устройство системы, плюсы и минусы
Отопление дома без насоса: устройство системы, плюсы и минусы
Отопительная система с предусмотренной естественной циркуляцией горячей воды устанавливается в многих частных домах сегодня. Существует несколько основных способов выполнения такой схемы. Механизм гравитационной циркуляции будет работать нормально, только если система спроектирована и оборудована без каких-либо ошибок. Принцип функционирования, достоинства и недостатки таких систем описываются в данной статье.
Содержание
Принцип работы отопительной системы без насоса
Варианты систем отопления
Подключение радиаторов
Преимущества и недостатки реализации данной системы
Принцип работы отопительной системы без насоса
Принцип действия такой системы базируется на элементарных законах физики. В процессе нагревания снижается плотность и масса жидкости. Когда вода в контуре остывает, становится тяжелее и более плотной.
Какое-либо давление в контуре полностью отсутствует при этом. В разрабатываемых теплотехнических формулах присутствует соотношение 1 атм на 10 м напора.
При определении безнасосной системы в двухэтажном доме гидравлические показатели не будут выше 1 атм. Одноэтажные конструкции оборудуются системами с давлением 0,5-0,7 атм.
Поскольку в процессе нагревания объем жидкости увеличивается, для нормальной циркуляции придется оборудовать расширительный бак. Жидкость, проходящая через установленный водяной контур, будет нагреваться, это значительно увеличит объем. Расширительный бачок нужно размещать на подаче теплоносителя в самой верхней части отопительного контура. Основным функциональным назначением такой буферной емкости считается компенсация повышения объема жидкости.
Устройство отопления в частном домостроении без насоса может устанавливаться, если такие виды подключения подходят к установке:
- Присоединение к системе теплого пола всегда будет требовать монтажа насосного устройства.
Распределение теплоносителя по радиаторам не будет требовать никаких насосов. Когда электричество будет отключено, жилое помещение будет обогреваться оборудованными радиаторами. - Взаимодействие с бойлером косвенного нагрева воды. Взаимодействие с системой естественной циркуляции всегда может быть организовано без насоса. Чтобы это было возможно, бойлер монтируется в самой верхней точке оборудованной системы. Если осуществить подобное затруднительно, насосом можно оборудовать накопительную емкость при дополнительной установке обратного клапана для устранения рециркуляции горячей воды.
Распределение теплоносителя по радиаторам не будет требовать никаких насосов. Когда электричество будет отключено, жилое помещение будет обогреваться оборудованными радиаторами.В механизмах с гидравлической циркуляцией течение теплоносителя организовывается самотеком. Благодаря процессу естественного расширения воды, разогретая жидкость будет стремиться вверх по так называемому разгонному участку, а затем будет стекать через радиаторы и двигаться в направлении котла для последующего нагрева.
Варианты систем отопления
Система отопления ЕЦ может оборудоваться в однотрубных или двутрубных механизмах.
В обоих вариантах принцип работы остается один и тот же. На максимальную возможную высоту от котла вверх направляется труба. Только после этого теплоноситель распределяется по всему контуру. Отличие от однотрубной системы заключается в том, что в двухтрубном механизме холодная вода аккумулируется в другой магистрали, а потом заводится на вход обратной части котла. В однотрубном механизме на этот вход направляется труба от выхода последнего радиатора.
Все однотрубные системы с вертикальными стояками требуют больше материалов при оборудовании, однако отличаются удобством и возможностью присоединения отопительных устройств отдельно к каждому стояку на всех этажах. В двухэтажных зданиях достаточно просто оборудовать систему водяного отопления без насосного устройства с горизонтально расположенной разводкой.
Чтобы активизировать процесс циркуляции, на втором этаже можно оборудовать специальный разгонный коллектор, после которого несколько контуров с горячей водой будут распределяться по второму этажу.
Дополнительный контур должен опуститься на первый этаж, где он будет разделен на несколько основных веток. В некоторых случаях на первый этаж дополнительно распределяются стояки, от радиаторов, расположенных в самом конце контура.
Подключение радиаторов
Вариант подключения радиатора считается одним из наиболее значимых при оборудовании системы. Можно использовать несколько доступных методов подключения:
- Вертикальный;
- Диагональный;
- Боковой;
- Горизонтальный;
- Нижний.
Диагональное подключение помогает обеспечить как можно меньше тепловых потерь. Процесс циркуляции в подобных случаях осуществляется между диагонально расположенными верхним и нижним патрубками. Не таким эффективным может оказаться боковое подключение, когда трубы присоединены к радиатору только с оной стороны. Нижнее подключение подразумевает максимальный показатель теплопотери. Процесс циркуляции выполняется через нижние патрубки отопительного устройства.
Методика подключения радиаторов может оказывать максимальное воздействие на качество систем отопления. Особенно это относится к однотрубным системам ЕЦ.
Различают такие виды подключения:
- Прямое.
- С байпасными линиями.
Когда выполняется прямое соединение, горячая вода проходит через каждую батарею последовательно. В каждом радиаторы теплоноситель все больше остывает. На последнем установленном радиаторе температура воды существенно отличается от первого. Чтобы в дальних комнатах отопление было как можно более эффективным, домовладельцам приходится увеличивать количество секций в радиаторах.
Когда входное и выходное отверстие соединяются при помощи байпасов, подобных недостатков удается немного избежать. Таким образом часть потока может проходить мимо радиатора. Это позволит поддерживать более высокую температуру теплоносителя и доводить до последнего радиатора воду температурой повыше.
Преимущества и недостатки реализации данной системы
К недостатком систем ЕЦ можно отнести их сравнительную громоздкость и массивность.
В таких механизмах всегда должен быть падающий и обратный трубопровод, которые дополняются расширительными бачками. При установке таких систем отопления определяется самое нижнее место в здании. В таком месте устанавливается котел. Это может быть подвал или углубленная ниша на первом этаже.
Расширенный бачок напротив следует оборудовать в мансарде или даже на чердаке. Если в помещении, где монтируется накопительная емкость, нет отопления, его нужно обязательно утеплить. Чтобы в интерьере помещения было как можно меньше видимых трубных конструкций, подающий стояк размещается на чердаке и как следует утепляется.
Эффективная работа отопительной системы может быть обеспечена только при присутствии уклона труб в направлении теплоносителя. Такое требование реализовать сравнительно непросто, поэтому оборудование и монтаж считается одним из наиболее сложных этапов по сравнению с принудительной циркуляцией устройства теплоносителя.
Энергонезависимость таких систем считается наиболее явным их преимуществом.
Это качество позволяет монтировать систему естественной циркуляции в тех местах, где сравнительно непросто обеспечить подходящее подключение к электросети. Никакими другими достоинствами по мнению экспертов система отопления без насоса не обладает.
Однако к недостаткам можно отнести другие ее особенности:
- Для оборудования такой системы потребуется большое количество материалов. В результате это существенно влияет на стоимость отопительного контура;
- В обустроенном открытом бачке теплоноситель систематически испаряется, его объемы снижаются. В результате нормальная циркуляция может быть нарушена. Поэтому уровень теплоносителя в отопительном контуре постоянно должен контролироваться;
- Такой механизм затруднительно будет гармонично вписать в интерьер. Количество труб слишком большое, поэтому далеко не все устройства удастся скрыть;
- Монтаж открытой системы подразумевает определенные трудности. Потребуются немалые физические усилия и как можно более точный расчет;
- В такой системе не очень большое гравитационное давление, поэтому площадь отапливаемых помещений может быть небольшая.
Все эти факторы существенно снижают возможности установки систем отопления без насоса. Поэтому подобные системы характерны зачастую для старых конструкций зданий, размещенных в сельской местности без каких-либо коммуникаций, находящихся на расстоянии от ЛЭП и т.п.
Закрытая система отопления частного дома, схема с естественной циркуляцией
Система водяного отопления, в которой используется мембранный расширительный бак и теплоноситель никоим образом не контактирует с атмосферным воздухом, считается закрытой и работает под давлением. Эта схема — наиболее распространенная на данный момент, поскольку обладает множеством преимуществ. В данной статье мы разберем, что такое закрытая система отопления частного дома, ее плюсы и минусы, а также особенности обслуживания.
Что представляет собой закрытая система отопления?
Важная особенность такой системы – отсутствие контакта с наружным воздухом и наличие небольшого избыточного давления. Как правило, схема работает при искусственном побуждении циркуляции теплоносителя с помощью насоса. Это позволяет не беспокоиться о соблюдении больших уклонов магистралей, а также принимать меньшие диаметры труб и прокладывать их наиболее удобным способом.
Как правило, гравитационная система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя делается с открытым расширительным баком, устанавливаемым в самой высокой точке. Закрытая же система традиционно снабжается циркуляционным насосом, что повышает эффективность ее работы и снижает материалоемкость.
Благодаря своим особенностям, системы закрытого типа обладают массой преимуществ:
- теплоноситель, находящийся под давлением, нагревается быстрее;
- вероятность завоздушивания сети трубопроводов и радиаторов очень низка;
- теплоноситель не насыщается кислородом и не испаряется в атмосферу, что очень важно при заполнении системы антифризом;
- установка расширительного бака в закрытой системе отопления производится на обратном трубопроводе возле котла, что очень удобно в плане обслуживания;
- нет нужды использовать трубопроводы больших диаметров и прокладывать их на виду, в этом отношении закрытая система с принудительной циркуляцией – оптимальный выбор для частного дома.
Существенный недостаток лишь один — зависимость от надежности электроснабжения, закрытая система отопления без насоса, питающегося от электросети, работать не будет. К счастью, циркуляционные агрегаты для индивидуальных систем имеют небольшую потребляемую мощность, а потому на время отключения электричества смогут функционировать от блока бесперебойного питания достаточно долгое время.
Некоторые специалисты утверждают, что решить проблему отключения электроэнергии поможет закрытая система с естественной циркуляцией. Напомним, что в этом случае движение теплоносителя происходит за счет разницы плотности и массы горячей и охлажденной воды. Первая, нагреваясь в котле, как более легкая вытесняется вверх идущим от радиаторов остывшим теплоносителем, имеющим большую массу.
Несмотря на то что давление в закрытой системе отопления (1.5—2 Бар) не препятствует гравитационному движению потоков горячей и холодной воды, эффективность ее работы весьма сомнительна. Дело в том, что разница конвективных сил и так невелика, а тут еще нужно преодолевать сопротивление мембраны бака, растягивающейся при расширении воды.
Чтобы не связываться с этими скользкими моментами, на закрытую систему лучше всегда ставить насос. Если есть необходимость смонтировать самотечную схему, то надо ее делать открытой.
Схема закрытой системы отопления
В частном домостроительстве традиционно применяется 2 вида схем:
- однотрубная;
- двухтрубная.
Однотрубная, больше известная как «ленинградка», удовлетворительно работает в одно – и двухэтажных домах небольшой площади, когда на каждом этаже установлено не более 5 радиаторов. Реализация схемы требует точного расчета диаметров труб и количества секций батарей, так как теплоноситель значительно остывает после прохождения каждого последующего радиатора. В соблюдении этих требований нуждается и однотрубная схема системы отопления закрытого типа с верхней разводкой, что изображена ниже на рисунке:
Примечание. Независимо от выбранного типа схемы закрытая система должна содержать в своем составе группу безопасности, иногда она идет в комплекте с котлом.
Группа состоит из манометра для контроля давления, воздухоотводчика и предохранительного клапана для аварийного сброса воды. Узел устанавливается на подающем трубопроводе, выходящем из котла, причем без всякой запорной арматуры.Двухтрубная схема закрытой системы проще в расчете и монтаже, славится популярностью благодаря хорошим рабочим показателям. Ведь теплоноситель ко всем радиаторам доставляется с одинаковой температурой, а при реализации попутной схемы еще и проходит одинаковое расстояние. Пример двухтрубной системы показан на рисунке:
Некоторые дополнения имеет закрытая система отопления с твердотопливным котлом. Во избежание образования конденсата в топке теплогенератора схема дополняется смесительным узлом с трехходовым клапаном и байпасной линией. Клапан заставляет оборачиваться воду по байпасу до тех пор, пока она не нагреется до установленной температуры, и только потом запускает в котел теплоноситель из магистрали.
Как заполнить систему теплоносителем?
Когда штуцер подпитки присоединен к водопроводной сети посредством шарового крана, то осуществить заполнение системы отопления закрытого типа теплоносителем достаточно просто.
Для этого дела есть смысл привлечь помощника, особенно если дом имеет несколько этажей. Один человек управляет краном подпитки, а второй занимается выпуском воздуха из батарей. Кран открывается примерно на треть, чтобы напор не был сильным.
Человек, находящийся в котельной, следит за показаниями манометра, подпитка закрытой системы отопления закрывается, когда давление достигнет 2 Бар. Теперь помощник посредством кранов Маевского стравливает воздух из радиаторов, после чего давление падает. Цель – выйти на расчетное давление, удалив из трубопроводов весь воздух путем его постепенного вытеснения водопроводной водой.
Сложнее закачать теплоноситель в закрытую систему, когда подпитка из водопровода отсутствует либо нужно залить незамерзающую жидкость. Для этого понадобится специальный ручной или электрический насос и емкость для теплоносителя, из которой он будет перекачиваться в систему. Предварительно надо открыть все воздушные краны на радиаторах, а потом заполнять трубы через сливной штуцер, подключив к нему насос с обратным клапаном.
По мере того как происходит закачка жидкости, надо закрывать краны Маевского, из которых потечет теплоноситель. Накачав систему до 1.5 Бар, надо выполнить удаление воздуха, после чего давление доводится до рабочего. В конце производится пробный запуск котла и корректировка давления, а при необходимости – стравливание воздуха.
Почему падает давление в закрытой системе отопления?
Причина, по которой падает давление, существует одна – отсутствие герметичности, то бишь, протечка. Вопрос в том, чтобы ее найти. Характерным признаком протечки служит лужица в определенном месте либо бурое пятно, когда вода успевает высохнуть. В процессе поиска следует осмотреть следующие узлы и элементы:
- соединения труб и фитинги: бывает, что в последних возникают трещины;
- автоматические воздухоотводчики: неисправный элемент с застрявшим поплавком будет пропускать воду;
- запорно — регулирующая арматура, предохранительный клапан;
- расширительный бак: трещина в мембране вызовет падение давления, появление воздуха в системе и частое отключение котла.
Для устранения протечки не обойтись без частичного или полного опорожнения трубопроводов. По окончании работ придется снова залить воду в систему, создать необходимое давление и проследить за манометром в течении нескольких дней.
Заключение
Нет места для теплового насоса? Вот как вся ваша улица может отказаться от газового отопления
От стремительного роста цен на ископаемое топливо и нестабильных цепочек поставок до усугубления климатического кризиса никогда не было лучшего времени, чтобы прекратить отопление домов природным газом. У Великобритании есть шанс заменить как можно больше газовых котлов до того, как наступит еще одна зима с большими счетами за отопление. Но если, как и я, вы хотите, чтобы ваш дом был теплым и комфортным, сохраняя при этом расходы как можно более низкими, может быть трудно понять, какое решение является лучшим.
Замена газового котла тепловым насосом – хорошее решение для многих домов. Подобно холодильнику наоборот, тепловые насосы берут энергию из воздуха или земли и запускают компрессор, использующий электричество, чтобы превратить ее в тепло и горячую воду.
Но что, если у вас нет необходимого пространства снаружи, как у жителей многих таунхаусов или квартир? Геотермальные тепловые насосы нуждаются в некотором пространстве для скважины или горизонтальной траншеи, в то время как воздушные тепловые насосы лучше всего устанавливать там, где их шум не будет беспокоить тех, кто любит держать окна открытыми ночью. Альтернативой является сеть централизованного теплоснабжения, которая направляет отработанное тепло электростанций или других промышленных источников в дома и предприятия, но они наиболее полезны в густонаселенных городских районах, где люди живут вблизи крупных источников тепла.
Общий теплообмен через землю — это еще одна система отопления, о которой вы вряд ли слышали, но в одном отчете говорится, что она может применяться в 80% домов в Великобритании.
Подобно геотермальным тепловым насосам, общий грунтовый теплообмен использует электричество для превращения низкопотенциального тепла из скважин в уютный дом с большим количеством горячей воды. Улица, на которой недавно был установлен общий теплообменный аппарат, не будет иметь никаких признаков этого, но каждый дом будет подключен к набору общих скважин, которые отводят тепло из земли.
Их можно установить вдали от домов и соединить с ними через трубу, проходящую под тротуаром. Это позволяет обойти необходимость в каждом доме иметь внешнее пространство. Вместо этого каждому дому потребуется небольшой тепловой насос такого же размера, как и обычный газовый котел, который должен плотно поместиться под большинством лестниц или в сушильном шкафу.
Совместные наземные теплообменники также могут летом возвращать тепло в землю, откуда его можно извлечь позже в течение года, что сокращает размер и стоимость установки.
Если вы хотите заменить газовый котел тепловым насосом, обычно вы несете ответственность за проведение работ и финансирование установки.
Это может помешать домохозяйствам, у которых мало времени и денег, перейти на низкоуглеродное отопление.
Ошибка короткого кода Slide Anything: не был предоставлен действительный идентификатор
Доступ к общему наземному теплообменному аппарату может работать так же, как регистрация для широкополосного доступа. Поставщик установит и будет эксплуатировать систему, а вы, как домохозяйство, решите, когда вы будете готовы отказаться от своего котла и подключиться. Вы платите оператору плату за подключение, а затем платите за тепло по обычному счету за электроэнергию.
Предоставление домохозяйствам возможности подключаться к сети, когда они захотят, не беря на себя никакой работы, может значительно ускорить внедрение низкоуглеродного отопления. Например, к 2050 году 8,5 млн домов смогут получать отопление за счет энергии из скважин по сравнению с 2,1 млн в текущих прогнозах.
В чем подвох?
Есть проблемы, которые необходимо решить, чтобы общий теплообмен в почве получил широкое распространение, но ни одна из них не является непреодолимой.
В настоящее время всего несколько компаний устанавливают общий теплообменник в Великобритании, и затраты на установку остаются высокими. Это должно измениться, как только новые поставщики начнут признавать преимущества, которые предлагает эта технология для быстрой декарбонизации многих домашних систем отопления.
Если компания собирается инвестировать в бурение скважин и установку трубопроводов, она (и, что важно, ее инвесторы) должна знать, что деньги со временем окупятся. Это может означать, что лучше всего объединить все улицы одновременно, что требует координации, возможно, со стороны местных властей.
Совместный наземный теплообмен также страдает от недостаточной осведомленности национальных и местных директивных органов. Недавняя работа университетов Лидса и Лидса Беккета направлена на устранение этого пробела.
Тепловые насосы и сети централизованного теплоснабжения прекрасно работают в правильных условиях. В качестве комбинации этих двух факторов и при правильной поддержке общий теплообмен на земле может помочь большему количеству домохозяйств обезуглерожить свое отопление и горячую воду и перестать полагаться на импортный газ, который увеличивает их счета.
Эта статья перепечатана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.
Фото-тизер: Бурение скважины для отопления жилых помещений. Олли Ниемитало – собственная работа, CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=38207387
Дэвид Барнс
Научный сотрудник отдела политики общего теплообмена, Университет Лидса
Теги: коммунальные энергетические проекты, тепловые насосы
Наше время призывает справляться со сложностями, а не решать проблемы
Эйприл М. Шорт, Resilience.org
Как работает ранчо Paicines в Калифорнии, чтобы привести бизнес и инвестиции в соответствие с современными требованиями и приблизить их к природе — расставляя приоритеты здоровье экосистемы, среда обитания и улавливание углерода в результате обработки почвы.
26 мая 2023 г.
Защита многовековой водной демократии в Нью-Мексико
Памела Хейнс, Ведение ненасилия
Поскольку вода становится все более ценным и оспариваемым ресурсом, мы должны четко понимать, что она не принадлежит системе частной собственности.
Он принадлежит к общему наследию.
26 мая 2023 г.
Платье из крапивы
Автор: Allan Brown, Dark Mountain Project
Одежда, которая создается специально для вас людьми, которые знают и любят вас, из волокон, быть найденным в вашем собственном ландшафте, это способ, которым одежда была сделана на протяжении большей части нашей истории.
25 мая 2023 г.
Воздушные и грунтовые тепловые насосы
Чистое отопление и охлаждение с помощью воздушных и геотермальных тепловых насосов.
Воздушные тепловые насосы
Воздушный тепловой насос (ASHP) использует наружный воздух для обогрева или охлаждения здания. При использовании для обогрева здания это достигается за счет передачи тепла внутрь от наружного воздуха. При использовании для охлаждения здания это достигается за счет передачи тепла изнутри наружному воздуху. Для передачи тепла в любом направлении воздушные тепловые насосы используют систему, включающую теплообменник, компрессор и средства для передачи тепла из одной области в другую, например, трубы, заполненные хладагентом.
Воздушные тепловые насосы приводятся в действие электричеством, и существуют системы, которые питаются от солнечных батарей, что делает их экологически чистыми и энергоэффективными.
Системы тепловых насосов для холодного климата нагревают и охлаждают ваше здание за долю стоимости нефти или пропана. В сочетании с вашей существующей системой отопления на жидком топливе или пропане эти сверхэффективные и тихие тепловые насосы работают при отрицательных температурах, чтобы комфортно и эффективно обогревать ваши жилые и рабочие помещения. В летние месяцы эти устройства реверсируют и эффективно сохраняют прохладу в вашем здании.
Тепловые насосы с мини-сплит-системами без воздуховодов (мини-сплит-системы) являются хорошим дополнением к домам с «неканальными» системами отопления, такими как водяные (водяное отопление), лучистые панели и обогреватели (деревянные, керосин, пропан). Они также могут быть хорошим выбором для пристроек к помещениям, где расширение или установка распределительных воздуховодов не представляется возможным, а также для очень эффективных новых домов, где требуется лишь небольшая система кондиционирования воздуха.
Для получения дополнительной информации о тепловых насосах с воздушным источником посетите веб-сайт Mass. Clean Energy Center, посвященный тепловым насосам с воздушным источником, который содержит руководство и информацию по установке.
Геотермальные тепловые насосы
Геотермальные тепловые насосы (GSHP) используют постоянную температуру, существующую непосредственно под землей или в водоеме, для передачи энергии нагрева или охлаждения в здание.
Это достигается за счет передачи тепла или холода из-под земли по подземным трубопроводам, содержащим хладагент, в систему отопления здания.
Геотермальные и водяные тепловые насосы, как и любой другой тепловой насос, могут нагревать, охлаждать и, если они оборудованы, снабжать дом горячей водой. Некоторые модели геотермальных систем доступны с двухскоростными компрессорами и регулируемыми вентиляторами для большего комфорта и экономии энергии. По сравнению с воздушными тепловыми насосами они тише, служат дольше, требуют минимального обслуживания и не зависят от температуры наружного воздуха. Срок службы системы оценивается в 25 лет для внутренних компонентов и более 50 лет для контура заземления.
Хотя стоимость покупки и установки системы GSHP часто выше, чем у других систем отопления и охлаждения, правильно подобранные и установленные GSHP обеспечивают больше энергии на единицу потребляемой энергии, чем обычные системы. Для дополнительной экономии ГТП оснащены устройством, называемым «пароохладителем», которое может нагревать воду для бытовых нужд.
В период летнего похолодания тепло, которое забирается из дома, используется для бесплатного нагрева воды. Зимой затраты на нагрев воды снижаются примерно вдвое. В зависимости от таких факторов, как климат, состояние почвы, выбранные вами функции системы, а также доступное финансирование и стимулы, вы можете окупить свои первоначальные инвестиции за счет снижения счетов за коммунальные услуги через два-десять лет.
Для получения дополнительной информации о геотермальных тепловых насосах посетите страницу Центра экологически чистой энергии штата Массачусетс, посвященную геотермальным тепловым насосам.
Помогите нам улучшить Mass.gov своими отзывами
Вы нашли то, что искали на этой веб-странице? Если у вас есть предложения по сайту, сообщите нам. Как мы можем улучшить страницу? * Пожалуйста, не указывайте личную или контактную информацию. Отзывы будут использованы только для улучшения сайта.