Painovoiman jäähdytyslaitteen käsitettä voidaan jossain mielessä verrata luonnolliseen ilmanvaihtoon, jossa ilmavirtojen vapaa kierto toteutuu. Vesiympäristön tapauksessa liikettä tapahtuu ääriviivoja pitkin ilman energia- ja tehotukea kolmansien osapuolien laitteilta ja resursseista. Tämä antaa painovoimalämmitysjärjestelmän edut, mutta aiheuttaa myös useita haittoja. Yksi niistä on sen teknisen toteutuksen monimutkaisuus.
Kuinka järjestelmä toimii
Painovoima on varmistettu fysiikan lailla, jonka mukaan kuumat ilma- ja vesivirrat nousevat luonnostaan. Toisin kuin järjestelmissä, joissa on pakkokierto, ei tarvitse kytkeä päälle pumppauslaitteita tai höyrynkehittimiä, jotka työntävät työväliainetta paineen alaisena pitkinääriviivat. Omakotitalon olosuhteissa painovoima-virtauslämmitysjärjestelmä on edullinen vain epäsuorien viestintä- ja energiasolmujen minimaalisen yhteyden ansiosta. Mutta tämä ei tarkoita ollenkaan, että käyttäjän on käsiteltävä vain putkia. Veden lämmittämisestä vastaa kompleksin alimmassa kohdassa sijaitseva kattila. Siitä virtaukset ohjataan putkien kautta jäähdytysnesteen lämmittimille-kuluttajille (konvektorit, patterit, akut). Lisäksi jo jäähtynyt vesi kulkee paisuntasäiliön osaan ja kerääntyessään vuotaa yli tyhjennyskanavaan - joko kattilaan tai viemäriin.
Yksi- ja kaksiputkijärjestelmät
Lämmityspiirien kaaviot voivat olla erilaisia. Yksinkertaisimmassa yksiputkijärjestelmässä ei ole jäähdytysnesteen paluuputkia, jossa on vedenotto. Tämän tyyppiset pystysuorat järjestelmät ovat teknisesti helpompia toteuttaa, mikä säästää fyysistä vaivaa ja rahaa. Mutta yksiputkiisissa painovoimalämmitysjärjestelmissä on myös vakavia haittoja, jotka ilmaistaan seuraavin vivahtein:
- Ei ole mahdollista säätää lämpötilaa jokaiselle lämmittimelle erikseen, koska ne on kytketty sarjaan.
- Paisuntasäiliön pakollinen asennus pystysuoraa täyttöä varten.
- Vedenkierron korkeammat painevaatimukset. Tästä syystä yksiputkijärjestelmät suoritetaan useammin jäähdytysnesteen pakkoliikkeen periaatteiden mukaan pumppujen liitännällä.
Kaksiputkijärjestelmässä lämpö jakautuu tasaisesti. Yksi piiri ohjaa kuumat virrat ehdollisiin lämpöpattereihin,ja toinen palvelee paluuhaaraa, jonka kautta kylmä vesi palaa vastaanottolaitteistoon. Putkilinjassa olevan jäähdytysnesteen tasapainon ansiosta kaksipiirinen järjestelmä on helpompi soveltaa luonnolliseen säätöön painovoiman vaikutuksesta ilman lisäkiertolaitteiden tukea.
Avoimet ja suljetut järjestelmät
Näiden järjestelmien ero on paisuntasäiliön suorituskyvyssä - koko kompleksin huippupisteessä. Avoimissa säiliöissä vettä kerääntyy, kunnes kellukemekanismi toimii. Neste täyttää säiliön tietylle tasolle, jonka jälkeen uimuri aktivoi ilmaseoksen vapautumisen ja täytön liitetyn nousuputken kautta. Suljetussa painovoimalämmitysjärjestelmässä käytetään kalvosäiliötä, jossa on kaksi osaa - ilmalla (kaasuseos) ja vedellä alaosassa. Vähimmäispaineella säiliö on tyhjä, mutta kun se täyttyy nesteellä, kalvo alkaa puristaa yläosaa, mikä avaa ilmaventtiilin ja tasaa paineen.
Kattilan valinta
Painovoimalämmityksen käsitteen käyttäminen sinänsä tarkoittaa, että talossa ei ole kaasua eikä sähköä. Muutoin olisi järkevämpää järjestää pakkokierto riittävän tehon lämmönsyötöllä pääenergialähteestä. Siksi gravitaatiovirtauslämmitysjärjestelmän kattilan ainoa vaihtoehto on kiinteän polttoaineen yksikkö - esimerkiksi puulämmitteinen. Luonnollisen kierron ja perinteisen kiukaan yhdistelmä antaa myös syitäpuhua kompleksin alhaisesta tehosta. Järjestelmä on aluksi tehoton, mutta sen tehokkuutta voidaan lisätä pyrolyysivaikutuksen ansiosta, joka erottaa nykyaikaiset muunnokset kiinteän polttoaineen kattilalaitoksista, joiden teho on 20-40 kW, joissa on kaksi polttokammiota. Lisäosastossa poltetaan polttoaineen ensimmäisen palamisen aikana syntyneet kaasut. Muuten, palamistuotteiden minimoiminen ulostulossa vähentää myös savupiipun vaatimuksia.
Putkimateriaalin valinta
Kuten putkistoa, muovista ja metallista valmistettuja putkia voidaan käyttää luonnollisen kiertoilman lämmitysjärjestelmässä. Tiettyjen materiaalien käyttöä koskevat rajoitukset riippuvat yksittäisistä tekijöistä ja olosuhteista. Esimerkiksi avoin lämmitysjärjestelmä tarjoaa suuremman vaikutuksen ilmastamalla piirejä hapella ja hiilidioksidilla, mikä ei ole toivottavaa teräkselle. Päinvastoin, puolijohdemetalli oikeuttaa itsensä suurilla kuormilla toimivissa suurikokoisten verkkojen suljetuissa haaroissa. Huollettaessa huonolaatuista vettä on parempi käyttää kupariputkia. Painovoimalämmitysjärjestelmässä tämän metallin käyttö on edullista, koska se kestää korkeita lämpötiloja ja jäähdytysnesteen mineraaleja.
Periaatteessa sekä kuparilla että muovilla on se etu, että ne ovat kevyitä materiaaleja, jotka mahdollistavat monimutkaisten putkistojen tietoliikennelinjojen tarkan asennuksen, mikä on erittäin tärkeää painovoimajärjestelmien toteutuksessa. Muovi ei kuitenkaan ole vieläkään paras vaihtoehto lämmitysjärjestelmään sellaisenaan - varsinkintoimivat 0,6 MPa:n luokkaa korkeassa paineessa. On olemassa lämmönkestäviä polypropeeniputkia, jotka on suunniteltu erityisesti lämmitykseen ja jotka kestävät noin 120 °C, mutta tiivistysongelmat ovat yleisempiä päissä ja siirtymissä, jotka eivät ole yhtä luotettavia kuin metallin ääriviivahitsaukset.
Optimaalinen putken halkaisija
Toisin kuin järjestelmissä, joissa on pakkokierto, tässä tapauksessa ääriviivojen paksuus on suurempi. Painovoimalämmitysjärjestelmän putken halkaisija on 50 mm, mutta säätöjä voi olla eri alueilla. Esimerkiksi putkimiehet suosittelevat ääriviivojen kaventamista kompleksin lämpötehokkuuden ylläpitämiseksi. Säätömäärä riippuu saumasta toiseen siirtymäkohtaan ulottuvan yhtenäisen viivan pituudesta.
Asennustyökalut ja tarvikkeet
Päätyökalua tarvitaan putkien asennukseen, kiinnittämiseen ja liittämiseen. Leikkaus ja hitsaus suoritetaan putkileikkureilla, kaasuleikkureilla, invertterilaitteilla ja juotteella. Sekä muoville että kuparille ja teräkselle valitaan oikean tehoinen hitsaustyökalu. Sama pätee kulutustarvikkeisiin. Esimerkiksi kuparirakenteet yhdistetään juottamalla puristus- ja puristusliittimillä. Kuparisen painovoimalämmitysjärjestelmän liittämiseen muista materiaaleista valmistettuihin piireihin käytetään vain irrotettavia sovittimia ja liittimiä. Tämä metalli ei tartu hyvin muihin materiaaleihin. Mutta muissa tapauksissa voidaan saada kevyt juote jopa 450 ° C: eenasetyleeni- tai propaani-butaanipolttimet sekä sähköiset juotoskolvit. Lisäksi laadukkaiden liitäntöjen yhteydessä on hyödyllistä käyttää teflonteippejä, liittimiä, teetä, dielektrisiä tiivisteitä jne.
Asennustekniikka
Ennen työtä on laadittava viestintäsuunnitelma ja toimintasuunnitelma. Lisäksi tyypillinen asennus suoritetaan seuraavassa järjestyksessä:
- Yksittäisten solmujen, siirtymäosien ja suurten linjojen kokoonpano ilman kiinnitystä sivuston pohjaan.
- Laitteiden asennus - paisuntasäiliö ja kattila. Säiliö voidaan asentaa ullakolle - tärkeintä on säilyttää mahdollisuus ilmaiseen viestintään. Kattila saattaa vaatia pienen lämmönkestävän tasoitteen. Lisäkiinnitystä ei tarvita, koska tämäntyyppiset lattialaitteet ovat käytännössä liikkumattomia tasaisella pinnalla.
- Laakeriliitokset asennetaan tiivisteen ääriviivoja pitkin - tuet, puristimet, ripustukset ja muut kiinnitysyksiköt.
- Valmistetut putken ääriviivat, siirtymäosat, kulmaukset ja kulmat asennetaan. Kuinka tehdä painovoimalämmitysjärjestelmä niin, että se on mahdollisimman luotettava ja suojattu ulkoisilta vaikutuksilta? Kiinnitykseen on suositeltavaa käyttää ns. kelluvia puristimia, jotka eivät tarjoa kovaa, vaan pehmeää kiinnitystä. Ne on kiinnitetty tiukasti valmisteltuihin kantovälineisiin, mutta kiinnitysmekanismit antavat putkelle jonkin verran liikkumisvapautta - joustovaikutelman, jonka ansiosta vaurioitumisriski on eliminoituputket ulkoisen dynaamisen kuormituksen alaisina.
- Viestintä ja laitteet sidotaan - haaraputket, liittimet ja instrumentointi liitetään tarvittaessa.
Putken k altevuus
Painovoimajärjestelmien laitteen ominaisuus on tarve säilyttää kulma vaakasuuntaisten ääriviivojen asennossa. On tarpeen tarjota veden liikkumiseen vaadittava luonnollisen painovoiman kiertovaikutus. Kuten SNiP:n teknisissä määräyksissä todetaan, painovoimalämmitysjärjestelmän k altevuuden tulee olla 10 mm per 1 m. Jos tätä vivahdetta ei ennakoida, linjat täyttyvät ilmalla ja piirien lämmitys on epätasaista.
Mitä jäähdytysnestettä käyttää?
Luonnollisen kiertojärjestelmän optimaalinen väliaine on vesi. Nestelämmityksessä usein käytetyn pakkasnesteen hylkääminen liittyy sen suureen tiheyteen ja alhaiseen lämmönsiirtoon. Kun otetaan huomioon painovoimaisen lämmitysjärjestelmän vaatimaton suorituskyky ja pakollinen vaatimus jäähdytysnesteen painovoiman siirtymisestä, jäätymisenestoaine on eliminoitu. Mutta tämä ei tarkoita, että vaihtoehtoisista pakkasnestekoostumuksista voidaan periaatteessa luopua. Sopivilla seoksilla on oltava korkea juoksevuus (ei alempi kuin vesi) ja kyky olla menettämättä fysikaalisia ominaisuuksia erittäin korkeissa ja matalissa lämpötiloissa.
Painovoimavirtausjärjestelmän plussat
Luonnonkiertoisten lämmitysjärjestelmien vahvuuksia ovat seuraavat:
- Energiariippumattomuus. Poissaolomikään ulkoinen energialähde ei ole este painovoimalämmityksen käytölle, joten monilla syrjäisillä alueilla tämä vaihtoehto on ainoa vaihtoehto.
- Luotettavuus ja kestävyys. Tärinän puuttuminen, mikä tavanomaisissa järjestelmissä luo kiertovesipumppuja. Tämä mahdollistaa kupariputkistojen käytön sekä polypropeenista valmistettujen painovoimalämmitysjärjestelmien organisoinnin, mutta ne kestävät korkeita lämpötiloja.
- Helppo huolto. Monimutkaisten automaattisten säätöyksiköiden puuttuminen tekee järjestelmästä helpommin saatavilla diagnostiikkaa ja korjauksia varten kotona.
Painovoiman virtausjärjestelmän haitat
Jäähdytysnesteen liikkeen tuen puute kiertovesipumpusta tai muista voimalaitteista, joilla on resurssit, johti tietysti useisiin puutteisiin tällaisissa järjestelmissä:
- Toiminnalliset rajoitukset säädön suhteen. Tämä koskee pääasiassa mahdollisuutta säätää joustavasti lämmittimien lämpötilajärjestelmiä, mutta kiinteän polttoaineen kattiloiden toiminta itsessään sulkee pois kaiken ohjauksen automatisoinnin.
- Vähäisen suorituskyvyn vuoksi painovoimalämmitysjärjestelmää voidaan käyttää vain pienissä taloissa, joissa lämmitystarve on alhainen. Tähän lisätään verenkierron epävakaus.
- Jäähdytysnesteen liikkeen viiveet talvella voivat johtaa nesteen jäätymiseen. Tästä syystä jäätymisenestovesilisäaineiden etsiminen on perusteltua.
Johtopäätös
Putket, joissa työväliaineen luonnollinen kierto progressiivisen mekaniikan aikakaudella ja ohjelmoitavat kattilat näyttävät vanhentuneilta ja tehottomilta. Tämä on monella tapaa totta, mutta kasvavan energiankulutuksen yhteydessä omakotitalon painovoimalämmitysjärjestelmä ei näytä täysin väärältä. Ensinnäkin, jos maan olosuhteet eivät salli kaasu- ja sähkökattiloiden käyttöä, tämä päätös on enemmän kuin perusteltu. Toiseksi useita kulueriä poistetaan kerralla, johtuen energian ja polttoaineen kustannuksista ja monimutkaisten laitteiden huollosta.
