контур циркуляции теплоносителя;
Отопительные радиаторы.

Схема теплосети отопления с естественной циркуляцией для обогрева частного дома

При разогреве теплоносителя его объем увеличивается, излишки нагретой воды поднимаются вертикально вверх к расширительному баку, в системе создается гидростатическое давление, зависящее от разности весов водяных столбов горячей (линия подачи) и холодной (линия обратки) воды.

Под этим давлением горячая вода поступает с верхней точки теплотрассы (красная линия на схеме) к радиаторам отопления. Остывшая в радиаторах вода поступает по обратке (синяя линия) на вход котла. Самотечная система отопления в одноэтажном или двухэтажном доме работоспособна лишь в том случае, если при монтаже обеспечены уклоны горизонтальных участков трубопроводной теплотрассы в сторону движения жидкости. Тогда теплоноситель сможет перемещаться вниз под действием собственного веса с наименьшим гидравлическим сопротивлением.

Другим фактором, влияющим на перемещение жидкости, является циркуляционный напор, обозначенный на рисунке буквой Н. Чем выше перепад уровней размещения радиаторов и котла, тем быстрее движение воды в контуре.

В гравитационных системах отопления расширительный бак не закрывается крышкой, поэтому нередко данную систему называют открытой. Все воздушные пробки из теплотрассы вытесняются в верхнюю часть контура, там и устанавливают бак, открытый для контакта с атмосферой. Систему, использующую герметичные баки, называют закрытой. В ее составе используется насос, по принципу действия она уже принудительного характера.

Скорость движения воды

При цикличных изменениях температуры горячая вода находится в верхней части теплосети, холодная влага движется в нижних трубах. Основной побудительной силой для естественного (без принуждения от насоса) движения жидкости в контуре является циркуляционный напор, зависящий от соотношения высот расположения котла и самого нижнего радиатора. На рисунке ниже представлена графическая схема возникновения циркуляционного напора h. Параметр h имеет постоянную величину для данной схемы и не изменяется во время работы системы отопления.

Схема возникновения циркуляционного напора

Для создания оптимального напора отопительный котел устанавливается с максимальной глубиной размещения, например, в подвале. В свою очередь, расширительный бак необходимо установить повыше. Довольно часто его ставят на чердаке дома.

Скорость циркулирования воды в контуре при монтаже своими руками гравитационной отопительной системы частного дома определяется следующими факторами:

Величиной циркуляционного напора. Чем он больше, тем выше скорость протекания воды в теплотрассе;
Диаметрами труб отопительной разводки. Малые размеры внутреннего сечения трубы будут оказывать большее сопротивление водяному потоку, чем трубы с диаметром побольше. Для однотрубной или двухтрубной самотечных систем под разводку намеренно завышают размеры труб до Д_у32-40 мм;
Материалами изготовления труб контура. У современных полипропиленовых труб сопротивление потоку в несколько раз ниже, чем у поврежденных коррозией и покрытых отложениями стальных трубопроводов;
Наличием поворотов в сети теплотрассы. Идеальный вариант – прямой трубопровод;
Обилием арматуры, переходников, подпорных шайб. Каждый вентиль снижает величину напора.

Процессы естественной циркуляции весьма инертны и протекают медленно. Время между растопкой котла и полной стабилизацией температуры в помещениях составляет несколько часов.

Монтажные схемы контуров

По способу присоединения радиаторов отопления принято выделять две схемы монтажа контуров отопительных систем: однотрубную и двухтрубную.

Для однотрубной монтажной сборки своими руками характерно последовательное расположение обогревающих приборов на подающем контуре. Пройдя от верхней точки сквозь все радиаторы (линия красного цвета), вода возвращается по обратке (линия синего цвета) к котлу.

Однотрубная схема самотечной системы отопления

В двухтрубной схеме монтируются два отдельных контура циркуляции. По одному протекает горячий теплоноситель, подводящий тепло к радиаторам, по другому контуру – остывшая вода отправляется от радиаторов к котлу.

На рисунке ниже показана двухтрубная система отопления двухэтажного дома. Раздача теплоносителя (линия красного цвета) по радиаторам начинается с максимальной высоты Н, обеспечивающей требуемый циркуляционный напор. Остывший теплоноситель (линия синего цвета) собирается в обратке и направляется на вход котла.

Двухтрубная схема самотечной системы отопления

Схема циркуляции. Видео

О том, что из себя представляет схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, можно узнать из видео ниже.

Гравитационные системы обогрева частного дома импонируют своей простотой устройства, легкостью обслуживания и энергонезависимостью. В них отсутствуют насосные агрегаты, своим шумом создающие дискомфорт проживающим, нет вибраций, сопровождающих их работу. Срок безаварийной службы систем с естественной циркуляцией оценивается в полвека, поскольку в них отсутствуют электрические насосы и средства автоматики. В целом самотечные схемы проигрывают принудительным системам отопления по ряду пунктов:

излишняя инерционность вынуждает ждать несколько часов, пока контур выйдет на требуемый тепловой режим;
сложность монтажа, вызванная необходимостью точных расчетов уклонов горизонтальных участков теплотрассы;
отсутствие насоса ограничивает общую протяженность теплотрассы;
постоянный контроль уровня теплоносителя в расширительном баке.

Наиболее подходящей областью применения системы с естественной циркуляцией являются частные дома невысокой этажности (1-2 этажа), площадью до 100 кв. м и горизонтальным радиусом самотечной цепи не более 30 м.

Размещение оборудования системы отопления с естественной циркуляцией в доме

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Циркуляционная система отопления. Преимущества системы отопления с естественной циркуляцией. Реальность и заблуждения

Система отопления частного дома способна работать без потребления дополнительной энергии, кроме работы отопительного котла. Такую систему отопления с естественной циркуляцией называют гравитационной или гравитационной. Все эти названия обозначают принцип, по которому работает такая схема — без применения циркуляционного насоса.

Принцип действия

Как и все вещества, вода при нагревании расширяется, и ее плотность становится меньше.После нагрева в котле вода поступает в систему, где имеет свойство подниматься вверх, вытесняя уже остывший объем. Постепенно остывая, он самотеком течет по тепловой сети через весь дом и возвращается в котел. Там он разогревается, и циркуляция повторяется снова.

Основные моменты

Контур с естественной циркуляцией не содержит механических элементов, что гарантирует его длительный срок службы

Схема не содержит механических и электронных компонентов, которые могут выйти из строя, что гарантирует ее длительный срок службы.При использовании труб, не подверженных коррозии, отопление проработает не менее 50 лет.
Общий принцип разработки систем с естественной циркуляцией теплоносителя — в нижней части системы, под радиаторами.
Отсутствие насоса, перекачивающего теплоноситель, означает, что естественный перепад давления в системе невелик. Для надежной работы необходимо учитывать, что длина нагревательного контура не должна быть больше 30-50 метров, иначе циркуляция не будет обеспечена.Это ограничивает возможную отапливаемую площадь.
Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией имеет большую инерционность при пуске. Нормальный режим отопления может начаться только через несколько часов после запуска котла, после того, как он прогреет весь объем теплоносителя. Причем циркуляция теплоносителя сначала из-за низкой температуры будет происходить достаточно медленно.
Горизонтальные участки системы устанавливаются с учетом обязательного наклона по ходу движения охлаждающей жидкости.Это обеспечивает естественный сбор воздушных пробок в верхней части сети. Там установлен расширительный бачок для его сбора.
Отсутствие электронасоса гарантирует энергонезависимость системы.

Саморегулирование

Правильно смонтированный отопительный контур с естественной циркуляцией — саморегулирующаяся система. Чем ниже температура в доме, тем быстрее работает отопление. Чем больше разница температур теплоносителя на входе и выходе из котла, чем больше разница в высоте между последним в цепи у радиатора и котлом, чем быстрее это произойдет, тем лучше будет обогрев дома.

Поэтому для эффективной работы отопления котел часто размещают в подвалах или цокольных этажах.

Скорость обращения

Помимо уже упомянутых факторов, циркуляция теплоносителя и, следовательно, скорость прогрева дома будут зависеть от ряда других показателей:

Диаметр труб теплоснабжения. По мере уменьшения диаметра трубы естественное течение теплоносителя замедляется.Поэтому для систем с гравитационной циркуляцией используются трубы достаточно большого диаметра — 32-40 мм.
Материал труб. Разные материалы по-разному сопротивляются протекающим в них жидкостям. Так, у стали этот показатель больше, у полипропилена меньше. К тому же отложения и коррозия, возникшие даже в небольших размерах, сильно мешают плавному течению охлаждающей жидкости, закручивая и замедляя ее.
Количество и диаметр отводов труб. С каждым изменением направления движения скорость теплоносителя падает.Поэтому количество витков нужно свести к минимуму, а их диаметр должен быть как можно большим.
Тип и количество запорных устройств. Каждое препятствие на пути теплоносителя замедляет его естественный путь, поэтому запорное оборудование следует устанавливать только там, где это действительно необходимо.

Выбор котла

На практике контур с естественной циркуляцией часто работает вместе с котлами, для работы которых не требуется электричество.

Котлы газовые энергонезависимые «Конорд» (Ростов-на-Дону)

В продаже можно найти газовые энергонезависимые котлы, в том числе российские, например «Конод» (Ростов-на-Дону) или универсальные энергонезависимые котлы «Дон» того же производителя, успешно работающие без электроэнергии.Многие зарубежные производители также выпускают котлы, пригодные для работы в гравитационных системах. Итак, модель Novella Autonom итальянской компании Bertta отлично зарекомендовала себя при работе в домашних условиях.

Необходимая для эффективной работы тепловая мощность Котел рассчитывается так же, как и для других систем.

По площади

Самый распространенный способ — рассчитать размер площади, которую необходимо отапливать. Если высота потолков не превышает 2.7 метров, дом надежно утеплен, тогда можно исходить из простого соотношения — каждый киловатт мощности котла не должен обогревать более 10 квадратных метров помещения. В южных регионах это значение можно безболезненно снизить на 10-20%, на севере необходимо увеличить на 20-30%, а в регионах Крайнего Севера — в 1,5-2 раза.

По объему с учетом дополнительных факторов

Более точный расчет основан на учете обогреваемого объема:

С учетом объема отапливаемых помещений более точный расчет можно произвести

Расчет проводится для каждой комнаты и коридора отдельно, а затем результаты складываются.
На каждый кубометр объема помещения берется 40 Вт мощности котла.
Коэффициенты, учитывающие регион проживания дома, принимаются такими же, как при расчете площади.
Каждый оконный проем стандартного размера добавляет к расчету 100 Вт, а каждая дверь — 200 Вт.
Если комната находится у внешней стены дома, то требуемую мощность для ее обогрева нужно увеличить на 10-30%, в зависимости от материала и толщины стены.
Контактное потолочное или напольное помещение с неотапливаемым пространством добавляет еще 40% к требуемой мощности.

Выбор схемы подключения

Самотечная система с естественной циркуляцией может быть изготовлена в двух вариантах:

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией самая простая — теплоноситель по единой трубе проходит через все радиаторы ответвления, возвращаясь в тепловой котел.

В двухтрубной системе естественный поток теплоносителя происходит по двум контурам.По контуру теплоснабжения он поступает в каждый радиатор отдельно и от него попадает в общий обратный контур, ведущий обратно в котел.

Подбор радиаторов

Главное при установке систем с естественной циркуляцией — обеспечить минимальное сопротивление движению теплоносителя. Следовательно, циркуляция будет хорошей только при установке радиаторов с большим зазором:

Чугунный радиатор Панельный радиатор

Наименьшее сопротивление у классического, с которым гравитационная система работает практически идеально.
Алюминиевые и биметаллические радиаторы показывают хорошие результаты только при внутреннем диаметре не менее трех четвертей дюйма.
Может быть установлен с достаточным внутренним диаметром.
Не используйте батарейки для панелей. В любой модификации они имеют небольшой внутренний диаметр и сильно замедляют естественный поток теплоносителя.

Подключение радиаторов

Важным элементом качества системы является тип подключения радиатора:

вертикальный или боковой;

Диагональ

;
горизонтальный или нижний.

Боковое соединение

Диагональное соединение

Нижнее соединение

Меньшие тепловые потери обеспечивает диагональное соединение, когда циркуляция происходит между верхним патрубком радиатора и его диагонально противоположным дном. Чуть менее эффективным является боковое подключение, когда теплоноситель попадает в верхний патрубок радиатора, а выходит из нижнего, расположенного под ним. Наибольшая потеря тепла достигается при нижнем подключении, при котором циркуляция происходит через нижние трубки радиатора.

Наибольшее влияние на качество отопления оказывает и, особенно, если выбрана однотрубная система отопления с естественной циркуляцией:

прямой;
с байпасными линиями.

При прямом подключении охлаждающая жидкость проходит все радиаторы по цепи один за другим, охлаждая все больше и больше на каждом из них. У последнего радиатора температура теплоносителя уже существенно отличается от первого, и для эффективного обогрева дальних помещений приходится увеличивать количество секций в приборах.

Этот недостаток значительно уменьшается, если вход и выход на каждом радиаторе соединены байпасом — трубой, которая позволяет частям потока проходить мимо радиатора и меньше охлаждаться при движении по тепловой сети.

В системе с естественной циркуляцией игольчатый клапан должен быть открыт

Если установить регулируемый игольчатый клапан в байпасной линии, можно контролировать поток охлаждающей жидкости через радиатор и байпас. Чем больше теплоносителя пройдет через радиатор, тем быстрее он нагреется, однако такая регулировка влечет за собой все вышеперечисленные недостатки в виде неравномерного нагрева системы.Обычно этот клапан остается полностью открытым. Тогда гравитационная система самостоятельно распределяет потоки правильным образом, циркуляция нормализуется, и большая часть теплоносителя поступает на последние радиаторы лишь слегка охлажденными.

Кроме того, чтобы можно было отключать радиаторы для ремонта, замены или регулировки температуры в помещении, радиаторы и после этого должны быть оснащены запорными кранами.

Выбор трубы

Как уже упоминалось, при проектировании гравитационной системы большое значение имеет выбор труб:

Наиболее предпочтительны трубы из армированного полиэтилена.Но они не приспособлены для работы с высокими температурами, предельная температура для них 95 градусов по Цельсию.
Металлопластиковые трубы хорошо переносят высокие температуры, но соединяются между собой при помощи фитингов, которые значительно сужают зазор и оказывают большое сопротивление движению теплоносителя.

Трубы

PPS имеют более высокий предел температуры, чем полиэтиленовые трубы — до 110 градусов Цельсия, но они дороже.

Выбор труб зависит от типа котла, обеспечивающего отопление дома.Твердотопливные котлы вырабатывают такую высокую температуру, что в такой системе могут надежно эксплуатироваться только металлические трубы: стальные, нержавеющие или медные.

Выбор охлаждающей жидкости

В системах с естественной циркуляцией в качестве охлаждающей жидкости можно использовать воду или составы с низкой температурой замерзания.

Использование антифризов в качестве охлаждающей жидкости имеет ряд недостатков

Если вы планируете использовать антифриз, то нужно учитывать следующие моменты:

Тепловыделение антифриза ниже, чем у воды.Поэтому для эффективного отопления при расчете системы с водой необходимо предусматривать размер радиаторов более 10-15%.
Антифриз при перегреве образует обильные отложения и отложения. Если схема отопления частного дома с естественной циркуляцией длительное время вынуждена работать при высоких температурах теплоносителя, то велик риск полного зашлаковывания теплообменника.
Составы, предназначенные для работы в системах охлаждения автомобилей, категорически не подходят для использования в системах отопления.Необходимо использовать специальные составы: Thermotrust, Dixis, Hotpoint и им подобные.
Антифризы нельзя использовать в сетях с открытым расширительным бачком.
При проектировании системы следует уточнить, сможет ли выбранный котел работать с антифризом.

Вода как охлаждающая жидкость имеет только один серьезный недостаток — более высокую температуру замерзания, чем у антифриза, что при отсутствии контроля за работой системы может привести к ее замерзанию и разрыву труб и радиаторов.

Температура замерзания воды выше, чем у антифриза

Заключение

Самонагревающаяся система отопления частного дома — не самый эффективный метод обеспечения отопления дома, но иногда единственно возможный. Если в местной электросети случаются отключения, им нет альтернативы при отсутствии электричества. Даже если пропадание электричества будет редким, правильным решением будет построить сеть теплоснабжения по такой схеме и оснастить ее электронасосом.Тогда вы точно гарантируете себе надежную систему отопления, не зависящую от каких-либо внешних факторов.

Самые интересные статьи из рубрики.

Преимущество системы отопления с естественной циркуляцией в том, что она работает независимо от электричества. Однако получить комфортные условия по такой схеме очень сложно, а иногда и просто невозможно. Поэтому для обеспечения циркуляции теплоносителя чаще всего используют насос. Но иногда, например, на дачных участках, где нет электричества, система отопления без насоса — единственно возможный вариант.

Система с естественной циркуляцией (ЕС) или принудительным вытеснением жидкости также называется гравитационной, потому что она работает по принципу силы тяжести . Тем не менее это называется самообслуживанием Все эти названия означают, что система отопления работает без использования насоса.

Как работает контур с естественной циркуляцией?

В качестве теплоносителя чаще всего используется обычная вода, которая движется по контурам от котла к батареям и обратно, изменяя свои термодинамические свойства.То есть при нагревании плотность жидкости уменьшается, а объем увеличивается, она выдавливается холодной струей, которая возвращается обратно и поднимается по трубам. Пока теплоноситель расходится по горизонтальным ответвлениям, его температура понижается и он возвращается в котел. Итак, замыкается круг .

Если для частного дома выбрано отопление водой с естественной циркуляцией, то все горизонтальные трубы прокладываются с уклоном по течению теплоносителя. Это позволяет радиаторам не «лететь в воздух».Воздух легче жидкости, поэтому он поднимается по трубам, попадает в расширительный бачок, а затем, соответственно, в воздух.

В резервуар сливается жидкость, объем которой увеличивается с повышением температуры, и создается постоянное давление.

Для создания необходимой циркуляционной напора необходимо при проектировании частного дома рассчитать всю систему отопления. Это зависит от середины котла и самой нижней батареи. Чем выше разница в высоте, тем лучше жидкость движется по системе.На это влияет разница плотностей горячей и охлажденной жидкости.

Система отопления с естественной циркуляцией характеризуется перепадами температуры в радиаторах и котле, которые происходят вдоль центральной оси устройств. Сверху горячая вода, снизу холодная. Под действием силы тяжести охлажденная жидкость движется по трубкам.

Движение напрямую зависит от высоты установки радиаторов. Его увеличению способствует угол наклона подводящей магистрали, направленной в сторону аккумуляторов, и наклон обратной магистрали, направленной к котлу.Это позволяет жидкости легче преодолевать местное сопротивление труб.

При установке системы отопления в частном доме с естественной циркуляцией котел ставят в самой нижней точке, чтобы все батареи были выше.

Схемы систем отопления

Схема системы отопления зависит от нескольких критериев:

Способ соединения аккумуляторов с стояками питателя. Бывают однотрубные и двухтрубные системы;
место прокладки линии подачи горячей воды.Выбирал между верхней и нижней проводкой;
схема прокладки линии: система тупика или попутного движения воды на трассах;
стояки можно размещать горизонтально или вертикально.

В чем разница между принудительной и естественной циркуляцией?

Принудительное движение теплоносителя подразумевает циркуляцию жидкости по трубопроводу за счет рабочей силы насоса. Естественная система не требует никакого оборудования, здесь теплоноситель движется за счет разницы в весе горячей и уже остывшей жидкости.

Однотрубный контур: как отрегулировать температуру?

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией может иметь только один вариант компоновки — верхнюю. Обратного стояка в нем нет, потому что охлаждаемая в радиаторах жидкость возвращается в подающую магистраль. Движение охлаждающей жидкости обеспечивает разность температур воды в нижней и верхней батареях.

Для обеспечения одинаковой температуры в помещениях на разных этажах поверхность отопительных приборов на нижнем этаже должна быть немного больше, чем на верхних этажах.Нижние радиаторы получают горячую и охлажденную жидкость в верхних отопительных приборах.

В однотрубной системе может быть два варианта движения жидкости: в первом случае часть идет к батарее, другая часть — дальше по стояку к нижним радиаторам.

Во втором случае весь теплоноситель проходит через каждое устройство сверху. Особенность такой разводки в том, что батареи нижних этажей получают только остывший теплоноситель.

И если в первом варианте можно регулировать температуру в помещениях с помощью кранов, то во втором их нельзя использовать, так как приведет к уменьшению подачи теплоносителя ко всем последующим батареям.Кроме того, полное закрытие крана остановит циркуляцию жидкости в системе.

При установке однотрубной системы лучше выбрать разводку, позволяющую регулировать подачу воды на каждую батарею. Это позволит регулировать температуру в отдельных помещениях и сделает систему отопления более гибкой, а значит, эффективной.

Поскольку однотрубная система может быть только верхней, ее установка возможна только в сооружениях с мансардой.Именно там должен быть трубопровод подачи. Главный недостаток в том, что отопление можно запустить сразу по всему дому. Основные преимущества системы — простота установки и меньшая стоимость.

Плюсы и минусы естественного обращения

Преимущества системы отопления с естественной циркуляцией жидкости:

Главный недостаток системы отопления с естественной циркуляцией — ограничения по площади дома и радиусу действия.Ставят его в частных домах, площадь которых не превышает ста квадратных метров. Из-за небольшого напора циркуляции дальность действия системы обогрева ограничена 30 метрами в горизонтальном направлении. Обязательное требование — наличие в доме чердака, на котором будет расширительный бачок.

Самым главным недостатком также является медленный прогрев всего дома. В системе с естественным движением необходимо изолировать трубы, проходящие в неотапливаемых помещениях, поскольку существует риск замерзания жидкости.

Обычно для такой системы требуется несколько материалов, но если местное сопротивление трубопровода должно быть уменьшено, затраты увеличиваются из-за потребности в трубах большего размера.

Основные требования к прокладке труб:

система с наименьшим количеством витков, которые будут мешать потоку жидкости;
жесткое соблюдение рекомендованного угла наклона;
Применение труб с расчетным диаметром.

Монтаж системы отопления требует строгого соблюдения технических требований.Несоблюдение правил грозит уменьшением циркуляции жидкости. В случае грубых ошибок в организации системы вообще не удастся обеспечить движение теплоносителя по основной магистрали.

Как работает система водяного отопления с естественной циркуляцией? Каковы основные принципы его установки?

Какие принципиальные схемы можно реализовать без использования циркуляционного насоса? Попробуем выяснить.

Что это такое

Если для системы с принудительной циркуляцией нужен перепад давления, создаваемый циркуляционным насосом или имеющий подключение к теплотрассе, то картина иная.Нагревание за счет естественной циркуляции использует простой физический эффект — расширение жидкости при нагревании.

Если отбросить технические тонкости, принципиальная схема Работа выглядит следующим образом:

Котел нагревает определенный объем воды. Так что, конечно, он расширяется и из-за меньшей плотности вытесняется более холодной массой теплоносителя вверх.
Поднявшись в верхнюю точку системы отопления, вода, постепенно остывая, самотеком описывает круг по системе отопления и возвращается в котел.В то же время он отдает тепло нагревательным приборам и к тому моменту, когда он возвращается в теплообменник, имеет более высокую плотность, чем вначале. Затем цикл повторяется.

Полезно: конечно, ничего не мешает включению циркуляционного насоса в контур. В штатном режиме это обеспечит более быструю циркуляцию воды и равномерный нагрев, а при отсутствии электричества система отопления будет работать с естественной циркуляцией.

На фото видно, как решалась проблема взаимодействия насоса с системой естественной циркуляции.Когда насос работает, обратный клапан, и вся вода проходит через насос. Надо его выключить — клапан открывается, а по более толстой трубе вода циркулирует за счет теплового расширения.

общая информация

Основные моменты

Отсутствие циркуляционного насоса и, как правило, подвижных элементов, а также замкнутый контур, в котором количество взвесей и минеральных солей, безусловно, значительно увеличивает срок службы этого типа отопительной системы. При использовании оцинкованных или полимерных труб и биметаллических радиаторов — не менее полувека.
Естественная циркуляция тепла означает довольно небольшой перепад давления. Трубы и отопительные приборы неизбежно оказывают определенное сопротивление движению теплоносителя. Поэтому рекомендуемый радиус интересующей нас отопительной системы оценивается примерно в 30 метров. Понятно, что это не значит, что на радиусе 32 метра вода затвердеет — граница достаточно условна.
Инерция системы будет довольно большой. Между розжигом или запуском котла и стабилизацией температуры во всех отапливаемых помещениях может пройти несколько часов.Причины понятны: котлу придется нагреть теплообменник, и только тогда вода начнет циркулировать, причем довольно медленно.
Все горизонтальные участки трубопроводов выполняются с обязательным уклоном по течению воды. Это обеспечит свободное движение охлаждающей воды самотеком с минимальным сопротивлением. Что не менее важно — в этом случае все воздушные пробки будут вытеснены в верхнюю точку системы отопления, где установлен расширительный бак — герметичный, с вентиляционным отверстием или открытый.

Саморегулирование

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

Дело в том, что напор циркуляции зависит от:

Разницы в высоте между котлом и нижним нагревательным устройством. Чем ниже котел относительно нижнего радиатора — тем быстрее в него самотеком будет заливаться вода. Принцип сообщающихся сосудов, помните? Этот параметр стабилен и не меняется во время работы системы отопления.

Любопытно: именно поэтому отопительный котел рекомендуется устанавливать в подвале или как можно ниже внутри помещения. Однако автор увидел прекрасно работающую систему отопления, в которой теплообменник в топке печи был заметно выше радиаторов. Система полностью заработала.

Различия плотности воды на выходе из котла и в обратном трубопроводе. Что, конечно же, определяется температурой воды. И именно благодаря этой особенности естественное отопление становится саморегулирующимся: как только температура в помещении падает, обогреватели остывают.

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

Скорость циркуляции

Помимо давления, скорость циркуляции хладагента будет определяться рядом других факторов.

Диаметр прокладываемых труб. Чем меньше внутреннее сечение трубки, тем большее сопротивление она будет оказывать движению жидкости в ней. Поэтому для труб в случае естественной циркуляции берутся трубы с заданным диаметром — ДУ32 — ДУ40.
Материал трубы. Сталь (особенно поврежденная коррозией и покрытая отложениями) оказывает потоку в несколько раз большее сопротивление, чем, например, полипропиленовая труба того же сечения.
Количество и радиус поворотов. Таким образом, по возможности лучше выполнить максимальную разводку.
Наличие, количество и тип запорной арматуры , различные стопорные шайбы и переходники диаметров труб.

Именно из-за обилия переменных точный расчет системы отопления с естественной циркуляцией крайне редок и дает очень приблизительные результаты. На практике достаточно использовать уже данные рекомендации.

Расчет мощности

Эффективная тепловая мощность котла рассчитывается так же, как и во всех других случаях.

По площади

Самым простым методом является рекомендуемый СНиП расчет площади помещения. На 1 кВт тепловой мощности должно приходиться 10 м2 площади помещения. Для южных регионов коэффициент составляет 0,7 — 0,9, для центральной полосы страны — 1,2 — 1,3, для регионов Крайнего Севера — 1,5-2,0.

Как и любой грубый расчет, этот метод не учитывает многие факторы:

Высота потолка.Это далеко не везде стандартные 2,5 метра.
Утечки тепла через отверстия.
Расположение комнаты внутри дома или за стенами.

По объему с учетом дополнительных факторов

Более точная картина даст другой способ расчета.

Из расчета тепловой мощности 40 Вт на кубометр объема воздуха в помещении.
Районные коэффициенты также работают в этом случае.
Каждое окно стандартного размера добавляет к нашим расчетам 100 Вт. Каждая дверь 200.
Расположение комнаты у внешней стены даст коэффициент 1,1 — 1,3 в зависимости от ее толщины и материала.
Частный дом, у которого внизу и вверху — не теплые соседние квартиры, а улица, рассчитанная с коэффициентом 1,5.

Однако: и этот расчет будет ОЧЕНЬ приблизительным. Достаточно сказать, что в частных домах, построенных с использованием энергосберегающих технологий, по проекту закладывается тепловая мощность 50-60 Вт на КВАДРАТНЫЙ метр.Слишком много определяется утечкой тепла через стены и пол.

Схема

Конкретных примеров и схем того, как отопление с естественной циркуляцией можно реализовать своими руками, ОЧЕНЬ много. Приведем один пример простейшего решения двухтрубной и однотрубной разводки.

Двухтрубный

Условные обозначения на схеме:

Котел.
Расширительный бачок, служащий для компенсации изменения объема теплоносителя при колебаниях температуры и собирающий вытесненный воздух.
Отопительное оборудование — конвекторы или радиаторы.

Т1 — вода, нагреваемая котлом, Т2 — охлажденная. Красные и синие стрелки указывают направление движения охлаждающей жидкости.

Здесь в случае электромонтажа актуальны те же основные принципы, которые были перечислены выше:

Котел устанавливается как можно ниже радиаторов отопления.
По течению воды делается уклон 5-7 градусов.
Они укоренены там, где питаются от нескольких радиаторов, изготовлены с трубой ДУ не менее 32 мм.Желательно — полимер или металлопластик. Радиаторы традиционно поставляются с трубой DN20.

Важно: не путайте ДМ, примерно равную внутреннему сечению трубы, с ее наружным диаметром. В случае полипропилена внешний диаметр 32 миллиметра соответствует только DN20.

Двухтрубное отопление частного дома с естественной циркуляцией при правильно подобранных диаметрах труб не требует балансировки, но дроссели на соединениях с радиаторами не мешают.

Наличие двух контуров по периметру дома обойдется довольно дорого: цена на трубы армированные полипропиленом не так уж мала, а сама установка займет значительное время. Поэтому для большинства одноэтажных домов применяется однотрубная разводка.

Однотрубная

Самая простая однотрубная схема барачного типа — Ленинградка.

Уклон и диаметр труб здесь одинаковые. Есть несколько нюансов, которые важны для данной схемы.

Радиаторы не ломают главное кольцо, а разбиваются параллельно ему. Не переживайте, что циркуляции в обогревателях не будет — опыт доказывает обратное.
Каждый радиатор, помимо расширительного бачка, снабжен вентиляционным отверстием. Собственно, если не выпускать воздух полностью из одного обогревателя — без расширительного бачка и вовсе без него можно обойтись. Если, конечно, система отопления закрытого типа (изолирована от атмосферного воздуха).
Дроссели или термоголовки помогают уравнять температуру соседей с котлом и дальними радиаторами.

Заключение

Более подробная информация о системах отопления с естественной циркуляцией, как всегда, в видео в конце статьи. Теплой зимы!

Современные домовладельцы часто выбирают системы отопления, работающие за счет естественной циркуляции. Современные насосы дороги, а сила тяжести — дешевая движущая сила, из-за которой в системе отопления происходит естественная циркуляция воды и вода движется по трубопроводу. Гравитационные контуры используются там, где нет электричества для питания насоса.Иногда насос все же присутствует, но на случай аварийной ситуации и отключение под действием силы тяжести. То есть, даже когда электрооборудование не работает, отопление с естественной циркуляцией продолжает работать.

Этот вариант системы отопления идеально подходит для коттеджей, площадь которых не превышает 100 кв.м.

Минус дизайна — невозможность использования в помещениях с большой площадью. Но для коттеджей площадью менее сотки.м, такой вариант отличный. По этой причине многие домовладельцы решают сделать отопление с естественной циркуляцией без посторонней помощи.

Принцип работы гравитационной системы отопления

Принцип работы отопления выглядит просто: вода движется по трубопроводу под действием гидростатического давления, возникающего из-за разной массы нагреваемой и охлаждаемой воды. Еще одна такая конструкция называется гравитационным потоком или гравитацией. Циркуляция — это движение охлаждаемой в батареях жидкости и тяжелой жидкости под весом собственной массы вниз к нагревательному элементу, а также перемещение слегка нагретой воды в подающую трубу.Система работает, когда котел с естественной циркуляцией расположен под радиаторами.

В закрытой системе отопления также возможна естественная циркуляция, если она оборудована расширительным баком с мембраной. Иногда конструкции открытого типа превращают в закрытые. Замкнутые контуры более стабильны в работе, теплоноситель в них не испаряется, но они также независимы от электричества.
Что влияет на циркуляционную головку

Циркуляция воды в бойлере зависит от разницы в плотности горячей и холодной жидкости и разницы в высоте между бойлером и нижним расположенным радиатором.Эти параметры рассчитываются до контура. Возникает естественная циркуляция из-за низкой температуры обратки в системе отопления. Теплоноситель успевает остыть, перемещаясь по радиаторам, становится тяжелее и массово выталкивает нагретую жидкость из котла, заставляя ее двигаться по трубам.

Схема циркуляции воды в котле

Высота уровня батареи над котлом увеличивает напор, помогая воде легче преодолевать сопротивление труб.Чем выше радиаторы расположены по отношению к котлу, тем выше высота охлаждающей возвратной колонны и с большим давлением она выталкивает нагретую воду вверх, когда она достигает котла.

Плотность также регулирует напор: чем больше нагревается вода, тем меньше становится ее плотность по сравнению с возвратной. В результате он с большей силой выталкивается наружу и голова увеличивается. По этой причине конструкции гравитационного отопления считаются саморегулирующимися, так как при изменении температуры нагрева воды изменится давление на теплоноситель, а значит, изменится его расход.

При установке котел следует располагать в самом низу, под всеми остальными элементами, чтобы обеспечить достаточное давление теплоносителя.

Схема устройства гравитационных систем отопления

Поскольку циркуляция воды в системе отопления происходит без участия насоса, для беспрепятственного протекания жидкости по водопроводу они должны иметь диаметр больше, чем в схеме, где циркуляция воды предусмотрена принудительно.из-за уменьшения сопротивления, которое приходится преодолевать воде: чем дальше труба от котла, тем она шире.

Под отоплением самотеком с вертикальным стояком подразумевается обогрев здания в несколько этажей. Такой вариант более дорогой, но он защищен от образования воздушных пробок.

Горизонтальный стояк — вариант экономичный, но при движении теплоноситель смешивается с воздухом. Этот нюанс легко устранить: при установке отопления с естественной циркуляцией вручную нужно добавить воздуха в систему.

Преимущества системы отопления с естественной циркуляцией

Преимущества естественного обращения:

Простота установки и использования
Высокая термическая стабильность схемы
Нет шума во время работы (потому что нет громкого насоса)
Экономное потребление энергии (при надлежащей изоляции труб и здания)
Автономность: система легко может работать без электричества
Прочность и долговечность: при правильном уходе самонагревающаяся система отопления частного дома может проработать без ремонта 30 лет.

Минусы однотрубной естественной циркуляции с насосом

Слабые места гравитационной схемы нагрева:

СМОТРЕТЬ ВИДЕО

Площадь здания, отапливаемого одно- или двухтрубной системой отопления с естественной циркуляцией, не должна превышать 100 кв.м.
Длина контура в горизонтальной плоскости в пределах 30 м (иначе головы не хватит)
В здании без мансарды невозможно установить одноэтажный дом с естественной циркуляцией; на чердаке находится чердак.
Высокая вероятность замерзания воды, из-за чего трубы вне жилых помещений необходимо тщательно изолировать.

Система отопления с естественной циркуляцией проста и очень надежна.

Как выполнить качественный вариант монтажа электропроводки в частном доме

Каждый мечтает о таком жилье, которое будет располагаться на значительном удалении от городской суеты. Но при этом необходимо создать тот комфорт, который понравится каждому живущему.Первое — это позаботиться о системе отопления, произведя ее качественный монтаж. Особое внимание придется уделить расположению котла и реализации конкретного варианта разводки проводки обогрева в частном доме для самых разных условий. Плюсы и минусы типовых схем, их использование в разных типах циркуляции теплоносителя.

Начало работы

При проведении устройства системы отопления в частном доме своими руками в первую очередь следует обратить внимание на тщательный анализ всех условий, в которых будет проводиться эксплуатация.Не проигрывайте малые значения площади отапливаемого помещения, выбора котла, трубопровода, его диаметра и материала, а также вида топлива.

Но самое главное при этом, чего требует каждый хозяин частного дома — экономичность и отличный уровень тепла. Каждая комната должна быть мгновенно прогрета до нужной температуры. Для этого выберите не только саму систему, но и отопление, и проводку в доме.

Типы систем отопления

Существует достаточное количество систем отопления, различающихся по разным критериям.Если взять принцип протока теплоносителя, то их разделят на:

обязательно. Для разводки воды по трубам в системе отопления используется электрическая. За его счет и работает весь комплекс. Чаще всего при покупке бойлера в его комплект входит встроенный насос. Но стоит обратить внимание на возможность в зависимости от комплектации оборудования. Тепло не может быть распределено по несущей системе, если произошла авария и потеряна сеть.
гравитация.Их иначе называют Самотечными. Т.е. теплоноситель направляется на радиатор котла самостоятельно. присутствует принцип конвекции. Замена холодной жидкости горячей. Единственным недостатком является то, что существует определенный предел максимального количества радиаторов, подключаемых к системе. Она не сможет полноценно провести обогрев воздуха в коттедже в несколько этажей и много места. Но нет подключения к блоку питания, что можно отнести к ряду положительных качеств.

После того, как мы определились с выбором того или иного варианта системы отопления, необходимо обратить внимание на вариант разводки. Чаще всего это играет решающую роль в функционировании всей системы отопления.

классификация электропроводки

Типы систем отопления различаются по циркуляции, количеству трубопроводов и типу устройства. Разного рода разводки и способы подключения теплообменников. Рассмотрим варианты монтажа контуров отопления в частном доме, рекомендации по прокладке трубопроводов.

Существует четыре категории проводов, используемых в частном домовладении.

Однотрубная разводка отопления в частном доме. Говоря простыми словами, в этом случае происходит последовательное подключение аккумулятора к трубе, идущей от котла. В таком порядке, в зависимости от удаленности от котла, будет разводка теплоносителя. Следовательно, чем дальше от источника тепла расположен радиатор, тем он будет холоднее. Никаких неровностей, характерных для конкретной комнаты в частном доме.
Двухтрубный. Кроме того, от ТЭНов идет прямая труба с патрубком горячего теплоносителя к котлу, получившая название «баковая магистраль». Уже есть равномерная передача тепла всем компонентам системы. В каждой комнате становится комфортно. следует знать, как правильно сделать разводку отопления.
Двухтрубная система
Коллектор. Коллектор устанавливается не только в каждой отдельной комнате, но и на этаже, если в частном доме их несколько. Впоследствии произведено их подключение к котлу с помощью пары трубок.Так выглядит правильная разводка отопления для некоторых профессионалов.
радиация. Трубка с теплоносителем по возможности поднимается на высоту. Иногда даже производили его установку на чердаке. Именно от нее и будут отправлены аккумуляторы в виде отдельных трубок с горячим носителем. Он напоминает «луч», от того, что имеет такое название.

В любом из представленных случаев просто необходимо знать, как произвести разводку обогрева.

Выбор труб

Раньше, как сделать разводку отопления в частном доме, определялось с материалом самих труб.У каждого из этих вариантов есть свои плюсы и минусы, на которые стоит обратить внимание при покупке.

Самый маленький вариант из популярной стали, в том числе из нержавеющей стали. Это связано с достаточным весом конструкции в целом, а также со сложным процессом их установки. Не всегда удается осуществить правильную разводку отопления в доме своими руками. Для этого необходимо привлечь специалиста по сварке. Дополнительно потребуется резьбовое соединение (резьба). Такая работа под разогревом занимает очень много времени.

Невозможно рассчитать оптимальный вариант и трубы из металла, несмотря на очень простой и быстрый монтаж системы отопления. Во многом это связано с эксплуатационным периодом, когда обязательно нужно проверить все возможные конструкции металлоконструкций и при необходимости осуществить подъем. Следовательно, скрыть это, например, пол, не будет. Если вдобавок к этому всегда «прыгают» и температурное давление в системе, долго она продержаться не сможет.

Отличный вариант, но не считая бюджетного, будут медные трубы.Они характеризуются значительными преимуществами, в том числе устойчивостью к коррозии и длительным сроком службы. Сложность заключается не только в покупке столь дорогого изделия, но и в установке. Чтобы качество оставалось на высоком уровне, лучше обратиться к специалисту.

Если рассматривать такие критерии, как эффективность и функциональность, то самым отличным вариантом будет покупка системы отопления в частном доме с трубами из полипропилена. Но при выборе следует обратить внимание на использование системы отопления.Туда подойдут трубы с внутренним армированием из алюминия или стеклопластика.

Однотрубная проводка

Для начала монтажа системы отопления с однотрубной разводкой лучше всего приобрести и установить регуляторы на батареях. Они могут быть представлены в виде клапанов или клапанов. Так будет легче распределять напор воды в системе. В дополнение к этому дополнительному балансировочному клапану, установленному на трубопроводе.

Есть два основных варианта, с помощью которых выполняется правильная разводка отопления в частном доме.Это горизонтальный или вертикальный. Первую в народе называют «Ленинградка». Сначала остановимся на горизонтальном расположении. Название происходит от того, что трубопровод должен располагаться по периметру всех комнат. установка может производиться в пол или поверх него вдоль стены. Все будет зависеть от предпочтений исполнителя. главное выдерживать даже небольшой наклон по убыванию от котла.

Он также используется для частных домов в несколько этажей. Но здесь нужно понимать, как сделать разводку отопления в доме.К первому радиатору второго этажа сделана подводка-подступенок. Даже в этом случае можно контролировать расход воды и температурные режимы. Для этого на каждом этаже в трубопроводе проведена его обвязка. Единственный минус использования этого варианта разводки — необходимость накачки приобретения, позволяющей осуществлять циркуляцию воды в системе. Без него, конечно, можно обойтись, но в этом варианте теплоотдача снижена до минимальной скорости. Но и здесь можно выполнить разводку системы отопления своими руками.

«Ленинград»

По-другому все происходит при вертикальной разводке трубопроводов. По направлению от котла к чердаку труба проложена в вертикальном положении. Из него производили своеобразную ветку каждой батареи в комнатах. Использовать помпу нет необходимости, так как метод считается гравитационным. После нагрева вода в ней поднимается по системе вверх, а затем опускается ниже. Главный недостаток — необходимость приобретения труб с большим внутренним диаметром. Кроме того, в системе прикрытия таких компонентов будет практически невозможно.

Двухтрубный

Для правильного монтажа двухтрубной разводки системы отопления необходимо установить два контура: патрубок для подвода теплоносителя к батареям и возврата к теплу. Для подключения самих радиаторов применен параллельный вариант. Благодаря такому расположению можно опускать трубопроводы, а также самостоятельно регулировать каждый компонент. Если довести продукт до идеала одного из них, это не повлияет на характеристики всех остальных.

Эти варианты воплощения уменьшают недостатки нагревательной проводки системы труб, имея пониженное энергопотребление и более высокую степень нагрева.Вся площадь помещения будет равномерно прогреваться без скачков температурных режимов.

Дополнительно произвести установку на радиаторах вентиляции и запорной арматуры на место горячего носителя. Это позволяет контролировать температуру каждой батареи в помещении и индивидуально. Нет необходимости устанавливать на обратной линии клапаны.

Этот вид разводки не может обойтись без недостатков, которые проявляются в расходе материалов при нагревании устройства системы.Ведь придется покупать вдвое больше труб по сравнению с однотрубным вариантом.

коллекторная проводка

Система предварительного подогрева должна обеспечивать качественную установку циркуляционного насоса. Только после этого можно устраивать подающий и обратный патрубки. Если будет использоваться естественная циркуляция, его нельзя направить в систему теплоносителя. Изначально имеется подача, например, водосборник, после чего он подается на все компоненты, нагревая воздух внутри помещения частного дома.

В качестве компонента используются вентили, которые должны быть расположены на любом выходе коллектора. Несмотря на огромную изначально сумму баксов, все окупится в ближайшее время. Кроме того, есть и другие достоинства, которыми могут похвастаться данные способы обогрева электропроводки в доме:

Ни одна из схем не вступает во взаимосвязь между собой. В каждой комнате могут быть разные показания температуры. Если есть необходимость.

Замена

может производиться в процессе эксплуатации отдельных радиаторов системы отопления по мере их выхода из системы и повторной установки.После этого будут только включать их в систему.
— это отдельный шкаф для коллектора, незначительный по размеру, и вся линейка очень хорошо скрывается под полом или в стенах. Все будет зависеть от интерьера.
С помощью этой системы можно осуществить подключение пола.
Для установки можно начать процесс самостоятельной установки. Главное, строго придерживаться последовательности всех действий.
коллекторная проводка

Если посмотреть на устройство разводки системы отопления, то можно сделать вывод, что это своего рода двухтрубный вариант.Единственное отличие — использование установки дополнительных деталей и узлов, которые делают всю систему более практичной и экономичной.

Это проявляется в отличной передаче тепла от батарей в комнату и значительном снижении энергопотребления. Срок окупаемости занимает значительно меньший временной интервал. Эти способы обогрева в электропроводке частного дома находят все более широкое применение.

КПД циркуляционного насоса системы отопления

Циркуляционный насос в индивидуальной системе отопления играет важную роль.Если нужно быстро прогреть воздух в комнатах дома, а эффективность системы отопления должна быть высокой. Речь идет о отопительных приборах — радиаторах, системах теплых полов. Чем быстрее радиатор будет производить теплообмен между водой и воздухом, тем эффективнее будет вся система отопления.

Схема установки насоса

индивидуальной системы отопления, необходимо следить за тем, чтобы радиатор отдает тепло, он горячий и вода на выходе из радиатора Nebel очень холодная. Иначе котел будет изнашиваться, а это нехорошо.Здесь нам поможет циркуляционный насос, который будет поддерживать циркуляцию воды. радиатор, который будет поддерживать температуру, и вода не возвращается в котел переохлажденной.

В этом случае система отопления с естественной циркуляцией перестает быть неэффективной. В первую очередь из-за инерции расход воды зависит от температуры воды. Подождите, пока вода нагреется, а затем остынет, есть медленный и неэффективный способ.

Включается циркуляционный насос, и мы удаляем всю натуральную пробку, связанную с разницей температур.В индивидуальной системе отопления циркулирует любая холодная вода, горячая — все зависит от того, успела ли она остыть или прогреть. Вода поступает и возвращается в котел с той же скоростью.

Что у нас есть? Снижение расхода топлива в котле. Допустим, температура охлаждающей жидкости необходимая для 65 *. индивидуальная система отопления холодная вода, котел работает на максимуме. температура повышается, Вода не успевает полностью остыть за один проход отопительной системы, котел уходит на удешевление роботов, поддерживает температуру.Если на выходе 65 * и на входе 60 * в каждом радиаторе нагревается до 64 * струна до 61 * градусов. Так радиаторы выдают полную мощность, котлу не нужно нагревать воду до 70 * -75 * градусов и выше тратить лишнюю энергию. Таким же образом у нас есть возможность установить температуру каждого радиатора отдельно. Если у нас будет теплая комната и кухня, то температуру радиатора можно будет снизить, и мы получим дополнительную экономию. Циркуляционный насос за водой для системы отопления получает удобство, когда нужно выставить радиатор на 35 * градусов (система отопления с естественной циркуляцией невозможна) осенние и весенние месяцы прохладно, но не холодно.

Циркуляционный насос индивидуальной системы отопления

, прокладываем трубу малого диаметра. Вы говорите, что это нам даст? Даст экономию на покупке труб, уменьшит количество воды в системе отопления и стоимость газа для нагрева воды и быстрого нагрева.

естественное обращение

Во всех вариантах исполнения систем отопления с естественной циркуляцией могут применяться разводки. В нем должен быть предусмотрен расширительный бачок, для размещения охлаждающей жидкости при более высоких температурах.Это, в свою очередь, помогает контролировать уровень артериального давления, исключая повреждение всего оборудования.

Подключение всех компонентов системы отопления выполняется при верхней разводке. Только в этом случае теплоноситель может равномерно разложить радиаторы отопления и передать необходимый уровень температуры внутри помещения. Здесь большое значение имеет канал предвзятости. Он будет предназначен для направления подачи теплоносителя. Обычно угол выбирается при сборке в 5 градусов, чего будет достаточно. Вы можете выделить его достоинства:

Но всех недостатков намного больше.Основная сложность заключается в монтажных работах. Ведь здесь нужно создать постоянный уклон по всему трубопроводу. Его следует выдерживать на каждый метр. Его нельзя использовать в частных домах, если общая площадь более 100 кв. В случае использования металлических труб и радиаторов со временем вода в качестве теплоносителя приводит к коррозии. В этом случае в системе отопления кроме воды использовать что-либо еще нельзя. Также из минусов выделяется отличный подающий патрубок, когда при такой разводке требуется обогрев.

Двухэтажное здание

К частным домам в два этажа предъявляются определенные требования к выбору планировки и ее качественному монтажу. Наиболее универсальной в этом случае наделена двухтрубная система отопления. К большей эффективности его работы можно прийти, если перед каждым радиатором проводить установку регулировочного бачка.

Допускается использование двухэтажного строения естественной циркуляции. Там будет достаточно разместить расширительный бак не на чердаке, а на втором этаже.Узел подающей трубы монтируется на подоконнике в помещении или на потолке. Если заменить все это на циркуляционном насосе, то можно будет использовать дополнительный источник тепла в помещении — полы с подогревом, а также полотенцесушители. Причем делать это можно не только на первом, но и на втором этаже здания.

В любом случае все будет зависеть от качества монтажа, позволяющего получить настоящий комфорт в каждой комнате частного дома. Когда нет знаний, как сделать разводку обогрева руками, лучший вариант — привлечение специалистов.Они выполнят работы в отведенные сроки и качественно и знают, как сделать электропроводку в доме. Отопление

Статья написана для сайта https://sdelalremont.ru.

Видео:

6 лучших домашних систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в жилых помещениях

По данным Министерства энергетики США, на системы отопления, вентиляции и кондиционирования приходится примерно 48% энергопотребления дома.Тем не менее, тип системы, которую вы выбираете, может иметь большое значение, когда речь идет о счетах за летнее охлаждение и зимнее отопление. Выбор подходящего для вашего дома размера, конструкции и климата очень важен. Вот шесть распространенных типов систем, которые следует учитывать.

6 типов бытовых систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха:

1.Стандартная сплит-система переменного тока и печи

Стандартная сплит-система кондиционирования воздуха и топки, которую иногда называют системами с принудительной подачей воздуха, используется уже давно.В этом типе системы нагнетательный вентилятор в печи втягивает так называемый неочищенный воздух, нагревает или охлаждает его и проталкивает обратно через воздуховоды в ваш дом. В большинстве случаев отдельная печь работает на природном газе. Дома, в которых нет доступа к природному газу, также могут иметь установку, работающую на пропане.

Системы с принудительной подачей воздуха довольно популярны в некоторых регионах страны с мягким климатом, где нет необходимости в центральном кондиционировании воздуха. Домовладельцы в этих районах часто имеют только топку для обогрева зимой, а летом наслаждаются естественной прохладой через открытые окна.Еще одним положительным моментом является то, что большинство недавно установленных печей на природном газе энергоэффективны более чем на 90%, что хорошо как для вашего кошелька, так и для окружающей среды.

Обратной стороной этого типа системы является то, что она требует наличия воздуховодов и может привести к опасным утечкам, которые могут привести к отравлению угарным газом. Для людей с тяжелой аллергией эти системы также имеют тенденцию рассеивать больше пыли и болезнетворных микроорганизмов по всему дому и сохранять воздух намного суше в более холодные месяцы.

2.Стандартная сплит-система с тепловым насосом и воздухообрабатывающим агрегатом

Другой популярный вариант — это стандартная сплит-система с тепловым насосом и воздушной ручкой. В этой установке тепловой насос обеспечивает как отопление, так и кондиционирование воздуха. Компрессор обеспечивает циркуляцию хладагента по системе. Холодный воздух улавливается в помещении при обогреве и выталкивает его наружу. В теплое время года происходит обратное, чтобы воздух в доме оставался прохладным. Внутренний манипулятор с вентилятором проталкивает воздух через систему и направляет его в жилые помещения вашего дома для создания комфортного климата.

Низкие затраты на оборудование и эксплуатационные расходы делают стандартные тепловые насосы популярными во всех регионах страны. Кроме того, они имеют более низкие эксплуатационные расходы, чем котельные системы, электрические или газовые печи, и обычно достаточно энергоэффективны.

Но, как и сплит-системы, они также требуют наличия воздуховодов и могут распространять аллергены по всему дому. Кроме того, одним из недостатков этого типа установки является то, что они не так эффективны, когда дело доходит до обогрева при минусовых температурах, когда другие варианты HVAC могут быть более подходящими.

3. Котел с системой лучистого обогрева и кондиционированием воздуха

Другой вариант — котел с системой лучистого отопления и дополнительным кондиционером для охлаждения летом. По сути, бойлер нагревает воду до очень высокой температуры и проталкивает эту воду по специальным трубам в вашем полу, чтобы согреть комнаты в вашем доме. Существует несколько типов систем, в том числе те, которые используют электричество, природный газ или пропан для нагрева воды. Паровые котлы, которые существуют уже несколько сотен лет, сегодня не так популярны из-за соображений безопасности.

По мнению экспертов, лучше всего иметь в доме тепло нагретый воздух, поскольку он не слишком сухой и не слишком влажный. В системах с комбинированными котлами вода используется даже для отопления, чтобы создать так называемое горячее водоснабжение, т. Е. вода, используемая для душа, стирки и т. д. В качестве бонуса, теплые полы прекрасно себя чувствуют босиком в холодное утро.

С другой стороны, котлам часто требуется больше времени — до часа — для обогрева всего вашего дома, чем для стандартной топочной системы. Для правильной работы им также требуются специальные лучистые напольные трубы.Начальная стоимость также значительно выше, чем у системы с принудительным воздушным или тепловым насосом.

Этот тип системы часто встречается в старых домах, и обычно рекомендуется заменить стареющую систему новой вместо использования принудительного воздушного пути, чтобы избежать дополнительных затрат на трубопроводы излучающего пола.

4.Мини-сплит-система с тепловым насосом

Еще один вариант HVAC, который следует рассмотреть, — это система с тепловым насосом mini-split. Он похож на стандартную систему с тепловым насосом, но вместо одного блока по всему дому разбросано несколько.В большинстве случаев это включает в себя наружные и скрытые внутренние блоки, расположенные в зонах. В зависимости от размера вашего дома вам может понадобиться от двух до восьми единиц.

Популярность мини-сплит-системы с тепловым насосом быстро растет благодаря снижению стоимости и повышению эффективности. Фактически, эти агрегаты являются вторым по энергоэффективности вариантом отопления и охлаждения вашего дома после геотермальных технологий. В качестве бонуса не требуются воздуховоды, что делает их отличным выбором для домов, в которых их в настоящее время нет, но которые все еще нуждаются в надежной системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

С другой стороны, первоначальная стоимость установки намного выше, чем у традиционной системы с тепловым насосом, а запчасти могут быть более труднодоступными. Кроме того, некоторые районы с отрицательными зимними температурами могут не подходить для установки мини-сплит-системы с технологией, доступной в настоящее время.

5.Геотермальная система с тепловым насосом

Другой вариант — геотермальная система с тепловым насосом. Этот тип системы основан на серии подземных труб для циркуляции воды под землей, где она нагревается зимой и охлаждается летом.Это очень энергоэффективно, так как естественная температура почвы используется в процессе контроля климата.

Безусловно, геотермальные системы являются наиболее популярными среди домовладельцев, обеспокоенных своим воздействием на окружающую среду, и среди тех, кто склонен к экологически чистому образу жизни. Это самые энергоэффективные системы на рынке, которые служат до двадцати пяти лет, прежде чем потребуется серьезный ремонт или замена.

К сожалению, есть и недостатки. Системы геотермальных тепловых насосов являются самыми дорогими для первоначальной установки.Это особенно верно в случае существующих домов по сравнению с новым строительством, где возможность добавления трубопроводов намного проще. А из-за особого характера установки затраты на ремонт также являются одними из самых высоких. Но большинство домовладельцев рационализируют эти дополнительные расходы в разумных пределах из-за резкого увеличения ежегодных затрат на отопление и охлаждение.

6.Электрическая печь и сплит-система переменного тока

В некоторых районах наиболее практична сплит-система с электропечи и кондиционером.Эта установка идентична системе с принудительной подачей воздуха, упомянутой ранее на этой странице, но в ней используется электрическая печь вместо печи, работающей на природном газе или пропане.

По сути, это большие обогреватели с прикрепленными к ним вентиляторами, которые продувают теплый воздух через воздуховоды вашего дома. В климате, где зимой требуется очень мало обогрева, это часто является наиболее практичным вариантом, особенно если холодный сезон в вашем районе длится всего две или три недели в году. Они также являются отличным выбором для отдыха или вторичного жилья, где не требуется большой контроль температуры.

Обратной стороной является то, что эти устройства не так энергоэффективны, как другие варианты в этом списке. Но отсутствие использования часто компенсирует любые увеличенные счета за отопление, с которыми вы можете столкнуться.

Выбор подходящей системы отопления и охлаждения для дома требует определенных знаний, но это не должно быть сложной задачей. Не теряйтесь в деталях и исследуйте ситуацию. Размер и использование вашего дома, безусловно, имеют значение, но также важны стоимость и энергоэффективность.

Однако всегда помните, что не только вы принимаете это важное решение.Свяжитесь с Petro Home Services сегодня, чтобы обсудить варианты отопления вашего дома и назначить встречу для установки.

Energy Wars: Типы систем отопления

Чему может научить нас выдуманная далекая галактика об энергоэффективности на Земле? Посмотрите видеовстречу в Google с некоторыми из экспертов из национальных лабораторий Министерства энергетики, чтобы узнать больше о тепловом выхлопном отверстии Звезды Смерти, электронных лучах и дефлекторных экранах:

Мы можем только догадываться, какую энергию вселенная «Звездных войн» использовала для нагрева и охлаждения, уничтожения планет и возведения ворот-щитов, но, скорее всего, они используют энергию, которую мы можем найти прямо здесь, на планете Земля.Если вы ищете лучший способ использования энергии на Земле, вот некоторые из наиболее распространенных методов отопления, а также их рейтинг эффективности использования топлива и наши рекомендации. Присоединяйтесь к Энергетическому альянсу и вместе противьтесь злу потери энергии и неэффективности.

«Я един с Силой. Сила со мной ».

Energy Wars: Какие типы систем отопления лучше?

Так как отопление космоса (не космического пространства) является самым большим расходом энергии в среднем U.S. home, и сейчас сезон «Звездных войн», мы подумали, что было бы уместно провести энергетическую войну между различными типами доступных вам систем отопления. Начнем с самого распространенного метода отопления и топлива: печи на природном газе.

1. Печь на природном газе

Самым распространенным видом топлива, используемым для отопления дома, является природный газ. Его используют примерно в 60% американских домов (energy.gov).

Печь, работающая на природном газе, которую иногда обычно называют «системой центрального отопления», использует вентиляторный двигатель и воздуховоды для распределения теплого воздуха, который выпускается через регистры / решетки.Печи также известны как «канальные» системы.

Печи могут использовать различные виды топлива для получения тепла. Природный газ — наиболее распространенный вид топлива, но некоторые печи работают на пропане, мазуте или электричестве.

Эффективность печи определяется тем, сколько топлива используется для обогрева дома. Это известно как годовой коэффициент топливной эффективности (AFUE). Чем выше процент, тем он эффективнее. Итак, если вы видите рекламируемую печь с 94% AFUE, это означает, что 94% сожженного топлива используется для отопления дома, а оставшиеся 6% теряются в процессе сгорания.Это очень эффективная печь. Большинство печей имеют рейтинг AFUE от 60% до 90%. Высокоэффективные печи имеют рейтинг AFUE более 90%.

Если у вас есть печь с рейтингом AFUE ниже 80%, подумайте о замене устройства на более эффективное. Средняя продолжительность жизни печи на природном газе составляет от 15 до 30 лет, в зависимости от регулярного ухода и технического обслуживания.

Установки с более высокой эффективностью используют «потраченное впустую» тепло, направляя дымовые газы через второй теплообменник.Эти системы выпускают дымовые газы через вентиляционное отверстие в боковой стенке, а не через дымоход, проходящий через крышу.

Узнайте больше о газовых печах, а также о том, как сэкономить энергию и деньги, из нашего Руководства по поиску и устранению неисправностей печей.

2. Котлы

Бойлеры названы в честь их назначения, хотя вода в закрытом сосуде не обязательно нагревается до кипения. Печи переносят тепло в теплый воздух, в то время как системы котлов сначала нагревают воду, которая затем распределяет тепло, проходя через радиаторы по всему дому.В бытовых котлах будет использоваться природный газ или мазут, однако также можно использовать пропан, смеси биодизеля и электричество.

Котлы не используют типичную систему воздуховодов, которую мы ассоциируем с домашней печью. Вместо этого они работают через насос, который перекачивает воду из труб в радиаторы, а затем из комнаты в комнату. Если вы хотите внести изменения в свой дом, проще установить «зональные» термостаты и регуляторы для отдельных комнат, используя систему горячего водоснабжения, такую как бойлер, часто называемую гидронной системой, а не систему принудительной подачи воздуха.Если вам нужны зоны HVAC и у вас нет бойлера, подумайте о бесканальных мини-сплит-системах.

Котлы

имеют средний КПД 50-90%, что делает их немного менее эффективными, чем топочные системы. Однако продолжительность жизни примерно такая же — 15-30 лет.

Главный недостаток котла — высокая стоимость монтажа и опасность замерзания труб.

3. Электрические обогреватели

Подключаемые нагреватели, как их часто называют, относительно недороги в приобретении, но более дорогостоящие в использовании.Большинство людей даже не понимают, как работают электрические обогреватели. Они думают, что если вы включите его в розетку, тепло станет волшебством! Однако происходит то, что обогреватель преобразует электрический ток из настенной розетки непосредственно в тепло, которое затем распределяется в пространстве.

В среднем по стране стоимость электроэнергии составляет 12 is кВтч за электроэнергию. Использование обогревателя обойдется вам в 18 центов в час. После кратковременного чрезмерного использования ваши затраты на электроэнергию намного превысят первоначальную покупную цену.Об этом следует подумать, прежде чем включать тепло зимой.

Если вы все же используете обогреватели, наиболее эффективным способом будет оставаться рядом с ними все время и следить за тем, чтобы система центрального отопления была выключена. Хотя электричество очень эффективно (большая часть используется для прямого нагрева), высокие затраты на электроэнергию делают его более дорогим в эксплуатации по сравнению с приборами для сжигания.

Убедитесь, что вы используете надлежащие меры безопасности при обогреве помещения, чтобы избежать опасной ситуации:

Источник: esfi.org

4. Дровяные печи и камины

Нет ничего более романтичного или согревающего, чем дровяной камин холодной зимней ночью. Это может выглядеть великолепно, но с точки зрения обогрева камин не имеет лучшей эффективности. Вы также рискуете загрязнить воздух в помещении. Если камин не имеет дверцы из герметичного стекла, камин, как правило, теряет больше тепла, чем обеспечивает.

Если вы живете в более сельской местности, дровяное отопление не только приятно, но и логично.Новое поколение систем отопления на дровах и пеллетах (сертифицированных Агентством по охране окружающей среды) чище, эффективнее и может обеспечить надежное отопление. Качество воздуха в помещении, эффективность, контроль температуры и общие предпочтения комфорта — это все, что необходимо учитывать, прежде чем топить печь или вместо этого принять решение о включении термостата. Если у вас есть современный дровяной котел, лучший способ повысить эффективность отопления — это использовать какую-нибудь систему циркуляции.

Если у вас есть дровяная печь или камин, вы должны ежегодно чистить и проверять его.Это ежегодное обслуживание необходимо и для других систем отопления.

5. Тепловые насосы и бесканальные мини-разветвители

Тепловые насосы используются как для обогрева, так и для охлаждения дома. Они могут сделать это, отбирая тепло из окружающего воздуха для обогрева дома. Хладагент поглощает тепло, а затем проходит через компрессор, пока не отдает тепло внутри через систему вентиляторов.

Два наиболее распространенных типа — это с воздушным источником и с наземным источником (третий тип — геотермальный ).

Возможно, вы не думаете, что тепло доступно, когда на улице холодно, но тепловые насосы на самом деле могут отбирать тепло с температур до -15 ° C. В нем используется та же технология, что и в вашем холодильнике для извлечения тепла изнутри и распределения. это через катушки сзади. По сути, хладагент становится настолько холоднее, чем наружный воздух, что тепло поглощается, а затем распределяется в помещении.

Воздушные тепловые насосы являются наиболее распространенным типом тепловых насосов. Они доступны в версии без воздуховодов (известной как бесканальный мини-сплит) для тех, кому нужны зоны HVAC в доме.

Если вам нужно более подробное описание того, как тепловые насосы и кондиционеры получают тепло от холода, прочтите эту статью консультанта по экологическому строительству.

С точки зрения энергоэффективности тепловые насосы, как правило, являются более разумным решением в более умеренном климате, где температура не опускается ниже нуля. Они представляют собой энергоэффективную альтернативу для домов с умеренными потребностями в отоплении и охлаждении.

Кто побеждает в энергетической войне?

В среднем семья в США тратит около 700 долларов на отопление с использованием природного газа и около 1700 долларов на отопление с использованием топочного мазута.В большинстве случаев природный газ является наиболее эффективным средством отопления дома, поэтому большинство американских домохозяйств используют его.

Бытовые системы отопления: Хотя для обогрева наших домов доступно несколько различных видов топлива, почти половина из нас использует природный газ. | Источник: Сборник данных по энергии в зданиях, 2011 г., 2.1.1 Потребление первичной энергии в жилищах, по годам и типу топлива (квадриллион БТЕ и процент от общего количества).

Хотя системы отопления и виды топлива могут иметь большое значение, лучший способ сэкономить энергию и деньги — это правильно ухаживать за оборудованием и утеплять дом.Благодаря стратегическому использованию настроек термостата, изоляции, вентиляции и надлежащего обслуживания вы можете сэкономить около 30% на счетах за отопление, а также сократить потери энергии.

Перед установкой или заменой системы отопления убедитесь, что вы улучшили изоляцию вашего дома. Повышение энергоэффективности вашего дома может дать вам право на установку меньшего размера, что позволит сэкономить деньги и энергию. Узнайте, как подготовить свой дом к зиме.

Выбор правильной системы отопления и топлива

Работаем со всеми типами систем отопления.Если вы хотите, чтобы что-то было установлено, мы поможем вам выбрать для установки из ассортимента качественных продуктов. Для некоторых наших клиентов газовая печь имеет наибольший смысл. Для других лучше всего подойдет тепловой насос или бесканальный мини-сплит. Все зависит от вашего дома, поэтому позвоните нам, чтобы получить бесплатную консультацию по отоплению .

Когда вы приедете в Hiller по поводу отопления, мы поможем вам оценить все ваши возможности и найти лучшую систему для вас и вашей семьи.Не стесняйтесь обращаться к нам с любыми вопросами. Мы доступны 24/7/365.

Сводка по источникам тепла

Источник: energy.gov

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ СОВЕТЫ (через energy.gov)

Установите программируемый термостат на настолько низкое значение, которое комфортно зимой, и понизьте уставку, когда вы спите или вдали от дома.
Очищайте или заменяйте фильтры на печах один раз в месяц или в соответствии с рекомендациями.
Очистите регистры теплого воздуха, обогреватели плинтуса и радиаторы по мере необходимости; убедитесь, что они не заблокированы мебелью, ковровым покрытием или шторами.
Удаляйте воздух из радиаторов горячей воды один или два раза за сезон; если не знаете, как выполнить эту задачу, обратитесь к профессионалу.
Поместите термостойкие отражатели радиатора между наружными стенами и радиаторами.
Выключите кухню, ванну и другие вытяжные вентиляторы в течение 20 минут после того, как вы закончили готовить или принимать ванну; при замене вытяжных вентиляторов подумайте об установке высокоэффективных малошумных моделей.
Зимой держите шторы и шторы на окнах, выходящих на юг, открытыми в течение дня, чтобы солнечный свет проникал в ваш дом, и закрывайте их на ночь, чтобы уменьшить холод, который вы можете ощущать от холодных окон.

Солнечные водонагреватели | Министерство энергетики

Солнечные водонагреватели, также называемые солнечными системами горячего водоснабжения, могут быть экономичным способом получения горячей воды для вашего дома. Их можно использовать в любом климате, а топливо, которое они используют — солнечный свет — бесплатное.

Как они работают

Солнечные водонагревательные системы включают резервуары для хранения и солнечные коллекторы. Есть два типа солнечных водонагревательных систем: активные, у которых есть циркуляционные насосы и регуляторы, и пассивные, у которых нет.

Активные солнечные водонагревательные системы

Существуют два типа активных солнечных водонагревательных систем:

Системы прямой циркуляции
Насосы обеспечивают циркуляцию бытовой воды через коллекторы в дом. Они хорошо работают в климате, где редко замерзает.
Системы косвенной циркуляции
Насосы обеспечивают циркуляцию незамерзающего теплоносителя через коллекторы и теплообменник. Это нагревает воду, которая затем течет в дом.Они популярны в климате, склонном к отрицательным температурам.

Пассивные солнечные водонагревательные системы

Пассивные солнечные водонагревательные системы обычно дешевле, чем активные системы, но они обычно не так эффективны. Однако пассивные системы могут быть более надежными и могут прослужить дольше. Существует два основных типа пассивных систем:

Пассивные системы со встроенным накопителем и накопителем
Они лучше всего работают в областях, где температура редко опускается ниже нуля.Они также хорошо работают в домохозяйствах со значительными дневными и вечерними потребностями в горячей воде.
Системы Thermosyphon
Вода течет через систему, когда теплая вода поднимается, а более холодная вода опускается. Коллектор необходимо установить под накопительной емкостью, чтобы в емкость поднималась теплая вода. Эти системы надежны, но подрядчики должны уделять особое внимание конструкции крыши из-за тяжелого резервуара для хранения. Обычно они дороже интегральных пассивных систем коллектор-накопитель.

Резервуары для хранения и солнечные коллекторы

Для большинства солнечных водонагревателей требуется накопительный резервуар с хорошей изоляцией. Баки для хранения солнечной энергии имеют дополнительный выход и вход, соединенные с коллектором и от него. В системах с двумя баками солнечный водонагреватель предварительно нагревает воду до того, как она поступает в обычный водонагреватель. В системах с одним резервуаром резервный нагреватель объединен с накопителем солнечной энергии в одном резервуаре.

В жилых помещениях используются солнечные коллекторы трех типов:

Плоский коллектор
Стеклянные плоские коллекторы — изолированные, защищенные от атмосферных воздействий коробки, которые содержат темную абсорбирующую пластину под одной или несколькими стеклянными или пластиковыми (полимерными) крышками .Плоские неглазурованные коллекторы, обычно используемые для солнечного обогрева бассейнов, имеют темную пластину-поглотитель, изготовленную из металла или полимера, без крышки или корпуса.
Интегральные коллекторно-накопительные системы
Также известные как системы ICS или партии , они имеют один или несколько черных резервуаров или трубок в изолированном застекленном ящике. Холодная вода сначала проходит через солнечный коллектор, который предварительно нагревает воду. Затем вода поступает в обычный резервный водонагреватель, обеспечивая надежный источник горячей воды.Их следует устанавливать только в условиях умеренно-морозного климата, поскольку наружные трубы могут замерзнуть в суровую и холодную погоду.
Солнечные коллекторы с вакуумными трубками
Они представляют собой параллельные ряды прозрачных стеклянных трубок. Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую трубку-поглотитель, прикрепленную к ребру. Покрытие ребра поглощает солнечную энергию, но препятствует радиационным потерям тепла. Эти коллекторы чаще используются для коммерческих приложений в США.

Солнечные водонагревательные системы почти всегда нуждаются в резервной системе в пасмурные дни и в периоды повышенного спроса.Обычные накопительные водонагреватели обычно обеспечивают резервное копирование и могут уже быть частью солнечной системы. Резервная система также может быть частью солнечного коллектора, например, резервуары на крыше с термосифонными системами. Поскольку система накопления со встроенным коллектором уже накапливает горячую воду в дополнение к накоплению солнечного тепла, она может быть оснащена водонагревателем без резервуара или водонагревателем по запросу в качестве резервного.

Выбор солнечного водонагревателя

Перед покупкой и установкой солнечной водонагревательной системы необходимо сделать следующее:

Также необходимо изучить различные компоненты, необходимые для солнечных водонагревательных систем, в том числе следующие: Система

Правильная установка солнечных водонагревателей зависит от многих факторов.Эти факторы включают солнечные ресурсы, климат, местные строительные нормы и правила и вопросы безопасности; поэтому лучше всего обратиться к квалифицированному подрядчику по установке солнечных тепловых систем.

После установки правильное обслуживание вашей системы обеспечит ее бесперебойную работу. Пассивные системы не требуют особого обслуживания. Для активных систем обсудите требования к техническому обслуживанию со своим поставщиком системы и обратитесь к руководству пользователя системы. Сантехника и другие обычные компоненты водяного отопления требуют того же обслуживания, что и обычные системы.Стекло может потребоваться в сухом климате, где дождевая вода не обеспечивает естественного ополаскивания.

Регулярное обслуживание простых систем может проводиться не чаще, чем каждые 3–5 лет, предпочтительно подрядчиком по солнечной энергии. Системы с электрическими компонентами обычно требуют замены детали или двух через 10 лет. Узнайте больше об обслуживании и ремонте солнечных водонагревательных систем.

При отборе потенциальных подрядчиков для установки и / или технического обслуживания задайте следующие вопросы:

Есть ли у вашей компании опыт установки и обслуживания солнечных водонагревательных систем?
Выберите компанию, у которой есть опыт установки системы нужного вам типа и обслуживания выбранных вами приложений.
Сколько лет у вашей компании есть опыт монтажа и обслуживания солнечного отопления?
Чем больше опыта, тем лучше. Запросите список прошлых клиентов, которые могут предоставить рекомендации.
Имеет ли ваша компания лицензию или сертификат?
В некоторых штатах требуется наличие действующей лицензии сантехника и / или подрядчика по солнечной энергии. Свяжитесь с вашим городом и округом для получения дополнительной информации. Подтвердите лицензирование с советом по лицензированию подрядчиков вашего штата.Совет по лицензированию также может сообщить вам о любых жалобах на подрядчиков, получивших государственную лицензию.

Повышение энергоэффективности

После того, как ваш водонагреватель правильно установлен и обслуживается, попробуйте некоторые дополнительные стратегии энергосбережения, которые помогут снизить ваши счета за нагрев воды, особенно если вам требуется резервная система. Некоторые энергосберегающие устройства и системы дешевле устанавливать вместе с водонагревателем.

Другие варианты водонагревателей

Frontiers | Исследование характеристик теплопередачи естественной циркуляции различных жидких металлов на основе факторного анализа

Введение

Естественная циркуляция имеет очень широкую перспективу применения в обеспечении безопасности реакторов, а также широко используется в других отраслях промышленности.Пассивная естественная циркуляция (Ma et al., 2017; Wang et al., 2018; Yagov et al., 2019) может упростить систему в реакторе и снизить зависимость системы от надежности внешнего источника питания, что значительно улучшает внутренняя безопасность реактора. Показатели безопасности AP1000 третьего поколения (Hashim et al., 2014) в 100 раз выше, чем у АЭС второго поколения. Одна из его особенностей заключается в том, что система безопасности использует принцип пассивной естественной циркуляции во многих местах.В реакторе GM SBWR (Duncan, 1988) и в шведском реакторе PIUS используется естественная циркуляция для обеспечения безопасности реактора. Американские атомные подводные реакторы S5G, S6G и S8G (Liu, 2015) представляют собой реакторы с водой под давлением с естественной циркуляцией. Первоначальный интерес к изучению жидких металлов был связан с проектированием реакторов на быстрых нейтронах. Это происходит главным образом потому, что жидкий металл (Xie et al., 2016) имеет активную зону с высокой плотностью мощности, отличные тепловые и ядерно-физические свойства, что позволяет эффективно извлекать энергию из реактора.В настоящее время теплоносителем реактора-размножителя на быстрых нейтронах, разработанного различными странами, в основном является натрий или натрий-калиевый сплав. Химические свойства натрия и сплава натрий-калий особенно активны. Они легко вступают в реакцию с водой, кислородом и т. Д., Вызывая возгорание или даже взрыв. Поэтому изучение характеристик теплопередачи теплоносителя является очень важным техническим вопросом и вопросом безопасности при эксплуатации, техническом обслуживании и выводе из эксплуатации быстрых реакторов с натриевым теплоносителем. Жидкий свинец и сплав свинец-висмут (Gaiying et al., 2012) являются основными кандидатами в охлаждающую жидкость ADS, которая обладает превосходными тепловыми свойствами, такими как высокая плотность, химическая инерция и способность к естественной циркуляции, аналогичная воде. Принимая во внимание характеристики теплопередачи естественной циркуляции жидкого металла, ученые из разных стран провели в последние годы некоторые исследования. Чанг и Хан (2002) использовали программу SSC-K для расчета кипения натрия при тяжелой аварии KALIMER и получили кривые теплопередачи на границе раздела фаз, толщины пленки жидкости и коэффициента теплопередачи.Ma et al. (2007) изучили установившееся состояние естественной циркуляции контуров тяжелых металлов и пришли к выводу, что разница температур между геометрией системы и горячим и холодным участками влияет на естественный циркуляционный поток флюидов тяжелых металлов. На основе экспериментального стенда NACIE Тарантино и др. (2008) провели соответствующее исследование потока естественной циркуляции свинцово-висмутового сплава и проанализировали экспериментальные результаты. Gao et al. (2015) измерили коэффициент диффузии Ni и Cr в жидком свинцово-висмутовом сплаве с помощью капиллярной трубки и получили коэффициент диффузии LBE из экспериментальных данных по концентрации никеля.Watanabe et al. (2015) изучали метод оценки системы отвода остаточного тепла естественной циркуляции быстрого реактора с натриевым теплоносителем. Надежность анализа безопасности быстрого реактора с натриевым теплоносителем была проверена путем сравнения с трехмерным анализом модели турбулентности. Borgohain et al. (2016) провели эксперимент с естественной циркуляцией в свинцово-висмутовой цепи неоднородного диаметра. Естественная циркуляция установившегося и переходного режимов выполняется при различных режимах мощности.Факторный анализ — это многофакторный и многоуровневый экспериментальный план. Он может проверить не только разницу между уровнями каждого фактора, но и взаимодействие между факторами. Когда уровень одного фактора изменяется, влияние другого фактора или нескольких факторов изменяется, что указывает на наличие взаимодействия; в противном случае это означает отсутствие взаимодействия и независимость. Среди приведенных выше результатов исследований изучалась только естественная циркуляция отдельного жидкого металла, а взаимодействие между факторами, влияющими на теплопередачу естественной циркуляции, не анализировалось.Сравнивая естественный циркуляционный поток и характеристики теплопередачи различных жидких металлов, можно получить общие черты и различия в правилах теплопередачи, что имеет решающее значение для повышения безопасности реактора.

Исследовательский объект

Геометрическая модель

Модель естественной циркуляции разработана ANSYS ICEM и в основном включает секцию предварительного нагрева, секцию входа нагрева, секцию нагрева, секцию выхода нагрева, секцию охлаждения и секцию нисходящего потока.Конкретная структура модели показана на рисунке 1.

Рисунок 1 . Петля естественной циркуляции.

Как видно из рисунка 1, модель естественной циркуляции различных жидких металлов имеет высоту 2,5 м, ширину 3,5 м и диаметр трубы 4 мм. Длина участка предварительного нагрева 3,5 м, длина участка входа нагрева 0,25 м, длина участка нагрева 2 м, длина участка выхода нагрева 0,25 м, участка охлаждения 3.5 м, а нисходящий участок — 2,5 м. Секция предварительного нагрева используется для предварительного нагрева рабочей жидкости в трубопроводе до заданной температуры. Секция нагрева используется для продолжения нагрева рабочей жидкости и достижения рабочей температуры. Секция охлаждения используется для охлаждения рабочего тела в трубопроводе, и, наконец, рабочая жидкость образует естественную циркуляцию в трубопроводе. Чтобы гарантировать, что разница в потоке и теплопередаче не зависит от таких условий, как размер и высота контура, геометрические модели различных жидких металлов согласованы.

Создание сетки

Контур естественной циркуляции является сетчатым, и часть структуры сетки показана на Рисунке 2.

Рисунок 2 . Разбиение сетки.

Как видно из рисунка 2, модель контура естественной циркуляции имеет сетку о-типа. Чтобы повысить точность расчета, граничный слой зашифрован в настройках сетки, а количество сеток равно 823674. Соответствующая информация о конкретном разделении узлов в каждой позиции показана в таблице 1.

Таблица 1 . Информация о делении узлов сети.

Граничные условия

Граничные условия согласованы при изучении характеристик теплопередачи естественной циркуляции различных жидких металлов. Поскольку температура плавления свинца высока, начальная температура области жидкости устанавливается равной 610 К. Когда мощность слишком велика, температура жидкости на выходе очень высока. По сравнению со свинцом и сплавом свинец-висмут, натрий и сплав натрий-калий имеют более низкую температуру кипения.Чтобы металл оставался в однофазном жидком состоянии, максимальная регулируемая мощность составляет 30 кВт / м ². В жидком диапазоне были изучены характеристики теплопередачи естественной циркуляции четырех металлов. Исходные параметры приведены в таблице 2.

Таблица 2 . Диапазон параметров.

Для удобства анализа мощность, давление и температура обозначены буквами A, B и C соответственно. Тогда эффект взаимодействия мощности и давления равен AB, эффект взаимодействия мощности и температуры — AC, эффект взаимодействия давления и температуры — BC, а эффект полного взаимодействия мощности, давления и температуры — ABC. .

Информация о стандартах конвергенции

В настройках управления решателя конкретные настройки решателя и информация о критериях сходимости показаны в таблице 3.

Таблица 3 . Сходимость стандартной информации.

Анализ чувствительности сетки

Влияние количества сеток на результаты расчетов было изучено для проверки чувствительности сетки. Количество сеток — 21640, 548262, 823674 и 1041780 соответственно. На примере сплава свинец-висмут изменение температуры основного потока в зависимости от осевого положения секции нагрева показано на рисунке 3.

Рисунок 3 . Анализ чувствительности сети.

Из рисунка 3 видно, что температуры основного потока в различных осевых положениях в основном одинаковы при количестве ячеек 823674 и 1041780. Следовательно, более целесообразно разделить число ячеек на 823674 на основе экономичного и точного расчета. процесс.

Расчетная модель факторного анализа

Факторный анализ (Jingjing et al., 2014) — это метод экспериментального дизайна, который можно использовать для изучения влияния отдельных факторов и взаимодействия между факторами.Когда уровень и количество факторов невелики, а взаимосвязь между факторами и эффектами более сложна, факторный анализ является хорошим аналитическим инструментом. Двухуровневый факторный тест k факторов записывается как факторный анализ 2 ^k (представляющий k факторов, каждый фактор имеет 2 уровня). Это наиболее часто используемый метод анализа, который может использовать относительно небольшую выборку для получения дополнительной информации, особенно факторный интерактивный анализ. Сравнение эффекта AB ⋯ K показано в уравнении (1).

(Контраст) AB… K = (a ± 1) (b ± 1) ⋯ (k ± 1) (1)

(1) В формуле (1) (Контрастность) _{AB … K} представляет собой сравнение эффектов; a, b и k представляют соответствующие коэффициенты. В расширении (1) используйте метод элементарной алгебры, чтобы расширить его, и замените «1» на [1], что означает, что все факторы принимают низкий уровень. Отрицательный знак в круглых скобках означает, что коэффициент принят, а положительный знак означает, что коэффициент не принимается. После того, как эффекты рассчитаны, их предполагаемые эффекты и их сумма квадратов могут быть рассчитаны отдельно.

AB ⋯ K = 22nk (ContrastAB ⋯ K) (2)

SSAB ⋯ K = 12nk (ContrastAB ⋯ K) 2 (3)

Среди них AB… K представляет собой оценку эффекта, SS _{AB… K} представляет собой сумму квадратов эффектов, n представляет собой количество повторных экспериментов.

y — это значение ответа, x _i ( i = 1, 2, 3) представляет каждый фактор, а формула подбора показана в (4).

y = α0 + ∑αixi + ∑αijxixj + α123x1x2x3 (4)

Среди них α ₀, α _i, α _ij, α ₁₂₃ — это, соответственно, среднее значение, влияние фактора i, влияние взаимодействия факторов i и j. , эффект взаимодействия трех факторов.

Результаты расчетов

Влияние мощности нагрева на теплопередачу потока

Влияние мощности на коэффициент теплопередачи

Рабочие жидкости: жидкий натрий, натрий-калиевый сплав, свинец и свинцово-висмутовый сплав. Предварительно установленное давление в системе составляет 1 МПа, температура секции предварительного нагрева — 620 K, температура секции охлаждения — 610 K, а удельная мощность колеблется от 2 до 30 кВт / м ². Тенденция изменения коэффициента теплопередачи четырех жидких металлов в зависимости от мощности показана на рисунке 4.

Рисунок 4 . Влияние тепловой мощности на коэффициенты теплоотдачи различных жидких металлов.

Из рисунка 4 видно, что коэффициент теплопередачи жидкого натрия уменьшается с увеличением мощности нагрева, а коэффициент теплопередачи натрий-калиевого сплава сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением мощности. Коэффициент теплопередачи свинца и свинца-висмута увеличивается с увеличением мощности. Хотя коэффициент теплопередачи жидкого натрия отрицательно коррелирует с мощностью, коэффициент теплопередачи натрия намного больше, чем у натрий-калиевого сплава, свинца и свинцово-висмутового сплава.Поскольку жидкий металл имеет общее физическое свойство, его молекулярная теплопроводность велика, а молекулярное число Прандтля намного меньше, чем у обычной жидкости. Следовательно, молекулярная термодиффузионная способность намного лучше, чем импульсная диффузионная способность, молекулярная теплопроводность сильнее, чем турбулентный перенос тепла, а теплопроводность играет роль в обеспечении теплопередачи. Теплопроводность жидкого натрия больше, чем у трех других жидких металлов, а его удельная теплоемкость при постоянном давлении выше, чем у других металлов.Таким образом, эффективность теплопередачи лучше при тех же условиях мощности. Тенденция изменения коэффициента теплопередачи четырех металлов в зависимости от мощности в основном зависит от теплопроводности и разницы температур между горячей и холодной секциями. По мере увеличения мощности температура жидкости увеличивается. Теплопроводность жидкого натрия уменьшается с повышением температуры. В то же время с увеличением мощности разница температур между холодной и горячей секциями жидкости увеличивается, а тепловая движущая сила жидкости также увеличивается, поэтому теплопередача жидкости увеличивается.По сравнению с тремя другими жидкими металлами, теплопроводность жидкого натрия сильно зависит от мощности. Теплопроводность занимает доминирующее положение, а усилением теплопередачи, вызванным разницей температур, можно пренебречь. Следовательно, тенденция изменения коэффициента теплопередачи согласуется с тенденцией изменения теплопроводности. Для свинца и свинца-висмута теплопроводность меньше зависит от температуры, а увеличение разницы температур, вызванное мощностью, увеличивает способность к теплопередаче.В результате коэффициент теплопередачи свинца и свинца-висмута увеличивается с увеличением мощности. Коэффициент теплопередачи натрий-калиевого сплава сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением мощности. Следовательно, этому способствует коэффициент теплопроводности и разница температур при небольшой мощности. Коэффициент теплопередачи увеличивается сначала с увеличением мощности, и скорость увеличения является быстрой. Когда мощность велика, теплопроводность уменьшается с увеличением мощности, и тормозящее влияние теплопроводности на теплопередачу больше, чем стимулирующее влияние разницы температур на теплопередачу.Таким образом, коэффициент теплопередачи натрий-калиевого сплава уменьшается с увеличением мощности, а уменьшение скорости происходит медленно.

Влияние мощности на массовый расход

При неизменных граничных условиях массовый расход четырех жидких металлов изменяется в зависимости от мощности, как показано на Рисунке 5.

Рисунок 5 . Влияние мощности нагрева на массовый расход различных жидких металлов.

Как видно из рисунка 5, массовые расходы жидкого натрия, натрий-калиевого сплава, свинца и сплава свинец-висмут увеличиваются с увеличением мощности.Массовый расход свинца и сплава свинец-висмут больше, чем у сплава натрия и натрия-калия. Это главным образом потому, что плотность свинца и свинца-висмута намного выше, чем плотность натрия и натрия-калия. Даже если скорость потока свинца и свинца-висмута мала, массовый поток будет выше, чем у натрия и натрия-калия. Поэтому обычно бывает более точным, сравнивая скорость потока при сравнении циркуляционной способности различных жидких металлов.

Влияние мощности на скорость

Сохранение постоянных граничных условий и изменение скорости в зависимости от мощности, как показано на рисунке 6.

Рисунок 6 . Влияние мощности нагрева на скорость движения различных жидких металлов.

Из рисунка 6 видно, что скорость различных жидких металлов увеличивается с увеличением мощности. Скорость натрий-калия была самой высокой, за ней следовала скорость натрия, а скорость свинца-висмута была самой низкой. Вначале разница в скоростях между четырьмя жидкими металлами невелика. По мере увеличения мощности разрыв между скоростями увеличивается.Это в основном связано с тем, что температура жидкости увеличивается с увеличением мощности, тепловое расширение жидкости вызывает увеличение разницы в плотности между горячей и холодной секциями, что приводит к увеличению напора привода и увеличению скорости. . По сравнению с тремя другими жидкими металлами, плотность натрий-калиевого сплава сильнее изменяется с температурой, поэтому его скорость наиболее резко увеличивается с увеличением мощности. Среди четырех жидких металлов способность сплава натрия и калия к естественной циркуляции является самой высокой.

Влияние мощности на температуру на выходе

Граничные условия остаются постоянными, а изменения выходной температуры четырех жидких металлов при включении питания показаны на Рисунке 7.

Рисунок 7 . Влияние мощности нагрева на температуру различных жидких металлов на выходе.

Как видно из рисунка 7, температуры на выходе различных жидких металлов увеличиваются с увеличением мощности. При такой же мощности натрий-калиевый сплав имеет самую высокую температуру на выходе.При более низкой мощности нагрева температура на выходе из свинца и свинца-висмута ниже температуры на выходе из натрия. Когда мощность достигает примерно 5 кВт / м ², выходная температура свинца и свинца-висмута превышает температуру натрия, и сохраняется тенденция к превышению. Это связано с тем, что удельная теплоемкость натрия больше, чем у свинца и сплава свинец-висмут. Следовательно, повышение температуры, вызванное свинцом и свинцом-висмутом, больше, когда поглощается одно и то же тепло. При меньшей мощности теплопроводность абсолютно превосходит удельную теплоемкость жидкого натрия.В результате жидкий натрий может поглощать больше тепла при той же мощности, и эффективность теплопередачи выше. Следовательно, его температура на выходе больше, чем у свинца и свинца-висмута в целом. При дальнейшем увеличении мощности теплопроводность натрия уменьшается с увеличением мощности, теплопроводность свинца и свинца-висмута увеличивается с увеличением мощности. Таким образом, преимущество в теплопроводности натрия ослабляется, и разница в теплопроводности между натрием и свинцовым сплавом свинец-висмут уменьшается.При этом доминирующее положение занимает разница в удельной теплоемкости, что приводит к более высокой выходной температуре свинца и свинца-висмута.

Влияние давления на теплопередачу потока

Рабочие жидкости: жидкий натрий, натрий-калиевый сплав, свинец и свинцово-висмутовый сплав. Температура секции предварительного нагрева 620 K, температура секции охлаждения 610 K, удельная мощность 20 кВт / м ², значения давления 1, 2, 3, 4 и 5 МПа соответственно.Коэффициент теплопередачи, массовый расход, скорость и температура на выходе четырех жидких металлов изменяются в зависимости от давления, как показано на Рисунке 8.

Рисунок 8 . Эффект давления. (A) Влияние давления на коэффициент теплопередачи, (B) влияние давления на массовый расход, (C) влияние давления на скорость и (D) влияние давления на температуру на выходе.

Как видно из рисунка 8, коэффициент теплопередачи жидкого натрия имеет тенденцию немного уменьшаться с увеличением давления, в то время как у сплава натрий-калий, с другой стороны, имеет тенденцию к увеличению.Из раздела «Влияние факторов на коэффициент теплопередачи» можно увидеть, что на коэффициент теплопередачи натрия в основном влияет взаимодействие мощности и давления, и коэффициент вклада составляет около 32,73%. Следовательно, давление влияет на коэффициент теплопередачи за счет связи с мощностью. Для натрий-калиевых сплавов на коэффициент теплопередачи влияет взаимодействие температуры и давления на входе. Давление влияет на коэффициент теплопередачи за счет связи с температурой на входе.Для свинца и свинца-висмута нет взаимодействия между давлением и мощностью или температурой, поэтому его коэффициенты теплопередачи мало меняются с давлением. В целом влияние давления на коэффициент теплопередачи жидких металлов не очевидно. Давление практически не влияет на массовый расход, скорость и температуру жидкого металла на выходе. При одинаковом давлении скорость движения натрий-калиевого сплава, натрия, свинцово-висмутового сплава и свинца последовательно уменьшается. Скорость не изменяется с давлением, потому что плотность жидкого металла меньше зависит от давления.Повышение давления не вызывает изменения разницы плотностей между горячим и холодным участками. Приводная головка системы имеет тенденцию к устойчивости, поэтому скорость потока жидкого металла не изменяется. Влияние давления на физические свойства жидкого металла невелико, поэтому температура на выходе различных жидких металлов имеет тенденцию быть стабильной.

Влияние температуры на входе на теплопередачу потока

Рабочие жидкости: жидкий натрий, натрий-калиевый сплав, свинец, свинцово-висмутовый сплав.Температура секции охлаждения составляет 610 K, удельная мощность составляет 20 кВт / м ², а температура секции предварительного нагрева — это температура на входе секции нагрева, и значения равны 620, 650, 680, 710 и 740 K, соответственно. Коэффициент теплопередачи, массовый расход, скорость и температура на выходе четырех жидких металлов изменяются в зависимости от температуры на входе, как показано на Рисунке 9.

Рисунок 9 . Влияние температуры на входе. (A) Влияние температуры на входе на коэффициент теплопередачи, (B) влияние температуры на входе на массовый расход, (C) влияние температуры на входе на скорость потока и (D) влияние температуры на входе от температуры на выходе.

Как видно из рисунка 9, коэффициент теплопередачи жидкого натрия уменьшается с увеличением температуры на входе. Температура на входе не влияет на коэффициент теплопередачи натрий-калиевого сплава, свинца и свинца-висмута. Это происходит главным образом потому, что теплопроводность жидкого натрия значительно изменяется с температурой, в то время как теплопроводность натрий-калиевых сплавов, свинца и свинца-висмута имеет меньшую тенденцию с температурой. Массовый расход, скорость и температура жидкого металла на выходе увеличиваются с увеличением температуры на входе.Плотность свинца и сплава свинец-висмут намного больше, чем у сплава натрия и натрия-калия, поэтому увеличение массового расхода более очевидно, чем у последнего. Однако увеличение скорости сплава натрий-калий и натрия было немного больше, чем у свинца и сплава свинец-висмут. При определенной мощности увеличение температуры жидкого металла на входе вызывает повышение температуры на выходе, что приводит к увеличению разницы температур между горячей и холодной секциями.В то же время это увеличивает движущую силу системы. Таким образом, скорость жидкого металла увеличивается с увеличением температуры на входе. Скорость увеличения выходной температуры сплава свинец-висмут больше, чем у свинца. Следовательно, когда температура на входе увеличивается до определенного значения, температура на выходе из свинца-висмута выше, чем температура на выходе из свинца. Это происходит главным образом потому, что удельная теплоемкость свинца увеличивается с увеличением температуры, а удельная теплоемкость свинца-висмута уменьшается с увеличением температуры, поэтому при поглощении того же количества тепла тенденция увеличения температуры свинца -висмут более очевиден.

Проверка результатов моделирования

Ma et al. (2007) провели экспериментальное исследование массового расхода и скорости естественной циркуляции свинца-висмута. Сравнение результатов моделирования и экспериментальных данных показано на рисунке 10.

Рисунок 10 . Сравнение результатов эксперимента и моделирования.

На рисунке 10, из-за разницы в размере модели между экспериментом и симуляцией, метод безразмерного среднего используется для работы с разницей температур, массовым расходом и скоростью потока.ΔT — разница температур между горячей и холодной секциями, ΔT _ave — средняя разница температур, W — массовый расход, W _ave — средний массовый расход, U — скорость потока, U _ave — средняя скорость потока. Расчетные данные сравниваются с экспериментальными данными безразмерным методом. Тенденция изменения экспериментальных результатов и результатов моделирования в основном одинакова, поэтому можно определить адаптивность установленной имитационной модели.

Факторный анализ

Влияние взаимодействия на коэффициент теплопередачи

С помощью метода факторного анализа анализируется взаимодействие между факторами. Влияние взаимодействия на коэффициенты теплопередачи различных жидких металлов показано на рисунке 11.

Рисунок 11 . Влияние взаимодействия на коэффициенты теплоотдачи различных жидких металлов. (A) Влияние натрия на коэффициент теплопередачи, (B) влияние на коэффициент теплопередачи натрий-калиевого сплава, (C) влияние на коэффициент теплопередачи свинца и (D) влияние на коэффициент теплопередачи свинца-висмута.

Из рисунка 11 видно, что влияние факторов на коэффициент теплопередачи естественного цикла жидкого металла. Когда влияние одного фактора изменяется с другими факторами, и разница между ними превышает диапазон случайных колебаний, указывается взаимодействие между ними. На рисунке 11, если две линии пересекаются, это означает, что существует взаимодействие между двумя факторами; если две линии почти параллельны, это означает, что взаимодействие между двумя факторами можно игнорировать.Среди факторов, влияющих на коэффициент теплопередачи жидкого натрия, есть взаимодействие между мощностью и давлением. Среди факторов, влияющих на коэффициент теплопередачи натрий-калиевых сплавов, есть взаимодействие между давлением и температурой на входе. Взаимодействие факторов, влияющих на коэффициент теплопередачи жидкого свинца, отсутствует. Что касается факторов, влияющих на коэффициент теплопередачи свинца-висмута, существует взаимодействие между мощностью и входной температурой; в то время как для мощности и давления, хотя две прямые линии имеют определенный наклон, они почти параллельны, и можно видеть, что взаимодействие невелико и им можно пренебречь.

Влияние факторов на коэффициент теплопередачи

Подставляя данные расчета в разделе «Результаты расчетов» в формулы (1) — (3), можно получить предполагаемый эффект и взаимодействие между факторами. Полунормальная вероятность влияния коэффициента теплопередачи показана на рисунке 12.

Рисунок 12 . Полунормальная вероятность влияния коэффициента теплоотдачи. (A) Влияние коэффициента теплопередачи натрия, (B) влияние коэффициента теплопередачи натрий-калиевого сплава, (C) влияние коэффициента теплопередачи свинца и (D) влияние коэффициент теплопередачи свинца-висмута.

На рисунке 12 незначительный эффект распределен нормально и обычно падает около линии на графике. Эффект дальше от прямой указывает, что фактор статистически значим и имеет наибольшее влияние на коэффициент теплопередачи. Процентный вклад эффекта рассчитывается как отношение суммы квадратов эффектов к общей сумме квадратов, что указывает на степень зависимости между влияющими факторами и коэффициентом теплопередачи.Для жидкого натрия, за исключением эффекта A, эффекта AB и эффекта C, другие эффекты незначительны. Эффект А отклоняется от линии дальше всего, указывая на то, что он имеет наибольшее влияние на коэффициент теплопередачи, и его доля составляет около 40,16%; степень вклада эффекта AB составляет около 32,73%, что указывает на взаимодействие между мощностью и давлением; ставка вклада эффекта C составляет около 6,79%. Для натрий-калиевого сплава эффект A имеет наибольшее влияние на коэффициент теплопередачи, и коэффициент вклада составляет около 78.16%; степень вклада эффекта BC в коэффициент теплопередачи составляет около 7,70%, что указывает на наличие взаимодействия между давлением и температурой на входе; другие эффекты незначительны для натрий-калиевых сплавов. Для жидкого свинца, за исключением эффекта A, другие эффекты незначительны, и степень вклада эффекта A в коэффициент теплопередачи составляет около 97,95%. Для сплавов свинец-висмут доля эффекта A составляет около 92,19%; коэффициент влияния AC составляет около 5.62%, поэтому существует взаимосвязь между мощностью и температурой на входе; другие эффекты пренебрежимо малы для сплавов свинец-висмут.

Заключение

Течение и теплоперенос естественной циркуляции жидкого металла было численно смоделировано с помощью CFX. Факторы влияния сравнивались с помощью факторного анализа. Получено влияние мощности, давления и температуры на входе на коэффициент теплопередачи жидкого металла.

(1) Коэффициент теплопередачи жидкого натрия уменьшается с увеличением мощности, тогда как коэффициент теплопередачи жидкого свинца и свинца-висмута увеличивается с увеличением мощности, а коэффициент теплопередачи натрий-калиевого сплава увеличивается в первую очередь и затем уменьшается с увеличением мощности.В тех же условиях натрий имеет лучшие характеристики теплопередачи, а его коэффициент теплопередачи намного больше, чем у трех других жидких металлов. Сплав натрий-калий обладает самой сильной способностью к естественной циркуляции, а его скорость потока выше, чем у других жидких металлов.

(2) Давление практически не влияет на скорость потока и температуру на выходе жидкого металла. На коэффициент теплопередачи жидкого натрия и натрий-калиевого сплава влияет давление.На коэффициент теплопередачи натрия влияет взаимодействие мощности и давления, и коэффициент вклада составляет около 32,73%. Следовательно, давление влияет на коэффициент теплопередачи за счет связи с мощностью. Для натрий-калиевых сплавов давление влияет на коэффициент теплопередачи за счет связи с температурой на входе. Для свинца и сплава свинец-висмут нет взаимодействия между давлением и мощностью или температурой, поэтому их коэффициенты теплопередачи мало изменяются с давлением.

(3) Для коэффициента теплопередачи четырех жидких металлов наибольший вклад вносит мощность. Степень вклада мощности в коэффициенты теплопередачи жидкого натрия, натрий-калиевого сплава, свинца и свинцово-висмутового сплава достигла 40,16, 78,16, 97,95 и 92,19% соответственно. Помимо свинца, на коэффициенты теплопередачи натрия, натрий-калиевого сплава и сплава свинец-висмут влияет взаимодействие между факторами. Следовательно, при улучшении коэффициента теплопередачи натрия, сплава натрий-калий и сплава свинец-висмут невозможно просто проанализировать влияние одного из факторов, и необходимо всесторонне рассмотреть взаимосвязь между факторами.

Заявление о доступности данных

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в статью / дополнительный материал.

Авторские взносы

Все перечисленные авторы внесли существенный, прямой и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее к публикации.

Финансирование

Этот проект поддержан Фондом естественных наук муниципалитета Пекина (3172032).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Боргохейн А., Махешвари Н. К. и Виджаян П. К. (2016). Эксперименты с естественной циркуляцией в свинцово-висмутовой петле неоднородного диаметра и проверка кода LeBENC. Прогресс Ядерная Энергия 91, 68–82. DOI: 10.1016 / j.pnucene.2016.03.005