Схема отопления с естественной циркуляцией

Схема отопления с естественной циркуляцией

Все, чем мы сегодня пользуемся, когда-то и где-то начиналось. Так же обстоит дело с таким хорошим приспособлением для уюта, как отопление. Конечно, каждому народу присущи свои методики и обычаи создания оптимального микроклимата в жилище. Но все они, так или иначе, помогали человечеству обрести свой обогретый угол, куда хотелось бы прийти в зимние холода, отдохнуть от забот и волнений, встретиться за столом с семьей, растить и воспитывать детей, где естественные человеческие ценности на фоне естественных природных условий.

Немного об истории отопления

Например, история отопления при помощи теплого воздуха началась еще несколько тысяч лет тому назад, благодаря трудам древнеримского инженера Витрувия, описавшего принципы работы отопительной системы с естественной циркуляцией, которая тогда получила широкую популярность и была распространена у большинства жителей северных районов Древнего Рима. Не менее популярны аналогичные системы были тогда на Востоке – дома Северного Китая и Кореи отличались неповторимым теплом и уютом, именно благодаря естественной циркуляции высокотемпературного воздуха.

Несмотря на то, что система насчитывает несколько тысяч лет, она и сегодня актуальна в этих областях. Именно в древнеримские времена такое отопление стало лидером среди принципиальных решений для всех жителей — искусственный обогрев городских сооружений при посредстве нагретых газов был сравнительно дешев и доступен разным слоям населения. Именно тогда широкое развитие получила концепция купания в горячих водах – термы отапливались инновационным на те времена гипокаустом.

Он был весьма интересен тем, что данная система широко применяется и сегодня для отопления небольших частных домов и дачных коттеджей. Эта удобная во всех отношениях установка весьма проста в конструкционном решении. Состоит из кирпичной или каменной печи, которая вынесена за пределы постройки, нуждающейся в отоплении, системы трубопроводов, по которым проводился хорошо нагретый воздух. Концепция весьма проста – в гипокауст поступает поток воздуха, который нагревается в каналах под полом, предварительно продутыми раскаленными газами. Затем обогретый воздух на основании законов физики проникал в жилое или бытовое помещение. Аналогичное отопление жилых помещений широко использовалось в Средневековой Европе, где климат весьма противоречив и холодные месяцы года достаточно продолжительны. Всем отлично понятно, что замковые залы было достаточно непросто отопить, а камень и зимние ветры сильно выхолаживали строения. Однако на смену этому отоплению пришли другие изобретения, и вот уже самой популярной схемой стала русская печная.

Это благодаря ей воздушные потоки нагревались при контакте с сильно нагретой поверхностью печей. При этом исключается возможность попадания дымовых газов в комнату, воздух чистый, сухой и равномерно теплый. Продукты сгорания удалялись по дымоходу, притом, что печь располагается внутри самого сооружения. Изумительный пример — Грановитая палата в Кремле. В позапрошлом веке Мейснер и Аммосов теоретически и практически обосновали концептуальный план схемы отопления с естественной циркуляцией.

Концепция Аммосова

Приоритеты естественной циркуляции

Конечно, в наше время достаточно самых разнообразных приемов для того, чтобы отопить большие и маленькие жилые площади. Но именно это стало наиболее привлекательными для жителей Северных территорий США и Канады. Эти районы отличаются достаточно суровым и капризным климатом, а местные жители знают толк в том, как надежно, недорого, и добротно отапливать свои дома, офисы и другие помещения, где человек должен чувствовать себя комфортно и приятно.

Отопление с естественной циркуляцией простое в конструктивном и инженерном решении – состоит из котла для подогрева водного носителя, обратки и подающих трубопроводов, нагревательных радиаторов и надежного бачка для расширения. Принципиальная система обладает высокой практичностью, при систематическом профилактическом обслуживании длительное время не нуждается в капитальном ремонте, вплоть до 45-50 лет. И все это при минимальных затратах — использование законов естественной физики не требует высокотехнологичных видов оборудования и дополнительной энергетической подпитки — источники энергии не требуются. Использование простой системы может выполнить функции приточной вентиляции, это в комплексе с отоплением жилища и надежной механической очисткой. Оборудовав ее дополнительными опциями, вы можете порадовать себя кондиционированием, увлажнением комнатного воздуха, температурным зонированием, возможностью управления микроклиматом и всеми сопутствующими удовольствиями.

Общая схема отпления

Недостатки системы с естественным теплообменом

Естественно, что все, что произвел человек, не может быть совершенно идеальным, и схема отопления с естественной циркуляцией также имеет свои недостатки. Те люди, которые приняли решение осуществлять нагрев своего жилого пространства посредством этого вида, должны знать обо всех положительных и отрицательных моментах. Изучение нашего руководства поможет расставить приоритеты и не делать ошибок, потому что переустройство отопительной системы требует достаточно солидных инвестиций. Недостатки заключаются в следующем:

• обладают небольшой площадью охвата и полезного обогрева. Горизонтальная плоскость по длине не более тридцати метров, обладает небольшим круговым давлением;
• отличается большой инертностью, замедляет ее включение, при высокой возможности подогрева воды при низких показателях давления;
• бачек для воды в основном расположен в придомовом помещении и сообщается трубами, по которым подается теплоноситель, поэтому высока вероятность замерзания размещенной в нем воды;
• приобретение труб значительно большего диаметра приводит к солидным затратам.

Схема возможных слабых мест системы отопления

Принципы работы отопления с естественной циркуляцией

Они весьма просты и состоят из нескольких системных процессов:

• теплоноситель согревается в емкости, течет по трубопроводам, пересекает распределитель и попадает в радиаторные отсеки, где отдает свое тепло;
• затем вода снова попадает в котел, и процесс повторяется циклически;
• в системе используется эффект самотека воды под небольшим уклоном труб;
• расширительный бачек стабилизирует давление воды в системе и позволяет ей работать ритмично и без перебоев;
• циркуляторный обмен обеспечен разностью плотностей нагреваемого потока и охлажденной воды, которая спускается по оборотному стояку.

Циркуляция воды с вистеме

Обеспечение циркуляторного объема происходит за счет разницы плотности теплоносителя, и отметки срединной линии котла и срединной линии нижнего уровня отопительных приборов. При достижении оптимальной разницы высоты, перетекание носит ритмичный характер и обладает отличной динамикой.

Схема динамики водообмена

Все эти моменты необходимо учитывать при выборе данной концепции отопления, ведь даже в самом простом типе есть свои сложности. Обязательно изучить все инструктивные материалы, соотнести свои возможности и потребности.

Приоритеты вашего выбора

 

И, только тогда принимать решения. Благодаря этой достаточно простой схеме, ваш дом будет теплым и желанным, семейным гнездом и местом для дружеских встреч.

Видео Схема отопления с естественной циркуляцией

Система отопления с естественной циркуляцией для частного дома: закрытая схема и однотрубная

Система отопления с естественной циркуляцией на сегодняшний день считается самой простой и популярной среди владельцев квартир и одноэтажных частных домов.

Очевидным преимуществом является длительный срок службы: при правильной эксплуатации долговечность достигает 40 лет без необходимости ремонта. Кроме того, есть возможность установить ее своими руками, прибегнув к уже существующим схемам.

Какое топливо удобнее?

В случае если в качестве топлива используется газ, то отопление с естественной циркуляцией основано на принципе отбора воздуха из помещения в открытую горелку и отвода продукта сгорания в вентиляционные ходы. В данном случае для котла понадобится помещение от 4м2 с хорошей вентиляцией (окнами и дверью).

Поэтому такая схема не слишком удобна. Намного чаще применяется закрытая или открытая система водяного отопления с естественной циркуляцией, которую можно провести своими руками.

В многоэтажных домах часто используется однотрубная система.  В основном используется схема с замыкающими участками, когда из стояка часть воды идет вверх, часть – вниз, благодаря замыкающему участку, что обеспечивает баланс температур между нижними и верхними этажами.

Система работает благодаря разнице в диаметре труб подключения и трубы замыкающего участка (на размер меньше). Двухтрубная система в сравнении с однотрубной – менее компактна и удобна в монтаже.

Недостатки

Во-первых, сокращенный радиус: он составляет не больше 30 м относительно горизонтали. Недостаток вызван такими факторами, как низкое давление циркуляционного типа и медленный старт. Последний обусловлен высокой тепловой ёмкостью жидкости и приведенными силами давления. Второй недостаток — вероятность замерзания воды в расширительном бачке.
Системы отопления с естественной циркуляцией не подходят для площадей более 100 м2: не все пространство будет прогреваться должным образом. Поэтому чаще всего она используется для небольшого одноэтажного дома, дачи.

Схема действия

В состав системы водяного отопления входит котёл (водонагреватель), трубопроводы обратного и подающего типа, а также нагревательное оборудование, расширительный бачок и защитный клапан. Жидкость прогревается до нужной температуры в котле и поднимается в подающий трубопровод и стояки, благодаря расширению.

Оттуда она переходит в нагревательное оборудование – батареи и радиаторы, которым отдаёт часть тепла. Затем обратный трубопровод направляет воду в котёл, где она опять прогревается до заданной температуры. Цикл повторяется, пока система находится в рабочем состоянии.

Важно помнить, что горизонтальные трубы монтируют с уклоном по отношению к движению рабочей среды.

Защитные механизмы

Уклон труб позволяет отводить из системы воздух в сторону расширительного бачка: попадает в атмосферу, не задерживаясь в трубах и не мешая движению воды.

Важна работа защитных механизмов. Так, обратный гравитационный клапан позволяет избежать циркуляции потока воды в неправильном направлении, что очень необходимо двухтрубным и однотрубным системам с верхней разводкой при нескольких контурах.

Использование бака

Расширительный бак выполняет ряд важных функций. Во-первых, создаёт постоянное давление, необходимое для нормальной работы всей системы. Во-вторых, принимает на себя объём воды, увеличивающийся после нагрева. В-третьих, возвращает охлаждённую жидкость в трубопровод.

Процессы в трубопроводах

Процессы в трубах в естественной циркуляции связаны с движением воды. Так, подъём жидкости происходит посредством расширения из-за нагрева и гравитационного давления. Гравитационное давление нужно для преодоления водой трения о трубопровод, которое мешает ее движению. Циркулировать вода начинает благодаря разной плотности холодной и горячей воды: она движется вверх по подающему и вниз по обратному стояку.

Величина гравитационного давления напрямую зависит от возникающих сопротивлений. Чем больше их появляется на пути теплоносителя, тем выше должен быть показатель. Также необходимо предпринять меры, чтобы свести сопротивления к минимуму. Так, трение можно снизить путём применения труб с большим диаметром.

Из законов физики

Предположим, в радиаторах и котле температура жидкости изменяется скачками по центральным осям: верхние части содержат горячую жидкость, а в нижних находится холодная.

Горячая вода отличается меньшей плотностью, что снижает ее вес в сравнении с холодной. В результате система отопления представляет собой два сообщающихся сосуда замкнутых между собой, в которых сверху вниз перемещается жидкость.

Высокий столб, образуемый охладившейся водой с большим весом, по достижению радиаторов выталкивает столб низкий. В результате горячая жидкость подталкивается и возникает циркуляция.

Показатели напора

Для создания циркуляционного напора центры радиаторов ставятся выше центральной части котла. Именно эта высота считается основным фактором напора циркуляции. Уклон труб и «обратки» тоже влияют на данный процесс: благодаря им вода лучше преодолевает сопротивления местного типа.

Увеличение температур

Другой фактор заключается в разнице между плотностью холодной и горячей воды. Отметим следующий факт – отопление с естественной циркуляцией относится к саморегулирующемуся типу. Таким образом, если увеличить температуру нагрева воды, то меняется ее расход и становится выше циркуляционный напор.

Сильный прогрев жидкости в немалой степени способствует более быстрой циркуляции. Но так происходит только в холодном помещении: когда температура воздуха в них достигнет определённой отметки, батареи будут остывать гораздо медленнее.

Плотность, как прогретой в котле, так и уже попавшей в радиаторы воды практически сравняется. Напор снизится, быстрое обращение воды сменится размеренной циркуляцией внутри системы.

Как только температура помещений частного дома вновь опустится до определённого уровня, это послужит сигналом для увеличения напора. Система попытается выровнять температурные условия. Для этого придётся заново запустить процесс быстрой циркуляции. Отсюда и происходит способность к самостоятельной регуляции.

Вкратце правило следующее – одномоментная смена температуры и объёма воды позволяет получить нужную тепловую отдачу от батарей для отопления помещений.

Как результат, поддерживаются комфортные температурные условия.

Куда ставить котёл?

В частном доме, в помещении одноэтажного дома отопительные котлы лучше всего монтировать ниже уровня приборов для прогрева помещений.

В квартирах ситуация обстоит несколько иначе. Здесь котлы часто ставятся на одном уровне с радиаторами, что не совсем эффективно. Поэтому монтаж лучше произвести как бы в яму, то есть поставить оборудование на перекрывающие плиты.

Для этого вокруг котла обычно выпиливается пол. «Яму» следует делать, соблюдая правила противопожарной безопасности. Они предполагают разравнивание основания тонкой стяжкой и укладку листов, изготовленных из железа и асбеста. Котёл в «яме» нагоняет лучший циркуляционный напор.

Выбор труб

Сечение труб является одним из решающих факторов для циркуляции: диаметр труб не должен быть максимально большим, но и не должен мешать течение воды. Как правило, для обогрева частного дома необходимо 100 Вт /м2. Тогда для отопления 25 м2 требуется 2500 Вт, т.е. 2,5 кВт. Определенному диаметру трубы соответствует своя тепловая нагрузка. Три основные категории:

• диаметр в ½ дюйма – тепловой эквивалент 5,5 кВт;
• диаметр ¾ дюйма – тепловой эквивалент 14,6 кВт;
• диаметр 1 дюйм – тепловой эквивалент 29,3 кВт.

В данном случае для обогрева одноэтажного дома в 25 м2  нужно использовать самые небольшие трубы диаметром в ½ дюйма. Материалы, из которых изготавливают трубы, могут быть разными: качественная сталь, популярны также трубы из полипропилена.

SCIRP Открытый доступ

Издательство научных исследований

Журналы от A до Z

Журналы по темам

• Биомедицинские и биологические науки.
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение.
• Информатика. и общ.
• Науки о Земле и окружающей среде.
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по тематике  

• Биомедицина и науки о жизни
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение
• Информатика и связь
• Науки о Земле и окружающей среде
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные и гуманитарные науки

Публикация у нас

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас  

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

Недавно опубликованные статьи

Недавно опубликованные статьи

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

Бесплатные информационные бюллетени SCIRP

Copyright © 2006-2023 Scientific Research Publishing Inc. Все права защищены.

Вершина

Эффективность солнечной системы нагрева воздуха с естественной циркуляцией с накоплением энергии материала с фазовым переходом

Автор

Перечислено:

• Энибе, ЮАР

Зарегистрировано:

Abstract

Представлены проект, конструкция и оценка эффективности пассивной системы воздушного отопления на солнечной энергии. Система, которая потенциально может применяться для сушки сельскохозяйственных культур и инкубации яиц домашней птицы, состоит из плоского солнечного коллектора с одинарным остеклением, интегрированного с системой накопления тепла из материала с фазовым переходом (PCM). PCM изготавливается в виде модулей, причем модули равномерно распределяются по пластине абсорбера. Пространства между парами модулей служат каналами нагрева воздуха, соединенными с общими коллекторами входа и выхода воздуха. Система была испытана экспериментально в дневное время без нагрузки в Нсукке, Нигерия, при температуре окружающей среды 19–41 °C, а суточный диапазон глобального облучения составляет 4,9–19,9 МДж м−2. Пиковое повышение температуры нагретого воздуха составило около 15 К, в то время как максимальный расход воздуха и пиковая совокупная полезная эффективность составили около 0,058 кг с-1 и 22% соответственно. Эти результаты показывают, что система может успешно использоваться для сушки сельскохозяйственных культур. С подходящими клапанами для контроля температуры рабочей камеры он также может работать как инкубатор для яиц домашней птицы.

Предлагаемая ссылка

• Энибе, С.О., 2002. Характеристики системы солнечного воздушного отопления с естественной циркуляцией и накопителем энергии материала с фазовым переходом ,” Возобновляемые источники энергии, Elsevier, vol. 27(1), страницы 69-86.
Обработчик: RePEc:eee:renene:v:27:y:2002:i:1:p:69-86
DOI: 10.1016/S0960-1481(01)00173-2

как

HTMLHTML с абстракциейпростой текстпростой текст с абстракциейBibTeXRIS (EndNote, RefMan, ProCite)ReDIFJSON

Скачать полный текст от издателя

URL-адрес файла: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148101001732
Ограничение на загрузку: Полный текст только для подписчиков ScienceDirect


---

URL-адрес файла: https://libkey.io/10.1016/S0960- 1481 (01)00173-2?utm_source=ideas
Ссылка LibKey : если доступ ограничен и если ваша библиотека использует эту услугу, LibKey перенаправит вас туда, где вы можете использовать свою библиотечную подписку для доступа к этому элементу
—>

Поскольку доступ к этому документу ограничен, вы можете поискать другую его версию.

Каталожные номера указаны в IDEAS

как

HTMLHTML с абстракциейпростой текстпростой текст с абстракциейBibTeXRIS (EndNote, RefMan, ProCite)ReDIFJSON

1. Абул-Энейн, С. и Олофа, С.А., 1991. « Теплофизические свойства материалов для хранения тепла плавления для охлаждения », Возобновляемые источники энергии, Elsevier, vol. 1(5), стр. 791-797.
Полные каталожные номера (включая те, которые не соответствуют элементам в IDEAS)

Наиболее похожие товары

Это элементы, которые чаще всего цитируют те же работы, что и этот, и цитируются теми же работами, что и этот.
1. Хасан, А. и Сайиг, А.А., 1994. “ Некоторые жирные кислоты в качестве материалов для хранения тепловой энергии с фазовым переходом “, Возобновляемые источники энергии, Elsevier, vol. 4(1), страницы 69-76.
2. Раам Дип. Г и Шрикумар. А, 2014. “ Система накопления скрытого тепла для применения солнечной тепловой энергии “, Рабочие бумаги 23 марта 2014 г., Голос исследований.

Подробнее об этом изделии

Ключевые слова

Солнечное воздушное отопление; пассивные системы; сушка урожая; Солнечная инкубация яиц; материалы с фазовым переходом;
Все эти ключевые слова.

Статистика

Доступ и статистика загрузки

Исправления

Все материалы на этом сайте предоставлены соответствующими издателями и авторами. Вы можете помочь исправить ошибки и упущения. При запросе исправления укажите дескриптор этого элемента: RePEc:eee:renene:v:27:y:2002:i:1:p:69-86 . См. общую информацию о том, как исправить материал в RePEc.

По техническим вопросам, касающимся этого элемента, или для исправления его авторов, названия, реферата, библиографической информации или информации для загрузки, обращайтесь: . Общие контактные данные поставщика: http://www.journals.elsevier.com/renewable-energy .

Если вы создали этот элемент и еще не зарегистрированы в RePEc, мы рекомендуем вам сделать это здесь. Это позволяет связать ваш профиль с этим элементом. Это также позволяет вам принимать потенциальные ссылки на этот элемент, в отношении которых мы не уверены.

Если CitEc распознал библиографическую ссылку, но не связал с ней элемент в RePEc, вы можете помочь с помощью этой формы .