Het concept van een zwaartekracht-koelmiddel kan in zekere zin worden vergeleken met natuurlijke ventilatie, waarbij een vrije circulatie van luchtstromen wordt gerealiseerd. In het geval van het watermilieu vindt beweging plaats langs de contouren zonder energie- en stroomondersteuning van apparaten en middelen van derden. Dit geeft de voordelen van een zwaartekracht verwarmingssysteem, maar brengt ook een aantal nadelen met zich mee. Een daarvan is de complexiteit van de technische implementatie.
Hoe het systeem werkt
Zwaartekracht wordt verzekerd door de wet van de natuurkunde, volgens welke hete stromen van lucht en water op natuurlijke wijze opstijgen. In tegenstelling tot systemen met geforceerde circulatie, is het niet nodig om pompapparatuur of stoomgeneratoren in te schakelen die het werkmedium onder druk langs decontouren. In de omstandigheden van een privéwoning is een zwaartekracht-stroomverwarmingssysteem gunstig, alleen al door de minimale verbinding van indirecte communicatie- en energieknooppunten. Maar dit betekent helemaal niet dat de gebruiker alleen met buizen te maken heeft. Een boiler op het laagste punt van het complex zal verantwoordelijk zijn voor het verwarmen van het water. Van daaruit, via leidingen, worden de stromen naar de verwarmers-consumenten van het koelmiddel geleid (convectoren, radiatoren, batterijen). Verder stroomt het reeds koelwater in het gedeelte van het expansievat en, terwijl het zich ophoopt, stroomt het over in het afvoerkanaal - ofwel naar de ketel of naar het riool.
Eenpijps- en tweepijpssystemen
Schema's voor verwarmingscircuits kunnen verschillen. In het eenvoudigste eenpijpssysteem is er geen koelmiddelretourleiding met waterinlaat. Dergelijke verticale systemen zijn technisch eenvoudiger te implementeren, wat fysieke inspanning en financiën bespaart. Maar er zijn ook ernstige nadelen aan eenpijps zwaartekrachtverwarmingssystemen, die worden uitgedrukt in de volgende nuances:
- Het ontbreken van de mogelijkheid om de temperatuur voor elke verwarming afzonderlijk aan te passen, omdat ze in serie zijn geschakeld.
- Verplichte plaatsing van expansievat voor verticale vulling.
- Hogere drukvereisten voor watercirculatie. Om deze reden worden enkelpijpssystemen vaker uitgevoerd volgens de principes van geforceerde beweging van het koelmiddel met de aansluiting van pompen.
In een tweepijpssysteem wordt de warmte gelijkmatig verdeeld. Eén circuit leidt hete stromen naar voorwaardelijke radiatoren,en de tweede bedient de retourtak, waardoor koud water terugkeert naar de ontvangende apparatuur. Vanwege de balans van het koelmiddel in de pijpleiding, is het tweecircuitschema gemakkelijker vatbaar voor natuurlijke regeling met het effect van de zwaartekracht zonder de ondersteuning van extra circulatieapparatuur.
Open en gesloten systemen
Het verschil tussen deze systemen ligt in de prestatie van het expansievat - het bovenste punt van het hele complex. In open tanks hoopt het water zich op totdat het vlottermechanisme werkt. De vloeistof vult de tank tot een bepaald niveau, waarna de vlotter de afgifte van het luchtmengsel en het vullen door de aangesloten stijgbuis activeert. In een gesloten zwaartekrachtverwarmingssysteem wordt een membraantank gebruikt, waarin twee secties zijn voorzien - met lucht (gasmengsel) en water in het onderste deel. Bij minimale druk is de container leeg, maar als deze zich met vloeistof vult, begint het membraan het bovenste gedeelte samen te drukken, waardoor de luchtklep wordt geopend en de druk gelijk wordt.
Ketelselectie
Het gebruik van het concept van zwaartekrachtverwarming op zich betekent dat er geen gas of elektriciteit in het huis wordt geleverd. Anders zou het rationeler zijn om geforceerde circulatie te organiseren met warmtetoevoer van voldoende vermogen uit de hoofdenergiebron. Daarom is de enige optie voor een ketel voor een zwaartekrachtverwarmingssysteem een vaste brandstofeenheid - bijvoorbeeld een houtgestookte. De combinatie van natuurlijke circulatie en een traditionele kachel geeft ook redenenpraten over het lage vermogen van het complex. Het systeem zal aanvankelijk inefficiënt zijn, maar de efficiëntie ervan kan worden verhoogd vanwege het pyrolyse-effect, dat moderne modificaties van ketelinstallaties voor vaste brandstoffen met een vermogen van 20 tot 40 kW met twee verbrandingskamers onderscheidt. In het extra compartiment worden de gassen die ontstaan bij de eerste verbranding van de brandstof verbrand. Trouwens, het minimaliseren van verbrandingsproducten aan de uitlaat zal ook de vereisten voor de schoorsteen verminderen.
Keuze van leidingmateriaal
Net als bij sanitair kunnen buizen van kunststof en metaal worden gebruikt voor een natuurlijk circulatieverwarmingssysteem. Beperkingen op het gebruik van bepaalde materialen zijn afhankelijk van individuele factoren en omstandigheden. Een open verwarmingssysteem zorgt bijvoorbeeld voor een groter effect van het luchten van de circuits met zuurstof en kooldioxide, wat ongewenst is voor staal. Omgekeerd zal solid-state metaal zichzelf rechtvaardigen in gesloten takken van grootformaatnetwerken die met hoge belastingen werken. Bij het onderhoud van water van slechte kwaliteit is het beter om koperen leidingen te gebruiken. Voor een zwaartekrachtverwarmingssysteem is het gebruik van dit metaal gunstig vanwege de weerstand tegen hoge temperaturen en minerale insluitingen in het koelmiddel.
In principe hebben zowel koper als plastic het voordeel dat het lichtgewicht materialen zijn die een nauwkeurige installatie van complexe pijpleidingcommunicatielijnen mogelijk maken, wat erg belangrijk is bij de implementatie van zwaartekrachtsystemen. Kunststof is echter nog steeds niet de beste optie voor het verwarmingssysteem als zodanig - des te meerwerkend onder hoge druk in de orde van 0,6 MPa. Er zijn hittebestendige polypropyleen buizen die speciaal zijn ontworpen voor verwarming en die bestand zijn tegen ongeveer 120 ° C, maar afdichtingsproblemen komen vaker voor bij stompen en overgangen, die niet zo betrouwbaar zijn als metalen contourlassen.
Optimale leidingdiameter
In tegenstelling tot systemen met geforceerde circulatie, zal in dit geval de dikte van de contouren groter zijn. De diameter van de leiding van een zwaartekracht-stroom verwarmingssysteem is 50 mm, maar er kunnen aanpassingen zijn op verschillende gebieden. Om bijvoorbeeld de thermische efficiëntie van het complex te behouden, raden loodgieters aan om de contouren te verkleinen. De mate van aanpassing hangt af van de lengte van de ononderbroken lijn van de naad naar het andere overgangspunt.
Montagegereedschap en verbruiksartikelen
Het belangrijkste gereedschap is nodig voor het leggen, bevestigen en verbinden van leidingen. Snijden en lassen wordt uitgevoerd met pijpsnijders, gassnijders, inverterapparaten en soldeer. Zowel voor kunststof als voor koper met staal wordt uw lasapparaat van het juiste vermogen geselecteerd. Hetzelfde geldt voor verbruiksartikelen. Zo worden koperen constructies verbonden door te solderen met klem- en krimpfittingen. Om een koperen zwaartekrachtverwarmingssysteem aan te sluiten op circuits van andere materialen, worden alleen afneembare adapters en fittingen gebruikt. Dit metaal hecht niet goed aan andere materialen. Maar in andere gevallen kan licht soldeer tot 450 ° C worden verkregenacetyleen- of propaan-butaanbranders, evenals elektrische soldeerbouten. Bovendien is het voor hoogwaardige verbindingen nuttig om Teflon-tapes, fittingen, T-stukken, diëlektrische pakkingen, enz. te gebruiken.
Installatietechniek
Voor aanvang van de werkzaamheden dient er een communicatieplan en een actieplan te worden opgesteld. Verder wordt de typische installatie in de volgende volgorde uitgevoerd:
- Assemblage van individuele knooppunten, overgangssecties en grote lijnen zonder bevestiging aan de basis van de site.
- Installatie van apparatuur - expansievat en boiler. De tank kan op de zolder worden gemonteerd - het belangrijkste is om de mogelijkheid van gratis communicatie te behouden. De ketel heeft mogelijk een kleine hittebestendige dekvloer nodig. Extra bevestiging is niet nodig, aangezien dit type vloerapparatuur praktisch onbeweeglijk op een vlakke ondergrond staat.
- De lagerfittingen worden geïnstalleerd langs de contouren van de pakking - steunen, klemmen, ophangingen en andere bevestigingseenheden.
- Voorbereide leidingcontouren, overgangsdelen, ellebogen en hoeken worden gemonteerd. Hoe maak je een zwaartekrachtverwarmingssysteem zo betrouwbaar mogelijk en beschermd tegen invloeden van buitenaf? Voor bevestiging wordt aanbevolen om de zogenaamde zwevende klemmen te gebruiken, die niet voor harde, maar zachte fixatie zorgen. Ze zijn stevig bevestigd aan de voorbereide draaguitrusting, maar de klemmechanismen geven de buis enige bewegingsvrijheid - een veerkrachtig effect, waardoor het risico op beschadiging wordt geëlimineerdbuizen onder externe dynamische belasting.
- Communicatie en apparatuur worden vastgemaakt - aftakleidingen, fittingen en instrumentatie worden indien nodig aangesloten.
Pijphelling
Een kenmerk van het apparaat van zwaartekrachtsystemen is de noodzaak om de hoek in de positie van horizontale contouren te houden. Het is noodzakelijk om het effect van natuurlijke zwaartekrachtcirculatie te bieden dat nodig is voor de beweging van water. Zoals vermeld in de technische voorschriften van SNiP, moet de helling van het zwaartekrachtverwarmingssysteem 10 mm per 1 m zijn. Als deze nuance niet is voorzien, zullen de leidingen zich vullen met lucht en zal de verwarming van de circuits ongelijk zijn.
Welke koelvloeistof gebruiken?
Het optimale werkmedium voor natuurlijke circulatiesystemen is water. De afwijzing van antivries, dat vaak wordt gebruikt bij het verwarmen van vloeistoffen, wordt geassocieerd met de hoge dichtheid en lage warmteoverdracht. Rekening houdend met de bescheiden prestaties van een zwaartekracht-stroomverwarmingssysteem en de verplichte vereiste voor de zwaartekrachtverplaatsing van het koelmiddel, wordt antivries geëlimineerd. Maar dit betekent niet dat alternatieve antivriessamenstellingen in principe achterwege kunnen blijven. Geschikte mengsels moeten een hoge vloeibaarheid hebben (niet lager dan water) en het vermogen hebben om bij extreem hoge en lage temperaturen geen fysieke eigenschappen te verliezen.
Pluspunten van een zwaartekrachtstroomsysteem
Een van de sterke punten van verwarmingssystemen met natuurlijke circulatie zijn de volgende:
- Energieonafhankelijkheid. Afwezigheidgeen enkele externe energiebron is een obstakel voor het gebruik van zwaartekrachtverwarming, dus in veel afgelegen gebieden blijft deze optie de enige optie.
- Betrouwbaarheid en duurzaamheid. Afwezigheid van trillingen, die in conventionele systemen circulatiepompen creëren. Dit maakt het gebruik van koperen pijpleidingen mogelijk, evenals de organisatie van zwaartekrachtverwarmingssystemen gemaakt van polypropyleen, maar onderhevig aan hun weerstand tegen hoge temperaturen.
- Eenvoudig onderhoud. De afwezigheid van complexe regeleenheden met automatisering maakt het systeem toegankelijker voor diagnose en reparaties thuis.
Nadelen van zwaartekrachtstroomsysteem
Natuurlijk leidde het gebrek aan ondersteuning voor de beweging van het koelmiddel van de circulatiepomp of andere krachtige apparatuur met middelen tot een aantal tekortkomingen van dergelijke systemen:
- Functionele beperkingen in termen van aanpassing. Dit betreft voornamelijk de mogelijkheid van flexibele aanpassing van de temperatuurregimes van verwarmingstoestellen, maar de werking van vastebrandstofketels op zich sluit elke automatisering in controle uit.
- Vanwege zijn bescheiden prestaties kan een zwaartekrachtverwarmingssysteem alleen worden gebruikt in kleine huizen met een lage verwarmingsbehoefte. Daarbij komt nog de instabiliteit van de circulatie.
- Vertragingen in de beweging van de koelvloeistof in de winter kunnen leiden tot bevriezing van de vloeistof. Om deze reden is het zoeken naar antivrieswateradditieven gerechtvaardigd.
Conclusie
Buizen met natuurlijke circulatie van het werkmedium in het tijdperk van progressieve mechanica en programmeerbare ketels met ketels lijken verouderd en inefficiënt. In veel opzichten is dit waar, maar in de context van groeiend energieverbruik lijkt een zwaartekrachtverwarmingssysteem voor een privéwoning niet helemaal misplaatst. Ten eerste, als de omstandigheden van het land het gebruik van gas- en elektrische boilers niet toestaan, is deze beslissing meer dan gerechtvaardigd. Ten tweede worden verschillende kostenposten tegelijk verwijderd vanwege de kosten van energie met brandstof en onderhoud van complexe apparatuur.
