Система отопления схема с принудительной циркуляцией: Cистемы отопления с принудительной циркуляцией

Cистемы отопления с принудительной циркуляцией

Циркуляция в системе отопления дома может быть естественной и принудительной. Системы с естественной циркуляцией позволяют обогревать только одноэтажный дом сравнительно небольших размеров, являются менее эффективными и функциональными. Поэтому наиболее широкое применение сегодня имеют системы, в которых осуществляется принудительная циркуляция теплоносителя.

ТМ Ogint представляет современные радиаторы для эффективной работы отопления данного типа. Также мы выпускаем и реализуем качественные монтажные комплектующие и трубопроводную арматуру.

Состав системы с принудительной циркуляцией

Современная система водяного отопления с принудительной циркуляцией состоит из следующих основных компонентов:

• котел. Возможно использование любых типов котельного оборудования;
• разводка трубопровода;
• отопительные приборы. Оптимальным выбором будут радиаторы Ogint. Наиболее высокую эффективность обеспечивают алюминиевые радиаторы Ogint — Classic, Delta Plus и Alpha, которые оптимально приспособлены к работе в автономных системах;
• циркуляционный насос, который может устанавливаться отдельно или быть вмонтированным в котел;
• закрытый расширительный бак.

Принцип работы и особенности системы с принудительной циркуляцией

Главной особенностью систем этого типа является то, что циркуляция теплоносителя поддерживается не за счет естественной разницы давлений, а принудительным путем при помощи циркуляционного насоса. Этот насос развивает необходимое давление, обеспечивая стабильную скорость движения воды по трубам. Он может устанавливаться как на подающей, так и на обратной магистрали.

Более предпочтительной является установка насоса на обратной магистрали, поскольку здесь он не подвергается воздействию высоких температур, что повышает его эксплуатационный ресурс.

Принудительный принцип движения теплоносителя позволяет использовать практически любые типы котлов для отопления частного дома. При этом оборудование может работать с умеренным температурным режимом: не требуется сильный нагрев воды для обеспечения ее циркуляции.

Важной составляющей является расширительный бак, который принимает излишки теплоносителя при его расширении. В данном случае используется герметичный бак, поэтому система также называется закрытой. Бак оснащается мембранным клапаном, который открывается при увеличении давления в системе выше определенного значения. Вода поступает в бак, давление в системе снижается до нормы, и клапан закрывается. При снижении давления в трубопроводе мембранный клапан открывается и выпускает воду в систему. Таким образом поддерживается стабильное давление, которое необходимо для нормальной и безопасной работы отопления.

Схема разводки труб при принудительной циркуляции может быть самой разной. Может применяться как однотрубная, так и двухтрубная разводка. Для одноэтажных зданий используется горизонтальная система. Схема отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией будет вертикальной (с использованием вертикальных стояков). Также эта схема позволяет отапливать и здание большей этажности.

По принципу движения теплоносителя система может быть тупиковой (встречной) и попутной. Встречная является более простой и дешевой. Попутная схема движения теплоносителя обеспечивает оптимальную сбалансированность системы особенно при значительной протяженности трубопроводов, например, если отапливается большой трехэтажный дом.

Выбор радиаторов осуществляется, исходя из показателей эффективности и надежности. Оптимальным вариантом будут алюминиевые радиаторы Ogint, которые обладают максимальной теплоотдачей и небольшим внутренним объемом.

Преимущества и недостатки систем с принудительной циркуляцией

Системы отопления с принудительным движением теплоносителя получили широкое распространение благодаря следующим преимуществам:

• возможность организации эффективного отопления при большой протяженности трубопроводов;
• быстрый нагрев всех радиаторов в системе;
• меньший диаметр труб для подключения котла и радиаторной системы, что существенно снижает затраты на материалы;
• работа котла с оптимальным температурным режимом, что дает экономию энергоносителя и увеличивает ресурс оборудования;
• простота монтажа за счет отсутствия необходимость обеспечивать уклон трубопроводов;
• отсутствие необходимости постоянно контролировать уровень теплоносителя — система замкнутая, и вода не испаряется;
• в качестве теплоносителя может использоваться антифриз;
• широкий выбор возможных вариантов разводки труб;
• эффективная и быстрая регулировка давления.

Имеются у отопления с принудительной циркуляцией и некоторые недостатки.

Главным недостатком является то, что система этого типа всегда зависит от электроснабжения, поскольку при аварийных отключениях электроэнергии циркуляционный насос не работает. Чтобы обеспечить стабильное отопление и предотвратить замерзание теплоносителя в таких аварийных ситуациях, рекомендуется использовать резервный электрогенератор.

Также недостатком систем с принудительной циркуляцией можно назвать наличие дополнительного механизма (циркуляционного насоса), который подвержен износу и может выходить из строя.

В системах с большой протяженностью трубопроводов размер расширительного бака может быть очень значительным. Дело в том, что закрытый бак заполняется не более чем на 30-60% объема. В результате могут потребоваться дополнительные решения по размещению бака.

В целом же, системы с принудительной циркуляцией — это оптимальное решение для большинства частных домов. Также они могут применяться и в квартирах. Использование передовых радиаторов Ogint позволит добиться максимальной эффективности в работе отопления.

Схемы отопления с принудительной циркуляцией, фото, видео

Конкуренция систем отопления с естественной и принудительной циркуляцией длится с тех пор, как был изобретен насос. Естественное передвижение теплоносителя (пользователи называют его «гравитацией» или «физикой») подчиняется законам сообщающихся сосудов и гравитации и не зависит от внешних источников энергии, то есть считается автономным. А любая схема отопления с принудительной циркуляцией включает в себя циркуляционный насос, который подключается к электросети, то есть существует прямая зависимость работы отопления от наличия напряжения.
Различия в схемах отопления с принудительной и естественной циркуляцией

Преимущества и недостатки принудительной системы отопления

Системы с естественной циркуляцией более надежны, так как в регионах с частым отключением электричества они будут работать бесперебойно, но все-таки им предпочитают схемы отопления с принудительной циркуляцией, так как насос решает следующие проблемы:

1. Не нужно прокладывать отопительные трубы большого диаметра – достаточно обычных полудюймовых металлопластиковых или ПВХ-труб: насос обеспечит течение жидкости в любом случае.
2. По тонким трубам передвигается меньший объем теплоносителя, а это значит, что его можно быстрее нагреть и увеличить тепловую отдачу. Также это помогает более точно регулировать температуру и расходовать меньше тепловой энергии, поэтому эксплуатация системы отопления с включением циркуляционного насоса обойдется дешевле.
3. С изменением скорости вращения крыльчатки насоса изменяется теплоотдача, то есть отопление в доме можно автоматизировать.
4. Отопление с насосом работает при любых уклонах и поворотах труб, что значительно облегчает монтаж системы.
5. При помощи коллекторной схемы можно включать параллельные ветки отопления, например, теплый пол или полотенцесушители.
6. Место монтажа расширительного бачка не регламентируется.

Место расширительного бачка в системе

В отличие от длинного перечня достоинств недостатков можно назвать всего два:

1. Отопление не будет работать при аварийном отключении электричества.
2. Хоть и небольшой, но расход электроэнергии насосом и системой автоматики.

Отопление может быть организовано по-разному: двухтрубная схема, однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией, трубная разводка вертикального или горизонтального типа, подача теплоносителя – верхняя или нижняя.

Наиболее распространена нижняя разводка труб, но при верхней можно комбинировать системы с принудительной и естественной циркуляцией, чтобы обеспечить работу отопления при аварийном отключении электричества за счет перепада высот в трубах.
Полная схема разводки отопления с циркуляционным насосом

Выбор циркуляционного насоса

Для отопительных систем с принудительным перемещением жидкости лучше приобретать малошумящие центробежные прямолопастные насосы. Прямые лопасти не могут создать большого давления, но постоянно толкают жидкость в нужном направлении, даже если длина трубопровода достаточно велика.

Монтаж насоса производится параллельно двумя шаровыми вентилями с байпасом, чтобы можно было его демонтировать в случае поломки без остановки движения теплоносителя.

Насос нужен не только для обеспечения постоянного движения жидкости по системе, но и для регулировки скорости ее течения. Чем быстрее будет двигаться теплоноситель, тем лучше теплоотдача и прогрев помещений.

Для расчета производительности насоса необходимо установить тепловые потери отапливаемых помещений, которые рассчитываются по потерям в наиболее холодную декаду зимы. В РФ эти параметры приведены к справочным значениям:

1. Для малоэтажного здания (до 2 этажей) при температуре -25⁰С потери тепла равны 173 Вт/м².
2. При -30⁰С тепловые потери составляют 177 Вт/м².
3. Для трехэтажного частного дома и выше при температуре -25⁰С тепловые потери равны 97-101 Вт/м².

Тепловые потери зданий

Мощность насоса (Р) рассчитывается по формуле: Q / С х D_t, где:

1. Q – тепловые потери помещения.
2. С – удельная тепловая емкость теплоносителя (справочное значение).
3. D_t – температурная разница между теплоносителем на прямой подаче и в трубе обратной подачи. Это значение зависит от схемы отопления и может быть равным:
   1. 20⁰С – для обычных отопительных систем, работающих по любой схеме;
   2. 10⁰С – для систем с низкой температурой теплоносителя;
   3. 5⁰С – для теплого пола.

Результат преобразуется в производительность (мощность) насоса путем его деления на плотность жидкости, работающей в системе, при средней температуре.
Плотность теплоносителя

Чтобы не проводить расчеты, мощность насоса можно выбрать по среднестатистическим нормам:

1. Для помещений с площадью до 250 м² – мощность насоса 3,5 м³/ч и напор (давление) до 0,4 Атм.
2. Для помещений с площадью 250-350 м² – мощность 4-4,5 м³/ч и напор до 0,6 Атм.
3. Для помещений с площадью 350-800 м² – мощность 11 м³/ч и давление 0,8 Атм.

При этом мощность насоса и производительность отопительной системы прямо зависит от утепления помещений и самого здания. Поэтому для полного и более точного расчета потребуется знать следующее:

1. Гидравлическое сопротивление труб и соединений.
2. Длину всех труб и удельную плотность теплоносителя.
3. Общую площадь оконных и дверных проемов.
4. Стройматериал стен, их толщину, материал и толщину утеплителя.
5. Есть ли в доме подвал, чердак, мансарда, цоколь.
6. Стройматериал кровли, кровельного пирога и т.д.

Расчет гидравлического сопротивления труб и фитингов

Поэтому теплотехнический расчет проще и надежнее заказать у специализирующейся на этом компании. Но в любом случае мощность насоса должна быть немного больше расчетной.

Составление схемы системы отопления с принудительной циркуляцией

При составлении схемы отопления начинают с вычисления мощности нагревательного прибора – котла. Простейший расчет:

1. Для 10 м² отапливаемой площади нужно резервировать 1 Квт.
2. При высоте потолков больше 2,5 метра мощность котла нужно умножать на 1,2.
3. Для районов Крайнего Севера мощность увеличивается на 30-50%.
4. При плохом или отсутствующем утеплении дома мощность котла увеличивается на 30-50%.
5. При собственном оборудовании ГВС на основе отопительного котла его мощность увеличивается на 30-50%.

На рисунке ниже показана упрощенная формула расчета мощности нагревательного прибора для частного дома, гаража или квартиры.
Формула расчета мощности котла отопления

С количеством радиаторов проще: под каждым окном обязательно должен быть один обогревательный прибор, в ванной и туалете – тоже. Согласно СНиП на обогрев помещения необходимо 100 Вт мощности на 1 м². Тепловая мощность одной секции радиатора указана в его паспорте, поэтому количество секций вычислить несложно, как и число обогревательных приборов для отдельного помещения. Дальше необходимо выбрать материал труб отопления, их диаметр, а также тип системы, по которой будет составляться схема.

Система отопления реализуется по закрытому или отрытому типу. Принципиальное отличие – только в способе монтажа и расположении расширительного резервуара. Если расширительный бачок не закрывается герметично, то и отопительная система будет называться открытой. Если бачок имеет мембрану, то это закрытая система отопления. Объем расширительного бачка рассчитывается по общему объему всей системы: 10:1. Бачок должен располагаться как можно ближе к циркуляционному насосу.

Как в открытой, так и в закрытой системе отопления есть риск попадания воздуха в трубы. Кроме того, воздух обязательно будет образовываться при контакте теплоносителя с материалом труб, рубашки котла, радиаторами. Поэтому в самой высокой точке на схеме устанавливается автоматический клапан для стравливания воздуха, а на каждом обогревательном приборе (радиаторе или батарее) – кран Маевского.

Кран Маевского

После сборки всех узлов и монтажа элементов отопления систему промывают. Это делается простой заливкой чистой воды в систему, после чего проверяются все соединения на протечку. Котел и циркуляционный насос врезаются в систему последними. Если котел не газовый, а на твердом топливе, то в систему включается собственная группа безопасности с манометром, а также спускным и подрывным клапанами. В газовых и электрических отопительных агрегатах группа безопасности идет в комплекте. Также на входном трубопроводе, подающем теплоноситель в котел, устанавливается защитный фильтр, обеспечивающий очистку от абразивных частиц и мусора.

Проблема отсутствия циркуляции

Причины плохой или отсутствующей циркуляции теплоносителя в системе:

1. Насос малой мощности.
2. Трубы маленького диаметра.
3. Не установлены обратные клапаны.
4. Грязь или воздух в системе.
5. Протечка системы.

Решение проблем по порядку:

1. Гидравлический расчет мощности насоса, что одновременно поможет выбрать диаметр труб – ½ или ¾ дюйма.
2. Обязательная врезка фильтров грубой очистки на входе в котел и перед насосом.
3. Монтаж клапанов – спускного и подрывного, а также клапана на расширительном бачке.
4. При сборке новой системы необходимо заливать только чистый теплоноситель, при ревизии старой – промывка и заливка проверенного.
5. Все протечки – как в системе (в радиаторах и трубах, на фитингах и клапанах), так и в котле, видны невооруженным глазом, даже если это происходит достаточно медленно. В любом случае достаточно суток, чтобы протечка проявила себя.

Система отопления с принудительной циркуляцией

«Классические» схемы отопления используют гравитацию и изменение плотности воды, чтобы добиться циркуляции в трубах. При этом ключевым параметром трубопроводной системы является гидравлическое сопротивление.

Напора, создаваемого горячей водой, может не хватить для создания устойчивой циркуляции. Это приведёт к образованию пара в источнике тепла и выходу его из строя. Решением этой проблемы стал насос, добавленный в схему перед котлом.

Циркуляционный насос для отопления

Циркуляционный насос позволяет проталкивать теплоноситель через источник тепла, обычно это водогрейный котёл, который может работать на разных видах топлива. Жидкость проходит сквозь подводящие трубы, радиаторы и отводящие трубы, отдавая тепло помещениям. После этого она снова попадает в насос для повторения цикла.

Состав оборудования в системе с принудительной циркуляцией

Схема отопления содержит следующие основные элементы:

• ​Котёл или другой источник тепла, поднимает температуру теплоносителя для обогрева помещения, обычно располагается в бойлерной на уровне цокольного или первого этажа.

В зависимости от конструкции, может содержать электрические элементы или быть полностью автономным (котлы для твёрдого топлива).

• Теплоноситель — рабочее тело для данной схемы, он переносит тепло от источника к потребителям. Самым дешёвым и доступным является обычная вода, реже используются антифризы, которые позволяют не дренировать систему отопления даже в очень большой мороз.
• Трубопроводы и арматура обеспечивают циркуляцию к радиаторам, от них зависит гидравлическое сопротивление и срок службы всей системы. Чем больше сопротивление этих элементов коррозии, тем дольше прослужит отопление.
• Радиаторы, от их конфигурации зависит теплообмен и температура в помещении.
• Циркуляционный насос, обеспечивает устойчивую циркуляцию, может быть как маломощным, при небольшом сопротивлении системы, так и крупным.

Особенность! Уплотнительные элементы циркуляционного насоса не приспособлены к работе при высоких температурах. Потому его всегда устанавливают перед входом в котёл. Так создаются наиболее щадящие условия.

Бак-компенсатор — важный компонент данной схемы отопления. Он обеспечивает компенсацию температурных расширений теплоносителя. При его отсутствии возможно превышение максимального допустимого давления и разрыв труб или батарей. Он защищает от гидроударов при пуске системы. Существует несколько типов конструкции этого элемента.

Преимущества и недостатки

Преимущества системы:

• Возможность быстрого разогрева за счёт раннего начала движения теплоносителя.
• Использование труб минимального размера, на чём можно серьёзно сэкономить.
• Равное распределение тепла по радиаторам, во всех помещениях температура в батареях будет примерно одинаковой.
• Для сложных схем существует возможность регулирования температуры в каждом помещении.

​

Фото 1. Система отопления с принудительной циркуляцией позволяет установить подобные регуляторы температуры для радиаторов.

Следует понимать, что использование дополнительного насоса становится необходимостью при определённой длине труб либо при большем количестве радиаторов.

Одновременно с этим появление насоса в схеме приводит к возникновению следующих проблем:

• Перепады давления при включении насоса могут привести к появлению течей в системах, для их нейтрализации устанавливается расширительный бачок.
• Схема отопления становится энергозависимой. Даже маломощный насос требует электрического тока для своей работы, а в случае проблем в центральной сети против холода поможет только установка дизельного генератора.

Различия между закрытой и открытой системами

В зависимости от применяемого типа бака-расширителя системы с принудительной циркуляцией подразделяют на закрытые и открытые. Это устройство предоставляет возможность воде несколько раздаться при нагреве, тем самым защищая трубы и оборудование от избыточного давления.

Открытый расширительный бачок имеет контакт с воздухом. Оттого вода постепенно испаряется из трубопроводов отопления, из-за этого появляется необходимость периодически доливать в систему некоторое количество теплоносителя. Кроме того, кислород растворяется в воде, что повышает скорость коррозии и засорения металлических частей, особенно это критично для котлов. Несомненным плюсом такого бака является его дешевизна.

Фото 2. Пример вертикального герметичного бачка-расширителя закрытого типа с диафрагменной мембраной.

Закрытый бачок-расширитель формирует герметичную систему. Она не имеет минусов открытой схемы, однако, и стоимость такого оборудования значительно выше. На рынке представлены два основных вида герметичных бачков: с диафрагменной мембраной и мембраной баллонного типа. Чем сложнее конструкция, тем больше надёжность и стоимость этого устройства. Оно в любом случае обойдётся дороже открытого бака, плюсами будет отсутствие потерь и контакта с атмосферой.

Вам также будет интересно:

Варианты разводки схемы с циркуляционным насосом

Существует два способа соединения радиаторов между собой: последовательное и параллельное подключение.

При последовательном подключении батарей друг к другу используется всего одна труба, поэтому эта схема получила название однотрубной. При параллельном подключении одна труба является подающей, а другая собирающей.

Последовательное соединение

Однотрубная схема экономит материалы, монтажные работы занимают мало времени. К сожалению, нет возможности обеспечить одинаковую температуру в каждом радиаторе, так как теплоноситель движется последовательно.

При большом количестве батарей такой вариант системы становится не работоспособен. Первые потребители получают слишком высокую температуру, а в последние батареи теплоноситель наоборот поступает с недогревом.

Двухтрубная система

Затраты, по сравнению с однотрубной разводкой, значительно выше, но из-за равномерной раздачи по батареям, температура в помещениях совпадает. Гидравлическое сопротивление уменьшается, что отлично сказывается на режиме работы циркуляционного насоса.

Важно! При использовании горизонтальной двухтрубной разводки в батареях задерживается воздух. Образуются нарушения циркуляции из-за воздушной пробки. Для её устранения предусматривают краны Маевского.

Горизонтальная и вертикальная разводка

Вертикальная разводка — это классическая однотрубная схема, при которой горячая вода подаётся на верх многоквартирного дома, проходя оттуда все радиаторы. Такая схема экономит материалы. Поэтому до сих пор используется недобросовестными строителями.

Двухтрубная вертикальная разводка применяется в современных домах, когда горячий стояк (вместе с собирающим) протянут через все этажи и раздаёт теплоноситель каждой батареи по отдельности, поэтому в каждой квартире примерно одинаковая температура.

Такая схема позволяет снизить потери тепла, но отличается большими затратами на трубы.

При отоплении как многоэтажных, так и частных домов используется горизонтальная двухтрубная разводка, иногда называющаяся поэтажной. Отопительные приборы на этаже подключены не последовательно и параллельно, при этом возможно образование воздушных пробок. По этой причине в такой системе необходимо устанавливать запорную арматуру и воздушные краны на каждую батарею без исключений.

Полезное видео

Ознакомьтесь с видео, в котором разбирается схема отопления с принудительной циркуляцией.

Общие рекомендации

Для работ по монтажу системы отопления существуют СП.13330.2012. С их помощью рассчитывается количество радиаторов, расход теплоносителя. Первый этап является самым важным. Правильный расчёт и составление схемы избавят от перерасхода материалов и нестыковок при монтаже. Для таких работ лучше подобрать человека с опытом в строительстве.

Солнечная система нагрева воды с принудительной циркуляцией с использованием плоских пластинчатых коллекторов с тепловыми трубками: Анализ энергии и эксергии

https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.05.063Получить права и содержание

Основные моменты

•

Солнечная система водяного отопления с принудительной циркуляцией с использованием коллектора новой конструкции.

•

Тепловые трубки встроены в обычный плоский коллектор.

•

Анализ энергетических и эксергетических характеристик выполняется на основе переходных процессов.

•

Обсуждается влияние различных конструктивных и рабочих параметров.

Реферат

Поиск инновационных методов имеет решающее значение для эффективного использования солнечной энергии. В этом исследовании предлагается многообещающая альтернатива традиционным системам путем интеграции тепловых трубок с широко используемыми плоскими пластинчатыми коллекторами в качестве средств отвода тепла. Ожидается, что такая конфигурация позволит избежать некоторых недостатков, присущих традиционным коллекторам с плоскими пластинами.Анализ переходных характеристик был проведен для солнечной водонагревательной системы с полной принудительной циркуляцией, работающей с плоско-пластинчатым коллектором с тепловыми трубками (HPFPC). Кроме того, обсуждались тепловые характеристики всей системы и ее дневные энергетические и эксергетические характеристики с учетом почасовых данных о погоде в самый холодный месяц года со средней дневной температурой 9,56 ° C в Фесе, Марокко. Кроме того, была введена среда моделирования и выполнено динамическое моделирование для оценки общей производительности при наихудшем сценарии.Факторы производительности, включая солнечную фракцию, тепловой и эксергетический КПД коллектора, оценивались ежечасно и ежедневно. Результаты моделирования сравнивались с экспериментальными результатами, приведенными в литературе, и они показали хорошее согласие. Эти результаты доказали, что солнечная водонагревательная система способна поддерживать разумный тепловой КПД до 33% и эксергетический КПД до 4% с суточной долей солнечной энергии выше 58% в самый холодный месяц года в исследуемом месте.

Ключевые слова

Тепловая труба

Солнечный коллектор

SWH

Переходный процесс

Солнечная фракция

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2019 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Принудительная циркуляция или термосифон? Какой из них лучше?

Солнечная энергия может быть наиболее эффективным возобновляемым источником энергии при использовании соответствующей технологии.Солнечная энергия, которую Земля получила всего за 1 час, может покрыть потребности всего населения в энергии в течение 1 года, поэтому солнечные водонагреватели — это легкодоступные технологии, которые могут эффективно и экономично заменить обычные водонагреватели. Могут возникнуть вопросы относительно того, что лучше, но не может быть общего лучшего типа распространения, так как иногда это будет зависеть от приложения, местоположения, доступности сайта и т. Д.

Циркуляция — это процесс, с помощью которого система перемещает рабочие жидкости из одной точки в другую по всей системе.Мы используем процессы циркуляции в приложениях механики жидкости. Есть два основных метода циркуляции жидкости в системе; естественная циркуляция и принудительная циркуляция. Термосифон — это естественная циркуляция.

Как следует из названия, естественная циркуляция основана на изменении плотности жидкости во время подвода тепла и изменении высоты для циркуляции рабочей жидкости по системе, в то время как в системах с принудительной циркуляцией для циркуляции жидкости используются электрические насосы, клапаны или контроллеры.

Принудительное обращение

Как упоминалось ранее, процессы с принудительной циркуляцией находят широкое применение в приложениях механики жидкости, от производства электроэнергии до охлаждения. Вот некоторые из них:

• Котел с принудительной циркуляцией : Это котел, в котором внешняя энергия добавляется насосом для циркуляции воды (рабочей жидкости) вокруг котла. В котле нам требуется добавление тепла к рабочему телу от источника тепла, чтобы превратить его в пар для привода первичного двигателя.В котле с естественной циркуляцией изменения плотности приводят к движению воды, поскольку она нагревает воду, так как более горячие части воды и пара становятся менее плотными и перемещаются к верху печи. Находясь в системе принудительной циркуляции, он выполняет это движение жидкости с помощью насоса вместо того, чтобы ждать образования перепада давления. Котел с принудительной циркуляцией обычно полезен в областях, где нельзя использовать более крупные системы, и быстрое производство пара имеет первостепенное значение.
• Испаритель с принудительной циркуляцией : Мы используем испарители с циркуляцией для разделения жидких смесей или концентрирования химических веществ с помощью теплообменников и устройств мгновенного разделения, чтобы превратить их в пар без кипения и многократно рециркулировать растворители до достижения желаемой чистоты.В системах с принудительной циркуляцией используются насосы для циркуляции жидкости по системе, особенно там, где нам нужна максимальная скорость циркуляции. Кроме того, благодаря высокой скорости циркуляции мы можем избежать многих проблем, связанных с циркуляционными испарителями, таких как: обрастание, образование накипи и скопление кристаллов. Кроме того, из-за повышенной турбулентности, связанной с высокими скоростями, мы можем добиться повышенного коэффициента теплопередачи между жидкостью и источником тепла. Мы требуем, чтобы мы использовали испаритель с принудительной циркуляцией там, где есть высокий коэффициент рециркуляции.
• Системы охлаждения с принудительной циркуляцией : Системы охлаждения используются для снижения температуры тела посредством конвекции или теплопроводности путем пропускания охлаждающей жидкости для облегчения передачи тепла между телами. В системах охлаждения с принудительной циркуляцией обычно используется вентилятор или насос для увеличения скорости циркуляции. Таким образом, тело охлаждается с большей скоростью.

Термосифонная система или циркуляция

Термосифон — это метод пассивного теплообмена, используемый для циркуляции жидкостей и летучих газов в системах охлаждения и обогрева.Он работает на принципах естественной конвекции, используя естественную разницу плотностей между горячими и холодными жидкостями, чтобы создать перепад давления для создания естественного движения жидкости.

Процесс использует тепловую энергию от внешнего источника, обычно в виде солнечной энергии, через фоторецепторы и использует ее для нагрева рабочей жидкости.

По мере того, как мы подводим тепло к жидкости, плотность более теплой жидкости уменьшается, заставляя ее плавать над более холодной жидкостью, создавая градиент давления, поскольку более холодная жидкость замещает ее внизу.

Некоторые области применения термосифонной циркуляции включают:

• Бытовые системы водяного отопления : Часто мы используем солнечный нагреватель. По мере того как энергия фоторецепторов нагревает жидкости, плотность нагретой воды уменьшается, и она поднимается и течет по трубопроводу для использования, в то время как более холодная вода заменяет ее внизу. Процесс продолжается до тех пор, пока температура воды не достигнет равновесия с поступлением солнечной энергии.
• Системы охлаждения : Мы используем термосифонные системы в системах охлаждения для бытовых систем и электронных компонентов.Они используются для передачи тепла от горячих зон за счет конвекции. Жидкость поглощает энергию из горячей области и поднимается в теплообменник, где она охлаждается, в то время как более холодная жидкость заменяет ее внизу. Затем процесс продолжается до достижения равновесной температуры.

Сравнительный анализ

В зависимости от тепловой системы принудительная циркуляция и термосифон могут отличаться по своим характеристикам. Система принудительной циркуляции потребует потребления энергии и, следовательно, не будет подходящей для регионов, где потребление энергии вызывает озабоченность.Некоторые исследования показывают, что термосифонная система будет иметь меньшую эффективность по сравнению с принудительной циркуляцией. Однако принудительная циркуляция может иметь низкую эффективность из-за тепловых потерь через насос, используемый для направления движения жидкости.

Оригинальное исследование показывает разные результаты, хотя некоторые из них более специфичны для конкретных тепловых систем, таких как солнечные обогреватели. Следовательно, некоторые определенные условия могут повлиять на конечный результат и заключение. КПД тепловой системы солнечного нагревателя с принудительной циркуляцией увеличился на 63% по сравнению с естественной циркуляцией (термосифон).Однако с изменением размещения коллектора стратификация воды в резервуаре для воды по температуре ухудшилась. Следовательно, термический КПД снижается. Хотя снижение было, не уточнялось, была ли она ниже естественной циркуляции. Важно отметить, что на производительность любой тепловой системы циркуляционного типа влияют различные факторы.

Заключение

И последнее: не существует лучшего типа циркуляции для тепловой системы. Однако в особых случаях он может использовать либо принудительную циркуляцию, либо термосифон.Тем не менее, важно то, что какой бы тип циркуляции ни использовался в предполагаемых тепловых системах, он соответствует этому сценарию. Помимо эффективности важными факторами являются безопасность и нормативные требования. Будь то водонагреватели, системы бассейнов и спа, водяные насосы, очистка воды или другие мои системы, они должны быть одобрены муниципалитетом Дубая и одобрены QCC. Также обязательна сертификация ISO 9001. От Moosa-Daly вы получите лучшее из тепловых приложений, будь то принудительная циркуляция или термосифон.Для получения дополнительных продуктов щелкните здесь, чтобы получить доступ к нашему полному портфолио.

, Хаким Кагалвала, руководитель отдела развития бизнеса

Солнечные нагревательные панели с принудительной циркуляцией «Nanosun²

Схема системы принудительной циркуляции

Системы принудительного отопления — идеальное решение для производства большого количества горячей воды: для зданий с большим количеством квартир, домов престарелых и для мест с очень высоким потреблением воды, таких как отели, рестораны, спортивные центры или тренажерные залы с душем…

Как они работают?

Давайте узнаем, как работают эти системы, следуя диаграмме справа.

Внутри тепловых коллекторов (A) находятся трубки, а внутри трубок течет жидкость (вода + антифриз), которая нагревается под воздействием солнечных лучей. Блок управления (B) измеряет температуру жидкости в панели, а также измеряет температуру воды внутри резервуара. Если жидкость в панелях горячее, чем вода внутри резервуара, блок управления включает насос (C), который отправляет жидкость в контур, проходя через змеевик внутри резервуара. Обмен тепла от жидкости к воде в резервуаре происходит через змеевик (D).Затем тепло поступает в водяной контур дома (E).

ЗИМА
Зимой или в течение продолжительных периодов плохой погоды требуется больше воды, чем может обеспечить система. В этих случаях активируется бойлер (F). Он нагревает воду, которая проходит через другой змеевик, расположенный в верхней части котла, обеспечивая тем самым тепло, необходимое для достижения желаемой температуры. Котел в любом случае используется меньше и как следствие потребуется меньше газа или дизельного топлива.

ЛЕТО
Летом солнечная система обеспечивает достаточно горячей водой для ванных комнат, кухни и прачечной.

Чтобы понять, какая тепловая система лучше всего соответствует вашим потребностям, мы должны начать с определения потребления тепла и площади, доступной для размещения солнечных панелей (крыша или земля).

Основными преимуществами этих установок являются:

1. Высокая эффективность благодаря вертикальному резервуару (избегается смешивание горячей и холодной воды)
2. Размещение резервуара внутри дома (ограничение визуального воздействия системы)

(PDF) Дифференциация характеристик солнечного водонагревателя при естественной и принудительной циркуляции

Международный научно-исследовательский журнал инженерии и технологий (IRJET) e-ISSN: 2395-0056

Том: 04 Выпуск: 11 | Ноя-2017 www.irjet.net p-ISSN: 2395-0072

© 2017, IRJET | Значение импакт-фактора: 6,171 | Сертифицированный журнал ISO 9001: 2008 | Страница 1224

Дифференциация производительности солнечного водонагревателя при естественной

и принудительной циркуляции

Профессор Рохит Р. Джадхао1, профессор Приянка Барде2, профессор ВишалСингх Раджпут3, профессор Гауспира Макандар4

1,2,3,4 Ассистент Профессор кафедры машиностроения

ПКЭТ Н.M.I.E.T, Talegoan Dabhade, Пуна (MH), Индия.

———————————————— ——————— *** ————————— ——————————————-

Аннотация — Есть много солнечные водонагревательные системы

доступны на коммерческом рынке для удовлетворения различных потребностей клиентов

, таких как плоский коллектор, концентрирующий коллектор

, вакуумный трубчатый коллектор и интегрированный коллектор

для хранения.Предлагается экономически эффективное увеличение тепловых характеристик солнечного водонагревателя

с использованием интегрированной системы Natural &

с принудительной циркуляцией.

Системы горячего водоснабжения с естественным накоплением

широко используются в быту из-за вызванной эффективности

, однако эффективность ниже из-за более низкого расхода коллектора

при естественной циркуляции. Система принудительной циркуляции

(FCS) обеспечивает более высокий КПД, но требует для работы

электроэнергии, поэтому следует избегать тепловых потерь.

В этом исследовании мы показываем, что температура воды на входе

и выходе из коллектора определяется с естественной и принудительной циркуляцией

для расчета эффективности коллектора. Серия испытаний

проводится для определения эффективности в течение 15 минут

периодов в диапазоне разницы температур между

средней температурой воды и температурой окружающей среды.

Ключевые слова: солнечный водонагреватель; FCS; Натуральный

обращения; Принцип термосифона; Эффективность.

1. ВВЕДЕНИЕ

Солнечная система для горячего водоснабжения

и отопления зданий с использованием существующей технологии,

незначительно конкурентоспособна с отоплением с использованием других форм энергии

, таких как нефть, газ и т. Д. Настоящая работа направляется на

использование солнечной энергии для нагрева воды. Они

изучали влияние различных параметров (таких как местные климатические условия

и расчетные факторы) на производительность

различных типов солнечных водонагревателей.Однако компактный солнечный водонагреватель

, т.е. (абсорбер и накопительный бак

интегрированы в нашу систему) не привлек

особого внимания со стороны исследователей.

За последние пять лет солнечная система горячего водоснабжения

приобрела значительную популярность благодаря финансовым стимулам

, предоставленным центральным правительством и правительствами штатов. Для поддержания

качества коллекторов на таком расширяющемся рынке,

объектов для проведения испытаний стандартов стали неотложным требованием

.

Потребности в тепле в различных секторах экономики Индии

можно частично удовлетворить за счет использования солнечной энергии,

позволяет экономить традиционные источники энергии.

Среди различных применений солнечной тепловой энергии, солнечные системы горячего водоснабжения

нашли широкое распространение в

Индии. Чтобы продвигать использование этих устройств, Govt. of India

запустили различные схемы, которые привели к созданию

крупной промышленной инфраструктуры внутри страны.С точки зрения

из этого, точные методы тестирования и инструменты

кажутся более чем когда-либо важной предпосылкой для упорядоченного проникновения

и эффективного распространения солнечной энергии

в наше общество.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В этой главе дается обзор различных исследований, проведенных в области солнечных систем горячего водоснабжения

, в частности, естественного и принудительного режимов работы

в прошлом и

в настоящее время.

Zerrouki et al. (2002) проанализировали естественную циркуляцию

бытового солнечного водонагревателя с термосифоном в

Алжире и обнаружили, что расход таких водонагревателей

можно увеличить, увеличив относительную высоту между

коллектором и накопительным баком, но это не имеет большого эффекта

на эффективность системы.

Shariah et al. (1996) проанализировали оптимальные значения

для высоты накопительного бака и объема солнечной системы горячего водоснабжения типа термосифон

для рабочего диапазона от 50 до

80ºC.

Хусейн (2003) исследовал двухфазный солнечный водонагреватель

с термосифоном с естественной циркуляцией и плоской пластиной

и предположил, что отношение объема накопительного бака к коллектору

и соотношения размеров накопительного бака

существенно влияют на производительность нагревателя. в то время как высота

между баком нагревателя и коллектором мало влияет на

, и для этого же предлагаются оптимальные значения.

Cadafalch (2009) разработал одномерную численную модель переходных процессов

для плоских солнечных тепловых устройств

и описал основы модели для конструкции

и оптимизации плоских пластинчатых коллекторов. Эта модель

может использоваться для анализа различных компонентов, таких как

, многослойное остекление, прозрачная изоляция, воздушные зазоры, поверхностные покрытия

, непрозрачная изоляция и накопление энергии в воде

.

Dagdougui et al. (2011) проанализировали оптимизацию производительности

плоского коллектора солнечного водонагревателя

на основе количества и типа крышки

Солнечное водонагревание — солнечная энергия для зданий

Солнечное водонагревание — это старейшее и наиболее распространенное применение солнечной технологии.

Вот простое объяснение солнечного нагрева воды.

Основы технологии солнечного нагрева воды можно увидеть на диаграмме выше.Солнечный коллектор (см. Солнечные коллекторы) поглощает солнечное излучение, нагревает воду и распределяет ее в накопительный бак, который затем используется по всему дому для горячего водоснабжения.

Существует два основных метода солнечного отопления: термосифонные системы и системы с принудительной циркуляцией.

Система Thermoshyphon

Хранение воды в солнечные или ночные периоды является причиной использования термосифонных систем. Принцип, который использует эта технологическая система, заключается в том, что холодная вода имеет более высокую плотность, чем теплая вода, и поэтому будет тонуть.Бак для хранения воды расположен над солнечным коллектором для создания циркуляции воды. Поток холодной воды вниз через коллектор нагревается и поднимается обратно в бак. Потребитель использует горячую воду из верхней части резервуара. Система термосифона обычно используется для небольших нужд горячего водоснабжения.

Следующий рисунок дает четкое визуальное представление о системе термосифона.

Система принудительной циркуляции

Вместо того, чтобы использовать силу тяжести, система принудительной циркуляции использовала электрический насос для перемещения воды по системе.Это позволяет устанавливать резервуар и коллектор отдельно. Есть электрические датчики, которые контролируют температуру воды из коллектора и бака. Это запускает насос для перемещения воды по системе. Эту систему можно использовать для умеренных потребностей в горячей воде, и ее очень легко реализовать в сотрудничестве с существующей системой электрического или ископаемого топлива.

Система принудительной циркуляции показана ниже.

Автор: Крис Кастелло

Отредактировал: Шон Мерфи

Экспериментальная проверка солнечной системы водяного отопления с принудительной циркуляцией, оснащенной плоскими солнечными коллекторами — Пример

Вт.Вайс, М. Спорк-Дур, «Солнечное отопление во всем мире. Развитие мирового рынка и тенденции в 2018 году. Подробные данные о рынке в 2017 году», 2019 г. [Онлайн]. Доступно: http://www.iea-shc.org/data/sites/1/publications/Solar-Heat-Worldwide-2019.pdf. [Проверено в июне 2019 г.].

А. Марадж, А. Ламани, М. Алкани, А. Дорри, «Экспериментальный анализ во время долгосрочной работы солнечной системы водяного отопления с принудительной циркуляцией, оснащенной плоскими коллекторами для условий средиземноморского климата» Международный журнал механических и Технология производства, Vol.3, Issue 5, pp. 52-57, 2015.

Д. В. Ли, А. Шарма, «Тепловые характеристики активных и пассивных систем водяного отопления на основе годовой эксплуатации» Solar Energy, Vol. 81, стр. 207-215, 2007.

L.M. Ayompe, A. Dyffy, «Анализ тепловых характеристик солнечной системы водяного отопления с плоскими коллекторами в умеренном климате» Applied Thermal Engineering, Vol. 58, стр. 447-454, 2013.

С. Фертахи, Т. Бухал, Ф.Гагаб, А. Джамиль, Т. Кусксу, А. Бенбассу, «Оптимизация конструкции и тепловых характеристик системы принудительного коллективного производства горячей воды с использованием солнечной энергии в Марокко для энергосбережения в жилых зданиях» Solar Energy, Vol. 160, pp. 260-274, 2018.

В. Бадеску, М.Д. Стайковичи, «Возобновляемая энергия для пассивной модели отопления дома в активной солнечной системе отопления» Энергетика и здания, Vol. 38, pp. 129-141, 2006.

.

А. Хобби, К. Сиддики, «Оптимальная конструкция солнечной системы нагрева воды с принудительной циркуляцией для жилого дома в холодном климате с использованием TRNSYS» Solar Energy, Vol.83, pp. 700-714, 2009.

.

г. н.э. Ногейра, М. Видотто, Ф. Тоняццо, Дж. Дебастиани, «Программное обеспечение для проектирования солнечных водонагревательных систем» Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики, том 58, стр. 361.375, 2016.

А. Аллухи, А. Джамиль, Т. Кусксу, Т. Эль-Ракифи, Ю. Мурад, Ю. Зераули, «Солнечные системы отопления бытового водоснабжения в Марокко: анализ энергии» Преобразование энергии и управление, Vol. 92, стр. 105-113, 2015.

М.Бойч, С. Калогироу, К. Петрониевич, «Моделирование солнечной системы нагрева воды для бытовых нужд с использованием временной модели» Renewable Energy, Vol. 27, pp. 441-452, 2002.

.

M.J.R. Абдуннаби, К.М.А. Алакдер, Н.А.Алькишриви, С. Абугрес, «Экспериментальная проверка принудительной циркуляции солнечных водонагревательных систем в TRNSYS» Energy Procedure, Vol. 57, pp. 2477-2486, 2014.

.

L.M. Ayompe, A. Dyffy, S.J. Маккормак, М. Конлон, «Утвержденная модель TRNSYS для солнечных систем водяного отопления с принудительной циркуляцией с плоскими пластинами и вакуумными трубчатыми коллекторами с тепловыми трубками» Прикладная теплотехника, Vol.31, стр. 1536-1542, 2011.

С. А. Калогиру, «Долгосрочное прогнозирование эффективности солнечных систем водяного отопления с принудительной циркуляцией с использованием искусственных нейронных сетей» Applied Energy, Vol. 66, pp. 63-74, 2000.

И. Сорига, В. Бадеску, “Характеристики систем SDHW с полностью смешанным и стратифицированным резервуаром при работе в радиационных режимах с разной степенью устойчивости” Energy, Vol. 118, стр. 1018-1034, 2017.

Географические названия, «Тирана-Албания» [Интернет].Доступно: http://www.geographic.org/geographic_names/name.php?uni=-168608&fid=283. [Проверено в январе 2013 г.].

NANR, «Energjia diellore» 2012. [Online]. Доступно: http://www.akbn.gov.al/images/pdf/energji-te-rinovueshme/Energjia_Diellore.pdf. [Проверено в августе 2012 г.].

Lapesa, Isoterm plus 2010, Lapesa Gruppo Empresarial s.l., [Интернет]. Доступно по адресу: http://www.nanfor.com/demos/isofoton/technical/material/pdf/productos/termica/captadores/captadores%20planos/ISOTHERM%20PLUS_ing.pdf. [Проверено в августе 2012 г.].

А. Марадж, «Моделирование и исследование работы 3-х различных типов солнечных водонагревательных установок для климатических условий центральной части Албании», Ph.D. диссертация, Политехнический университет Тираны, Тирана, Албания, декабрь 2014 г. [Online]. Доступно по адресу: http://fim.edu.al/programet/doktorature/temat/altin_maraj.pdf.

«Ресол Продактс» Резол, 2010. [Online]. Доступно: http://www.resol.de/index/produkte/sprache/en/#kategorie5.[Проверено в июне 2017 г.].

Lapesa. Баки для горячей воды для бытового потребления. [Онлайн]. Доступно: http://lapesa.es/en/domestic-hot-water/coral-vitro.html. [Проверено в августе 2012 г.].

Изофотон. Isocontrol Top. [Онлайн]. Доступно: http://www.nanfor.com/demos/isofoton/technical/material/pdf/productos/termica/auxiliares/control/ISOCONTROL%20TOP_ing.pdf [по состоянию на август 2012 г.].

J.A. Даффи, В.А.Бекман, Солнечная инженерия тепловых процессов, 4-е изд., John Wiley & Sons, Нью-Джерси, США, 2013.

C. Laughton, Солнечное отопление воды для бытовых нужд, Earthscan, Лондон, Великобритания, 2010.

Нагреватели с принудительной циркуляцией потока — Diesel Components, Inc

Зимой зажечь автомобиль зачастую сложно. Здесь вам на помощь приходит нагреватель с принудительной циркуляцией. Поддержание температуры имеет решающее значение для бесперебойной работы двигателя вашего автомобиля. Первый запуск, особенно зимой, затрудняется из-за неподходящей температуры двигателя.Двигателю требуется время, чтобы достичь адекватной предпусковой температуры. Циркуляционный нагреватель помогает достичь максимальной потенциальной температуры и распределять тепло по двигателю. Компания Diesel Component Inc. уже много лет занимается обслуживанием автомобилей и запасными частями. Мы предоставляем нашим клиентам отличные, своевременные и быстрые услуги. Мы занимаемся фирменными запчастями и предлагаем разумные цены. Наряду с нагревателем с принудительной циркуляцией, мы также предлагаем для продажи муфту вентилятора horton.Оба эти компонента имеют решающее значение для поддержания надлежащей температуры двигателя. Циркуляционный нагреватель обеспечивает соответствующий подъем температуры, а муфта вентилятора предотвращает перегрев автомобиля. Мы также предлагаем услуги по устранению неисправностей муфты вентилятора Horton на дому.

Принцип работы Сравнение циркуляционного нагревателя

Нагреватели с принудительной и нормальной циркуляцией работают по схожему принципу. Согласно принципу, жидкость движется по сосуду.Он может перемещаться за один проход или за несколько проходов вокруг сердечника нагревателя. Сердечник нагревателя действует как теплообменник. Поток тепла к активной зоне регулируется регулирующим клапаном нагревателя, который подсоединен к шлангам нагревателя. Это регулирует поток тепла. В отличие от циркуляционного нагревателя, нагреватель с принудительной циркуляцией снабжен вторичным насосом. Этот насос проталкивает жидкость через нагреватель и достигает потенциальной температуры за половину времени. В качестве второстепенного компонента система охлаждения взаимодействует с системой обогрева вашего автомобиля.Это сделано для предотвращения перегрева двигателя. Проданная муфта вентилятора Horton является важной частью этой системы охлаждения.

Преимущества нагревателей с принудительной циркуляцией

• Нагревателю с принудительной циркуляцией требуется вдвое меньше времени для достижения максимальной потенциальной температуры. Это характерное преимущество значительно опережает конкурентов.
• По сравнению с другими циркуляционными насосами, нагреватели с принудительной циркуляцией могут обеспечивать более равномерное распределение тепла.Равномерный прогрев двигателя снижает износ от холодных участков и улучшает пусковые характеристики.
• Эти нагреватели обеспечивают оптимальную пусковую температуру генератора. Это делает генератор готовым принять нагрузку.
• Его конструкция и работа оптимизированы для снижения теплового давления на шланги охлаждающей жидкости.
• Нет испарения охлаждающей жидкости из шлангов, что повышает его эффективность.
• Нагреватель с принудительной циркуляцией потока предотвращает закипание охлаждающей жидкости, что снижает сигнал тревоги о низком уровне охлаждающей жидкости.Это также экономит ваше время и деньги, которые уходят на многочисленные визиты в сервисный центр.
• Эти циркуляционные нагреватели поставляются с прочным насосом, который служит дольше.