2

Как улучшить циркуляцию отопления жилого дома с двухконтурной гравитационной системой?

Александр Рахуба [24.5K] более года назад

В одноэтажном доме используется двухконтурная гравитационная система, но эффективность ее не высока (часто происходит завоздушивание, дальняя комната с холодными батареями). Собираемся произвести замену газового котла. Что надо сделать, чтобы улучшить циркуляцию отопления жилого дома с двухконтурной гравитационной системой?

2

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).

Контур отопления с ЕЦ

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.

Вставка 1

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:

Вставка 2

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

Вставка 3

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:

Вставка 4

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:

Вставка 5

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
charle [2.8K]
Численные значения параметров состояния водяного теплоносителя взяты из:
Вукалович М.П. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Таблицы и диаграммы.
 более года назад
комментировать
3

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:

Гравитационная система

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:

Система с принудительной циркуляцией

charle [2.8K]
Сколько контуров имеют системы показанные на ваших схемах?
Какое максимальное количество контуров может иметь иметь система с ЕЦ теплоносителя?
 более года назад
комментировать
Знаете ответ?
Быстрая регистрация
OpenID