De introductie van moderne technologieën heeft geleid tot de geleidelijke vervanging van zwaartekrachtverwarmingssystemen. Nieuwe soorten ruimteverwarming zijn efficiënter en vereisen lagere kosten tijdens het koude seizoen. Waarom worden er dan nog zwaartekrachtsystemen geïnstalleerd in moderne privéwoningen? Het antwoord op deze vraag is eenvoudig: ze hebben een grote betrouwbaarheid op basis van kennis van de natuurwetten, evenals energieonafhankelijkheid van bronnen van elektrische stroom.
Op welk principe werkt het zwaartekrachtverwarmingssysteem
Zwaartekrachtverwarming wordt ook wel een natuurlijk circulatiesysteem genoemd. Het wordt sinds het midden van de vorige eeuw gebruikt om huizen te verwarmen. In het begin vertrouwden gewone mensen deze methode niet, maar toen ze de veiligheid en bruikbaarheid ervan zagen, begonnen ze geleidelijk bakstenen kachels te vervangen door waterverwarming.
Toen met de komst van vastebrandstofketelsde behoefte aan omvangrijke ovens verdween helemaal. Het zwaartekrachtverwarmingssysteem werkt volgens een eenvoudig principe. Het water in de ketel warmt op en het soortelijk gewicht wordt minder koud. Hierdoor stijgt hij langs de verticale stijgbuis naar het hoogste punt van het systeem. Daarna begint het koelwater zijn neerwaartse beweging, en hoe meer het afkoelt, hoe groter de snelheid van zijn beweging. Er ontstaat een stroming in de leiding gericht naar het laagste punt. Dit punt is de retourleiding die in de ketel is geïnstalleerd.
Terwijl het van boven naar beneden beweegt, stroomt het water door radiatoren, waardoor een deel van de warmte in de kamer achterblijft. De circulatiepomp neemt niet deel aan het proces van koelvloeistofbeweging, waardoor dit systeem onafhankelijk is. Daarom is ze niet bang voor een stroomstoring.
De berekening van het zwaartekrachtverwarmingssysteem wordt gedaan rekening houdend met het warmteverlies van het huis. Het benodigde vermogen van de verwarmingsapparaten wordt berekend en op basis hiervan wordt de ketel geselecteerd. Het zou een gangreserve van anderhalf keer moeten hebben.
Schemabeschrijving
Om een dergelijke verwarming te laten werken, moeten de verhoudingen van de buizen, hun diameters en hellingshoeken correct worden gekozen. Bovendien worden sommige soorten radiatoren niet gebruikt in dit systeem.
Laten we eens kijken uit welke elementen de hele structuur bestaat:
- Vaste brandstofketel. Het binnendringen van water moet zich op het laagste punt van het systeem bevinden. Theoretisch kan de ketel ook elektrisch of gas zijn, maar in de praktijk voor dergelijke systemen niettoepassen.
- Verticale stijgbuis. De onderkant is verbonden met de ketelvoeding en de bovenkant vertakt. Een deel is aangesloten op de toevoerleiding en het tweede is aangesloten op het expansievat.
- Expansievat. Er wordt overtollig water in gegoten, dat wordt gevormd tijdens expansie door verwarming.
- Aanvoerpijplijn. Om ervoor te zorgen dat het zwaartekrachtwaterverwarmingssysteem efficiënt werkt, moet de pijpleiding een neerwaartse helling hebben. De waarde is 1-3%. Dat wil zeggen, voor 1 meter buis moet het verschil 1-3 centimeter zijn. Bovendien moet de diameter van de pijpleiding kleiner worden naarmate deze zich van de ketel af beweegt. Hiervoor worden pijpen van verschillende secties gebruikt.
- Verwarmingstoestellen. Als zodanig worden buizen met een grote diameter of gietijzeren radiatoren M 140 geïnstalleerd. Moderne bimetaal- en aluminiumradiatoren worden niet aanbevolen. Ze hebben een klein stroomgebied. En aangezien de druk in het zwaartekrachtverwarmingssysteem klein is, is het moeilijker om het koelmiddel door dergelijke verwarmingsapparaten te duwen. De stroomsnelheid zal afnemen.
- Retourleiding. Net als de toevoerleiding heeft deze een helling waardoor het water vrij naar de ketel kan stromen.
- Kranen voor het aftappen en opnemen van water. De aftapkraan wordt geïnstalleerd op het laagste punt, direct naast de ketel. De kraan voor waterinname wordt gedaan waar het handig is. Meestal is dit een locatie dicht bij de pijpleiding die op het systeem is aangesloten.
Systeemvoordelen
Het meest fundamentele voordeel van het zwaartekrachtverwarmingssysteem is zijn volledige autonomie. Vanwege de eenvoudde elementen ervan hebben geen elektriciteit nodig. Het andere pluspunt is betrouwbaarheid, want hoe eenvoudiger het systeem, hoe minder onderhoud het vereist. Opgemerkt moet worden dat de lagere druk in het zwaartekrachtverwarmingssysteem minder gevaarlijk is.
Flaws
Voorstanders van gesloten systemen noemen veel nadelen van zwaartekrachtverwarming. Velen van hen lijken vergezocht, maar laten we ze toch opsommen:
- Lelijk uiterlijk. Aanvoerleidingen met een grote diameter lopen onder het plafond door en verstoren de esthetiek van de kamer.
- Moeilijkheden bij de installatie. We hebben het hier over het feit dat de aan- en afvoerleidingen hun diameter stapsgewijs veranderen, afhankelijk van het aantal verwarmingstoestellen. Bovendien is het zwaartekrachtverwarmingssysteem van een woonhuis gemaakt van stalen buizen, die moeilijker te installeren zijn.
- Lage efficiëntie. Er wordt aangenomen dat verwarming binnenshuis zuiniger is, maar er zijn goed ontworpen natuurlijke circulatiesystemen die net zo goed werken.
- Beperkt verwarmingsoppervlak. Het zwaartekrachtsysteem werkt goed op oppervlakken tot 200 vierkante meter. meter.
- Beperkt aantal verdiepingen. Dergelijke verwarming wordt niet geïnstalleerd in huizen boven twee verdiepingen.
Naast het bovenstaande heeft de gravitatiewarmtevoorziening maximaal 2 circuits, terwijl moderne huizen vaak meerdere circuits hebben.
Verschillen in de werking van een vastebrandstofketel
Het hart van elk verwarmingssysteem is de ketel. Hoewel het mogelijk is om te installerendezelfde modellen, werken met verschillende soorten verwarming zal anders zijn. Voor een normale werking van de ketel moet de temperatuur van de watermantel minimaal 55 °C zijn. Als de temperatuur lager is, zal in dit geval de ketel binnenin bedekt zijn met teer en roet, waardoor het rendement zal afnemen. Het moet constant worden schoongemaakt.
Om dit te voorkomen, is een driewegklep geïnstalleerd in een gesloten systeem aan de uitlaat van de ketel, die het koelmiddel in een kleine cirkel aandrijft, voorbij de verwarmingen, totdat de ketel opwarmt. Als de temperatuur boven de 55 °C komt, gaat de klep open en wordt het water in een grote cirkel gemengd.
Een driewegklep is niet vereist voor een zwaartekrachtverwarmingssysteem. Het feit is dat hier de circulatie niet plaatsvindt door de pomp, maar door de verwarming van het water, en totdat het opwarmt tot een hoge temperatuur, begint de beweging niet. De keteloven blijft in dit geval constant schoon. Een driewegklep is niet nodig, wat de kosten en vereenvoudiging van het systeem verlaagt en de voordelen vergroot.
Verwarmingsveiligheid
Zoals hierboven vermeld, is de druk in een gesloten systeem groter dan in een zwaartekrachtsysteem. Daarom hanteren ze een andere benadering van beveiliging. Bij gesloten verwarming wordt de uitzetting van de koelvloeistof in het expansievat gecompenseerd met een membraan.
Het is volledig verzegeld en verstelbaar. Na het overschrijden van de maximaal toelaatbare druk in het systeem, gaat het overtollige koelmiddel, dat de weerstand van het membraan overwint, in de tank.
Zwaartekrachtverwarming wordt open genoemd vanwege een lekkend expansievat. U kunt een tank van het membraantype installeren en een gesloten zwaartekrachtverwarmingssysteem maken, maar het rendement zal veel lager zijn, omdat de hydraulische weerstand zal toenemen.
Het volume van het expansievat is afhankelijk van de hoeveelheid water. Voor de berekening wordt het volume genomen en vermenigvuldigd met de uitzettingscoëfficiënt, die afhankelijk is van de temperatuur. Voeg 30% toe aan het resultaat.
Coëfficiënt wordt geselecteerd op basis van de maximale temperatuur die het water bereikt.
Luchtcongestie en hoe ermee om te gaan
Voor een normale werking van de verwarming is het noodzakelijk dat het systeem volledig is gevuld met koelvloeistof. De aanwezigheid van lucht is ten strengste verboden. Het kan een verstopping veroorzaken die de doorgang van water verhindert. In dit geval zal de temperatuur van de watermantel van de ketel heel anders zijn dan de temperatuur van de kachels. Om lucht te verwijderen, zijn luchtkleppen, Mayevsky-kranen gemonteerd. Ze worden geïnstalleerd aan de bovenkant van de verwarmingstoestellen, evenals aan de bovenste secties van het systeem.
Als zwaartekrachtverwarming echter de juiste hellingen van de inlaat- en uitlaatpijpen heeft, zijn er geen kleppen nodig. De lucht in de schuine pijpleiding zal vrij naar de bovenkant van het systeem stijgen en daar is, zoals u weet, een open expansievat. Het voegt ook een voordeel toe aan open verwarming door onnodige items te verminderen.
Is het mogelijk om een systeem van polypropyleen te monterenpijpen
Mensen die zelf verwarming maken, denken vaak na of het mogelijk is om een zwaartekrachtverwarmingssysteem te maken van polypropyleen. Kunststof buizen zijn immers makkelijker te monteren. Er zijn geen dure lasklussen en stalen buizen en polypropyleen is bestand tegen hoge temperaturen. U kunt antwoorden dat een dergelijke verwarming zal werken. Tenminste voor even. Dan begint de efficiëntie af te nemen. Wat is de reden? Het punt is de hellingen van de aan- en afvoerleidingen, die zorgen voor de zwaartekrachtstroom van water.
Polypropyleen heeft een grotere lineaire uitzetting dan stalen buizen. Na herhaalde verwarmingscycli met heet water, beginnen plastic leidingen door te hangen en de vereiste helling te schenden. Als gevolg hiervan zal het debiet, als het niet wordt gestopt, aanzienlijk afnemen en moet u nadenken over het installeren van een circulatiepomp.
Moeilijkheden bij het installeren van een zwaartekrachtsysteem in een huis met twee verdiepingen
Het zwaartekrachtverwarmingssysteem van een huis met twee verdiepingen kan ook efficiënt werken. Maar de installatie ervan is veel moeilijker dan voor een verdieping met één verdieping. Dit komt door het feit dat daken van het zoldertype niet altijd worden gemaakt. Als de tweede verdieping een zolder is, rijst de vraag: waar moet het expansievat worden geplaatst, omdat deze helemaal bovenaan moet zijn?
Het tweede probleem waarmee u te maken krijgt, is dat de ramen van de eerste en tweede verdieping niet altijd op dezelfde as staan, daarom kunnen de bovenste batterijen niet op de onderste worden aangesloten door in het kort leidingen te leggen manier. Dit betekent dat er extra bochten en bochten moeten worden gemaakt, waardoor de hydraulischeweerstand in het systeem.
Het derde probleem is de kromming van het dak, waardoor het moeilijk kan zijn om de juiste hellingen te behouden.
Tips voor het installeren van zwaartekrachtverwarming in een huis met twee verdiepingen
De meeste van deze problemen kunnen worden opgelost in de ontwerpfase van het huis. Er is ook een klein geheim over hoe u de efficiëntie van het verwarmen van een huis met twee verdiepingen kunt verhogen. Het is noodzakelijk om de afvoerleidingen van radiatoren die op de tweede verdieping zijn geïnstalleerd rechtstreeks aan te sluiten op de retourleiding van de eerste verdieping, en niet om een retourleiding op de tweede verdieping te maken.
Een andere truc is om de toevoer- en retourleidingen te maken van leidingen met grote diameters. Niet minder dan 50 mm.
Heb ik een pomp nodig in een zwaartekrachtverwarmingssysteem?
Soms is er een optie wanneer de verwarming verkeerd is geïnstalleerd en het verschil tussen de temperatuur van de ketelmantel en de retour erg groot is. Het hete koelmiddel, dat niet voldoende druk in de leidingen heeft, koelt af voordat het de laatste verwarmingstoestellen bereikt. Alles weer opbouwen is hard werken. Hoe het probleem op te lossen met minimale kosten? Het installeren van een circulatiepomp in een zwaartekrachtverwarmingssysteem kan helpen. Hiervoor wordt een bypass gemaakt, waarin een pomp met laag vermogen is ingebouwd.
Hoog vermogen is niet nodig, omdat bij een open systeem extra druk ontstaat in de stijgleiding die de ketel verlaat. Om zonder stroom te kunnen werken is een bypass nodig. Het wordt geïnstalleerd op de retour vóór de ketel.
Hoe meer op te halenefficiëntie
Het lijkt erop dat het systeem met natuurlijke circulatie al tot in de perfectie is gebracht, en het is onmogelijk om iets te bedenken om de efficiëntie te verhogen, maar dat is het niet. U kunt het gebruiksgemak aanzienlijk vergroten door de tijd tussen ketelbranden te verlengen. Om dit te doen, moet u een ketel installeren met een groter vermogen dan nodig is voor verwarming, en overtollige warmte afvoeren naar een warmteaccumulator.
Deze methode werkt zelfs zonder gebruik van een circulatiepomp. De hete koelvloeistof kan immers ook vanuit de warmteaccumulator via de stijgleiding omhoog komen, op het moment dat het brandhout in de ketel opbrandt.
