Обеспечение теплом многоквартирных домов: централизованная система отопления

Опубликовано 14 декабря 2014 в 1:58

Как известно, обеспечение теплом значительной доли жилого фонда осуществляется централизованно. И, не смотря на то, что в последние годы появляются и внедряются более современные схемы теплоснабжения, центральное отопление остается востребованным, если не у собственников, то у застройщиков многоквартирного жилья. Однако следует отметить, что многолетний зарубежный и отечественный опыт использования такого варианта обогрева доказал его эффективность и право на существование в дальнейшем при условии безотказной и качественной работы всех элементов.

Отличительным признаком такой схемы является выработка тепла за пределами обогреваемых зданий, доставка которого от источника тепла осуществляется посредством трубопроводов. Другими словами, централизованное отопление – сложная инженерная система, распределенная по значительной площади, обеспечивающая теплом одновременно большое количество объектов.

Структура системы центрального отопления

Основными структурными элементами системы центрального отопления являются:

Источник тепловой энергии, в качестве которого могут выступать крупные котельные или теплоэнергоцентрали (ТЭЦ); в них осуществляется нагрев теплоносителя за счет использования какого-либо вида источника энергии.
При этом в котельных для передачи тепловой энергии до потребителей используется вода, тогда, как в ТЭЦ она сначала нагревается до состояния пара, имеющего более высокие энергетические показатели и направляющегося в паровые турбины для выработки электроэнергии. И уже отработанный пар используется для нагрева той воды, которая поступает в систему отопления многоквартирного дома.

Одна теплоэнергоцентраль способна заменить несколько котельных, в результате чего не только снижаются расходы на строительство и высвобождаются значительные площади, но и значительно улучшается общая экологическая обстановка.

Необходимо отметить, что крупные централизованные схемы теплоснабжения имеют, как правило, несколько источников теплоты, связанные резервными магистралями и обеспечивающие надежность и маневренность их функционирования.



Рисунок 1 – Общая схема центрального отопления

Классификация систем централизованного отопления

Существующее на сегодня многообразие схем организации центрального отопления позволяет произвести их ранжирование по некоторым классификационным признакам.

По режиму потребления тепловой энергии

• сезонные, обеспечение теплом требуется только в холодный период года;
• круглогодичные, нуждающиеся в постоянном теплоснабжении.

По виду используемого теплоносителя

• водяные – это самый распространенный вариант отопления, используемый для обогрева многоквартирного дома; такие системы просты в эксплуатации, позволяют транспортировать теплоноситель на большие расстояния без ухудшения качественных показателей и регулировать температуру на централизованном уровне, а также характеризуются хорошими санитарно-гигиеническими качествами.
• воздушные – эти системы позволяют осуществлять не только отопление, но и вентиляцию зданий; однако вследствие высокой стоимости такая схема не находит широкого применения;



Рисунок 2 – Воздушная схема отопления и вентиляции зданий

• паровые – считаются самыми экономичными, т.к. для отопления дома используются трубы небольшого диаметра, а гидростатическое давление в системе мало, что облегчает ее эксплуатацию. Но такая схема теплоснабжения рекомендуется для тех объектов, которым помимо тепла требуется и водяной пар (в основном это промышленные предприятия).

По способу подключения отопительной системы к теплоснабжающей

• независимые, в которых циркулирующий по теплосетям теплоноситель (вода или пар) нагревает в теплообменнике подаваемый в систему отопления теплоноситель (воду);



Рисунок 3 – Независимая система централизованного отопления

• зависимые, в которых нагретый в теплогенераторе теплоноситель подается непосредственно к потребителям тепла по сетям (см. рисунок 1).

По способу присоединения к системе теплоснабжения горячего водоснабжения

• открытые, горячая вода забирается непосредственно из теплосети;



Рисунок 4 – Открытая система отопления

• закрытые, в таких системах забор воды предусмотрен из общего водопровода, а ее нагрев осуществляется в сетевом теплообменнике централи.



Рисунок 5 – Закрытая система центрального отопления

Устройство централизованной системы отопления и принцип работы ее узлов в многоквартирном доме

Понятно, что для обеспечения теплом многоквартирного дома его нужно подключить к теплосети, идущей от котельной или ТЭЦ. Для этих целей в ведущих к зданию трубах устанавливают входные задвижки, от которых запитан один или два тепловых узла.

После задвижек, как правило, устанавливаются грязевики, предназначенные для осаждения образующихся в трубопроводе при длительном контакте с горячей водой окислов и солей металлов. К слову, эти устройства позволяют продлить срок безремонтной работы системы отопления.

Далее в домовом контуре расположены врезки горячего водоснабжения: одна на подаче, вторая на обратке. Как известно, центральное отопление функционирует на перегретой воде (температура теплоносителя с ТЭЦ составляет 130-150 0С, а чтобы жидкость не превращалась в пар, в системе создается давление 6-10 кгс). Поэтому в холодный период года ГВС подключается с обратки, где температура воды не превышает обычно 70 0С. В летний период, когда температура теплоносителя в теплосети относительно низкая, горячее водоснабжение подключается с подачи.

После задвижек ГВС находится самый главный узел системы – элеватор отопления, основное предназначение которого заключается в охлаждении перегретой (поступающей с ТЭЦ) воды до нормативных показателей, необходимых для подачи непосредственно к отопительным приборам многоквартирного дома.

Это устройство состоит из стального корпуса, в котором расположено сопло, из которого поступающая с теплоэнергоцентрали вода выходит с пониженным давлением и высокой скоростью. В результате этого создается разрежение, вызывающее подсос теплоносителя из обратки в элеватор, где и происходит смешивание воды, т.е. изменение ее температуры.



Рисунок 6 – Устройство элеватора отопления

Следует отметить, что регулирование системы отопления, т.е. определение реального перепада температур в ней, а также уровня нагрева рабочей водяной смеси и, соответственно, отопительных приборов, осуществляется изменением диаметра сопла элеватора.

За элеватором обычно расположены задвижки на отопление подъездов или многоквартирного дома в целом.

Домовые задвижки позволяют подключать и отсекать отопительный контур здания от теплоцентрали: зимой они открыты, летом перекрываются.

Далее центральное отопление предусматривает монтаж так называемых сбросов, представляющих собой вентили для перепускания или осушения системы. Иногда их соединяют с трубопроводом холодного водоснабжения с целью заполнения радиаторов водой в летний период.

В последние годы в соответствии с требованиями по обязательной установке приборов учета, на вводе в подъезды или дом устанавливаются теплосчетчики.



Рисунок 7 – Схема устройства теплового узла центральной системы отопления

Стояки и розливы централизованной системы отопления

Схема организации циркуляции воды в системе многоквартирного дома представляет собой, как правило, однотрубный вариант подачи теплоносителя с верхним или нижним розливом. При этом трубы подачи и обратки могут разводиться либо обе в подвале, либо подача на чердаке или техэтаже, а обратка в подвале.

Стояки, в свою очередь, бывают с:

• попутным движением теплоносителя;
• движением воды верху вниз;
• встречным движением снизу вверх.

При использовании схемы с нижним розливом каждая пара стояков соединяется посредством перемычек, которая может располагаться либо в квартирах на последнем этаже, либо на чердаке. При этом в верхней точке перемычки обязательно должен быть смонтирован воздухоотводчик (воздушник).

Кран Маевского — самый простейший по конструкции, но отказоустойчивый воздушник.

Основным недостатком этого варианта является завоздушивание системы после каждого сброса воды, что требует стравления воздуха из каждой перемычки.



Рисунок 8 – Возможные схемы центральной системы отопления с нижним розливом

Система отопления с верхним розливом предусматривает установку на техэтаже многоэтажного дома расширительного бака с вентилем-воздухоотводчиком, а также отдельные вентили, позволяющие отсекать каждый стояк.

Правильный уклон при прокладке розлива обеспечивает при открытии воздушников полный слив воды из системы за очень короткое время. Но такой вариант имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при проектировании.

1. Температура отопительных приборов уменьшается по мере движения теплоносителя вниз. Понятно, что на нижних этажах она будет значительно ниже, чем на верхних, что обычно компенсируется увеличением количества секций радиаторов или площади конвекторов.
2. Процесс запуска отопления довольно прост. Для этого требуется заполнить систему, открыть имеющиеся домовые задвижки и на короткое время воздушник на расширительном баке. После этого центральное отопление и вся система начинают функционировать в полной мере.
3. Сброс теплоносителя из конкретного стояка, наоборот, имеет некоторые сложности. Для этого требуется сначала найти и перекрыть нужный стояк на техэтаже многоэтажного дома, затем найти и отключить его вентиль в подвале, и только после этого можно будет открыть сбросник.



Рисунок 9 – Схема однотрубной системы отопления с верхним розливом

Достоинства и недостатки центральной системы отопления

Центральная система отопления имеет следующие достоинства:

• возможность использования недорогих видов топлива;
• надежность, обеспеченная регулярным контролем работоспособности и технического состояния со стороны специальных служб;
• применение экологичного оборудования;
• простота в эксплуатации.

Среди недостатков такой схемы обогрева многоквартирного дома следует отметить:

• система функционирует по строгому сезонному графику;
• невозможность индивидуального регулирования температуры приборов отопления;
• частые перепады давления в системе;
• значительные теплопотери в процессе транспортировки и отопления в многоквартирном доме;
• высокую стоимость оборудования и его монтажа.

Как улучшить циркуляцию воды в системе отопления

Как улучшить циркуляцию отопления

Отопительная система должна обеспечить равномерный нагрев всех помещений. Если в радиаторах или стояках понижается температура, то зачастую причиной этого становиться нарушение циркуляции. Для эффективной работы сети отопления и комфортных климатических условий в жилье должна быть свободная циркуляция теплоносителя по магистрали. Об этом следует побеспокоиться еще на этапе проектирования. Почему нет циркуляции теплоносителя в стояке и магистрали и что нужно делать, следует знать досконально, чтобы оперативно устранить эту проблему в будущем.

Причины плохой циркуляции

Циркуляция воды в системе нарушается из-за полного либо частичного засорения в стояке или в подводке к прибору отопления, завоздушивания магистрали, замораживания сети, ошибках при укладке труб. Также к этому приводит разрегулирование системы центрального отопления и появление утечек теплоносителя.

Слабая работа насосов

Предназначение насоса – это поддержка необходимого напора воды в контуре отопления. Хорошо работающая помпа должна соответствовать таким требованиям:

• Необходимый показатель продуктивности работы;
• Напор;
• Давление прибора;
• Соответствие типу жидкости;
• Соответствие диаметру труб;
• Размеры устройства в соответствии с длиной магистрали.

Что нужно учитывать при выборе насоса

Насос должен справляться со своею нагрузкой. Но обязательно нужно учесть, будет ли он работать постоянно или будет включаться только для подпитки системы отопления и корректировки давления. Это следует учитывать при выборе мощности помпы. Для помпы, которая работает в постоянном режиме, важно учитывать показатель энергопотребления.

Если выбрать насос неправильно, то он будет плохо «проталкивать» теплоноситель, и как результат – батарея прогревается неравномерно, а сама помпа может сгореть от перегрева. Также будет отмечена плохая циркуляция воды, если неправильно подобрать диаметр комплектующих для подключения к системе.

Когда насос выбран правильно, система отопления при этом функционирует надежно и полноценно, и движение воды осуществляется беспрепятственно.

Если возникают трудности с выбором помпы, то лучше обратиться к специалистам, они помогут выбрать подходящее устройство для конкретной отопительной системы.

Неправильно выбранный диаметр труб

Это тоже одна из распространенных причин плохой циркуляции воды в магистрали отопления. Выбирать диаметр труб нужно еще на этапе проектирования.

В первую очередь, необходимо учесть, что для разных систем отопления существуют свои правила, по которым выбирают трубы.

Если обогревательная сеть подводится к центральной магистрали отопления, то диаметр труб выбирают аналогично квартирной системе отопления. Для автономного отопления такие диаметры могут отличаться. Все зависит от того, присутствует ли в системе циркуляционный насос или работа будет осуществляться за счет естественной циркуляции воды.

Также на выбор оказывает влияние:

• Материал производства труб;
• Вид используемого теплоносителя;
• Специфические особенности разводки отопительной магистрали;
• Планируемое давление в системе;
• Скорость передвижения воды по магистрали.

Важно! При расчете диаметра обязательно учитывают тип труб, потому что система измерений различается исходя из материала изготовления. Стальные и чугунные изделия маркируют с учетом внутреннего диаметра, а материалы из меди по наружному сечению. Это обязательно следует учесть при планировке трубопровода, где в магистрали комбинируются несколько разных материалов.

Засорение системы

Как уже было отмечено, если нет циркуляции воды в стояке и системе отопления, то проблема может быть в скопившемся в системе мусоре. Избавиться от него поможет фильтр грубой очистки.

Грязь, которая попала в трубы, легче удалить, поймав ее в фильтр. Прежде всего, таким фильтром защищают насос. Также рекомендуется установка фильтра на входе котла. Такой фильтр воды следует ставить перед каждым сантехническим устройством. При монтаже прибора необходимо обращать внимание на корпус фильтра. На нем есть стрелка, которая указывает, какой стороной устанавливать фильтр в зависимости от направления движения теплоносителя.

Фильтр следует регулярно чистить. Для этого необходимо перекрыть воду, открутить пробку, достать сеточку, промыть ее, поставьте на место и обратно закрутить пробку, после чего можно открывать краны.

Совет! Чтобы предотвратить засорение трубопровода, во время укладки необходимо контролировать, чтобы в трубах не оказался мусор, для этого в трубах прикрывают торцы. Также необходимо сделать проверку радиаторов, так как в новых изделиях может оказаться заводская стружка или другой мусор.

Завоздушенность системы отопления

Если монтаж магистрали выполнен с нарушением правил, то образуются воздушные пробки. Они перекрывают движение воды. Чтобы оперативно решить такую проблему, устанавливают воздухоотводчики или кран Маевского. Для центральной системы, где скапливается много воздуха, применяют автоматические краны Маевского. Воздух быстро выводиться и движение теплоносителя по сети восстанавливается.

Эти устройства не только улучшают циркуляцию теплоносителя по магистрали центрального отопления, но и позволяют снизить затраты на отопление.

Обратные клапаны

Часто для нормальной циркуляции в сети одних насосов становится мало, тогда ставят обратные клапаны. В таком случае каждый контур может работать независимо от других. Даже в радиаторной разветвленной системе с несколькими контурами, где стоит несколько насосов, лучше поставить обратные клапаны. Экономить на их установке не стоит.

Отсутствие этих механизмов приводит к тому, что замедляется движение воды в системе. Такое бывает в тех ситуациях, если проложена сеть с несколькими контурами. Чтобы теплая вода текла по такому контуру, где работает насос, и ее движение происходило в нужном направлении, применяют обратные клапаны. Эти элементы ставят не всегда, а только в тех ситуациях, когда нет других технических решений. Все объясняется тем, что эти элементы создают высокую гидравлическую сопротивляемость в зависимости от конструкции. Поэтому для установки этих клапанов в системах с естественной циркуляцией есть свои ограничения, а причиной для ограничений становится маленькое давление воды в магистрали.

Исполнительным механизмом в изделии является пружина, которая закрывает затвор при изменении нормальных условий функционирования сети отопления. Для систем с различными рабочими параметрами подбирают изделия с соответствующей упругостью и массивностью пружины. Клапаны являются очень важным элементом, они обеспечивают безаварийную работу системы центрального отопления, повышают эффективность работы всего оборудования и улучшают циркуляцию.

Утечки в системе

Если в системе нет хорошей циркуляции воды, возможно, на отдельных участках есть течь. В результате утечки — сеть работает некорректно, движение воды плохое и начинаются сбои в работе котла.

Первое, что необходимо сделать – это найти «слабые» места. Утечки случаются в таких местах, где ослабли соединения из-за коррозийных повреждений, или причиной становится некачественный монтаж системы. Если сеть смонтирована открыто, то делать проверку нетрудно. Все такие повреждения определяются быстро и легко. А для осмотра закрытой магистрали придется вызывать специалиста.

Если найдено проблемное место, то необходимо:

• Подтянуть ослабленные соединения и подмотать уплотнительной лентой или паклей;
• Заменить пришедшие в негодность узлы;
• Вырезать и заменить поврежденные участки труб.

(Пока оценок нет)

Циркуляция жидкости в системе отопления

Каждое помещение независимо от его целевого предназначения, нуждается в отоплении. Если раньше основным способом отопления домов было принято считать каминный или печной метод, то сейчас он стал наименее эффективным и востребованным: носитель не способен предоставить достаточное количество тепла из-за увеличения отапливаемых объектов. Одним из наиболее прогрессивных вариантов отопления принято считать водяное отопление. В стандартную систему водяного отопления входит котел, соединенный с радиатором посредством магистралей. В качестве теплоносителя применяется вода.



Циркуляция жидкости в системе отопления

Стандартный принцип работы системы заключается в следующем: теплоноситель, в данном случае вода, поступает через трубопровод в радиаторы и отдает помещению тепло; после этого вода возвращается к котлу для нагрева повторно. Системы водяного отопления разделяют на системы с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией.

Отопительные системы с естественной циркуляцией

Система отопления с естественной циркуляцией получила широкое распространение еще в довоенный период времени за счет своей эффективности, простоты и надежности. Наиболее часто такой тип отопительной системы используется на дачах, а также в загородных домах из-за частых перебоев с электроснабжением на таких объектах. Такие системы условно разделяют на два типа – с нижней и с верхней подачей воды. Для определения с выбором типа отопительной системы необходимо рассмотреть их отличия, характеристики и сферу применения.

Принципиальная схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя



Отопительные системы с естественной циркуляцией

Отопительные системы с верхней подачей воды

Теплоноситель – в данном случае вода – подлежит нагреву и подаче в верхнюю часть отопительной системы посредством трубопровода. Труба, применяемая для подачи воды должна обладать большим диаметром по сравнению с трубами, которые отвечают за подачу воды к радиатору. Это необходимо для достижения наибольшего сопротивления теплового обмена. Горизонтальные трубы надлежит устанавливать с минимальным уклоном в пределах одного сантиметра на подгонный метр.

Расширительный бак нужно установить в верхней части системы: он будет выполнять функцию приема пара и избытка тепла – это необходимо из-за свойства воды расширяться при нагреве и переходить в состояние пара. На баке должен присутствовать сливной кран и крышка или клапан в его верхней части. После того, как вода нагрета, она распределяется через подающую трубу к вертикальным стоякам и в радиаторы.

Совет: если вы собираетесь применять отопительную систему с естественной циркуляцией воды, помните, что радиаторы необходимо подключать с помощью диагонального способа

После непосредственного отопления помещения вода переходит в котел по специализированной трубе – обратке. Здесь она подогревается заново и цикл движения воды повторяется. Котел для нагрева располагается в самом низком участке системы, под радиаторами. Обычно, эти элементы устанавливаются в котельных, для которых выделяются подвальные помещения.

Отопительные системы с нижней подачей воды

Система, в которой теплоноситель подается снизу, обычно используется для отопления домов, где нет чердачного помещения, или к нему закрыт доступ. Основное отличие представленной отопительной системы состоит в том, что трубы прокладываются под радиаторами. Также присутствует расширительный бак, который устанавливается в верхнем уровне системы; обычно для этого применяются хозяйственные помещения. Если при этом отсутствует циркуляция воды в системе отопления, которая должна происходить естественно, то она создается принудительным путем.

Отопительные системы с принудительной циркуляцией

Стандартная система отопления с принудительной циркуляцией функционирует посредствам тех же способов подключения. Отличие состоит том, что из-за большой протяженности этой системы или отсутствия естественных условий для создания наклона труб необходимо включить в систему насос. Насос для циркуляции монтируется к магистральной трубе – это помогает увеличить срок эксплуатации отопительной системы. Использование насоса помогает не только увеличить эффективность отопления, но также сократить количество магистралей. Система с принудительной циркуляцией имеет возможность обогреть не просто несколько помещений, но даже дом с несколькими этажами.



Отопительные системы с принудительной циркуляцией

Для того чтобы произвести качественную работу данного вида системы нужно непрерывное электроснабжение. Монтаж насоса для циркуляции в системе отопления требуется для того, чтобы создать принудительно циркуляцию воды в замкнутом контуре. В данном типе систем насос является центральным компонентом среди оборудования. Следует отметить, что циркуляционный насос может не отличаться значительной производительностью: его мощность необходима только для направления жидкости в подающую трубу. Этот же напор толкает воду в обратном направлении, так как система является замкнутой.

Циркуляционный насос необходим для обеспечения бесперебойной работы системы отопления, поэтому должен полностью соответствовать системе, в которую производится монтаж. Благодаря своей функциональности, такой тип насосов может повсеместно применяться в самых разнообразных магистралях трубопроводов.

Выбор циркуляционного насоса для отопительной системы

Для того чтобы подобрать циркуляционный насос для отопительной системы, необходимо произвести соответствующие расчеты. Обратите внимание на то, что в течение часа данным элементом будет прогоняться в три раза больше воды, чем составляет ее общий объем в системе. Таким образом, общий объем подходящего количества жидкости в среднем 10 литров на 1 киловатт мощности отопительного котла. Требуемую модель насоса для отопительной системы и его мощности определяют по напорно-расходным параметрам. Напор должен равняться гидравлическому сопротивлению отопительной системы.



Обычно скорость напора жидкости в системах с принудительной циркуляции довольно низкая, что дает право судить о низких потерях гидравлического сопротивления, которые обычно не превышают 2 метров. Точное сопротивление рассчитать довольно непросто, поэтому производительность циркуляционного насоса определяется по средней точке. Для того чтобы рассчитать производительность учитываются также размеры площади объекта отопления и мощность, которой обладает источник электроэнергии. Следует помнить, что насос необходим только в системе с принудительной циркуляции, система с естественной циркуляцией в нем не нуждается.

Установка циркуляционного насоса: на что следует обратить внимание?

Чтобы самостоятельно установить циркуляционный насос, воспользуйтесь следующими рекомендациями:

• чтобы продлить эксплуатационный срок всей системы, перед циркуляционным насосом установите фильтр для очистки жидкости. фильтр необходимо установить на всасывающем патрубке;
• не выбирайте для отопительной системы циркуляционный насос большой мощности и производительности, чем требуется. В противном случае, появляется риск столкнуться с дополнительным неприятным шумом при его работе;
• Никогда не включайте насос до того, как заполнили отопительную магистраль водой и удалили из нее воздух, это может приводить к выходу из строя оборудования;
• устанавливайте насос в области, максимально близкой к расширительному баку;
• при установке насоса в закрытую систему отопления, если будет возможность, установите насос на обратке. Это связано с тем, что данный участок магистрали обладает наименьшей температурой.



Установка циркуляционного насоса

Совет: перед запуском отопительной системы необходимо промыть ее водой для удаления различных инородных частиц. Не забывайте, что даже краткосрочная работа циркуляционная насоса вхолостую при отсутствии жидкости в системе может обернуться выходом из строя самого насоса и других элементов системы.

Практически все циркуляционные насосы, представленные на современном рынке, снабжены связью с автоматической регулировкой котлов для нагрева. Эта функция предоставляет владельцам возможность регулировать температуру воздуха на отапливаемом объекте посредством смены скорости движения воды в отопительной системе. Для того, чтобы учитывать уровень потребления тепла в помещениях устанавливаются специальные счетчики, благодаря которым контролируются тепловые потери, возникающие из-за износа магистралей. Сама схема отопления при этом не подлежит никаким изменениям.

Ознакомиться со способом установки циркуляционного насоса самостоятельно вы сможете, посмотрев видео:

Как улучшить циркуляцию отопления жилого дома с двухконтурной гравитационной системой?

Как улучшить циркуляцию.

Ответ начну со встречного вопроса (как в славном граде Одесса): «В котором из двух контуров гравитационной системы отопления вы собираетесь улучшить циркуляцию, и самое главное на сколько??»

Для того чтобы понять как изменять (улучшить в том числе) циркуляцию теплоносителя в системе отопления с естественной циркуляцией, позволю себе напомнить «физику» на которой в принципе основана её работа, и так:

Из школьного курса физики известно, что при нагревании все тела расширяются, т.е. их плотность уменьшается. Вода имеет наибольшую плотность — 999,900 кг/м3 (0,99990 гр/см3) в диапазоне температур от 1 до 7 Гр.С. При охлаждении ниже 1 Гр.С вода кристаллизуется, превращаясь в лёд. При нагревании воды от 8 Гр.С до 100 Гр.C плотность воды уменьшается до 958,313 кг/м3(0,958313 гр/см3). Однако, если и дальше продолжать её нагревать она закипает, превращаясь в пар – т.е. превращается в газ. Но в обоих случаях вода перестаёт существовать как жидкость и выполнять функцию теплоносителя.

Таким образом, уменьшение массы воды в единице объёма при нагреве составляет 4,159 %. Соответственно при охлаждении единица объёма воды тяжелеет на теже 4,159 %. Если теплогенератор соединённый в систему с отопителем разместить ниже последнего, то нагретая и, следовательно, более лёгкая вода начнёт подниматься (всплывать), а в теплогенератор будет поступать охлаждённая отопителем и, следовательно, более тяжёлая вода — начнётся перемещение (циркуляция) воды между ними. Причём циркуляция будет тем интенсивнее, чем на большее расстояние по высоте разнесены агрегаты. Подъём горячей и опускание охлаждённой воды по контуру системы происходит под действием естественных сил гравитации. Поскольку силы гравитации действуют непрерывно, то и циркуляция теплоносителя по контуру будет до тех пор, пока работает теплогенератор (котёл нагревает теплоноситель).



Фактически работающий теплогенератор представляет собой своеобразный насос — устройство, формирующее в системе перепад давлений (Δp), разницу давлений до и после себя. Собственно говоря, эта разница давлений и представляет собой силу, заставляющую теплоноситель перемещаться по системе. Величина перепада давлений Δp определяется весом столба жидкости до р1 и после р2 теплогенератора.



Максимально возможная величина Δp при нагреве водяного теплоносителя от 4 до 100 Гр.С, при разности высот между теплогенератором и отопителем h = 1 м определяется как:



С учётом плотностей теплоносителя до ρ1 = 0,00999900 кг/см3; и после теплогенератора ρ2 = 0,00958313 кг/см3 получаем:



То есть максимально возможный перепад давлений составляет всего чуть более четырёх гр/см2.

На реальных системах отопления температура теплоносителя изменяется в диапазоне от 55 до 95 Гр.С.

Для температуры 55 Гр.С ρ1 = 0,00988044 кг/см3; Для температуры 95 Гр.С ρ2 = 0,00961908 кг/см3; Соответственно перепад давлений на теплогенераторе реальной системы отопления ∆р составит:



То есть всего два с половиной гр/см2 .

Фактически, определённое давление и вызывает циркуляцию теплоносителя в системе отопления.

Естественным (гравитационным) циркуляционным давлением (рЕ) называется разница между давлениями столбов холодного и горячего теплоносителя. То есть рЕ = р1 – р2 ; Подставив соответствующие значения, получаем формулу естественного циркуляционного давления в системе отопления с жидким теплоносителем:



где: h — расстояние между центром охлаждения отопителя и центром нагрева теплогенератора.

Расходуется это давление на преодоление трения теплоносителя о стенки трубопроводов и элементов системы отопления.

Как показывают выше выполненные расчёты при расположении теплогенератора под отопителем на расстоянии h (пусть даже и 1м) возникает сила, побуждающая, циркуляцию теплоносителя без применения каких бы то ни было насосов. Однако это преимущество является одновременно и недостатком систем отопления с естественной (гравитационной) циркуляцией. Так в одноэтажных постройках, с небольшой величиной h и применением стальных элементов в системе отопления, радиус действия системы составляет примерно 20 метров, при этом отапливаемая площадь может составлять до 400 кв.м.

Анализируя сомножители формулы рЕ, с учётом ресурсов имеемых в распоряжении, можно определить для себя направления «улучшения циркуляции отопления».

В общем случае такими направлениями являются:

• увеличение расстояния (h) между центром охлаждения отопителя и центром нагрева теплогенератора.
• применение в системе отопления трубопроводов и элементов с низким сопротивлением протекающей жидкости.
• увеличение, по возможности, перепада температур на теплогенераторе.

И в заключение, настоятельная рекомендация (дабы избежать бестолковых и необоснованных затрат), перед тем как «улучшить циркуляцию отопления» необходимо выполнить проект реконструкции системы, которым решить выбор теплогенератора, отопителей, трубопроводов, арматуры и остальных элементов с учётом существующих параметров объекта и конкретных требований к отоплению.

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим

в избранное ссылка отблагодарить

Начнём с того, что гравитационная система отопления жилого дома – это система открытого типа с естественной циркуляцией теплоносителя. Такая система имеет свои плюсы и минусы. Из плюсов – простота конструкции и монтажа, не сложная эксплуатация и долговечность. Из минусов – малая эффективность отопления, так как размеры такой системы ограничены – длина подающей магистрали по горизонтали — не более 30 метров в одноконтурной системе и не более 20 метров по горизонтали в каждом контуре, в 2 – х контурной системе.

Гравитационная система отопления:



Если у вас происходит частое завоздушивание системы, значит, расширительный бак не справляется со своей функцией подпитки системы – нужно увеличить объём расширительного бака, а так же снабдить его поплавковым клапаном для автоматической подпитки системы. Иначе вода у вас из системы испаряется через расширительный бак – её уровень постепенно понижается и в момент, когда температура теплоносителя наиболее низкая – вода уходит из бака совсем и в систему трубопроводов попадает воздух. Далее – если не прогреваются крайние батареи – нужно проверить, что бы оба контура были по длине подачи не более 20 метров каждый, что бы они были симметричны – иначе будут сбои в отоплении. Так же можно увеличить давление в системе и снизить сопротивление в трубах, что позволит увеличить скорость циркуляции теплоносителя и крайние батареи должны будут прогреться. Для этого, как я и писал выше – увеличиваем объём бака и, если можно, то приподнимаем его выше, а так же нужно увеличить диаметр подающей и обратной трубы пропорционально.

Все перечисленные выше мероприятия, в купе с заменой котла, повысят эффективность работы вашей системы.

Но…. Я бы рекомендовал вам всё – же переделать систему отопления из открытой с естественной циркуляцией – в закрытую с принудительной циркуляцией, что даст более значимый эффект.

Система с принудительной циркуляцией:

Читайте также:  Жидкость для систем теплого пола