Gravitationsheizung: funktionsprinzip, elemente, schaltpläne

Wie und auf welche Weise funktioniert die Erwärmung durch Schwerkraft, was beeinflusst die Zirkulation des Kühlmittels? Welche Ausrüstung wird für den vollen und störungsfreien Betrieb der Anlage benötigt? In diesem Artikel werden wir versuchen, Antworten auf diese und viele andere Fragen zu finden.

Lernen Sie das Schwerkraftsystem kennen.

Was ist das

In jeder Warmwasserbereitungsanlage übernimmt das Kühlmittel die Funktion der Übertragung und Verteilung der Wärme an die Heizgeräte - eine flüssige Substanz mit einer erheblichen spezifischen Wärmekapazität.

Meistens spielt diese Rolle das gewöhnliche Wasser. In Fällen, in denen das Haus während der Winterkühlung ohne Heizung stehen gelassen wird, werden häufig Flüssigkeiten mit niedrigeren Phasenübergangstemperaturen verwendet.

Unabhängig von der Art des Kühlmittels muss es sich bewegen und Wärme übertragen.

Es gibt nicht viele Möglichkeiten, dies zu tun.

  • In Zentralheizungsanlagen ist die Zirkulationsförderung der Druckabfall zwischen den Vorlauf- und Rücklaufleitungen der Heizungsanlage.
Der Aufzugsknoten regelt die Parameter der Zentralheizung.
  • Autonome Systeme mit Zwangsumlauf werden zu diesem Zweck mit Umwälzpumpen vervollständigt..
  • Schließlich bewegt sich das Kühlmittel in Schwerkraftsystemen (Schwerkraft) nur durch Änderung der eigenen Dichte während des Erhitzens..

Wie es funktioniert

Prinzip

Versuchen wir, uns den Funktionsmechanismus eines solchen Systems visueller vorzustellen.

Einfach ausgedrückt besteht es aus zwei kommunizierenden Behältern, die durch Rohre (Heizkreis) in einem einzigen Ring verbunden sind. Der erste Behälter ist der Kessel, der zweite ist das Heizungssystem selbst, bestehend aus Heizkörpern, Abfüllung und Anschlüssen. Die Höhe beider Schiffe ist gleich.

Festlegen: In der Regel hat der Heizkreis eine signifikante Höhe. Zumindest viel mehr als ein Kessel. Um dieses Problem zu überwinden, wird der Kreislauf unmittelbar nach dem Boiler mit einem Beschleunigungskollektor abgeschlossen - einem vertikalen Abschnitt, in den das erwärmte Kühlmittel gedrückt wird.

Nachdem der Wärmetauscher erwärmt ist, stürzt sein Inhalt nach oben, verdrängt durch kältere Massen. Wenn der obere Punkt des Beschleunigungskollektors erreicht ist, beginnt das heiße Kühlmittel abzusteigen, passiert die Heizungen entlang des Weges und gibt ihnen nach und nach Wärmeenergie.

Beim Abkühlen erhöht es seine Dichte und ist am unteren Punkt seines Weges bereits bereit, die erhitzte Flüssigkeit im Kesselwärmetauscher in den Beschleunigungskollektor zu drücken, wodurch ein neuer Systembetriebszyklus beginnt.

Das Prinzip des Schwerkraftsystems.

Faktoren

Je höher die Zirkulationsgeschwindigkeit ist - je gleichmäßiger die Wärmeverteilung im Kreislauf ist, desto geringer sind die Temperaturschwankungen der Batterien. Was bestimmt diese Geschwindigkeit?

Das Gleichgewicht zweier gegenläufiger Faktoren: entsteht, wenn das Drucksystem und der hydraulische Widerstand des Kreislaufs.

Wovon hängt jeder der Faktoren ab?

Kopfdruck

  • Von der Höhe des oberen Abschnitts des Kreislaufs (dh der Gesamthöhe des Abschnitts des Kessels - Kollektor der oberen Stufe). Zur Erhöhung wird der Kessel möglichst im Keller montiert und der obere Teil der Füllung zum Dachboden getragen.
  • Von der Steigung der Abfüllung. In der Regel wird es dauerhaft gemacht: Vom obersten Punkt geht die Füllung bis zum Kessel hinunter und verliert pro Meter Länge mindestens einen Zentimeter über dem Boden. Dank des Gefälles geht das gekühlte Kühlmittel seinen Weg, getragen von seinem eigenen Gewicht.
Das Gießen erfolgt mit konstantem Gefälle.

Hydraulischer Widerstand

Je niedriger es ist, desto leichter ist es für Wasser oder ein anderes Kühlmittel, seinen Weg mit einem festen Kopf zu finden.

Was beeinflusst den hydraulischen Widerstand des Systems?

  • Der Durchmesser der Füllung. Je größer es ist, desto weniger Widerstand hat das Rohr dem Wasserfluss. Der absolute Mindestdurchmesser beträgt 32 Millimeter; Wenn ein Schwerkraftsystem mit eigenen Händen gebaut wird, wird öfter ein Rohr mit einer Größe von 40 bis 50 mm als Füllung verwendet.
  • Die Länge der Füllung. Eine Kontur mit einer Länge von mehr als hundert Metern und einem vernünftigen Durchmesser ist einfach nicht funktionsfähig. Normalerweise erzeugen Gravitationsheizsysteme nicht länger als 40 bis 50 Meter.
  • Die Anzahl der Biegungen und Übergänge des Durchmessers. Jeder von ihnen erhöht den Widerstand gegen die Wasserbewegung.
  • Anzahl und Art der Ventile. Je weniger Drehungen an den Choke-Geräten sind, desto besser.

Praktische Konsequenz: Es ist besser, kein Schraubenventil im Gravitationssystem zu verwenden. Zusätzlich zu der Tatsache, dass ihr Design vor langer Zeit moralisch veraltet ist, erzeugen ihre Bewegungen einen viel höheren hydraulischen Widerstand als ein glatt geschlitztes Kugelventil.

Der Körper des Schraubenventils erzeugt einen erheblichen Widerstand gegen die Bewegung des Wasserflusses.
  • Schließlich haben das Rohrmaterial und sein Alter einen starken Einfluss auf den Fließwiderstand. Der bestimmende Faktor ist der sogenannte Rauheitskoeffizient. Vergleichen Sie den Wert für verschiedene Pfeifen.
Rohrbeschreibung Rauheitskoeffizient
Polymer oder Metallpolymer 0,1 - 1
Neuer Stahl 6
Verzinkter Stahl nach 5 Jahren Betrieb 15
Schwarzer Stahl nach 5 Jahren Betrieb 20
Schwarzer Stahl nach 20 Jahren Betrieb 200

Praktische Konsequenz: Bei der Montage sollten Kunststoff oder Metall-Kunststoff verwendet werden. Sie können keine Angst vor Überhitzung haben: Solange sich Wasser im Kreislauf befindet, überschreitet die Temperatur der Rohre nicht mehr als 100 Grad.

Ausrüstung

Die Schwerkraft kann entweder ein geschlossenes System sein, das nicht mit atmosphärischer Luft kommuniziert, oder offen für die Atmosphäre. Die Art der benötigten Ausrüstung hängt von der Art des Systems ab.

Öffnen

Tatsächlich ist das einzige zwingende Element ein offener Ausgleichsbehälter.

Offener Expansionsbehälter aus Stahl.

Es kombiniert mehrere Funktionen:

  • Hält überschüssiges Wasser bei Überhitzung.
  • Es entlüftet Luft und Dampf, die durch siedendes Wasser im Kreislauf erzeugt werden.
  • Es wird verwendet, um das Wasser aufzufüllen, um Leckagen und Verdunstung auszugleichen.

Wenn sich in bestimmten Abfüllbereichen Kühler darüber befinden, sind die oberen Stopfen mit Entlüftung versehen. In dieser Funktion können sowohl Mayevsky-Wasserhähne als auch gewöhnliche Wasserhähne verwendet werden.

Um das System zurückzusetzen, wird es normalerweise durch ein Abzweigrohr ergänzt, das zum Abwassersystem oder einfach außerhalb des Hauses führt.

Geschlossen

In einem geschlossenen Gravitationssystem werden die Funktionen eines offenen Tanks auf mehrere unabhängige Geräte verteilt.

  • Der Membranausdehnungsbehälter des Heizungssystems ermöglicht das Ausdehnen des Kühlmittels während des Erhitzens. In der Regel beträgt sein Volumen 10% des Gesamtvolumens des Systems.
  • Das Sicherheitsventil entlastet den Überdruck, wenn der Tank voll ist.
  • Manuelle Entlüftung (zum Beispiel der gleiche Kran von Mayevsky) oder automatische Entlüftung ist für die Abluft verantwortlich.
  • Manometer zeigt Druck an.
Die letzten drei Geräte werden oft in einem Satz verkauft.

Wichtig: Im Gravitationssystem muss an seinem höchsten Punkt mindestens eine Entlüftung vorhanden sein. Im Gegensatz zum Schema mit erzwungener Zirkulation lässt die Luftschleuse hier das Kühlmittel einfach nicht zu.

Zusätzlich zu den oben genannten ist ein geschlossenes System normalerweise mit einem Überbrücker mit einem Kaltwassersystem versehen, so dass es nach dem Entladen gefüllt werden kann oder um Wasserleckagen auszugleichen.

Layout

Die Anweisungen für die Verteilung der Heizkörper werden hauptsächlich von der Anzahl der Etagen im Haus bestimmt.

Eine Etage

Bei der Verteilung auf eine Etage empfiehlt der Autor dringend, das Rad nicht neu zu erfinden und das bewährte Leningrad zu verwenden. Bei der korrekten Implementierung handelt es sich um einen Ring, der entlang des Umfangs des Hauses angeordnet ist, wobei Heizvorrichtungen parallel zu diesem Ring eingebettet sind.

Jeder Heizkörper ist von unten nach unten oder diagonal verbunden. Die Leitungen werden mit zwei Ventilen oder einem Ventil in der Zufuhr und einem Drossel in der Rücklaufleitung geliefert. Mithilfe von Absperrventilen können Sie die Batterien zur Reparatur abklemmen, ohne den gesamten Kreislauf anzuhalten, oder einen Teil der Heizgeräte zum Temperaturausgleich drosseln.

Leningradka mit Bodenanschluss von Heizkörpern.

Zwei Etagen

Bei zwei Etagen ist das Zwei-Rohr-System jedoch optimal, da der Durchmesser der Abfüllung und der Stand-by-Anschluss der Heizkörper nochmals erhöht werden. Tatsächlich erstellen wir ein typisches Top-Befüllungsschema: Nach dem Beschleunigungskollektor wird die Wärmeträgerflüssigkeit in die Zufuhrleitung gedrückt und von dort durch Schwerkraft zur Befüllung des Rücklaufs durch Kühler zurückgeführt.

Schema für zwei Etagen.

Der wichtigste Punkt: Die Steigleitungen sind zum Ausgleich zwangsläufig gedrosselt. Andernfalls werden wir eine extrem ungleichmäßige Temperaturverteilung erhalten: Das gesamte Kühlmittel wird durch die Steigrohre geleitet, die dem Kessel am nächsten sind.

Wenn Ihr Boiler im Keller montiert ist, ist es logisch, die untere Abfüllung in den Boiler zu bringen.

Natürlich unter zwei Bedingungen:

  1. Der Keller ist isoliert und hat das ganze Jahr über positive Temperaturen.
  2. Ihre Heizungsanlage - mit Frostschutzmittel oder einem anderen Frostschutzmittel.
Frostschutzmittel für Heizungsanlagen.

Vorteile und Nachteile

Was ist die Schwerkraftheizung vor dem Hintergrund eines Systems mit erzwungener Zirkulation? Lohnt es sich, bei der Gestaltung Ihres eigenen Hauses bei seiner Wahl anzuhalten?

Verdienste

  • Das System ist absolut ausfallsicher. Es gibt keine beweglichen oder verschleißenden Teile. es hängt nicht von äußeren einflüssen ab, einschließlich der instabilen stromversorgung außerhalb der stadt.
  • Das Gravitationsschema ist selbstregulierend. Je kälter der Rücklauf darin ist, desto schneller wird das Kühlmittel umgewälzt: Immerhin hat es eine höhere Dichte als die im Kessel erhitzten Massen.
  • Bei der Konzeption dieses Systems ist es schließlich nicht erforderlich, komplexe Berechnungen durchzuführen. Besondere Fähigkeiten sind nicht erforderlich. Solche Systeme wurden auch von unseren Großvätern entworfen. In ländlichen Gebieten ist es immer noch möglich, Konturen an einem Stahlrohrwärmetauscher zu finden, der sich in einem russischen Ofen befindet.
Öfen mit Wärmetauschern werden heute noch verwendet.

Nachteile

Nicht ohne sie.

  • Das System erwärmt sich langsam. Von der Zündung des Kessels über die Leistung der Batterien bis zur Arbeitstemperatur können eineinhalb bis zwei Stunden vergehen.

Übrigens: Sie kühlen auch aufgrund des großen Kühlmittelvolumens ab. Insbesondere wenn Gussheizkörper oder massive Stahlregister als Heizgeräte eingebaut sind.

Gusseisenkühler kühlen lange, nachdem der Kessel Kraftstoff verbrannt hat.
  • Die Einfachheit des Systems bedeutet nicht, dass sein Preis im Vergleich zu Alternativen erheblich niedriger ist. Der feste Durchmesser der Füllung ist mit erheblichen Kosten verbunden. Hier ist ein Auszug aus der aktuellen Preisliste für ein verstärktes Polypropylenrohr eines russischen Unternehmens:
Durchmesser, mm Kosten pro Meter, Rubel
20 52,28
25 67.61
32 111,76
40 162,16
50 271,55
  • Ohne Ausgleich können sich Temperaturunterschiede zwischen den Heizkörpern bemerkbar machen.
  • Bei leichtem Wärmeübergang aus dem Kessel können schließlich die im Dachboden oder im Keller ausgeführten Abfüllbereiche bei starkem Frost mit Eis erfasst werden.

Zwei in einem

Um alle aufgelisteten Probleme des Gravitationsschemas zu lösen, kann es mit einer Sidebar-Pumpe aufgerüstet werden. In diesem Fall behält das System die Fähigkeit, mit der natürlichen Zirkulation zu arbeiten.

Bei dieser Arbeit lohnt es sich, einige einfache Regeln zu beachten.

  • Zwischen den Entnahmepunkten befindet sich ein Ventil an der Pumpe oder viel besser ein Kugelrückschlagventil. Wenn die Pumpe in Betrieb ist, kann das Laufrad kein Wasser in einem kleinen Kreis treiben.
  • Vor der Pumpe wird Schlammbehälter benötigt. Dadurch werden Rotor und Pumpenlager vor Zunder und Sand geschützt.
  • Die Anbindung an die Pumpe ist auf ein Paar Ventile beschränkt, mit denen Sie den Filter reinigen oder die Pumpe zur Reparatur entfernen können, ohne dass Kühlmittel verloren geht.
Auf dem Foto ist der Bypass zwischen den Ankern mit einem Kugelrückschlagventil ausgestattet.

Fazit

Wir hoffen, dass wir alle Fragen beantworten konnten, die sich beim Leser angesammelt haben. Weitere Informationen zum Funktionsprinzip von Schwerkraftsystemen und deren Gerät finden Sie wie immer im beigefügten Video. Erfolge!

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