Konstruksi jaringan pemanas tipe gravitasi otonom dipilih jika tidak praktis, dan kadang-kadang tidak mungkin, untuk memasang pompa sirkulasi atau untuk terhubung ke catu daya terpusat.
Sistem seperti itu lebih murah untuk dipasang dan benar-benar independen dari listrik. Namun, kinerjanya sangat tergantung pada keakuratan desain.
Agar sistem pemanas dengan sirkulasi alami berfungsi dengan lancar, perlu untuk menghitung parameternya, memasang komponen dengan benar dan memilih rangkaian air. Kami akan membantu menyelesaikan masalah ini.
Kami menggambarkan prinsip-prinsip dasar sistem gravitasi, memberi saran untuk memilih saluran pipa, menjabarkan aturan untuk merakit sirkuit dan menempatkan node kerja. Kami memberikan perhatian khusus pada desain dan fungsi sirkuit pemanas satu dan dua pipa.
Prinsip-Prinsip Proses Sirkulasi Alami
Proses pergerakan air di sirkuit pemanas tanpa menggunakan pompa sirkulasi terjadi karena hukum fisika alami.
Memahami sifat dari proses ini akan memungkinkan kami untuk secara kompeten mengembangkan desain sistem pemanas untuk kasus-kasus khusus dan non-standar.
Galeri Gambar
Foto dari
Opsi pemanasan alami
Buka tangki ekspansi
Diagram kabel pipa tunggal
Varietas dua pipa
Keterbatasan Pemanasan Gravitasi
Kesederhanaan sistem pemanas alami
Boiler alami
Pemilihan peralatan dan peralatan pemanas
Perbedaan maksimum dalam tekanan hidrostatik
Sifat fisik utama dari setiap cairan pendingin (air atau antibeku), yang berkontribusi pada pergerakannya sepanjang sirkuit selama sirkulasi alami, adalah penurunan kepadatan dengan meningkatnya suhu.
Kepadatan air panas kurang dari dingin, dan karena itu ada perbedaan dalam tekanan hidrostatik kolom cairan hangat dan dingin. Air dingin yang mengalir ke penukar panas memindahkan air panas ke atas pipa.
Kekuatan pendorong air dalam sirkuit selama sirkulasi alami adalah perbedaan tekanan hidrostatik antara kolom cairan dingin dan panas
Sirkuit pemanas rumah dapat dibagi menjadi beberapa bagian. Air diarahkan ke atas sepanjang fragmen "panas", dan ke bawah sepanjang fragmen "dingin". Batas-batas fragmen adalah titik atas dan bawah dari sistem pemanas.
Tugas utama dalam pemodelan sistem dengan sirkulasi air alami adalah untuk mencapai perbedaan maksimum yang mungkin antara tekanan kolom cair dalam fragmen "panas" dan "dingin".
Elemen dari rangkaian air, yang klasik untuk sirkulasi alami, adalah kolektor percepatan (riser utama) - pipa vertikal yang diarahkan ke atas dari penukar panas.
Kolektor akselerasi harus memiliki suhu maksimum, sehingga terisolasi di seluruh panjangnya. Meskipun, jika tinggi kolektor tidak besar (seperti untuk rumah berlantai satu), maka Anda tidak dapat melakukan isolasi, karena air di dalamnya tidak akan punya waktu untuk dingin.
Biasanya, sistem dirancang sedemikian rupa sehingga titik teratas dari kolektor akselerasi bertepatan dengan titik teratas dari seluruh rangkaian. Di sana mereka membangun outlet ke tangki ekspansi tipe terbuka atau katup untuk ventilasi udara jika tangki membran digunakan.
Maka panjang fragmen "panas" dari sirkuit adalah minimum yang mungkin, yang mengarah pada penurunan kehilangan panas di area ini.
Juga diinginkan bahwa fragmen "panas" dari sirkuit tidak dikombinasikan dengan bagian panjang yang mengangkut pendingin yang didinginkan. Idealnya, titik bawah dari rangkaian air bertepatan dengan titik yang lebih rendah dari penukar panas yang ditempatkan pada alat pemanas.
Semakin rendah boiler terletak di sistem pemanas, semakin rendah tekanan hidrostatik kolom cair dalam fragmen panas sirkuit.
Untuk segmen "dingin" dari sirkuit air juga memiliki aturannya sendiri yang meningkatkan tekanan cairan:
- semakin banyak kehilangan panas di bagian "dingin" dari jaringan pemanas, semakin rendah suhu air dan semakin besar kepadatannya, sehingga fungsi sistem dengan sirkulasi alami hanya mungkin dengan perpindahan panas yang signifikan;
- semakin besar jarak dari titik bawah sirkuit ke koneksi radiator, semakin besar bagian kolom air dengan suhu minimum dan kepadatan maksimum.
Untuk memastikan kepatuhan dengan aturan yang terakhir, seringkali kompor atau ketel dipasang di titik terendah rumah, misalnya, di ruang bawah tanah. Susunan boiler ini menyediakan jarak maksimum yang dimungkinkan antara level bawah radiator dan titik masuknya air ke penukar panas.
Namun, ketinggian antara titik-titik bawah dan atas dari rangkaian air selama sirkulasi alami tidak boleh terlalu besar (dalam praktiknya, tidak lebih dari 10 meter). Oven atau ketel, hanya penukar panas dan bagian bawah kolektor percepatan yang dipanaskan.
Jika fragmen ini tidak signifikan relatif terhadap seluruh ketinggian sirkuit air, maka penurunan tekanan dalam fragmen "panas" dari sirkuit akan menjadi tidak signifikan dan proses sirkulasi tidak akan dimulai.
Penggunaan sistem sirkulasi alami untuk bangunan dua lantai dibenarkan, dan pompa sirkulasi akan diperlukan untuk lantai yang lebih besar
Meminimalkan resistensi terhadap pergerakan air
Saat merancang sistem dengan sirkulasi alami, perlu diperhitungkan kecepatan cairan pendingin di sepanjang rangkaian.
pertamasemakin cepat kecepatan, semakin cepat perpindahan panas melalui sistem "boiler - penukar panas - sirkuit air - radiator - ruang".
Keduasemakin cepat kecepatan fluida melalui penukar panas, semakin kecil kemungkinannya akan mendidih, yang sangat penting saat memanaskan kompor.
Air mendidih dalam sistem bisa sangat mahal - biaya pembongkaran, perbaikan dan pemasangan kembali penukar panas membutuhkan banyak waktu dan uang
Dalam sistem pemanas sirkulasi paksa, kecepatan pergerakan air terutama tergantung pada parameter pompa sirkulasi.
Dengan pemanasan air dengan sirkulasi alami, kecepatan tergantung pada faktor-faktor berikut:
- perbedaan tekanan antara fragmen kontur pada titik bawahnya;
- resistensi hidrodinamik sistem pemanas.
Cara untuk memastikan perbedaan tekanan maksimum telah dibahas di atas. Hambatan hidrodinamik dari sistem nyata tidak dapat dihitung secara akurat karena model matematika yang kompleks dan sejumlah besar data input, akurasi yang sulit dijamin.
Namun demikian, ada aturan umum, kepatuhan yang akan mengurangi resistensi dari sirkuit pemanas.
Alasan utama untuk mengurangi kecepatan pergerakan air adalah karena resistansi dinding pipa dan adanya penyempitan karena adanya fitting atau katup. Pada laju aliran rendah, tahanan dinding praktis tidak ada.
Pengecualian adalah pipa panjang dan tipis, karakteristik untuk pemanasan dengan pemanas di bawah lantai. Sebagai aturan, sirkuit terpisah dengan sirkulasi paksa dibedakan untuk itu.
Ketika memilih jenis pipa untuk sirkuit dengan sirkulasi alami, perlu untuk mempertimbangkan adanya pembatasan teknis selama pemasangan sistem. Oleh karena itu, pipa plastik untuk digunakan dalam sirkulasi air alami tidak diinginkan karena sambungan fitingnya, dengan diameter bagian dalam yang jauh lebih kecil.
Kelengkapan pipa logam-plastik agak mempersempit diameter dalam dan merupakan hambatan serius untuk aliran air dengan tekanan rendah (+)
Aturan untuk pemilihan dan pemasangan pipa
Pilihan antara pipa baja atau polypropylene untuk sirkulasi apa pun terjadi sesuai dengan kriteria kemungkinan penggunaannya untuk air panas, serta dari sudut pandang harga, kemudahan pemasangan dan masa manfaat.
Riser dipasang dari pipa logam, karena air dengan suhu tertinggi melewatinya, dan dalam hal pemanasan tungku atau kegagalan fungsi penukar panas, opsi untuk melewatkan uap dimungkinkan.
Dengan sirkulasi alami, perlu menggunakan diameter pipa sedikit lebih besar daripada pompa sirkulasi. Biasanya, untuk ruang pemanas hingga 200 meter persegi. m, diameter kolektor percepatan dan pipa pada saluran masuk pengembalian ke penukar panas adalah 2 inci.
Ini disebabkan oleh kecepatan air yang lebih rendah dibandingkan dengan opsi sirkulasi paksa, yang mengarah ke masalah berikut:
- transfer panas berkurang per unit waktu dari sumber ke ruang yang dipanaskan;
- tersumbat atau tersumbatnya udara, yang tidak bisa mengatasi tekanan kecil.
Perhatian khusus ketika menggunakan sirkulasi alami dengan sirkuit pasokan yang lebih rendah harus diberikan pada masalah mengeluarkan udara dari sistem. Itu tidak dapat sepenuhnya dihapus dari pendingin melalui tangki ekspansi, karena air mendidih pertama kali memasuki peralatan di jalan raya yang terletak lebih rendah dari mereka.
Saat sirkulasi paksa, tekanan air menggerakkan udara ke pengumpul udara yang dipasang di titik tertinggi sistem - perangkat dengan kontrol otomatis, manual, atau semi-otomatis. Dengan bantuan derek Maevsky, perpindahan panas terutama disesuaikan.
Dalam jaringan pemanas gravitasi dengan umpan di bawah peralatan, keran Mayevsky digunakan langsung untuk udara yang berdarah.
Semua radiator modern dilengkapi dengan perangkat pembuangan udara, oleh karena itu, untuk mencegah pembentukan busi di sirkuit, Anda dapat membuat kemiringan, mengarahkan udara ke radiator
Udara juga dapat dilepaskan menggunakan ventilasi udara yang dipasang pada setiap riser atau pada saluran udara yang paralel dengan jalan raya sistem. Karena jumlah perangkat pembuangan udara yang mengesankan, sirkuit gravitasi dengan kabel yang lebih rendah sangat jarang.
Dengan tekanan rendah, sumbat udara kecil benar-benar dapat menghentikan sistem pemanas. Jadi, menurut SNIP 41-01-2003, tidak diizinkan untuk meletakkan pipa sistem pemanas tanpa kemiringan pada kecepatan air kurang dari 0,25 m / s.
Dengan sirkulasi alami, kecepatan seperti itu tidak mungkin tercapai. Oleh karena itu, selain meningkatkan diameter pipa, perlu diperhatikan kemiringan konstan untuk menghilangkan udara dari sistem pemanas. Kemiringan dirancang dengan kecepatan 2–3 mm per 1 meter, di jaringan apartemen kemiringan mencapai 5 mm per meter linier dari garis horizontal.
Kemiringan pakan dibuat searah dengan gerakan air, sehingga udara bergerak ke tangki ekspansi atau sistem pendarahan udara yang terletak di titik teratas dari rangkaian. Meskipun Anda dapat membuat counter-bias, tetapi dalam hal ini perlu untuk menginstal katup tambahan untuk ventilasi.
Kemiringan garis balik dibuat, sebagai aturan, ke arah pergerakan air dingin. Kemudian titik dasar rangkaian akan bertepatan dengan saluran masuk pipa balik ke generator panas.
Kombinasi yang paling umum dari kemiringan pasokan dan pipa kembali untuk menghilangkan kunci udara dari sirkuit air sirkulasi alami
Saat memasang pemanas lantai kecil di sirkuit dengan sirkulasi alami, perlu untuk mencegah udara memasuki pipa sempit dan horizontal dari sistem pemanas ini. Penting untuk menempatkan perangkat penghilang udara di depan lantai yang hangat.
Skema pemanasan satu pipa dan dua pipa
Saat mengembangkan skema pemanas untuk rumah dengan sirkulasi air alami, dimungkinkan untuk merancang satu atau beberapa sirkuit terpisah. Mereka dapat berbeda secara signifikan satu sama lain. Terlepas dari panjang, jumlah radiator dan parameter lainnya, mereka dilakukan sesuai dengan skema satu pipa atau dua pipa.
Sirkuit garis tunggal
Sistem pemanas yang menggunakan pipa yang sama untuk pasokan air berurutan ke radiator disebut pipa tunggal. Opsi tabung tunggal yang paling sederhana adalah memanaskan dengan pipa logam tanpa menggunakan radiator.
Ini adalah cara termurah dan paling tidak bermasalah untuk menyelesaikan pemanasan rumah ketika memilih yang mendukung sirkulasi alami pendingin. Satu-satunya minus signifikan adalah penampilan pipa besar.
Dengan versi paling ekonomis dari skema satu pipa dengan radiator, air panas mengalir secara berurutan melalui setiap perangkat. Di sini Anda membutuhkan jumlah pipa dan katup minimum.
Saat lewat, pendingin mendingin, sehingga radiator selanjutnya mendapatkan air yang lebih dingin, yang harus diperhitungkan saat menghitung jumlah bagian.
Skema satu-pipa yang sederhana (di atas) membutuhkan jumlah minimal pekerjaan instalasi dan dana yang diinvestasikan. Opsi yang lebih kompleks dan mahal di bawah ini memungkinkan Anda mematikan radiator tanpa menghentikan seluruh sistem
Cara paling efektif untuk menghubungkan peralatan pemanas ke jaringan satu pipa adalah opsi diagonal.
Menurut skema sirkuit pemanas ini dengan jenis sirkulasi alami, air panas masuk ke radiator dari atas, setelah pendinginan dibuang melalui pipa yang terletak di bawah. Saat lewat dengan cara ini, air yang dipanaskan mengeluarkan jumlah panas maksimum.
Dengan koneksi yang lebih rendah ke baterai, baik pipa input dan pipa output, perpindahan panas berkurang secara signifikan, karena pendingin yang dipanaskan harus pergi selama mungkin. Karena pendinginan yang signifikan dalam skema ini, baterai dengan sejumlah besar bagian tidak digunakan.
"Leningradka" ditandai dengan kehilangan panas yang mengesankan, yang harus diperhitungkan saat menghitung sistem. Kelebihannya adalah bahwa ketika menggunakan katup penutup pada saluran masuk dan saluran keluar, perangkat secara opsional dapat dimatikan untuk diperbaiki tanpa menghentikan siklus pemanasan (+)
Sirkuit pemanas dengan koneksi radiator yang sama disebut "Leningradka". Meskipun kehilangan panas yang dicatat, mereka lebih disukai dalam pengaturan sistem pemanas apartemen, karena penampilan pipa yang lebih estetis.
Kelemahan signifikan dari jaringan pipa tunggal adalah ketidakmampuan untuk mematikan salah satu bagian pemanas tanpa menghentikan sirkulasi air di seluruh rangkaian.
Oleh karena itu, mereka biasanya menerapkan modernisasi sirkuit klasik dengan pemasangan "bypass" untuk memotong radiator menggunakan cabang dengan dua katup bola atau katup tiga arah. Ini memungkinkan Anda untuk menyesuaikan pasokan air ke radiator, hingga pematian totalnya.
Untuk dua atau lebih bangunan bertingkat, varian skema pipa tunggal dengan riser vertikal digunakan. Dalam hal ini, distribusi air panas lebih seragam daripada dengan riser horisontal. Selain itu, riser vertikal kurang memanjang dan lebih cocok masuk ke interior rumah.
Skema pipa tunggal dengan kabel vertikal berhasil digunakan untuk memanaskan kamar berlantai dua menggunakan sirkulasi alami. Pilihan dengan kemampuan untuk mematikan radiator atas disajikan.
Kembalikan opsi pipa
Ketika satu pipa digunakan untuk memasok air panas ke radiator, dan yang kedua - untuk mengalirkan dingin ke boiler atau tungku, skema pemanasan ini disebut pipa dua. Sistem serupa di hadapan radiator pemanas digunakan lebih sering daripada yang satu pipa.
Itu lebih mahal, karena membutuhkan pemasangan pipa tambahan, tetapi memiliki sejumlah keuntungan signifikan:
- distribusi temperatur yang lebih seragam pembawa panas dipasok ke radiator;
- lebih mudah melakukan perhitungan ketergantungan parameter radiator pada luas ruangan yang dipanaskan dan nilai suhu yang diperlukan;
- kontrol panas yang lebih efisien untuk setiap radiator.
Tergantung pada arah pergerakan air dingin yang relatif panas, sistem dua pipa dibagi menjadi jalan buntu dan terkait. Dalam sirkuit terkait, pergerakan air dingin terjadi dalam arah yang sama seperti panas, oleh karena itu panjang siklus untuk seluruh rangkaian bertepatan.
Dalam skema jalan buntu, air dingin bergerak menuju panas, oleh karena itu, untuk radiator yang berbeda, panjang siklus revolusi pendingin berbeda. Karena kecepatan dalam sistem kecil, waktu pemanasan dapat berbeda secara signifikan. Radiator dengan siklus air yang lebih pendek akan dipanaskan lebih cepat.
Ketika memilih jalan buntu dan skema pemanas terkait, mereka melanjutkan terutama dari kenyamanan melakukan pipa balik
Ada dua jenis lokasi eyeliner relatif terhadap radiator pemanas: atas dan bawah. Dengan koneksi atas, pipa pasokan air panas terletak di atas radiator, dan dengan koneksi yang lebih rendah lebih rendah.
Dengan koneksi bawah, udara dapat dihilangkan melalui radiator dan tidak perlu memegang pipa di atas, yang baik dari perspektif desain ruangan.
Namun, tanpa manifold akselerasi, penurunan tekanan akan jauh lebih sedikit daripada saat menggunakan pasokan atas. Oleh karena itu, eyeliner bagian bawah praktis tidak digunakan saat memanaskan tempat dengan prinsip sirkulasi alami.
Organisasi skema tabung tunggal berdasarkan ketel listrik untuk rumah kecil:
Pekerjaan sistem dua pipa untuk rumah kayu satu lantai yang didasarkan pada boiler bahan bakar padat yang tahan lama:
Penggunaan sirkulasi alami selama pergerakan air di sirkuit pemanas membutuhkan perhitungan yang akurat dan pekerjaan pemasangan yang kompeten secara teknis. Dalam kondisi seperti ini, sistem pemanas akan memanaskan kamar-kamar di rumah pribadi dan membebaskan pemilik kebisingan pompa dan ketergantungan pada listrik.
Jika Anda memiliki pertanyaan tentang topik ini atau memiliki keinginan untuk berbagi pengalaman pribadi dalam mengatur dan mengoperasikan sistem pemanas tipe gravitasi, silakan tinggalkan komentar di artikel ini. Kotak umpan balik terletak di bawah ini.