نظام تسخين الدورة الدموية الطبيعية: مخططات دوائر المياه المشتركة
يتم اختيار إنشاء شبكة تدفئة ذاتية الجاذبية إذا كان من غير العملي، وفي بعض الأحيان من المستحيل، تركيب مضخة دوران أو الاتصال بمصدر طاقة مركزي.
مثل هذا النظام أرخص في التثبيت وهو مستقل تمامًا عن الكهرباء. ومع ذلك، فإن أدائها يعتمد إلى حد كبير على دقة التصميم.
لكي يعمل نظام التدفئة ذو الدوران الطبيعي بسلاسة، من الضروري حساب معلماته، وتثبيت المكونات بشكل صحيح واختيار تصميم دائرة المياه بشكل معقول. سوف نساعد في حل هذه القضايا.
وصفنا المبادئ الأساسية لتشغيل نظام الجاذبية، وقدمنا المشورة بشأن اختيار خط الأنابيب، وحددنا قواعد تجميع الدائرة ووضع وحدات العمل. لقد أولينا اهتمامًا خاصًا لميزات التصميم والتشغيل لأنظمة التسخين ذات الأنبوب الواحد والأنبوبين.
محتوى المقال:
مبادئ عملية الدورة الدموية الطبيعية
تحدث عملية حركة الماء في دائرة التسخين دون استخدام مضخة دوران بسبب القوانين الفيزيائية الطبيعية.
إن فهم طبيعة هذه العمليات سيسمح بالكفاءة تطوير مشروع نظام التدفئة للحالات القياسية وغير القياسية.
الحد الأقصى لفرق الضغط الهيدروستاتيكي
الخاصية الفيزيائية الرئيسية لأي سائل تبريد (ماء أو مضاد للتجمد)، مما يسهل حركته على طول الدائرة أثناء الدورة الطبيعية، هي انخفاض الكثافة مع زيادة درجة الحرارة.
كثافة الماء الساخن أقل من كثافة الماء البارد، وبالتالي هناك اختلاف في الضغط الهيدروستاتيكي بين أعمدة السائل الدافئة والباردة. الماء البارد، الذي يتدفق إلى المبادل الحراري، يزيح الماء الساخن إلى أعلى الأنبوب.
يمكن تقسيم دائرة التدفئة في المنزل إلى عدة أجزاء. يتم توجيه الماء إلى الأعلى على طول القطع "الساخنة"، وإلى الأسفل على طول القطع "الباردة".حدود الأجزاء هي النقاط العلوية والسفلية لنظام التدفئة.
المهمة الرئيسية في النمذجة أنظمة الدورة الدموية الطبيعيةالماء هو تحقيق أقصى فرق ممكن بين ضغط العمود السائل في الأجزاء "الساخنة" و "الباردة".
أحد العناصر الكلاسيكية في دائرة المياه للدوران الطبيعي هو مشعب التسارع (الناهض الرئيسي) - وهو أنبوب عمودي موجه لأعلى من المبادل الحراري.
يجب أن يكون لمشعب التسارع أقصى درجة حرارة، بحيث يكون معزولًا على طوله بالكامل. على الرغم من أنه إذا كان ارتفاع المجمع ليس مرتفعا (كما هو الحال بالنسبة للمنازل المكونة من طابق واحد)، فقد لا يتم تنفيذ العزل، لأن الماء الموجود فيه لن يكون لديه وقت لتبرد.
عادة، يتم تصميم النظام بحيث تتزامن النقطة العليا لمجمع التسارع مع النقطة العليا للدائرة بأكملها. هناك مخرج ل خزان التوسع المفتوح أو صمام تنفيس الهواء في حالة استخدام خزان غشائي.
ثم يكون طول جزء الدائرة "الساخنة" هو الحد الأدنى الممكن، مما يؤدي إلى انخفاض فقدان الحرارة في هذه المنطقة.
ومن المرغوب أيضًا ألا يتم دمج الجزء "الساخن" من الدائرة مع قسم طويل الأمد ينقل سائل التبريد المبرد. من الناحية المثالية، تتزامن أدنى نقطة في دائرة المياه مع النقطة المنخفضة للمبادل الحراري الموجود في جهاز التسخين.
للجزء "البارد" من دائرة المياه أيضًا قواعده الخاصة التي تزيد من ضغط السوائل:
- كلما زاد فقدان الحرارة في القسم "البارد" من شبكة التدفئةكلما انخفضت درجة حرارة الماء وزادت كثافته، وبالتالي فإن تشغيل الأنظمة ذات الدورة الطبيعية لا يمكن تحقيقه إلا من خلال نقل كبير للحرارة؛
- كلما زادت المسافة من النقطة السفلية للدائرة إلى وصلة الرادياتيركلما زادت مساحة عمود الماء مع الحد الأدنى لدرجة الحرارة والحد الأقصى للكثافة.
ولضمان الامتثال لهذه القاعدة الأخيرة، غالبا ما يتم تركيب الفرن أو المرجل في أدنى نقطة من المنزل، مثل الطابق السفلي. يضمن وضع الغلاية أقصى مسافة ممكنة بين المستوى الأدنى للمشعات ونقطة دخول الماء إلى المبادل الحراري.
ومع ذلك، فإن الارتفاع بين النقاط السفلية والعلوية لدائرة المياه أثناء الدورة الطبيعية يجب ألا يكون مرتفعا جدا (في الممارسة العملية، لا يزيد عن 10 أمتار). يقوم الفرن أو الغلاية بتسخين المبادل الحراري والجزء السفلي من مشعب التسارع فقط.
إذا كانت هذه القطعة غير ذات أهمية بالنسبة لارتفاع دائرة المياه بأكملها، فإن انخفاض الضغط في الجزء "الساخن" من الدائرة سيكون ضئيلا ولن تبدأ عملية الدورة الدموية.
التقليل من مقاومة حركة الماء
عند تصميم نظام مع الدورة الدموية الطبيعية، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار سرعة حركة المبرد على طول الدائرة.
أولاًكلما زادت السرعة، زادت سرعة انتقال الحرارة من خلال نظام "الغلاية - المبادل الحراري - دائرة المياه - مشعات التدفئة - الغرفة".
ثانيًا، كلما كانت سرعة السائل عبر المبادل الحراري أسرع، قل احتمال غليانه، وهو أمر مهم بشكل خاص لتسخين الموقد.
في الأنظمة تسخين الدورة الدموية القسرية تعتمد سرعة حركة الماء بشكل أساسي على المعلمات مضخة الدورة الدموية.
مع تسخين المياه بالدوران الطبيعي، تعتمد السرعة على العوامل التالية:
- فرق الضغط بين أجزاء الكفاف عند النقطة السفلى منه؛
- المقاومة الهيدروديناميكية نظام التدفئة.
تمت مناقشة طرق ضمان الحد الأقصى لفرق الضغط أعلاه. لا يمكن حساب المقاومة الهيدروديناميكية لنظام حقيقي بدقة بسبب النموذج الرياضي المعقد والعدد الكبير من البيانات المدخلة، والتي يصعب ضمان دقتها.
ومع ذلك، هناك قواعد عامة من شأنها، في حالة اتباعها، تقليل مقاومة دائرة التسخين.
الأسباب الرئيسية لانخفاض سرعة حركة المياه هي مقاومة جدران الأنابيب ووجود ضيقات بسبب وجود التركيبات أو صمامات الإغلاق. عند معدلات التدفق المنخفضة، لا توجد مقاومة للجدار تقريبًا.
الاستثناء هو الأنابيب الطويلة والرفيعة النموذجية للتدفئة أرضية ساخنة. كقاعدة عامة، يتم تخصيص دوائر منفصلة مع الدورة الدموية القسرية.
عند اختيار أنواع الأنابيب لدائرة الدورة الدموية الطبيعية، سيتعين عليك أن تأخذ في الاعتبار وجود قيود فنية عند تثبيت النظام. لهذا الأنابيب المعدنية والبلاستيكية من غير المرغوب استخدامها مع دوران الماء الطبيعي نظرًا لارتباطها بتركيبات ذات قطر داخلي أصغر بكثير.
قواعد لاختيار وتركيب الأنابيب
الاختيار بين الصلب أو أنابيب البولي بروبلين لأن أي تداول يحدث وفقًا لمعيار إمكانية استخدامها للمياه الساخنة، وكذلك من حيث السعر وسهولة التركيب وعمر الخدمة.
يتم تركيب رافع الإمداد من أنبوب معدني، حيث يمر الماء من أعلى درجة حرارة من خلاله، وفي حالة تسخين الموقد أو خلل في المبادل الحراري، يمكن أن يمر البخار من خلاله.
مع الدوران الطبيعي، من الضروري استخدام قطر أنبوب أكبر قليلاً من استخدام مضخة الدوران. عادة، لتدفئة الغرف تصل إلى 200 متر مربع. م، يبلغ قطر مشعب التسارع والأنبوب عند مدخل العودة إلى المبادل الحراري 2 بوصة.
يحدث ذلك بسبب انخفاض سرعة الماء مقارنة بخيار التدوير القسري، مما يؤدي إلى المشاكل التالية:
- انخفاض في كمية الحرارة المنقولة لكل وحدة زمنية من المصدر إلى الغرفة الساخنة؛
- ظهور انسدادات أو جيوب هوائيةوالتي لا يمكن للقليل من الضغط أن يتحملها.
عند استخدام الدوران الطبيعي مع دائرة إمداد سفلية، يجب إيلاء اهتمام خاص لمشكلة إزالة الهواء من النظام. لا يمكن إزالته بالكامل من سائل التبريد من خلال خزان التمدد، لأنه يدخل الماء المغلي أولاً إلى الأجهزة عبر خط يقع أسفلها.
مع الدوران القسري، يقوم ضغط الماء بدفع الهواء إلى مجمع الهواء المثبت في أعلى نقطة في النظام - وهو جهاز ذو تحكم تلقائي أو يدوي أو شبه تلقائي. باستخدام رافعات مايفسكي في الأساس، يتم ضبط نقل الحرارة.
في شبكات التدفئة الجاذبية مع العرض الموجود أسفل الأجهزة، يتم استخدام صنابير Mayevsky مباشرة لنزيف الهواء.
يمكن أيضًا إزالة الهواء باستخدام فتحات الهواء المثبتة على كل رافع أو على خط علوي موازي لشبكة النظام الرئيسية. نظرًا للعدد الهائل من أجهزة عادم الهواء، نادرًا ما يتم استخدام دوائر الجاذبية ذات الأسلاك السفلية.
مع الضغط المنخفض، يمكن لقفل الهواء الصغير أن يوقف نظام التدفئة تمامًا. وبالتالي، وفقًا لـ SNiP 41-01-2003، لا يجوز مد خطوط أنابيب نظام التدفئة دون منحدر عند سرعة مياه أقل من 0.25 م/ث.
مع الدوران الطبيعي، لا يمكن تحقيق هذه السرعات. لذلك، بالإضافة إلى زيادة قطر الأنابيب، من الضروري الحفاظ على منحدرات ثابتة لإزالة الهواء من نظام التدفئة. تم تصميم المنحدر بمعدل 2-3 ملم لكل 1 متر، وفي شبكات الشقق يصل المنحدر إلى 5 ملم لكل متر خطي من الخط الأفقي.
يتم عمل منحدر الإمداد في اتجاه حركة الماء بحيث يتحرك الهواء إلى خزان التمدد أو نظام نزف الهواء الموجود في أعلى نقطة في الدائرة. على الرغم من أنه من الممكن عمل منحدر مضاد، إلا أنه في هذه الحالة من الضروري التثبيت بشكل إضافي صمام تهوية.
عادة ما يكون ميل خط العودة في اتجاه حركة الماء المبرد. ثم ستتزامن أدنى نقطة في الدائرة مع مدخل أنبوب العودة إلى مولد الحرارة.
في تركيب أرضيات ساخنة منطقة صغيرة في دائرة ذات دوران طبيعي، من الضروري منع الهواء من الدخول إلى الأنابيب الضيقة والأفقية لنظام التدفئة هذا.من الضروري تركيب جهاز إزالة الهواء أمام الأرضية الساخنة.
مخططات التدفئة أحادية الأنبوب وأنبوبين
عند تطوير نظام تدفئة لمنزل به دوران طبيعي للمياه، من الممكن تصميم دائرة واحدة أو عدة دوائر منفصلة. قد تختلف بشكل كبير عن بعضها البعض. بغض النظر عن الطول وعدد المشعاعات والمعلمات الأخرى، فهي مصنوعة وفقًا لنظام أحادي الأنبوب أو ثنائي الأنابيب.
الدائرة باستخدام خط واحد
يُطلق على نظام التسخين الذي يستخدم نفس الأنبوب للإمداد المتسلسل بالمياه إلى المشعات اسم الأنبوب المفرد. إن أبسط خيار للأنبوب الواحد هو التسخين بأنابيب معدنية دون استخدام مشعات.
هذه هي الطريقة الأرخص والأقل إشكالية لتدفئة المنزل عند اختيار الدوران الطبيعي لسائل التبريد. العيب الوحيد المهم هو ظهور الأنابيب الضخمة.
على الأكثر اقتصادا نسخة أنبوب واحد مع مشعات التدفئة، يتدفق الماء الساخن بالتتابع من خلال كل جهاز. مطلوب هنا الحد الأدنى لعدد الأنابيب وصمامات الإغلاق.
كما تذهب المبرد يبرد، لذلك تتلقى المشعات اللاحقة مياه أكثر برودة، والتي يجب أن تؤخذ في الاعتبار عند حساب عدد الأقسام.
تعتبر الطريقة الأكثر فعالية لتوصيل أجهزة التدفئة بشبكة أحادية الأنبوب هي الخيار القطري.
وفقًا لهذا المخطط لدوائر التسخين ذات الدوران الطبيعي، يدخل الماء الساخن إلى المبرد من الأعلى، وبعد التبريد يتم تفريغه عبر الأنبوب الموجود بالأسفل.عند المرور بهذه الطريقة، يطلق الماء الساخن أقصى قدر من الحرارة.
عندما يتم توصيل كل من أنابيب الدخول والخروج بالبطارية في الأسفل، يتم تقليل نقل الحرارة بشكل كبير، لأن المبرد الساخن يجب أن يسافر لأطول مسار ممكن. بسبب التبريد الكبير، لا يتم استخدام البطاريات ذات عدد كبير من الأقسام في مثل هذه الدوائر.
تسمى دوائر التدفئة ذات التوصيل المماثل للمشعات "لينينغرادكا". على الرغم من فقدان الحرارة الملحوظ، إلا أنها مفضلة في ترتيب أنظمة التدفئة السكنية، وذلك بسبب المظهر الأكثر جمالية لخط الأنابيب.
من العيوب الكبيرة لشبكات الأنابيب الواحدة عدم القدرة على إيقاف تشغيل أحد أقسام التسخين دون إيقاف دوران المياه في جميع أنحاء الدائرة بأكملها.
لذلك، عادة ما يستخدمون تحديث المخطط الكلاسيكي مع التثبيت "تجاوز» لتجاوز الرادياتير باستخدام فرع بصمامين كرويين أو صمام ثلاثي الاتجاه. يتيح لك ذلك تنظيم إمداد الماء بالرادياتير، وحتى إيقاف تشغيله تمامًا.
بالنسبة للمباني المكونة من طابقين أو أكثر، يتم استخدام أشكال مختلفة من مخطط الأنبوب الواحد مع الناهضين الرأسيين. في هذه الحالة، يكون توزيع الماء الساخن أكثر اتساقًا من الناهضات الأفقية. بالإضافة إلى ذلك، الناهضون الرأسيون أقصر ويتناسبون بشكل أفضل مع الجزء الداخلي من المنزل.
الخيار باستخدام أنبوب العودة
عندما يتم استخدام أنبوب واحد لتوفير الماء الساخن للمشعات، والثاني لتصريف الماء المبرد إلى غلاية أو فرن، فإن نظام التسخين هذا يسمى نظام التسخين ثنائي الأنابيب. في ظل وجود مشعات التدفئة، يتم استخدام مثل هذا النظام في كثير من الأحيان من نظام أحادي الأنبوب.
إنه أكثر تكلفة، لأنه يتطلب تركيب أنبوب إضافي، ولكن لديه عدد من المزايا الهامة:
- توزيع أكثر اتساقا لدرجة الحرارة المبرد الموردة للمشعات.
- أسهل في الحساب اعتماد معلمات الرادياتير على مساحة الغرفة الساخنة وقيم درجة الحرارة المطلوبة؛
- تحكم أكثر كفاءة في الحرارة لكل المبرد.
اعتمادًا على اتجاه حركة الماء البارد بالنسبة للماء الساخن، أنظمة ثنائية الأنابيب مقسمة إلى عابرة وطريق مسدود. في الدوائر المرتبطة، تحدث حركة الماء المبرد في نفس اتجاه الماء الساخن، وبالتالي فإن طول الدورة للدائرة بأكملها هو نفسه.
في الدوائر المسدودة، يتحرك الماء المبرد نحو الماء الساخن، لذلك تختلف أطوال دورات دوران المبرد بالنسبة للمشعات المختلفة. نظرًا لأن السرعة في النظام منخفضة، فقد يختلف وقت التسخين بشكل كبير. تلك المشعات التي يكون طول دورة المياه فيها أقصر سوف تسخن بشكل أسرع.
هناك نوعان من مواقع البطانة بالنسبة لمشعات التدفئة: العلوي والسفلي.مع الوصلة العلوية، يقع أنبوب إمداد الماء الساخن فوق مشعات التدفئة، ومع الوصلة السفلية - يقع في الأسفل.
مع التوصيل السفلي، من الممكن إزالة الهواء من خلال المشعات وليس هناك حاجة لتشغيل الأنابيب من الأعلى، وهو أمر جيد من وجهة نظر تصميم الغرفة.
ومع ذلك، بدون مشعب التسارع، سيكون انخفاض الضغط أقل بكثير مما هو عليه عند استخدام الخط العلوي. لذلك، لا يتم استخدام البطانة عمليا عند تسخين المباني وفقا لمبدأ الدورة الدموية الطبيعية.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
تنظيم دائرة أحادية الأنبوب تعتمد على غلاية كهربائية لمنزل صغير:
تشغيل نظام ثنائي الأنابيب لمنزل خشبي من طابق واحد يعتمد على غلاية الوقود الصلب طويلة الاحتراق:
يتطلب استخدام الدورة الدموية الطبيعية أثناء حركة الماء في دائرة التسخين حسابات دقيقة وأعمال تركيب مختصة تقنيًا. إذا تم استيفاء هذه الشروط، فإن نظام التدفئة سوف يسخن بكفاءة مباني منزل خاص ويخفف أصحابها من ضجيج المضخة والاعتماد على الكهرباء.
إذا كانت لديك أي أسئلة حول هذا الموضوع أو ترغب في مشاركة تجربتك الشخصية في تنظيم وتشغيل نظام التدفئة بالجاذبية، فيرجى ترك تعليقات على هذه المقالة. توجد كتلة التعليقات أدناه.
تُستخدم أنظمة التدفئة ذات الدوران الطبيعي، كقاعدة عامة، في المنازل الخاصة، بحيث يتم تحديد النوع الذي سيتم اختياره، أنبوب واحد أو مع عودة (أنبوبين)، من خلال ميزانية المشروع. علاوة على ذلك، مع مساحة صغيرة وترتيب عقلاني للغرف، من الممكن حساب تخطيط البطاريات بطريقة تجعل تأثير تبريد المبرد في كل منها ضئيلا.من حيث تعقيد البناء، فإن نظام الأنبوب الواحد هو الأفضل، بالإضافة إلى أنه أرخص أيضًا.
أنا بصدد اتخاذ قرار بشأن مشروع تدفئة لمنزلي الخاص. لا أستطيع تحديد النوع الأفضل للاختيار: أنبوب واحد أم أنبوب مزدوج؟ من ناحية، الطريقة الأولى أقل تكلفة. يمكنك توفير الكثير من المواد، ولكن من ناحية أخرى، فإن لها عيوبها. على سبيل المثال، من المستحيل تنظيم درجة حرارة التدفئة، المبرد أكثر برودة في الغرف البعيدة عن المرجل. على سبيل المثال، مع نظام ثنائي الأنابيب، إذا أصبح الجو ساخنًا في غرفة النوم، يقومون بتشغيل الصمام لتقليل درجة الحرارة. وفي المنزل الذي يحتوي على أنبوب تدفئة واحد، بعد ذلك، ستبرد الغرف الأخرى أيضًا.
مرحبًا. لن يبرد أي شيء إذا قمت بتثبيت تجاوزات مع منظمات الحرارة. في هذا المقال يصف بالتفصيل حول التجاوزات في نظام التدفئة. ومع ذلك، لا يزال نظام التدفئة ثنائي الأنابيب هو الأفضل، على الرغم من أنه مكلف من الناحية المالية.
مرحبًا. أرجوك قل لي. موقد الحطب، بطارية مع مبادل حراري صغير (1.3 لتر)، بجانبه برميل 200 لتر لسقي الدفيئة. في أي ارتفاع يجب وضعه بحيث يدور الماء؟
أعرب عن امتناني للمؤلفين لعرضهم الذي يسهل الوصول إليه للمعلومات التقنية. في متناول الأشخاص الذين ليس لديهم تعليم فني خاص. بدون الكثير من الصيغ والمصطلحات.
شكرا لك على العرض التقديمي المختص.
اشكرك جدا على المعلومات. قرأته من أجل راحة البال، وإذا كان هناك أي خطأ سأصححه. ولكن، من حيث المبدأ، قمت بإعداد مخطط في رأسي، وآمل أن يعمل كما ينبغي.
مساء الخير.من خلال نظام ثنائي الأنابيب مع حركة متوازية لسائل التبريد، لا يزال في الطابق الأرضي، أود توفير اتصال أقل بالمشعات عن طريق تشغيل أنبوب إمداد في الطابق السفلي من المنزل. هل يمكن أن تخبرني تفاصيل الاتصال؟ ما هو الحد الأقصى المسموح به لارتفاع وصلة الرادياتير من الطابق السفلي؟ في أي نقطة (في الطابق السفلي أو أعلى) من الأفضل توصيل الخطوط بالناهض؟ يقع المرجل في الطابق السفلي عند أدنى نقطة. وهل يجوز وجود مقاطع غير عمودية على الناهض الساخن؟ شكرًا لك.
اسمحوا لي أن أحاول المساعدة في حل سؤالك، بقدر ما أستطيع أن أتخيل بصريا كل ما وصفته. للحصول على مثال واضح، سأرفق على الفور رسمًا تخطيطيًا عامًا سيساعدك على التنقل في كيفية إجراء الأسلاك في المستقبل. في هذه الحالة، مع تركيب خزان التوسع في العلية.
أوصي بالقيام بذلك من خلال الاتصال العلوي بالمشعات، وسيكون أكثر عملية، ويظهر الرسم التخطيطي كل شيء بوضوح تام. لا أعتقد أن الطابق السفلي الخاص بك مرتفع جدًا حتى نتمكن من التحدث عن أي قيود على ارتفاع البطانة.
سيكون من الأفضل توصيل التيار الرئيسي بالناهض في الطابق السفلي لعدد من الأسباب. أولا، ستكون هذه الوحدة واضحة في المنزل، وحتى لو حدث شيء ما، سيكون من الصعب إجراء الإصلاحات. يوجد في الطابق السفلي غرفة فنية حيث يمكن إجراء أي أعمال إصلاح.
من الضروري تشغيل أنبوب من خزان التمدد إلى خط الإرجاع حتى يتم تسخينه، وإلا فسيكون باردًا دائمًا.