Koncept gravitacijske hladilne naprave lahko v nekem smislu primerjamo z naravnim prezračevanjem, pri katerem se uresničuje prosto kroženje zračnih tokov. V primeru vodnega okolja se gibanje dogaja po obrisih brez energetske in energijske podpore naprav in virov tretjih oseb. To daje prednosti gravitacijskemu ogrevalnemu sistemu, povzroča pa tudi številne pomanjkljivosti. Eden od njih je zapletenost njegove tehnične izvedbe.
Kako sistem deluje
Gravitacijo zagotavlja zakon fizike, po katerem se vroči tokovi zraka in vode dvigajo naravno. Za razliko od sistemov s prisilno cirkulacijo ni treba vklopiti črpalne opreme ali generatorjev pare, ki potiskajo delovni medij pod tlakom vzdolžkonture. V razmerah zasebne hiše je gravitacijski ogrevalni sistem koristen le z minimalno povezavo posrednih komunikacijskih in energetskih vozlišč. Toda to sploh ne pomeni, da se bo moral uporabnik ukvarjati samo s cevmi. Za ogrevanje vode bo odgovoren kotel, ki se nahaja na najnižji točki kompleksa. Od njega bodo tokovi skozi cevi usmerjeni v grelnike-porabnike hladilne tekočine (konvektorji, radiatorji, baterije). Nadalje prehaja že ohlajena voda v odsek ekspanzijske posode in se, ko se kopiči, prelije v odtočni kanal - bodisi v kotel ali v kanalizacijo.
Enocevni in dvocevni sistemi
Sheme za ogrevalne kroge so lahko različne. V najpreprostejšem enocevnem sistemu ni povratnega dvižnega voda hladilne tekočine z dovodom vode. Vertikalni sistemi te vrste so tehnično enostavnejši za izvedbo, kar prihrani pri fizičnem naporu in financah. Vendar pa obstajajo tudi resne pomanjkljivosti enocevnih gravitacijskih sistemov ogrevanja, ki so izražene v naslednjih niansah:
- Pomanjkanje možnosti prilagajanja temperature za vsak grelec posebej, saj so povezani zaporedno.
- Obvezna namestitev ekspanzijske posode za navpično polnjenje.
- Zahteve za višji tlak za kroženje vode. Zaradi tega se enocevni sistemi pogosteje izvajajo po principih prisilnega gibanja hladilne tekočine s priključitvijo črpalk.
V dvocevnem sistemu je toplota enakomerno porazdeljena. En krog usmerja vroče tokove v pogojne radiatorje,drugi pa služi povratni veji, skozi katero se hladna voda vrača v sprejemno opremo. Zaradi ravnotežja hladilne tekočine v cevovodu je dvokrožna shema lažje podvržena naravni regulaciji z učinkom gravitacije brez podpore dodatne opreme za cirkulacijo.
Odprti in zaprti sistemi
Razlika med temi sistemi je v zmogljivosti ekspanzijske posode - zgornje točke celotnega kompleksa. V odprtih rezervoarjih se voda kopiči, dokler ne deluje plavalni mehanizem. Tekočina napolni rezervoar do določene ravni, po kateri plovec aktivira sproščanje zračne mešanice in polnjenje skozi priključen dvižni vod. V zaprtem gravitacijskem ogrevalnem sistemu se uporablja membranski rezervoar, v katerem sta predvidena dva dela - z zrakom (zmes plina) in vodo v spodnjem delu. Pri minimalnem tlaku je posoda prazna, ko pa se napolni s tekočino, membrana začne stiskati zgornji del, s čimer odpre zračni ventil in izenači tlak.
Izbor kotla
Uporaba koncepta gravitacijskega ogrevanja sama po sebi pomeni, da v hiši ni na voljo niti plin niti elektrika. V nasprotnem primeru bi bilo bolj racionalno organizirati prisilno cirkulacijo z zadostno močjo toplote iz glavnega vira energije. Zato bo edina možnost kotla za ogrevalni sistem z gravitacijskim tokom enota na trda goriva - na primer na drva. Razloge daje tudi kombinacija naravnega kroženja in tradicionalne pečigovoriti o nizki moči kompleksa. Sistem bo sprva neučinkovit, vendar se lahko njegova učinkovitost poveča zaradi učinka pirolize, ki odlikuje sodobne modifikacije kotlov na trda goriva z zmogljivostjo od 20 do 40 kW z dvema zgorevalnima komorama. V dodatnem predelku se zgorevajo plini, ki nastanejo pri prvem zgorevanju goriva. Mimogrede, zmanjšanje produktov zgorevanja na izstopu bo zmanjšalo tudi zahteve za dimnik.
Izbira materiala cevi
Tako kot pri vodovodu se lahko cevi iz plastike in kovine uporabljajo za ogrevalni sistem z naravno cirkulacijo. Omejitve uporabe določenih materialov so odvisne od posameznih dejavnikov in pogojev. Na primer, odprt ogrevalni sistem zagotavlja večji učinek prezračevanja krogov s kisikom in ogljikovim dioksidom, kar je za jeklo nezaželeno. Nasprotno pa se bo polprevodniška kovina upravičila v zaprtih vejah omrežij velikega formata, ki delujejo z visokimi obremenitvami. Pri servisiranju vode slabe kakovosti je bolje uporabiti bakrene cevi. Za gravitacijski ogrevalni sistem je uporaba te kovine koristna zaradi njene odpornosti na visoke temperature in mineralnih vključkov v hladilni tekočini.
Načeloma imata tako baker kot plastika prednost, da sta lahka materiala, ki omogočata natančno namestitev kompleksnih cevovodnih komunikacijskih vodov, kar je zelo pomembno pri izvajanju gravitacijskih sistemov. Vendar plastika še vedno ni najboljša možnost za ogrevalni sistem kot tak - še toliko boljdeluje pod visokim tlakom reda 0,6 MPa. Obstajajo toplotno odporne polipropilenske cevi, ki so zasnovane posebej za ogrevanje in lahko prenesejo približno 120 °C, vendar so težave s tesnjenjem pogostejše pri čekih in prehodih, ki niso tako zanesljivi kot kovinski konturni zvari.
Optimalni premer cevi
Za razliko od sistemov s prisilno cirkulacijo bo v tem primeru debelina kontur večja. Premer cevi gravitacijskega ogrevalnega sistema je 50 mm, vendar so lahko prilagoditve na različnih področjih. Na primer, da bi ohranili toplotno učinkovitost kompleksa, vodovodarji priporočajo zoženje obrisov. Količina prilagoditve je odvisna od dolžine polne črte od šiva do druge prehodne točke.
Orodja za montažo in potrošni material
Glavno orodje bo potrebno za polaganje, pritrditev in povezovanje cevi. Rezanje in varjenje se izvaja z rezalniki cevi, plinskimi rezalniki, inverterskimi napravami in spajkanjem. Tako za plastiko kot za baker z jeklom je izbrano vaše varilno orodje ustrezne moči. Enako velja za potrošni material. Na primer, bakrene konstrukcije so povezane s spajkanjem s sponkami in sponkami. Za povezavo bakrenega gravitacijskega ogrevalnega sistema z vezji iz drugih materialov se uporabljajo samo snemljivi adapterji in priključki. Ta kovina se slabo oprijema drugih materialov. Toda v drugih primerih je mogoče dobiti svetlo spajko do 450 ° Cacetilenske ali propan-butanske bakle, pa tudi električni spajkalniki. Poleg tega bo za visokokakovostne povezave koristno uporabiti teflonske trakove, fitinge, tee, dielektrična tesnila itd.
Tehnika namestitve
Pred delom je treba izdelati komunikacijsko shemo in akcijski načrt. Nadalje se tipična namestitev izvede v naslednjem vrstnem redu:
- Sestavljanje posameznih vozlišč, prehodnih odsekov in velikih linij brez pritrditve na osnovo mesta.
- Namestitev opreme - ekspanzijski rezervoar in kotel. Rezervoar je mogoče namestiti na podstrešju - glavna stvar je ohraniti možnost brezplačne oskrbe s komunikacijami. Kotel lahko zahteva majhen toplotno odporen estrih. Dodatno pritrditev ni potrebna, saj je ta vrsta talne opreme praktično nepremična na ravni površini.
- Ležajni nastavki so nameščeni vzdolž kontur tesnila - opore, sponke, obešala in druge pritrdilne enote.
- Montirani so pripravljeni obrisi cevi, prehodni deli, kolena in vogali. Kako narediti gravitacijski ogrevalni sistem, da bo čim bolj zanesljiv in zaščiten pred zunanjimi vplivi? Za pritrditev je priporočljiva uporaba tako imenovanih plavajočih sponk, ki zagotavljajo ne trdo, ampak mehko pritrditev. Trdno so pritrjeni na pripravljeno nosilno opremo, vendar vpenjalni mehanizmi dajejo cevi nekaj svobode gibanja - vzmeten učinek, zaradi katerega je odpravljena nevarnost poškodbcevi pod zunanjo dinamično obremenitvijo.
- Komunikacije in oprema se povezujejo - priključne cevi, fitingi in instrumenti so po potrebi priključeni.
Nagib cevi
Značilnost naprave gravitacijskih sistemov je potreba po vzdrževanju kota v položaju vodoravnih kontur. Zagotoviti je treba učinek naravnega gravitacijskega kroženja, ki je potreben za gibanje vode. Kot je navedeno v tehničnih predpisih SNiP, mora biti naklon gravitacijskega ogrevalnega sistema 10 mm na 1 m. Če ta niansa ni predvidena, se bodo linije napolnile z zrakom, ogrevanje krogov pa bo neenakomerno.
Katero hladilno tekočino uporabiti?
Optimalni delovni medij za sisteme z naravno cirkulacijo je voda. Zavrnitev antifriza, ki se pogosto uporablja pri ogrevanju tekočine, je povezana z njegovo visoko gostoto in nizkim prenosom toplote. Ob upoštevanju skromne zmogljivosti gravitacijskega ogrevalnega sistema in obvezne zahteve po gravitacijskem premikanju hladilne tekočine se antifriz izloči. Toda to ne pomeni, da je mogoče alternativne sestavke proti zmrzovanju načeloma opustiti. Primerne mešanice morajo imeti visoko tekočnost (ne nižjo od vode) in sposobnost, da ne izgubijo fizikalnih lastnosti pri izjemno visokih in nizkih temperaturah.
Plusi sistema gravitacijskega toka
Med prednostmi sistemov ogrevanja z naravno cirkulacijo so naslednje:
- Energetska neodvisnost. Odsotnostnoben zunanji vir energije ni ovira za uporabo gravitacijskega ogrevanja, zato v mnogih oddaljenih regijah ta možnost ostaja edina možnost.
- Zanesljivost in vzdržljivost. Odsotnost tresljajev, ki v običajnih sistemih ustvarjajo obtočne črpalke. To omogoča uporabo bakrenih cevovodov, pa tudi organizacijo gravitacijskih ogrevalnih sistemov iz polipropilena, vendar ob upoštevanju njihove odpornosti na visoke temperature.
- Enostavno vzdrževanje. Zaradi odsotnosti kompleksnih regulacijskih enot z avtomatizacijo je sistem bolj dostopen za diagnostiko in popravila doma.
Slabosti sistema gravitacijskega toka
Seveda je pomanjkanje podpore za gibanje hladilne tekočine iz obtočne črpalke ali druge energetske opreme z viri povzročilo številne pomanjkljivosti takšnih sistemov:
- Funkcionalne omejitve glede prilagajanja. Gre predvsem za možnost fleksibilnega prilagajanja temperaturnih režimov grelnikov, vendar delovanje kotlov na trda goriva samo po sebi izključuje kakršno koli avtomatizacijo pri nadzoru.
- Zaradi svoje skromne zmogljivosti se lahko gravitacijski sistem ogrevanja uporablja samo v majhnih hišah z nizkimi zahtevami po ogrevanju. K temu je dodana še nestabilnost cirkulacije.
- Zamude pri gibanju hladilne tekočine pozimi lahko povzročijo zmrzovanje tekočine. Iz tega razloga je iskanje dodatkov za vodo proti zmrzovanju upravičeno.
Sklep
Cevi z naravnim kroženjem delovnega medija v dobi progresivne mehanike in programabilnih kotlov s kotli se zdijo zastarele in neučinkovite. V mnogih pogledih je to res, toda v kontekstu naraščajoče porabe energije gravitacijski ogrevalni sistem za zasebno hišo ni videti povsem neumestnega. Prvič, če razmere v državi ne dovoljujejo uporabe plinskih in električnih kotlov, bo ta odločitev več kot upravičena. Drugič, več postavk stroškov se odstrani naenkrat zaradi stroškov energije z gorivom in vzdrževanja kompleksne opreme.
