Nguyên lý hoạt động của hệ thống sưởi trọng lực, các yếu tố, sơ đồ đi dây

Sưởi ấm bằng trọng lực

Một ngôi nhà nông thôn hiện đại không thua kém một căn hộ thành phố về tiện nghi. Sự phát triển của công nghệ xây dựng đã cho phép xây dựng các hệ thống hỗ trợ cuộc sống độc lập tại các cơ sở nhỏ. Nếu muốn, bạn có thể trang bị hầu hết mọi hệ thống kỹ thuật tự động trong nhà, chẳng hạn sưởi.

Hệ thống sưởi ấm gia đình trên mặt nước

Sưởi ấm bằng trọng lực

Phổ biến nhất ở nước ta là chất lỏng sưởiđược đặc trưng bởi sự đơn giản và hiệu quả. Nguyên lý hoạt động dựa trên khả năng tích tụ và truyền nhiệt năng của nước. Công nghệ lắp đặt hệ thống sưởi nước rộng rãi và được biết đến với hầu hết mọi chuyên gia trong hệ thống sưởi ấm.

Hoàn lưu khí quyển - tự nhiên và đáng tin cậy

Theo phương thức vận chuyển chất làm mát qua đường ống, có hai loại sưởi:
Với lưu thông cưỡng bức
với lực hấp dẫn (tự nhiên) tuần hoàn.
Trong hệ thống có tuần hoàn cưỡng bức, một máy bơm được lắp đặt để đảm bảo dòng chảy của nước qua các đường ống. Sơ đồ này yêu cầu cung cấp điện liên tục cho máy bơm. Nếu không, hiệu quả của hệ thống sưởi ấm kiểu này bị giảm mạnh.Sưởi ấm bằng trọng lực là một hệ thống không bay hơi, vì nó không có động cơ. Sự chuyển động của chất làm mát xảy ra do sự khác biệt về trọng lượng thể tích của chất lỏng nóng và lạnh. Nước được làm nóng trong lò hơi bốc lên qua ống nâng và được phân phối đến các thiết bị gia nhiệt. Làm mát xuống, chất làm mát giảm thể tích và có xu hướng đi xuống, do đó, đường trở lại được đặt ở mức sàn.
Thuận lợi sưởi ấm trọng lực nằm ở độ tin cậy cao của hệ thống. Miễn là có tác dụng của trọng lực và các vật thể có trọng lượng, một hệ thống làm việc với sự lưu thông khí quyển của chất làm mát sẽ hoạt động.

Sơ đồ kết nối cho các thiết bị sưởi

Lắp đặt hệ thống sưởi nước thực hiện theo một trong các sơ đồ:
Hệ thống dây một ống
nhiệt chính trong hai đường ống;
Bộ thu (chùm) đấu dây.
Lắp đặt mạch sưởi trong một đường ống cho phép bạn tiết kiệm đường ống, nhưng sơ đồ này không thể thực hiện được trong những ngôi nhà lớn. Khi chất làm mát di chuyển dọc theo các bộ tản nhiệt nối tiếp, nhiệt độ của môi chất làm việc giảm xuống và bộ gia nhiệt cuối cùng nhận được chất làm mát được làm mát.
Sơ đồ đi dây hai ống sưởi ấm trọng lực cho phép bạn kết nối song song các bộ tản nhiệt, đảm bảo sưởi ấm đồng đều hơn cho tất cả các phòng. Ngoài ra, có thể điều chỉnh nhiệt độ chính xác hơn trong mỗi lò sưởi.
Mạch thu được coi là tiến bộ nhất. Ưu điểm của kết nối xuyên tâm của bộ tản nhiệt là rõ ràng: kiểm soát nhiệt độ chính xác của từng bộ sưởi, tốc độ và dễ lắp đặt, bảo trì.

Đề nghị của chúng tôi

Công ty "Design Prestige" sử dụng các chuyên gia thực sự có khả năng thực hiện một cách thành thạo lắp đặt hệ thống sưởi nước trong một thời gian ngắn. Khi thực hiện đơn đặt hàng, chúng tôi áp dụng những công nghệ mới nhất và sử dụng thiết bị đẳng cấp chuyên nghiệp, đó là sự đảm bảo cho chất lượng công việc được thực hiện.

Thuận lợi.

Các thiết bị sử dụng trong hệ thống này có thiết kế khá đơn giản nên quá trình lắp đặt không gặp nhiều khó khăn. Chất lượng như nhau xác định mức độ dễ vận hành của hệ thống được đề cập.
Thiết bị này hoàn toàn độc lập với cường độ cung cấp năng lượng của tòa nhà.Do đó, sự hiện diện hay vắng mặt của dòng điện không ảnh hưởng đến vi khí hậu của căn phòng được sưởi ấm.
Hệ thống không yêu cầu sử dụng các máy bơm đặc biệt để đảm bảo lưu thông chất lỏng không bị gián đoạn. Trường hợp này hoàn toàn loại bỏ rung động và cũng đảm bảo thiết bị hoạt động im lặng.
Hệ thống này có độ tin cậy cao và cũng có thời gian hoạt động lâu dài. Nó có thể hoạt động trong khoảng bốn mươi năm.
Thiết bị sưởi trọng lực có thể điều chỉnh công việc của nó ở chế độ tự động.

Điều quan trọng cần lưu ý là độ tin cậy của hệ thống này phụ thuộc trực tiếp vào quá trình sinh sản định lượng. Điều này có nghĩa là, khi nhiệt độ của chất lỏng gia nhiệt thay đổi, một số biến chất cũng bị ảnh hưởng bởi tốc độ dòng chảy của chất làm mát.

Do sự thay đổi khối lượng riêng của phần tử đã nêu nên mức độ truyền nhiệt tăng hoặc giảm. Do đó, cường độ của sau này bị ảnh hưởng bởi hàm lượng định lượng của nước.

Ngoài ra, sự mất nhiệt của bản thân căn phòng, liên quan đến hệ thống này hoạt động, có tầm quan trọng lớn. Tốc độ truyền nhiệt càng cao thì quá trình truyền nhiệt càng gay gắt.

Nếu chúng ta xem xét một hệ thống hai đường ống, thì trong đó vòng tuần hoàn được xác định bởi một thiết bị, dẫn đến cách tự điều chỉnh hơi khác một chút. Trong trường hợp này, vòng tròn đã nói là ngắn hơn. Do đó, sự truyền nhiệt được cải thiện đáng kể.

Đối với ống đơn, ở đây vòng tròn sưởi ấm bao gồm một số đơn vị. Liên quan đến tính năng này, sự phân bố nhiệt không đồng đều được ghi nhận. Điều này thường gây ra nhu cầu sử dụng một máy bơm tuần hoàn đặc biệt, nhưng một hệ thống như vậy không liên quan đến các loài được đề cập.

Nô lệ.

Giống như mọi thứ do con người tạo ra, hệ thống sưởi ấm bằng trọng trường có những nhược điểm của nó, được thể hiện như sau:

Hệ thống có áp suất tuần hoàn đủ thấp, do đó bán kính hoạt động của nó giảm xuống còn ba mươi mét theo chiều ngang.
Cũng chính yếu tố này cùng với khả năng sinh nhiệt cao của nước sẽ quyết định tốc độ khởi động thấp của thiết bị.
Thông thường, một bể chứa nước giãn nở được lắp đặt trong một căn phòng không được làm nóng, có thể khiến chất lỏng này đóng băng vào mùa đông. Điều này đầy rẫy những hậu quả không mong muốn, thể hiện ở việc phá hủy đường ống.

Ưu nhược điểm của hệ thống trọng lực

Ưu điểm chính của hệ thống sưởi ấm này là độ tin cậy và độ bền. Trong điều kiện hoạt động bình thường, một hệ thống như vậy có thể hoạt động mà không cần sửa chữa trong vài thập kỷ. Hệ thống sưởi ấm bằng trọng lực hoạt động dựa trên các quy luật vật lý mà không cần sử dụng các thiết bị bay hơi đắt tiền. (Xem thêm: Chất lỏng sưởi ấm)

Tuy nhiên, các hệ thống này có những nhược điểm đáng kể.

- Đốt nóng bằng trọng lực có phạm vi ngắn. Trên mặt phẳng nằm ngang - dưới 30 mét.

- Làm nóng thiết bị đun nóng chậm do áp suất thấp và nhiệt dung đáng kể của nước.

- Xác suất đóng băng của chất làm mát trong thùng giãn nở, nếu nó được đặt trong phòng không được làm nóng. (Xem thêm: Thông số kỹ thuật của hệ thống đun nước nóng)

Sơ đồ hệ thống trọng lực

Một hệ thống sưởi ấm như vậy bao gồm một lò hơi, hai đường ống - cung cấp và trở lại, các thiết bị sưởi ấm và một bình giãn nở.

Nước được làm nóng trong bộ tạo nhiệt và chảy qua đường ống dẫn trực tiếp đến các thiết bị sưởi ấm. Sau khi loại bỏ một phần nhiệt, chất làm mát trở lại nguồn năng lượng nhiệt thông qua đường ống hồi lưu.

Tất cả các đường ống nằm ngang trong quá trình lắp đặt đều được đặt với độ dốc được tính toán trước.Do đó, nước ánh sáng nóng được ép lên trên dọc theo ống nâng chính, từ đó nó được phân phối dọc theo các nhánh nằm ngang đến các thiết bị sưởi ấm. Từ chúng, nước lạnh trở lại lò hơi bằng trọng lực. Ở đó, nó thay thế nước nóng, tự nóng lên và chu kỳ lặp lại. (Xem thêm: Nồi hơi nhiên liệu rắn)

Độ dốc giúp thoát khỏi bọt khí. Không khí nhẹ hơn nước, vì vậy nó tự do đi vào thùng giãn nở, bị loại bỏ khỏi hệ thống.

Sự dâng lên của nước dọc theo ống nâng xảy ra do sự nóng lên của chất làm mát, sự giãn nở của nó và sự xuất hiện của áp suất trọng trường. Chuyển động của chất lỏng dọc theo một mạch kín được thực hiện do sự khác biệt về khối lượng riêng của các chất lỏng có nhiệt độ nung nóng khác nhau. Áp suất trọng trường được sử dụng để di chuyển chất lỏng và vượt qua lực cản trong đường ống. Lực cản càng cao thì áp suất trọng trường cần thiết để khắc phục chúng càng lớn. Để giảm ma sát, tăng đường kính ống dẫn đến tăng giá thành. Áp suất tuần hoàn phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa chất lỏng được làm nóng và làm mát và vào sự chênh lệch giữa độ cao đến tâm của lò hơi và lò sưởi. Thiết bị càng cao, sự lưu thông của chất làm mát càng dễ dàng.

Hệ thống trọng lực sưởi ấm đường ống đơn

Hệ thống sưởi ấm như vậy chỉ có thể được lắp đặt với sự phân phối phía trên của đường ống cung cấp. Không có hệ thống định hướng ngược lại nào trong một hệ thống như vậy. (Xem thêm: Hệ thống sưởi tuần hoàn cưỡng bức)

Các hệ thống như vậy có thể được gắn theo hai sơ đồ: dòng chảy qua và với các đoạn đường mòn.

Với mạch dòng chảy, không có bộ tăng tốc nguồn cung cấp và các bộ tản nhiệt nằm phía trên cái kia được kết nối nối tiếp. Chất làm mát nóng đi từ trên xuống dưới qua tất cả các bộ tản nhiệt. Chất lỏng được làm mát hoàn toàn đi vào các thiết bị phía dưới, dẫn đến việc sưởi ấm tốt cho bộ tản nhiệt ở các tầng trên và bộ tản nhiệt lạnh hoàn toàn ở các thiết bị thấp hơn.

Các đường vòng được bao gồm trong hệ thống với các bộ tản nhiệt đóng. Điều này cho phép một phần nước từ ống tăng áp được cung cấp cho các bộ tản nhiệt phía dưới, bỏ qua các bộ tản nhiệt phía trên. Trong hệ thống này, nước ở nhiệt độ gần như giống nhau đi vào bộ tản nhiệt trên và dưới.

Các loại sưởi ấm trọng lực của sơ đồ sưởi ấm soma

Hệ thống sưởi với tuần hoàn tự nhiên có hai loại: một ống và hai ống. Những ngôi nhà cổ chỉ có một đường ống trong hệ thống sưởi của họ. Nhưng hiện nay, hệ thống sưởi hai ống với độ pha loãng dưới hoặc trên thường được sử dụng nhiều nhất. Sự khác biệt chính giữa các chương trình là gì? Hệ thống sưởi bằng trọng lực một đường ống được coi là đơn giản nhất. Đường ống được đặt dưới trần của cơ sở, và mạch điện trở lại nằm dưới sàn. Trong số các khía cạnh tích cực, có thể ghi nhận một số nhỏ các thành phần cần thiết cho hoạt động của hệ thống. Nó cũng có tính năng cài đặt dễ dàng. Như những ưu điểm, chúng ta có thể lưu ý khả năng hoạt động của nó khi lắp đặt nồi hơi và bộ tản nhiệt ở cùng một mức. Thông thường, trong một ngôi nhà hai tầng, sơ đồ như vậy hiếm khi được sử dụng, vì nó không cho phép ngôi nhà được sưởi ấm đồng đều. Tuy nhiên, điều này có thể được khắc phục bằng cách lắp đặt đường ống thể tích và bộ tản nhiệt ở tầng trệt. Khi lắp đặt mạch một ống, các van điều khiển không được cung cấp, có nghĩa là sẽ không thể điều chỉnh nhiệt độ.

Hệ thống sưởi hai ống khó khăn hơn cả trong vận hành và thiết bị, vì nó liên quan đến một số mạch sưởi. Một trong số chúng dành cho dòng chảy của chất làm mát nóng, dòng còn lại dành cho chất lạnh. Trong trường hợp này, bạn sẽ cần nhiều thành phần nữa. Hệ thống sưởi cuối cùng của một ngôi nhà hai tầng nhất thiết sẽ yêu cầu cách nhiệt của cửa chính để tránh thất thoát nhiệt. Đối với hệ thống hai ống, cần sử dụng các ống có đường kính lớn, ít nhất là 32 mm, nếu không lực cản thủy lực sẽ ngăn cản sự lưu thông của trọng lực.

Các loại hệ thống sưởi với tuần hoàn trọng lực

Mặc dù có thiết kế đơn giản của hệ thống làm nóng nước với sự tự lưu thông của chất làm mát, nhưng có ít nhất bốn phương án lắp đặt phổ biến. Việc lựa chọn loại dây phụ thuộc vào đặc điểm của chính tòa nhà và hiệu suất dự kiến.

Để xác định sơ đồ nào sẽ hoạt động, trong từng trường hợp riêng biệt, yêu cầu thực hiện tính toán thủy lực của hệ thống, tính đến các đặc tính của bộ gia nhiệt, tính toán đường kính ống, v.v. Bạn có thể cần sự trợ giúp của chuyên gia khi tính toán.

Hệ thống khép kín với lưu thông trọng lực

Ở các nước EU, hệ thống khép kín là phổ biến nhất trong số các giải pháp khác. Ở Liên bang Nga, chương trình này vẫn chưa được sử dụng rộng rãi. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống đun nước nóng kiểu kín có tuần hoàn không bơm như sau:

Khi đun nóng, chất làm mát nở ra, nước bị dịch chuyển ra khỏi mạch đốt nóng.
Dưới áp suất, chất lỏng đi vào một thùng giãn nở màng kín. Thiết kế của thùng chứa là một khoang được chia bởi một lớp màng thành hai phần. Một nửa của bình chứa đầy khí (hầu hết các mô hình sử dụng nitơ). Phần thứ hai vẫn còn trống để đổ đầy chất làm mát.
Khi chất lỏng được làm nóng, áp suất được tạo ra đủ để đẩy qua màng và nén nitơ. Sau khi làm mát, quá trình ngược lại xảy ra, và khí nén ép nước ra khỏi bình.

Mặt khác, các hệ thống kiểu kín hoạt động giống như các hệ thống sưởi tuần hoàn tự nhiên khác. Như bất lợi, người ta có thể chỉ ra sự phụ thuộc vào thể tích của bình giãn nở. Đối với những căn phòng có diện tích sưởi ấm lớn, bạn sẽ cần lắp đặt một bình chứa có dung tích lớn, điều này không phải lúc nào cũng được khuyến khích.

Hệ thống mở với lưu thông trọng lực

Hệ thống sưởi ấm kiểu hở khác với kiểu trước đây chỉ ở thiết kế của bình giãn nở. Đề án này thường được sử dụng nhất trong các tòa nhà cũ. Ưu điểm của hệ thống mở là khả năng tự sản xuất các thùng chứa từ các vật liệu ngẫu hứng. Bể thường có kích thước khiêm tốn và được lắp đặt trên mái nhà hoặc dưới trần phòng khách.

Nhược điểm chính của cấu trúc hở là sự xâm nhập của không khí vào các đường ống và bộ tản nhiệt làm nóng, dẫn đến tăng ăn mòn và nhanh hỏng các bộ phận làm nóng. Hệ thống phát sóng cũng là một "khách" thường xuyên trong các mạch hở. Do đó, bộ tản nhiệt được lắp đặt ở một góc, cần cẩu Mayevsky để làm chảy khí.

Hệ thống ống đơn tự lưu thông

Giải pháp này có một số ưu điểm:

Không có đường ống được ghép nối dưới trần nhà và trên mặt sàn.
Tiết kiệm tiền cài đặt hệ thống.

Những nhược điểm của một giải pháp như vậy là rõ ràng. Sản lượng nhiệt của bộ tản nhiệt sưởi ấm và cường độ sưởi ấm của chúng giảm dần theo khoảng cách từ lò hơi. Như thực tế cho thấy, hệ thống sưởi ống đơn của một ngôi nhà hai tầng lưu thông tự nhiên, ngay cả khi quan sát được tất cả các độ dốc và chọn đúng đường kính ống, thường được làm lại (bằng cách lắp đặt thiết bị bơm).

Hệ thống hai ống tự lưu thông

Hệ thống sưởi hai ống trong nhà riêng có lưu thông tự nhiên có các đặc điểm thiết kế sau:

Cung cấp và hồi lưu dòng chảy qua các đường ống riêng biệt.
Đường ống cung cấp được kết nối với mỗi bộ tản nhiệt thông qua một đầu vào.
Pin được kết nối với đường trở lại bằng bút kẻ mắt thứ hai.

Kết quả là, hệ thống tản nhiệt kiểu hai ống cung cấp những ưu điểm sau:

Phân bố nhiệt đồng đều.
Không cần thêm bộ phận tản nhiệt để khởi động tốt hơn.
Điều chỉnh hệ thống dễ dàng hơn.
Đường kính của mạch nước nhỏ hơn ít nhất một kích thước so với các sơ đồ ống đơn.
Thiếu các quy tắc nghiêm ngặt để lắp đặt hệ thống hai đường ống. Cho phép sai lệch nhỏ về độ dốc.

Ưu điểm chính của hệ thống sưởi hai đường ống với hệ thống dây điện phía dưới và phía trên là sự đơn giản và đồng thời hiệu quả của thiết kế, cho phép bạn san lấp các lỗi thực hiện trong tính toán hoặc trong quá trình lắp đặt.

Các loại hệ thống sưởi với tuần hoàn trọng lực

Hệ thống khép kín với lưu thông trọng lực

Khi đun nóng, chất làm mát nở ra, nước bị dịch chuyển ra khỏi mạch đốt nóng.
Dưới áp suất, chất lỏng đi vào một thùng giãn nở màng kín. Thiết kế của thùng chứa là một khoang được chia bởi một lớp màng thành hai phần. Một nửa của bình chứa đầy khí (hầu hết các mô hình sử dụng nitơ). Phần thứ hai vẫn còn trống để đổ đầy chất làm mát.
Khi chất lỏng được làm nóng, áp suất được tạo ra đủ để đẩy qua màng và nén nitơ. Sau khi làm mát, quá trình ngược lại xảy ra, và khí nén ép nước ra khỏi bình.

Hệ thống mở với lưu thông trọng lực

Hệ thống ống đơn tự lưu thông

Hệ thống ống đơn nằm ngang lưu thông tự nhiên có hiệu suất nhiệt thấp nên rất ít được sử dụng. Bản chất của sơ đồ là đường ống cung cấp được kết nối nối tiếp với các bộ tản nhiệt. Chất làm mát được làm nóng đi vào ống nhánh phía trên của pin và được xả qua ổ cắm phía dưới. Sau đó, nhiệt đi vào bộ gia nhiệt tiếp theo và cứ tiếp tục như vậy cho đến điểm cuối cùng. Dòng trả về từ pin cuối cùng đến lò hơi.

Giải pháp này có một số ưu điểm:

Không có đường ống được ghép nối dưới trần nhà và trên mặt sàn.
Tiết kiệm tiền cài đặt hệ thống.

Những nhược điểm của một giải pháp như vậy là rõ ràng. Sản lượng nhiệt của bộ tản nhiệt sưởi ấm và cường độ sưởi ấm của chúng giảm dần theo khoảng cách từ lò hơi.Như thực tế cho thấy, hệ thống sưởi ống đơn của một ngôi nhà hai tầng lưu thông tự nhiên, ngay cả khi quan sát được tất cả các độ dốc và chọn đúng đường kính ống, thường được làm lại (bằng cách lắp đặt thiết bị bơm).

Hệ thống hai ống tự lưu thông

Hệ thống sưởi hai ống trong nhà riêng có lưu thông tự nhiên có các đặc điểm thiết kế sau:

Cung cấp và hồi lưu dòng chảy qua các đường ống riêng biệt.
Đường ống cung cấp được kết nối với mỗi bộ tản nhiệt thông qua một đầu vào.
Pin được kết nối với đường trở lại bằng bút kẻ mắt thứ hai.

Kết quả là, hệ thống tản nhiệt kiểu hai ống cung cấp những ưu điểm sau:

Phân bố nhiệt đồng đều.
Không cần thêm bộ phận tản nhiệt để khởi động tốt hơn.
Điều chỉnh hệ thống dễ dàng hơn.
Đường kính của mạch nước nhỏ hơn ít nhất một kích thước so với các sơ đồ ống đơn.
Thiếu các quy tắc nghiêm ngặt để lắp đặt hệ thống hai đường ống. Cho phép sai lệch nhỏ về độ dốc.

Các loại hệ thống sưởi ấm trọng lực

Có hai loại hệ thống sưởi ấm bằng trọng lực:

Hệ thống hai ống phức tạp hơn và liên quan đến sự hiện diện của hai mạch. Bên trong một mạch, chất làm mát (nước) di chuyển từ lò hơi đến pin, và dọc theo mạch thứ hai, nước quay trở lại lò hơi. Hãy nhớ rằng loại hệ thống này yêu cầu thiết kế cẩn thận hơn. Quá trình cài đặt cũng sẽ không dễ dàng nhất, hãy xem xét nó theo từng giai đoạn:

lắp đặt một riser, nó sẽ đóng vai trò chính, nó đi từ bể chứa đến lò hơi;
cửa chính có hệ thống dây điện, được nối ở mức bằng 1/3 tổng chiều cao của phòng tính từ mặt sàn;
ống tràn được gắn với bình giãn nở, qua đó chất lỏng dư thừa đi vào cống;
Để nước quay trở lại nồi hơi, các đường ống hồi lưu cắt vào phần dưới của pin.

Trong một hệ thống mạch đơn, số lượng bộ tản nhiệt mong muốn đóng một vai trò cơ bản. Thể tích của bình giãn nở phụ thuộc vào điều này. Thông thường, nó được lấp đầy đến 3/4 tổng khối lượng.

Cần liên tục theo dõi mực nước trong bể, không được thấp hơn mức của đường ống mà nước được phân phối đến các bộ tản nhiệt. Điều này có nguy cơ làm ngừng lưu thông của chất làm mát.

Hệ thống ống đơn tuy đơn giản nhưng thoạt nhìn thì có vẻ như vậy. Một dự án không được thực hiện đúng cách sẽ kéo theo rất nhiều vấn đề và hậu quả, hãy giao phó vấn đề này cho những người có chuyên môn.

Khi thiết kế một hệ thống tự nhiên, cần chú ý đến sự phân bố đồng đều của áp suất trong một mạch kín và sự lưu thông chính xác của chất làm mát.