Система отопления с естественной циркуляцией закрытого типа: Страница не найдена — Автономное тепло

Разное

Содержание

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

Закрытая отопительная система обладает массой достоинств, отсюда ее популярность. Если монтаж и пуск в эксплуатацию произведен правильно, то она долгое время не требует вмешательства в свою работу. Большинство возникающих неисправностей можно спокойно устранить своими руками, как и обслуживание системы. Желательно ежегодно проверять работоспособность таких элементов, как воздухоотводчики, клапаны и расширительный бак.

Открытая система отопления и закрытая

Открытая система отопления является самой простой и энергонезависимой системой с естественной циркуляцией. Основана такая система на законах термодинамики. На выходе из котла создаётся повышенное давление, далее горячая вода проходит по трубам в область с более низким давлением, при прохождении теряя температуру.

Далее охлаждённый теплоноситель возвращается обратно в отопительный котёл, где снова нагревается. Происходит естественная циркуляция теплоносителя. Система функционирует исключительно на воде, так как использование антифризов для отопления приводит к их быстрому испарению.

Открытая система отопления

В открытой системе теплоснабжения обязательно наличие расширительного бака, так как нагретая вода расширяется. Расширительный бак служит для приёма излишков воды при расширении и возврата её в систему при остывании, а также для удаления воды при чрезмерном её объёме. Бак герметичен не полностью, поэтому вода испаряется, вследствие чего необходимо постоянно возобновлять её уровень. В открытой системе отопления не используется насос. Система достаточно проста. Состоит из труб, стального расширительного бачка, радиаторов и котла. Применяются дизельные, газовые котлы и котлы на твёрдом топливе, кроме электрических.

В открытой системе отопления вода циркулирует медленно. Поэтому трубы при эксплуатации должны разогреваться постепенно, чтобы избежать их повреждения и закипания теплоносителя. Это может привести к преждевременному износу оборудования. Если в зимний период отопление не используется, то вода из системы обязательно сливается, во избежание замерзания трубопровода.

Чтобы циркуляция теплоносителя осуществлялась на необходимом уровне, необходимо производить монтаж отопительного котла в более низком месте системы, а в самом высоком устанавливать расширительный бак, например, на чердаке. Зимой расширительный бак необходимо утеплить. При установке трубопровода в открытой системе отопления требуется использовать минимальное количество поворотов, фасонных и соединительных деталей.

Закрытая система отопления

В закрытой системе отопления все элементы системы герметичны, отсутствует испарение воды. Циркуляция осуществляется при помощи насоса. Так называемая система с принудительной циркуляцией теплоносителя включает в себя трубы, котёл, радиаторы, расширительный бак, циркуляционный насос.

В закрытой системе отопления при повышении температуры клапан расширительного бака открывается и забирает излишки теплоносителя. При понижении температуры теплоносителя циркуляционный насос закачивает его обратно в систему. В данной системе отопления поддерживается давление в заранее установленных пределах. Благодаря этому, осуществляется функция деаэрации теплоносителя.

Для стабильной работы системы закрытого отопления также используется расширительный бак из высокопрочного металла. Это закрытый бак, состоящий из двух половин, завальцованных друг к другу.

Внутри располагается мембрана (диафрагма) из высокопрочной жаростойкой резины. Также внутри имеется небольшой объём газа (может быть азот, который закачивается на заводе-производителе, или воздух, накапливающийся в системе по необходимости). Мембрана разделяет бак на части: одна часть — куда поступают излишки воды при нагреве системы отопления, в другой части находится азот или воздух, не вступающие в прямое соприкосновение с водой. Таким образом, теплоноситель при нагреве поступает в расширительный бак и проникает в мембрану. При остывании теплоносителя газ, находящийся за мембраной, начинает выталкивать его обратно в систему.

Отличия открытой и закрытой системы отопления

Имеются следующие отличительные особенности систем открытого и закрытого отопления:

  1. По месту размещения расширительного бака.В открытой системе отопления бак располагают в наивысшем месте системы, а в закрытой системе расширительный бак можно устанавливать в любом месте, даже рядом с котлом.
  2. Закрытая система отопления изолирована от атмосферных потоков, что препятствует попаданию воздуха. Это увеличивает срок службы. За счёт создания дополнительного давления в верхних узлах системы снижается возможность образования воздушных пробок в радиаторах, расположенных сверху.
  3. В открытой системе отопления используются трубы с большим диаметром, что создаёт неудобства, также монтаж труб осуществляется под наклоном для обеспечения циркуляции. Не всегда имеется возможность скрыть толстостенные трубы. Для обеспечения всех правил гидравлики необходимо учитывать уклоны распределения потоков, высоту подъёма, повороты, заужения, подключение к радиаторам.
  4. В закрытой системе отопления используются трубы меньшего диаметра, что удешевляет конструкцию.
  5. Также в закрытой системе отопления важно правильно установить насос, что позволит избежать шума.

Преимущества открытой системы отопления

  • простое обслуживание системы;
  • отсутствие насоса обеспечивает бесшумную работу;
  • равномерный прогрев отапливаемого помещения;
  • быстрый пуск и остановка системы;
  • независимость от электроснабжения, если в доме не будет электричества, то система будет работоспособна;
  • высокая надёжность;
  • не требуется особых навыков для установки системы, в первую очередь устанавливается котёл, мощность котла будет зависеть от отапливаемой площади.

Недостатки открытой системы отопления

  • возможность уменьшения срока эксплуатации системы при попадании воздуха, так как уменьшается теплопередача, в результате чего появляется коррозия, нарушается циркуляция воды, образуются воздушные пробки;
  • воздух, содержащийся в открытой системе отопления, может вызывать кавитацию, при которой разрушаются элементы системы, находящиеся в кавитационной зоне, такие, как арматура, поверхности труб;
  • возможность замерзания теплоносителя в расширительном баке;
  • медленный нагрев системы после включения;
  • необходим постоянный контроль уровня теплоносителя в расширительном баке для исключения испарения;
  • невозможность использования антифриза в качестве теплоносителя;
  • достаточна громоздка;
  • низкий коэффициент полезного действия.

Преимущества закрытой системы отопления

  • простой монтаж;
  • нет необходимости постоянно контролировать уровень теплоносителя;
  • возможность применения антифриза, не боясь размораживания системы отопления;
  • путём увеличения или уменьшения количества теплоносителя, подаваемого в систему, можно регулировать температуру в помещении;
  • из-за отсутствия испарения воды снижается необходимость её подпитывать из внешних источников;
  • самостоятельное регулирование давления;
  • система экономичная и технологичная, имеет более длительный срок эксплуатации;
  • возможность подключения к закрытой системе отопления дополнительных источников отопления.

Недостатки закрытой системы отопления

  • самый главный недостаток — зависимость системы от наличия постоянного электроснабжения;
  • при работе насоса требуется электричество;
  • для аварийного электроснабжения рекомендуется приобрести небольшой генератор;
  • при нарушении герметичности стыков возможно попадание воздуха в систему;
  • размеры расширительных мембранных баков в закрытых помещениях большой площади;
  • бак заполняется жидкостью на 60−30%, наименьший процент заполнения приходится на большие баки, на больших объектах применяются баки с расчётным объёмом в несколько тысяч литров.
  • возникает проблема с размещением таких баков, используются специальные установки, чтобы поддерживать определённое давление.

Каждый, кто собирается установить систему отопления, сам выбирает, какая система проще и надёжней для него.

Открытую систему отопления, благодаря простоте эксплуатации, большой надёжности, используют для оптимального отапливания небольших помещений. Это могут быть небольшие одноэтажные дачные дома, а также загородные дома.

Закрытая система отопления является более современной и более сложной. Её применяют в многоэтажных домах и коттеджах.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

типы, особенности эксплуатации, принцип работы

Система отопления частного дома – последовательность соединенных трубами элементов, по которым циркулирует теплоноситель. Температура обычно нестабильна, она то выше, то ниже. Вместе с температурой увеличивается/уменьшается объем теплоносителя, так как он, как и любая жидкость, при нагревании расширяется, увеличиваясь в объеме, а при остывании сжимается. Чтобы при нагревании не разорвало трубы или радиаторы,  устанавливают специальное устройство – расширительный бачок, в который вытесняется излишек теплоносителя при высокой температуре. Из него же при понижении температуры он попадает обратно с систему. Таким образом поддерживается стабильное давление в контуре отопления (в определенных пределах). Бачок может быть открытого или зарытого типа, соответственно и система тогда называется открытой или закрытой.

Открытая и закрытая система отопления

Если  установлен расширительный бачок открытого типа, то и система называется открытой. В простейшем варианте он представляет собой какую-то емкость (кастрюля, пластиковая небольшая бочка и т.п.) к которой подсоединены следующие элементы:

Сегодня открытые системы делают все реже, а все потому, что в ней постоянно присутствует большое количество кислорода, который является активным окислителем и ускоряет процессы коррозии. При использовании этого типа в разы быстрее выходят из строя теплообменники, разрушаются трубы, насосы и другие элементы. К тому же приходится из-за испарения постоянно контролировать уровень теплоносителя и периодически его подливать. Еще один недостаток –  не рекомендуют в открытых системах использовать антифризы – из-за того, что они испаряются, то есть вредят окружающей среде, а также изменяют свой состав (увеличивается концентрация). Потому все более популярными становятся закрытые системы – они исключают поступление кислорода, и окисление элементов происходит в разы медленнее потому считается, что они лучше.

Бачок мембранного типа устанавливается в закрытых системах отопления

В закрытых системах устанавливают бачки мембранного типа. В них герметичная емкость разделена упругой мембраной на две части. Внизу находится теплоноситель, а верхняя часть заполнена газом – обычным воздухом или азотом. Когда давление в небольшое, бак или пуст, или содержит небольшое количество жидкости. С увеличением давления в него вытесняется все большее количество теплоносителя, который сжимает содержащийся в верхней части газ. Чтобы при превышении порогового значения не разорвало устройство, в верхней части бака устанавливают воздушный клапан, который срабатывает при определенном давлении, выпуская часть газа, выравнивает давление.

Преимущества и недостатки

Кроме того, что окисление в закрытой системе происходит медленнее,  у них есть еще несколько плюсов:

  • не испаряется теплоноситель, нет его контакта с внешней средой, что позволяет использовать не только воду, но и специальные составы, повышающие эффективность отопления и улучшающие ее характеристики;
  • более высокое давление и скорость циркуляции теплоносителя, потому — бесшумное движение его по трубам.

При правильной организации отопления разница между температурой обратки и подачи  невелика, что положительно влияет на длительность эксплуатации котла (исключение – конденсационные котлы, но там другой принцип работы).

Однотрубная схема открытого типа — расширительный бачок устанавливается в верхней точке

Недостатков немного:

  • для эффективной работы требуется активное движение теплоносителя, что достигается или установкой насоса или созданием  естественной циркуляции с достаточными уклонами;
  • при большом объеме системы требуется бак большого размера, место для которого отыскать непросто (его объем должен быть 10% от объема теплоносителя).

Контроль работоспособности закрытой системы

Основной показатель работоспособности – давление. Оно контролируется манометрами. Для индивидуальных систем отопления закрытого типа с принудительной циркуляцией рабочее давление составляет 1,5-2 Атм. Причем врезать манометры в ключевые точки желательно через трехходовые клапаны, которые дают возможность снять устройство для ремонта/замены, продуть или сбросить на ноль.

В этой системе мы видим расширительный бак (красный слева) и менометры

Если система большая и мощная, то точек контроля (манометров) много:

  • с обоих сторон от котла;
  • перед и после циркуляционного насоса;
  • при использовании регуляторов отопления — до и после них;
  • желательна установка до и после грязевиков и фильтров для контроля степени их засоренности.

По показаниям манометров в этих точках можно контролировать работоспособность всей системы.

Что делать, если в системе падает/возрастает давление

Если обнаружили снижение давления, первым делом нужно выключить насос. И делее действовать исходя и з показаний манометра:

  • Если статическое давление тоже падает  – где-то  есть течь. Нужно осмотреть все элементы и устранить ее. Учтите, что причиной может быть даже очень маленькая дырка (меньше миллиметра), так что найти повреждение бывает сложно. При большой протяженности трубопровода можно локализовать участок утечки: поочередно отключать ветки. Как только падение прекратилось, участок определен – разгерметизация на том, который только что отключили.
  • Если при отключенном насосе давление стабильно – вышел из строя насос, его нужно нести в ремонт или менять.

Рост давления наблюдается реже, но также бывает. Он вызван обычно повышением температуры в системе, а она поднимается из-за недостаточной циркуляции теплоносителя. А вот почему плохо циркулирует теплоноситель нужно разбираться.

  • Сначала проверяем работоспособность насоса. Отключаем и смотрим. Если рост давления продолжается, дело не в насосе.  Если стабилизировалось  — виноват он.
  • Прочищаем фильтры и грязевики.
  • Если давление по-прежнему растет, может быть образовалась воздушная пробка – спускаем воздух в системе.
  • Если и это не помогло, проверяем состояние запорных кранов – может случайно или намеренно кто-то его закрыл, перекрыв поток теплоносителя.
  • Еще одна причина – из-за поломки или сбоя автоматики система под постоянной подпиткой.

По этому алгоритму вы сможете самостоятельно определить причину нештатного состояния системы отопления и устранить ее.

Как спустить воздух

Теперь немного о том, как спустить воздух в закрытой системе. Все зависит от типа разводки. Если разводка нижняя – на каждом радиаторе устанавливают краны «Маевского». Через них и спускают воздух в каждой батарее. Для этого с помощью специального ключа или отвертки поворачивают находящийся в центре замок. Если воздух есть, слышно шипение и воде если и идет, то не ровным потоком, а как газированная. Когда воздух выпущен, струйка течет ровно. Так обходят все радиаторы по кругу несколько раз. Так как при нижней разводке верхушки радиаторов – практически самые верхние точки всей системы, то весь воздух скапливается в них.

Для стравливания воздуха из системы устанавливают на радиаторы кран «Маевского»

Если в системе сеть обходной контур (например над дверью), верхние точки  находятся выше уровня батарей и котла. Тогда в контуре ставят спускной клапан, через который и происходит автоматическое удаление воздуха.

При верхней разводке аналогичные спускные клапана ставят в верхних точках подачи. Они также работают в автоматическом режиме, не допуская закупорки потока. Во многих современных котлах такие же клапана стоят во встроенных группах безопасности. Если такого устройства нет, ставят насосы с деаэраторами. Даже если в котле будет стоять клапан, при проектировании системы, лучше предусмотреть их установку в самых высоких точках: затраты небольшие, а эксплуатация становится легче.

Подробнее о воздухоотводчиках (спускных клапанах) читайет тут.

Спускной клапан — автоматически отводит воздух

Как создать давление в закрытой системе отопления

Для быстрого движения теплоносителя по трубам  требуется создание определенного давления. Его величина определяется типом системы – для естественной циркуляции давление должно быть только немного выше атмосферного, и этого будет достаточно, а для принудительной циркуляции требуется как можно большая его величина, но не превышающая 2 Бар.

Самотечная система однотрубная с вертикальной разводкой на два крыла (контура). Для нормальной работы нужен уклон

Для создания необходимого перепада давления в схемах с естественной циркуляцией (ЕЦ) необходимо соблюдать уклон – 1 см на 1 метр длины трубопровода. На подающей магистрали уклон идет от котла вниз. На обратке — наоборот, к котлу трубы понижаются с той же разницей высот. При использовании труб недостаточного диаметра такой величины может не хватить, тогда можно уклон увеличить до 5% (5см на метр трубы). Вообще, для нормальной гравитационной системы необходим тщательный подбор диаметров труб и уклона – только тогда она будет нормально работать.

Двухтрубная горизонтальная система с принудительной циркуляцией

Схема с ЕЦ требует обязательной установки группы безопасности, в которую входит манометр и подрывной клапан, настроенный на рабочее давление. При возрастании давления клапан сработает, предотвращая разрыв самого «слабого» из элементов. Такая ситуация может случиться при использовании котла без автоматического управления, в частности твердотопливного, который то сильно разогревается, то практически затухает. Выручает эта группа и при сбоях автоматики.

Виды схем закрытых систем отопления

Основным плюсом схем с естественной циркуляцией является их независимость от наличия электроэнергии, но они имеют ограничение: длина контура должна быть не более 30 метров, иначе система будет неработоспособной. Есть еще один нюанс – при естественной циркуляции даже в закрытой системе нужно в верхней точке поставить спускной клапан, при помощи которого можно будет удалять воздух, который попал, например, при добавлении теплоносителя.

Система с естественной циркуляцией одноэтажного дома. Схема однотрубная, разводка — верхняя

В схеме с принудительной циркуляцией давление создается циркуляционным насосом. В некоторых котлах он встроенный, в некоторых нет. Некоторые контуры большой длины требуют установки двух насосов.Тогда необязательно соблюдение уклонов, самое главное – не сделать участки уклоном в другую сторону, что негативно скажется на работоспособности отопления и может даже потребоваться переделка.

С одной стороны использование циркуляционных насосов  – недостаток, так как работоспособность его зависит от наличия электроэнергии, а с другой —  большой плюс:

  • позволяет использовать трубы меньшего сечения и радиаторы меньшего объема, а значит, меньше тратить денег на закупку материалов;
  • повысить скорость движения теплоносителя, а значит – снизить ее инерционность и повысить уровень комфорта;
  • меньше теплоносителя, меньше тратится топлива на его обогрев — экономятся деньги.

Уменьшенные объемы труб и радиаторов означают уменьшение объема системы, что снова-таки позволяет снизить инерцию нагрева теплоносителя – он греется быстрее, а отопление получается более эффективным. Меньший объем теплоносителя – меньший объем расширительного бака, и нет необходимости искать место для его установки. Современные котлы имеют встроенные мембранные баки (например, настенные газовые котлы), а эффективность отопления с их использованием очень велика из-за того, что установлен мощный насос (он тоже встроенный).

Подключать насос лучше с байпасом — для возможности его ремонта/замены без разрушения системы

Выбирая насос, помните, что существует прямая зависимость между его мощностью и эффективностью отопления. Потому выбирайте малошумный, мощный и надежный.

Стоит отметить, что из открытой системы сделать закрытую легко – нужно только поменять расширительный бак – поставить мембранного типа и система будет уже работоспособна. Для большей ее эффективности нужно будет врезать насос. Причем современные насосы можно ставить и в подачу и в обратку. Раньше ставили на обратку потому что температуры теплоносителя там ниже. Но в современных насосах используются термостойкие материалы, для них не столь критичны температуры отопительных систем. Просто при покупке обратите внимание на диапазон рабочих температур, ну или поставьте его в обратку – только так, чтобы он «давил» в котел. Мощность насоса при этом может быть небольшой, так как в открытых системах используют большие диаметры труб, чем в закрытых, и гидравлическое сопротивление системы невелико.

Итоги

Нюансов и особенностей в отоплении частного дома много, и разобраться нелегко. Но задавшись целью, все можно сделать своими руками – создать работоспособный хороший проект, правильно подобрать оборудование и самостоятельно все смонтировать. И закрытые системы в этом смысле не исключение.

особенности схемы и нюансы монтажного процесса

Закрытая двухтрубная система

Автономная отопительная система делится на две разновидности. Она может быть открытой и закрытой. Их отличительная черта — это циркуляция теплоносителя внутри контура, которая может быть естественной и принудительной. В первом случае горячая вода по трубопроводу движется исключительно под действием законов физики. Единственный момент, который необходимо учитывать, сооружая данную систему — это небольшой уклон контуров в сторону движения воды. Система отопления с принудительной циркуляцией всегда закрытого типа, и в нее врезан циркуляционный насос. Это более сложная конструкция, но она и гораздо эффективнее.

Особенности принудительной циркуляции

Нас интересует именно второй вариант организации отопления, то есть с принудительной циркуляцией теплоносителя. Начнем с того, что он является энергозависимым, потому что насос будет работать только от сети переменного тока. В случае отключения электроэнергии прибор остановится, так что придется позаботиться о продолжении работы отопления в штатном режиме.

Как это можно сделать?

  1. Приобрести бензогенератор и держать его для таких случаев.
  2. Установить байпас, который будет отсекать циркуляционный насос и переводить систему на естественное движение горячей воды. Но поскольку мы говорим о закрытой схеме, эта перемычка может в некоторых разводках не помочь. Так что первый вариант решения проблемы лучше.

Что же такое открытая и закрытая система отопления? Название уже говорит о том, что в первом случае теплоноситель соприкасается с воздухом, а во втором нет. Место соприкосновения — расширительный бак. Он может быть с открытым верхом или полностью герметичным. Вторая конструкция — это емкость, куда установлена мембрана, поддерживающая давление с помощью закачанного внутрь газа.

Открытая конструкция позволяет горячей воде испаряться, а значит, ее объем будет постепенно уменьшаться. Это минус, но не очень большой. Просто владельцу дома периодически придется пополнять холодной водой контур системы отопления. Сделать это своими руками довольно просто, особенно, если подпитка будет производиться из водопроводной сети.

Для чего необходим циркуляционный насос?

Все дело в равномерном распределении теплоносителя по радиаторам. Особенно это актуально, когда дело касается такой системы, как однотрубная. Приведем в качестве примера схему «ленинградка». Это своеобразное кольцо, в центре которого установлен отопительный котел. Здесь нет стояков и сложной разводки труб — все достаточно просто.

От котла по комнатам проходит труба, в которую в каждой комнате врезаются радиаторы. Труба идет практически по уровню пола. Однотрубная схема позволяет сэкономить на материалах и упрощает монтажный процесс. Но у нее есть один существенный недостаток — система ленинградка не обеспечивает равномерного распределения горячей воды по батареям. Те, которые установлены ближе к котлу, получают тепловой энергии больше за счет высокой температуры теплоносителя. Часть тепла остается здесь, а остальная часть вместе с теплоносителем перемещается к следующим приборам, но уже с меньшей температурой.

Наглядная схема

Такое распределение не позволяет равномерно прогреть помещения дома. И чем дальше от котла расположена комната, тем холоднее в ней будет зимой. Эту проблему решает установленный циркуляционный насос. Он создает небольшое давление, при котором теплоноситель начинает внутри контура двигаться с определенной скоростью. Ее вполне хватает, чтобы равномерно распределить горячую воду по всем радиаторам отопления.

Внимание! Место установки циркуляционного насоса — на обратном контуре около котла. Почему это так важно? Все дело в том, что в этом контуре теплоноситель имеет самую низкую температуру. В конструкции циркуляционного насоса есть резиновые прокладки и манжеты, которые под действием горячей воды быстро выходят из строя. Поэтому и выбирается место, где температура теплоносителя минимальна. Кстати, расширительный бак устанавливается здесь же.

Двухтрубная система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя — не редкость. И хотя в ней чаще всего используется естественная циркуляция, с учетом размеров дома необходимо сделать некоторые дополнения, к которым относится циркуляционный насос. Без него равномерно распределить горячую воду по комнатам будет очень сложно, а в некоторых случаях просто невозможно. Особенно это касается многоэтажных домов, потому что естественная циркуляция не сможет поднять необходимое количество горячей воды до требуемого уровня, например, на второй этаж.

Особенности монтажного процесса

Принципиальная схема

  • В отопительной системе закрытого типа можно использовать трубы с минимальным диаметром. Это большой плюс в плане экономии материалов, расходуемых на отопительную систему. Этим же объясняется удобство монтажа, особенно, если сборка производится своими руками.

В отоплении с естественной циркуляцией необходим большой объем воды, чтобы он под действием температуры мог продвигаться в трубной развязке. То есть, уменьшая сопротивление труб, мы увеличиваем скорость протока жидкости. А так как в системе с принудительной циркуляцией закрытого типа не нужно создавать скорость потока, потому что этим занимается насос, то нет и необходимости устанавливать трубы большого диаметра.

  • Объем теплоносителя также влияет на объем расширительного бака, который должен составлять 10% от емкости всей отопительной системы. В отоплении закрытого типа может быть установлен расширительный бачок меньшего объема. А это снижение затрат на покупку более дорогого прибора.
  • В отоплении закрытого типа — не столь важно, будет оно однотрубным или двухтрубным — рекомендуется устанавливать котлы с современной автоматикой. Именно она сможет четко контролировать и регулировать все проходящие процессы.

Кстати, многие производители устанавливают датчики, которые следят за скоростью теплоносителя и его температурой. Особенно следует отметить датчик антизакипания, который закрывает подачу топлива в камеру сгорания, когда горячая вода в контуре доходит до точки кипения.

Монтаж насоса

Есть датчики антизамерзания, которые поддерживают внутри контура температуру не ниже +5С. Устанавливаются датчики, которые периодически включают циркуляционный насос во время длительного отключения отопительной системы. Это необходимо для того, чтобы находящийся в воде статор насоса не заклинило в процессе его запуска.

Добавим, что с помощью автоматики можно полностью контролировать подачу топлива в зависимости от температуры внутри комнат или на улице. Это позволяет программировать температурный режим в целом на определенный период времени, к примеру, на пару дней или на неделю.

Как правильно выбрать циркуляционный насос

Два основных показателя, по которым обычно выбирается циркуляционный насос — это его цена и удобство эксплуатации и обслуживания. Но есть несколько технических характеристик, которые определяются размерами обогреваемого дома.

Вот некоторые из них:

  • Площадь частного загородного дома — 250 м². Для него необходим насос мощностью не менее 3,5 м³/ч и напором 0,4 атм. Хотя с напором надо быть осторожнее. Иногда у мощного насоса небольшой напор, которого не хватает, чтобы поднять теплоноситель на нужный этаж. Поэтому наши советы носят исключительно рекомендательный характер.
  • Площадь 250–350 м². Мощность насоса должна быть не меньше 4,5 м³/ч, а напор — 0,6 атм.
  • Площадь 350–800 м². Мощность — 11 м³/ч и напор 0,8 атм.

Устройство насоса

Кстати, рекомендованные нами показатели могут быть использованы для однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией. Особенно такой насос хорошо будет работать в схеме «ленинградка».

Конечно, чтобы точно подобрать насосное оборудование, необходимо учесть много различных показателей. К примеру, длину отопительных контуров, количество радиаторов, мощность котла, диаметр устанавливаемых труб и материал, из которого они изготовлены, наличие запорной арматуры, ее вид и количество. Даже вид используемого топлива влияет на выбор. Так что самостоятельно этот подбор не осуществить, и пусть этим занимаются специалисты.

Обратите внимание! Нормальной работе циркуляционного насоса будут мешать воздушные пробки, которые образуются в радиаторах, стояках и горизонтальных контурах. Для их устранения устанавливаются краны Маевского на радиаторах, автоматические воздухоотводчики и другие приспособления. Их наличие в современных отопительных сетях — это гарантия качественной работы системы в целом.

Заключение по теме

Насколько оправдана система с принудительной циркуляцией теплоносителя? Специалисты в один голос уверяют, что работает она очень эффективно. Но энергозависимость схемы уменьшает ее привлекательность. Во-первых, это дополнительные счета за оплату электроэнергии. Во-вторых, это проблемы, связанные с отключением электричества по непонятным причинам.

Отметим, что циркуляционный насос — это маломощный прибор, потребляющий не очень много электроэнергии. И все же потребляет. Как справиться со второй проблемой, мы уже говорили выше, так что не будем повторяться. Пусть эти два минуса существуют, поскольку без них никуда. Но они полностью перекрываются плюсами эффективной работы всего отопления. Поэтому закройте глаза на неприятности, и пусть они вас сильно не тревожат.

Система отопления с естественной циркуляцией в частных домах


Автор Евгений Апрелев На чтение 4 мин. Просмотров 554

В дачных и загородных коттеджах получила распространение система отопления с естественной циркуляцией. Для ее установки не потребуется существенных денежных вложений, в отличие от системы с принудительной циркуляцией. Однако, несмотря на простоту схемы данного вида отопительной системы, необходимо ее правильно рассчитать и построить в строгом соответствии с полученными цифровыми значениями. В противном случае вся схема будет неработоспособной.

[contents]

Что такое естественная циркуляция систем отопления?

Для того чтобы происходил обогрев помещения, необходимо создать условия, чтобы вода или иной теплоноситель могли проходить по трубам. Система водяного отопления с естественной циркуляцией работает по следующим принципам:

  • движение воды по трубам обеспечивается благодаря различию в ее плотности в обычном и нагретом состоянии;
  • теплоноситель попадает в котельный теплообменник, происходит повышение его температуры и, как следствие, снижение плотности;
  • в системе одновременно присутствует теплая и холодная вода: поскольку у последней уровень плотности выше, чем у нагретого теплоносителя, она способна его вытолкнуть;
  • разность в плотности жидкостей и позволяет им циркулировать по трубам естественным образом.

Однако данный физический процесс для работы системы недостаточен: важно соблюсти правильные значения для уклона труб, чтобы теплоноситель не застопорился на месте.

Виды и особенности систем отопления с естественной циркуляцией

Существует несколько разновидностей отопительных систем с естественной циркуляцией теплоносителя:

  1. Закрытая схема. Она распространена в странах Запада благодаря ее экономичности, однако в России ее применение весьма ограничено. Все дело в объеме воды, которая может находиться в котле. Дело в том, что в закрытой системе может находиться лишь строго обозначенное в технических характеристиках конструкции количество теплоносителя, и расширить бак невозможно, поскольку это повредит работе схемы. Полость бака делится на 2 части: в одной находится циркулирующая жидкость, а в другой – азот, позволяющий создать нужный уровень давления для выталкивания воды и способствующий ее охлаждению. И, если в Европе малого количества теплоносителя для обогрева помещения достаточно, то в России его может далеко не хватить.
  2. Открытая схема. Эта система работает по общим принципам естественной циркуляции и схожа с конструкцией закрытой формы. Единственное отличие – это строение расширительного бака, который, в отличие от системы закрытого типа, можно соорудить самостоятельно. Бак устанавливается на крыше или на любой другой высокой точке дома. Недостатками открытой системы является частое попадание воздуха во внутренние полости конструкции. В связи с этим батареи в помещении обычно монтируются под определенными углами, а наличие кранов Маевского – обязательный элемент схемы. С их помощью можно выпускать накопившийся лишний воздух из системы.
  3. Однотрубная схема. Поскольку такая система не способна в должной мере прогреть помещения, в России ее использование ограничено. Суть системы состоит в следующем: к радиатору последовательно подсоединены подающие трубы, теплая вода доходит до верхнего участка батареи и устраняется из радиатора через отвод снизу. Теплоноситель далее поступает к следующему отопительному узлу, и его движение проходит в несколько циклов. Однотрубную систему просто установить, и выглядит она достаточно эстетично.
  4. Двухтрубная схема. Она распространена в России повсеместно. Подача теплоносителя и его отвод происходят по отдельным трубам. Подающая труба соединяется с каждой батареей. Эта система позволяет равномерно прогреть дом даже с малым количеством секций радиаторов. Отрегулировать схему также проще, и абсолютная точность при ее монтаже не требуется (допускаются небольшие погрешности в расчетах).

Каждая система имеет свои достоинства и отрицательные свойства, но среди них можно подобрать приемлемый вариант под конкретные потребности дома.

Расчет системы отопления с естественной циркуляцией

Самому проводить расчет системы отопления с естественной циркуляцией нежелательно, лучше обратиться к грамотным специалистам во избежание цифровых погрешностей. Однако наиболее точный пример расчета самостоятельно осуществляется в нижеследующей последовательности:

  1. Чтобы согреть 1 м3 помещения, в среднем требуется 400 Вт тепловой энергии. Потому мощность умножается на вычисленный объем здания, и выясняется начальное число, определяющее количество тепла.
  2. Учитываются и потери тепла через двери и окна. Количество окон умножается на 100 Вт, а количество дверей, ведущих наружу – на 200 Вт. Значения вычитаются из начального числа.
  3. Практически все комнаты в частных домах имеют наружные стены. Потому, чтобы осуществить верные вычисления, имеющийся результат умножается на коэффициент поправки, равный 1,2.
  4. Должны учитываться еще потери тепла через пол и кровлю. Результат умножается на очередной коэффициент поправки, равный 1,5.

Это коэффициенты усредненного значения. Они отличаются по регионам России. В южных частях страны он колеблется в пределах 0,7 – 0,9. В средней полосе значения варьируются в пределах 1 – 1,3. Северные области России имеют самые высокие коэффициенты: 1,4 – 2.  

Самотечная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией: схема и диаметр труб

Частный загородный дом практически не ограничивает хозяина в выборе типа и схемы прокладки отопительных конструкций. Разнообразие вариантов позволяет сформировать систему для строений малых и больших площадей, оборудовать экономный способ получения тепла из самых разных энергоносителей. Оптимальный вариант – самотечная система отопления, особенности и характеристики которой следует рассмотреть подробно.

Принцип действия системы отопления с естественной циркуляцией

Работа выстроена на физических законах. При нагревании плотность и вес воды снижаются, а при остывании показатели возвращаются к стандартным параметрам. Давление в системе почти отсутствует – в формулах теплотехнических расчетов принимается соотношение 1 атм. на 10 м напорного водяного столба. Таким образом, при обустройстве отопительной системы в 2-х этажном строении расчет гидростатического давления показывает не более 1 атм., в одноэтажных не более 0,7 атм. на 10 м напорного водяного столба.

Из-за увеличения объема прогретой жидкости самотечная система отопления частного дома дополняется расширительным баком, который устанавливается на трубе подачи теплоносителя вверху системы. Задача емкости – компенсировать повышение объема воды.

Самоциркулирующая система используется в частных строениях и позволяет выполнять подключения:

  1. К теплым полам. Циркуляционный насос нужен только на водяной контур теплого пола, вся остальная теплосистема будет работать в самотечном режиме. При отключении питания (электричества) комната будет отапливаться посредством радиаторов.
  2. К бойлеру косвенного нагрева воды. В этом случае нет нужды в насосном оборудовании, бойлер ставится в верхней точке всей конструкции, рядом или чуть ниже расширительного бака. При невозможности монтажа бойлера, систему дополняют насосом, который ставится на расширительный бак. Для предупреждения рециркуляции теплоносителя на бак устанавливается обратный клапан.

Физические свойства воды помогают транспортировке жидкости по трубопроводам – при нагревании жидкость устремляется вверх самотеком по разгонному участку трубопровода, а после остывания перемещается от радиаторов обратно в котел. Важно выложить трубопровод с определенным углом наклона, иначе гравитационная циркуляция не будет работать.

Преимущества и недостатки самотечной системы

Популярностью система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией пользуется из-за простоты монтажа и удобства эксплуатации. Нет необходимости в установке дорогостоящего дополнительного оборудования, не будет расходов на электроэнергию. Поддержание автономности работы отопления – еще один плюс.

К минусам можно отнести только небольшую эффективность конструкции – отопление с принудительной транспортировкой обладает повышенной теплоотдачей. Это достигается за счет ускорения транспортировки нагретого теплоносителя, вода не успевает остывать и доходит в нужном температурном режиме до самых крайних радиаторов. Однако снижение температуры теплоносителя наблюдается в помещениях значительных площадей, а если обустраивается тепловая конструкция в строении малого объема, отопление самотеком является лучшим выбором.

Основные виды гравитационной системы отопления

Различается 4 типа самоциркулирующейся конструкции с гравитационным течением теплоносителя. Выбор варианта зависит от требований хозяина по производительности отопления, материала строения, утепления дома и прочих нюансов.

Определяя, какое лучше делать водяное отопление в частном доме без насоса, требуется выполнить несколько расчетов, принять во внимание технические характеристики источника тепла, просчитать диаметр трубы и составить проект.

Закрытая система

Рекомендуем к прочтению:

Принцип работы такой:

  • Нагрев теплоносителя приводит к вытеснению воды из контура отопления. Под воздействием повышенного давления жидкость перемещается в закрытый расширительный бак с мембраной.
  • В этом баке одна половина заполнена газом, вторая – пустая. Пустая половина заливается прогретым теплоносителем, что приводит к сжатию газообразного вещества.
  • Как только вода остывает, газ снова расширяется и выталкивает из бака воду.

Простое решение пока не набрало популярность, однако возможность полной автономности и поддержания оптимального давления в трубах – явные плюсы варианта, которые пригодятся хозяевам частных домов небольшой площади. Минус конструкции в повышении объема емкости при необходимости прогревать большие помещения, поэтому закрытая система в основном используется в домах площади до 40 м2.

Открытая система

Этот вариант отличается от закрытого лишь конструкцией расширительного бака. Схему можно увидеть в старых строениях, где бак установлен под кровлей или потолком жилого помещения. Емкость можно сделать самостоятельно, но при такой схеме есть риск завоздушивания радиаторов, что снижает эффективность работы системы. Кроме того, кислород в воде приводит к образованию коррозии, появлению дефектов внутри труб и быстрому выходу элементов из строя.

Важно! При открытой системе самотечного отопления необходимо установить радиаторы под определенным углом и оснастить каждую батарею краном Маевского.

Двухтрубная система

Особенности конструкции:

  1. Прокладывается 2 трубы – одна для подачи теплоносителя, вторая для обратки. Подающий трубопровод соединяется входным отводом, обратный подводкой стыкуется с баком и батареей.
  2. Двухтрубная схема систем отопления частного дома с естественной циркуляцией обеспечивает равномерное распределение тепла по помещению.
  3. Нет необходимости добавлять секции батарей, расположенных далеко от бака, чтобы гарантировать прогрев комнаты.
  4. Для контура выбираются трубы меньшего диаметра, регулировать интенсивность подачи теплоносителя и уровень нагрева намного проще.

В 2-х трубной системе можно допустить некоторые отклонения от параметров уклона труб, причем это не скажется на скорости транспортировки теплоносителя. Выполнить работы по силам домашнему мастеру, ошибки в расчетах устраняются в процессе обустройства конструкции.

Однотрубная система

Это простая горизонтальная схема выкладки с одной трубой, которая подключена последовательным образом ко всем батареям. Подача носителя через верхний отвод – отток через нижний, таким образом, вторая батарея получает чуть более остывший носитель, третья – еще более прохладный. От крайнего радиатора обратка возвращается в бак для прогрева.

Обустроить такую самотечную систему не представляет труда, но если количество радиаторов более 3-5 шт., однотрубная система не является целесообразной. Даже если увеличить количество секций последней батареи, температура носителя слишком мала, чтобы обеспечить равномерность отопления.

К достоинствам схемы относят простоту монтажа, экономию средств, а недостаток наблюдается только при установке одной трубы в больших комнатах. Сформировать однотрубную схему в 2-х и более этажных строениях без насоса нельзя – велик риск допустить ошибку в уклонах трубопроводов, из-за чего теплоноситель не будет транспортироваться с нужной скоростью, и строение останется без отопления.

Какое отопление лучше, естественное или принудительное?

Если дом не отличается величиной площадей, насчитывает всего 1 этаж и количество радиаторов не превышает 3-5 шт., самотечная система отопления будет оптимальным решением задачи.

Во всех прочих случаях следует продумать установку циркуляционного насоса, и вот по каким причинам:

Рекомендуем к прочтению:

  • При наличии насоса жидкость быстрее прогревается, достигает положенной температуры в + 50 С, расширяется и начинает циркулировать по системе. То есть прогрев помещений будет более быстрым.
  • При самотечном движении воды теплоноситель в крайнем радиаторе будет остывшим, поэтому число модулей в батарее нужно увеличить, а это дополнительные расходы.
  • Если стоит насос, риск завоздушивания батарей минимальный, даже при формировании открытой системы отопления.

При подключении насоса есть возможность управлять температурой прогрева, интенсивностью подачи теплоносителя в трубы, самотечная система такого не подразумевает.

Правила монтажа системы отопления без насоса

Во всех гравитационных схемах один минус – нет давления в системе, потому нарушения в монтаже приводят к снижению функциональности конструкции. На работу влияют повороты, высокие или низкие уклоны, отсутствие продуманной схемы.

Чтобы сформировать правильную теплосистему, следует обратить внимание на:

  • выкладку уклонов;
  • тип, диаметр трубы;
  • подачу, вид теплоносителя.

Выбор труб и их уклона в системе отопления

Различается несколько видов материала, пригодного для сооружения трубопровода:

  1. Сталь. Это трубы с относительно невысокой стоимостью, но увеличенной теплопроводностью, прочностью. Сталь хорошо переносит разницу давлений, стойко противостоит коррозии. Минус – потребуется сварка.
  2. Металлопластик. Трубы с гладкой внутренней стороной, минимизирующие образование засоров. Малый вес и линейное расширение – плюсы, небольшой срок эксплуатации (15 лет) и высокая цена – минусы.
  3. Полипропилен. Простой монтаж, герметичность, прочность, длительный срок пользования и неподверженность к промерзанию – достоинства труб, а вот цена товара – минус. Следует учитывать, что стыковка осуществляется пайкой, что снижает затраты на монтаж. Срок службы до 25 лет.
  4. Медь. Предельно прочный материал, который выдерживает нагрев до +500 С. Срок пользования от 100 лет, предельная стойкость к коррозии – плюсы. Но очень высокая цена и масса – явные минусы трубопроводов.

Что касается выбора диаметра, то его нужно просчитать так:

  • учесть потребность помещения в тепловой энергии и к конечной цифре добавить 20%;
  • по СНиП найти параметры соотношения мощности теплосети к внутреннему сечению трубы;
  • выбрать в таблице материал, из которого сделаны трубы, принять в расчет стандартные параметры, в частности, для стальных труб диаметр должен быть не менее 50 мм, но при подборе широких труб эффективность теплоносителя снижается.

Важно! Чтобы самотечная система работала без сбоев, можно сделать так: после каждого разветвления трубы диаметр снижать на один размер. То есть, если к котлу подсоединяется труба в 2 дюйма, после первой батареи диаметр 1,2 дюйма, после следующей – 1,3 дюйма.

Что касается уклона, то по строительным нормам на каждый погонный метр трубы нужно делать наклон размером в 10 мм. Эти стандарты и нужно принимать в учет, планируя отопление самотеком, а схема выкладки, предварительно составленная в виде проекта, поможет промерить параметры укладки при проведении монтажных работ.

Выбор теплоносителя для системы

Чтобы естественная циркуляция в системе отопления частного дома поддерживалась с нужной скоростью, следует выбрать оптимальный теплоноситель. В большинстве случаев выбирается чистая вода – безопасный и дешевый вариант. Можно применять антифриз, но большая плотность с меньшей теплоотдачей нивелируют достоинства жидкости. Гликолевые составы нужны только при условии, что теплосистема не будет использоваться очень длительное время, антифриз не замерзает, и в отличие от воды не прорывает трубы.

Выбор верхнего или нижнего разлива

Если применяется нижний розлив, то трубопровод прокладывается на уровне напольного покрытия. При формировании однотрубной самотечной схемы нижний розлив считается не теплоэффективным, схема оправдана для трубопроводов с высоким давлением теплоносителя.

Верхний розлив лучше подходит для частных строений. В этом случае горячий поток подается через трубу под потолком, вода вытесняет воздух, который можно стравить краном Маевского. При верхнем розливе можно делать однотрубную схему отопления, теплоэффективность в этом случае поддерживается на оптимальных величинах.

Зная, как сделать циркуляцию воды без насоса, следует внимательно относиться ко всем этапам проектирования и монтажа. Ошибки в работе приводят к переустановке всех элементов, модификации контура или монтажу насоса, а это увеличивает финансовые вложения.

Открытая система отопления (с естественной циркуляцией) дома: схема, бак

Рассматривая разные схемы отопления одноэтажного или двухэтажного частного дома, вы быстро заметите, что они четко структурированы по классам.

Есть системы однотрубные, двухтрубные, с нижней обвязкой, диагональной обвязкой, с разными типами обогревателей и т.д. Однако самые серьезные отличия выделяются, когда рассматривается закрытая и открытая система отопления.

Радиаторы в открытой системе отопления

В данной статье мы изучим водяное отопление с естественной циркуляцией, которое в народе называется «открытая система отопления частного дома».

Содержание   

Описание системы отопления

Итак, что же собой представляется система отопления открытого типа? Любая схема отопления предусматривает использование одних и тех же компонентов.

Речь идет о таких элементах как:

  • Отопительный прибор или нагреватель;
  • Трубопровод;
  • Радиатор или любые другие детали способствующие эффективной отдаче тепла от теплоносителя в воздух помещения частного дома.

Закрытая система отопления, которая часто встречается в конструкции одноэтажного и двухэтажного частного дома, в основном, только из этих составляющих и собирается.

Работает закрытая схема по следующему принципу. Вода поступает в водонагреватель, оттуда подается на ветку подачи. Проходя через каждый радиатор, она отдает свое тепло и возвращается к водонагревателю.

В некоторых случаях в схему внедряется теплоаккумулятор. Теплоаккумулятор позволяет уменьшить температурный разброс, что приводит к существенной экономии средств.

В данной схеме внутри труб держится постоянное и равномерное давление, чего явно недостаточно, особенно если рассматривается план не одноэтажного, а двухэтажного дома.

В таком случае трубопровод необходимо обеспечить принудительной циркуляцией носителя. Принудительной циркуляцией называют подкачку насосом давления в трубах до рабочего уровня. Пользуются в таких ситуациях насосом циркуляционным.

Схема открытой схемы отопления

В свою очередь открытая система отопления – это система отопления с естественной циркуляцией потока. Следовательно, для нее не нужно покупать циркуляционный насос, и в общем, она намного проще трубопроводов с принудительной циркуляцией.

Схема отопления с естественной циркуляцией довольно проста. Она фактически использует те же принципы, за счет которых работает закрытая система, но, за исключением некоторых нюансов.

К примеру, в открытой системе не пользуются циркуляционным насосом, так как циркуляция носителя внутри труб происходит за счет естественного движения жидкости от зоны высокого давления к низкому.

Разницу уровней давления обеспечивает теплоаккумулятор или расширительные бачки. Водонагреватель внутри частного дома получает жидкость от насоса, нагревает ее, она по трубе подачи течет к месту, где находится теплоаккумулятор, там остывает и продолжает свое движение уже к обогревателю.

Таким образом, удается организовать очень эффективную, но в то же время простую схему отопления, идеально подходящую для монтажа своими руками с привлечением минимума средств.

к меню ↑

Конструкция и особенности

Изучим поближе все составляющие, из которых состоит система отопления открытого типа.

По большому счету, она мало чем отличается от того, что представляет собой ее аналог – закрытая система отопления.

Основное отличие в плане конструкции составляют расширительные бачки или теплоаккумулятор, хотя последний встречается и в закрытых схемах.

Простейший расширительный бак без крышки

Расширительный бак – ключевой элемент, благодаря которому отопление с естественной циркуляцией вообще может существовать.

Он являет собой средних размеров металлическую емкость, с открытым верхом. Емкость подсоединена к трубам подачи и обратки. Она является своего рода водоразделом, узлом в котором носитель попадает из подачи на ветку обратки.

Вся магия естественной циркуляции происходит благодаря расширительному баку.

Еще одно отличие – трубы. Закрытая схема отопления одноэтажного или двухэтажного частного дома предусматривает возможность монтажа довольно тонких веток трубопроводов.

С открытой так работать нельзя. Система отопления с естественной циркуляцией функционирует нормально, только если вода не встречает серьезного сопротивления, следовательно, диаметр труб желательно расширять по максимуму.

к меню ↑

Плюсы и минусы

В схемах обогрева одноэтажного и двухэтажного частного дома открытого типа есть свои плюсы и минусы. Далеко не для всех случаев она является идеальным вариантом. Есть много ситуаций, когда закрытая схема для частного дома подойдет намного лучше. О каких же особенностях идет речь?

Основные плюсы:

  • Носитель транспортируется по трубам без использования насоса и принудительной циркуляции;
  • Без насоса принудительной циркуляции трубопровод перестает зависеть от электричества;
  • Установка и монтаж в целом проходят куда быстрее и проще;
  • Легче работать своими руками;
  • Обходится дешевле, чем закрытая схема;
  • Большая автономность.

Основное преимущество, как вы уже сами поняли – автономность. Обычный трубопровод отопления сильно зависит от работы насоса и принудительной циркуляции жидкости в нем.

Ветка трубопровода с циркуляционным насосом

Без принудительной циркуляции и повысительного насоса жидкость в трубах попросту встанет. Это в первую очередь касается двухэтажного и многоэтажного домов. Впрочем, и для одноэтажного дома такая картина вполне справедлива.

Если же вдруг на участке отключится электричество, либо насос сломается, тогда у вас проблемы. Открытая же схема отопления не зависит от подобных условий. Она будет работать до тех пор, пока есть вода в трубах и пока есть возможность ее регулярно подогревать.

Основные минусы:

  • Напор в трубах меньше чем в системах с принудительной циркуляцией и вспомогательным насосом;
  • Приходится закупать более дорогие и объемные составляющие трубопровода.
  • Открытая схема плохо функционирует, если на ветке много развилок и поворотов;
  • Если в систему не внедрен теплоаккумулятор, то вода будет сравнительно быстро остывать;
  • В качестве теплоносителя разрешено использовать исключительно воду.

Главный минус подобных решений напрямую связан с их же главным плюсом. Чем проще схема, тем прямолинейней она должна быть. В противном случае катастрофически падает ее КПД.

Это впрочем, не должно вас пугать. Для небольшого одноэтажного или двухэтажного дома открытая отопительная система подходит как нельзя лучше, особенно если в нее внедрен теплоаккумулятор.

к меню ↑

Какая система лучше?

Так какую же систему сделать у себя дома, спросите вы? Ответить на этот вопрос можно, только имея достаточное количество сведений. Выше мы уже ответили, что идеальных вариантов не существует, есть только те, которые лучше или хуже подходят к тем или иным техническим условиям.

Котельная с твертотопливным котлом и теплоаккумулятором

Так, открытая схема предоставляет вам простоту и изящность вместе с хорошей автономностью. Монтаж и установка оборудования пройдут быстро, и скорее всего, без проблем. Монтаж большей части оборудования можно провести своими руками.

Однако открытая схема обогрева частного дома хороша только в сравнительно небольших, малоэтажных коттеджах. Если для мелкого двухэтажного дома она еще подойдет, то монтаж и внедрение аналогичной системы в дома с большей этажностью – потенциальная ошибка.

Закрытая схема, в то же время, никак не ограничивает вас в рабочих объемах. Вы вольны ставить на трубы столько циркуляционных насосов, сколько захотите. Это же касается труб, отопительного оборудования и т.д.

В то же время монтаж и установка оборудования, а его для закрытых систем требуется на порядок больше, серьезно усложняется. Повышается общий размер затрат. Плюс, отопление в доме невозможно будет назвать полностью автономным даже с натяжкой.

к меню ↑

Обзор открытой системы отопления (видео)

к меню ↑

Устройство и монтаж

Монтаж трубопровода отопления по открытой схеме сложностью не отличается. От вас требуется выполнить ряд простых шагов.

Этапы работы:

  1. Выбираем место под обогреватель, расширительный бак и теплоаккумулятор.
  2. Прокладываем ветки трубопроводов.
  3. Монтируем обогреватель и расширительный бак.
  4. Соединяем все элементы системы вместе.
  5. Проводим тестирование.

Если работаете своими руками, то помните несколько важных вещей. Так, монтаж обогревателя желательно осуществлять в самой низкой точке на ветке трубопровода. Это может быть подвал или подсобка на первом этаже (если мы рассматриваем конструкцию двухэтажного дома).

Монтаж расширительной емкости, наоборот, рекомендуется выполнять в высшей точке.

Теплоаккумулятор устанавливают недалеко от расширительного бака. Теплоаккумулятор не нагнетает жидкость, а просто удерживает ее в себе для большей автономности и сокращения теплопотерь.

Установка труб осуществляется только после составления четкой схемы их следования. Желательно сделать небольшой уклон на ветке подачи. Это упростит движение тепловому носителю, что скажется на общей эффективности и стабильности отопления.

Портал об отоплении » Водяное отопление

Естественная циркуляция — обзор

16.9.1 Введение

Теплогидравлический контур с естественной циркуляцией (NCL) является важным аспектом конструкции, работы и безопасности всех концепций Gen IV. Некоторые концепции полагаются на естественную циркуляцию для нормальных рабочих условий и нестандартных условий безопасности. Другие зависят от естественной циркуляции только в пассивных ненормальных условиях безопасности. Целью пассивных систем безопасности с естественной циркуляцией является поддержание системы в безопасном отключенном состоянии в течение длительных периодов времени без необходимости вмешательства оператора или наличия электроэнергии.

Пассивные системы безопасности на основе естественной циркуляции предназначены для обеспечения максимального теплоотвода в случае нарушения нормальной работы системы охлаждения реактора. Из-за его критической важности фундаментальное понимание свойств и характеристик гидродинамики естественной циркуляции, тепловых откликов и термодинамики в сложном инженерном оборудовании энергетических систем ядерных реакторов имеет важное значение. Для систем поколения IV, которые основаны на естественной циркуляции в нормальных рабочих состояниях, также необходимо хорошо понимать свойства и характеристики в установившихся условиях.

Как правило, потоки с естественной циркуляцией, встречающиеся на атомных электростанциях, будут связаны с замкнутыми контурами, состоящими из трубопроводов, проточных каналов различной формы и нескольких компонентов оборудования. Петли обычно закрыты, но отказ трубопровода, составляющего петлю, может нарушить естественную циркуляцию и сделать систему непригодной для использования по назначению. Вторичная сторона парогенераторов (ПГ) для заводов, использующих естественную циркуляцию для нормальной работы, характеризуется как НКП с пропускной способностью; ввод питательной воды из конденсатора и отбор пара на выходе из ПГ для питания турбин.Все эти системы будут иметь области, в которых поток идет по параллельным каналам, таким как топливные стержни и пучки твэлов, в активной зоне и трубки в SG и HEX.

Потоки с естественной циркуляцией вокруг контуров и потоки в параллельных каналах подвержены как отклонениям от установившегося режима работы, так и переходам в колебательные и потенциально нестабильные состояния. Таким образом, энергетические системы ядерных реакторов поколения IV сочетают в себе тип потока жидкости и геометрию, которые, как известно, потенциально могут привести к нежелательным состояниям.В частности, следует избегать нежелательных колебательных состояний при установившемся режиме работы. Вся система и связанный с ней рабочий диапазон предназначены для предотвращения нестабильных состояний.

Обсуждения в следующих разделах будут сосредоточены на теплогидравлических свойствах и характеристиках потоков в параллельных каналах и NCL. Будет кратко рассмотрена литература по общим аспектам аналитического, экспериментального, математического моделирования, численным методам решения и вычислительным аспектам этих потоков.Эти аспекты, связанные с конкретными системами Gen IV, также будут обсуждаться.

Проверка контуров естественной циркуляции в реакторах с водой под давлением и других системах (Технический отчет)


Звирин Ю.А. Обзор контуров естественной циркуляции в реакторах с водой под давлением и других системах . США: Н. П., 1981.
Интернет. DOI: 10,2172 / 6943561.


Звирин, Ю. Проверка контуров естественной циркуляции в реакторах с водой под давлением и других системах . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/6943561


Звирин Ю. Чт.
«Обзор контуров естественной циркуляции в реакторах с водой под давлением и других системах». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/6943561. https://www.osti.gov/servlets/purl/6943561.

@article {osti_6943561,
title = {Обзор контуров естественной циркуляции в реакторах с водой под давлением и других системах},
author = {Звирин, Ю.},
abstractNote = {Представлен обзор теоретических и экспериментальных работ по однофазным контурам естественной циркуляции (термосифонам). Он включает доступные методы моделирования (аналитические и численные) для описания стационарных потоков, переходных процессов и характеристик устойчивости различных контуров. Они варьируются от систем простой геометрии и небольших (лабораторных) контуров до полномасштабных систем - ядерных реакторных установок и солнечных водонагревателей. Сделана попытка сравнить некоторые аналитические модели и представить результаты с использованием обобщенных параметров.Приводятся имеющиеся данные и обсуждается сравнение с теоретическими результатами.},
doi = {10.2172 / 6943561},
url = {https://www.osti.gov/biblio/6943561},
журнал = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {1981},
месяц = ​​{1}
}

Улучшение теплопередачи с использованием CO 2 в контуре естественной циркуляции

Контуры теплопередачи (вторичные контуры) подразделяются на контур принудительной циркуляции (FCL) и контур естественной циркуляции (NCL).Контур принудительной циркуляции — это активная система, для которой требуется насос или компрессор для управления потоком жидкости, тогда как контур естественной циркуляции (NCL) представляет собой простую систему, в которой поток жидкости происходит из-за градиента плотности, вызванного наложенной разницей температур.

В NCL радиатор расположен выше, чем источник тепла. Это устанавливает градиент плотности в системе, из-за которого более легкая (более теплая) жидкость поднимается вверх, а более тяжелая (более холодная) жидкость движется вниз. Следовательно, тепловая энергия может передаваться от высокотемпературного источника к низкотемпературному поглотителю без прямого контакта друг с другом, а также без использования какого-либо первичного двигателя.

NCL предпочтительнее контура с принудительной конвекцией, где безопасность является превыше всего. Он также обеспечивает бесшумную и необслуживаемую работу. NCL является многообещающим вариантом для многих инженерных приложений, таких как ядерные реакторы 1 , химическая экстракция 2,3 , электронная система охлаждения 4 , солнечные нагреватели 5,6,7,8,9,10 , геотермальные приложения 11,12 , криогенные холодильные системы 13 , охлаждение лопаток турбины 14 , термосифонные ребойлеры 15,16 , а также охлаждение и кондиционирование воздуха 17 и т. Д.По сравнению с системами с принудительной конвекцией скорость теплопередачи в системах с естественной конвекцией находится на более низком уровне, и ее улучшение является сложной задачей. Исследователи пытаются разными способами улучшить скорость теплопередачи, например, используя различные рабочие жидкости / наножидкости. Misale и др. . 18 и Наяк и др. . 19 экспериментально сообщил об увеличении скорости теплопередачи на 10–13% с наножидкостью (Al 2 O 3 + вода) по сравнению с NCL на водной основе.

Выбор рабочих жидкостей для NCL обычно осуществляется на основе некоторых благоприятных теплофизических свойств. Обычно используемые рабочие жидкости можно разделить на водные и неводные. Водные растворы обычно представляют собой продукты на основе соли или спирта. Они обладают одним или несколькими неблагоприятными эффектами, такими как коррозионная активность, токсичность, высокое значение pH и т. Д. Неводные растворы представляют собой коммерчески доступные химические вещества.

В последние годы CO 2 приобрел популярность в качестве циркуляционной жидкости в NCL благодаря своим превосходным теплофизическим свойствам и экологичности (отсутствие потенциала разрушения озонового слоя и незначительный потенциал глобального потепления) и использовался для различных приложений, таких как солнечное тепло. коллектор 20 , тепловой насос 21 , геотермальная система 22 и т. д.Пригодность CO 2 в качестве циркуляционной жидкости была изучена Кираном Кумаром и др. . 23 для NCL, а также Ядав и др. . 24 для контура принудительной циркуляции.

Любые жидкости, работающие в области, близкой к критической, показывают очень хорошие характеристики теплопередачи и потока жидкости благодаря своим благоприятным теплофизическим свойствам. Преимущество двуокиси углерода заключается в низкой критической температуре (~ 31 ° C) и вполне разумном критическом давлении (73,7 бар).

Swapnalee и др. . 25 провели экспериментальные исследования по изучению статической нестабильности сверхкритических СО 2 и НКЛ на водной основе с нагревателем в качестве источника тепла. Kiran и др. . 26 провели эксперименты и изучили поведение теплопередачи NCL с использованием докритического CO 2 с ограниченным диапазоном температуры и давления.

Хотя доступность экспериментальных исследований очень скудна из-за риска, связанного с работой с высоким рабочим давлением CO 2 , достаточно большое количество численных исследований поведения теплопередачи NCL на основе CO 2 доступно в открытая литература 27,28,29 .

Киран Кумар и др. . 27 выполнили численное исследование стационарного анализа однофазных прямоугольных NCL с параллельными потоками теплообменников типа «труба в трубе». Ядав и др. . 28 выполнили переходный анализ контура естественной циркуляции (NCL) на основе диоксида углерода с концевыми теплообменниками. Басу и др. . 29 , направлена ​​на разработку теоретической модели для моделирования стационарных характеристик прямоугольного однофазного контура естественной циркуляции и исследования роли различных геометрических параметров в поведении системы.Ядав и др. . 30 провели трехмерное исследование CFD и заявили, что скорость теплопередачи на ~ 700% выше в случае докритической жидкости, а также сверхкритического CO 2 по сравнению с водой. Двумерный анализ при 90 бар для различных температур источника тепла показал нестабильность, связанную со сверхкритическим потоком 31,32 .

Доступны обширные численные исследования 27,28,29 на CO 2 NCL на основе с различными конфигурациями.Однако в литературе сообщается об очень небольшом количестве экспериментальных исследований в связи с риском, связанным с обращением с CO 2 при более высоком рабочем давлении. Как и в большинстве инженерных исследований, имеющих практическое значение, экспериментальные исследования являются эталоном. Экспериментальные исследования NCL с использованием сверхкритического / докритического CO 2 с концевыми теплообменниками в широком диапазоне температур, охватывающем отрицательную температуру, ограничены. Чтобы заполнить эту критическую пустоту, данное экспериментальное исследование представляет собой исследование поведения теплопередачи субкритических / сверхкритических НКЛ на основе CO 2 с торцевыми теплообменниками для широкого применения в диапазоне от минусовых (-18 ° C) до плюсовых (70 ° C) температуры.Исследование также включает явление теплопередачи в однофазном (жидкость и пар) и двухфазном CO 2 на основе NCL. Далее сравниваются скорости теплопередачи воды (для положительной температуры) и рассола (для отрицательной температуры) в NCL.

Детали эксперимента

Полное представление испытательной установки приведено на рис. 1. Испытательная установка состоит из резервуара CO 2 , теплообменников типа «труба в трубе» (горячего и холодного) с вертикальными трубами (стояк и сливной стакан).

Рисунок 1

Схема NCL с торцевыми теплообменниками. (1) Цилиндр резервуара CO 2 , (2) Термостатическая ванна для HHX, (3) Термостатическая ванна для CHX (4) Система сбора данных, (5) Увеличенная часть внутренней компоновки термопары (гайка и наконечник).

Термопары Т-типа соответствующей длины подключаются для измерения температуры текучей среды контура (CO 2 / вода / солевой раствор) и внешней текучей среды (вода / метанол), которая течет внутри внутренней трубы и кольцевого пространства, соответственно, как показано на рис.1.

Фотографический вид используемого объекта представлен на рис. 2. Контур естественной циркуляции 2 × 2 м изготовлен из нержавеющей стали (SS-316), имеет внешний диаметр 32 мм, внутренний диаметр 26 мм, толщину 3 мм. мм и выдерживает давление до 250 бар. Для управления теплопередачей от контура к окружающей среде весь контур изолирован асбестовым тросом и изоляционным материалом из вспененной ленты толщиной 3 мм каждый. Теплообменники длиной 1600 мм, наружным диаметром 51 мм и толщиной 3 мм.

Рисунок 2

Экспериментальная установка. (1) Термостатическая ванна — 1 (HHX), (2) DAQ, (3) Компьютер для чтения данных DAQ, (4) Термостатическая ванна -2 (CHX), (5) Манометр, (6) Ротаметр, (7) Датчик перепада давления, (8) предохранительный клапан, (9) баллон CO 2 , (10) вакуумный насос.

Две термостатические ванны (Thermo Scientific PC200) с мощностью нагрева / охлаждения 2 кВт подают внешнюю жидкость (воду / метанол) с фиксированной температурой в теплообменники. Массовый расход внешней жидкости измеряется с помощью двух калиброванных ротаметров (диапазон 2–20 л / мин) с клапанным устройством, подключенных отдельно к HHX и CHX.

Манометр Бурдона с диапазоном 0–150 бар подключается для измерения давления в линии контура в центре правой ноги. Шесть термопар Т-типа используются для контроля температуры CO 2 в различных местах вдоль контура, термопары соединены в прямом соединении с жидкостью внутреннего контура CO 2 , как показано на рис. 1 увеличенной части гайки и расположение наконечника. Система сбора данных (DAQ, Keighley — модель 2700) используется для регистрации различных температур контура.Геометрические характеристики испытательного стенда указаны в таблице 1. Рабочие параметры и их рабочий диапазон представлены в таблице 2 для всего эксперимента.

Таблица 1 Геометрические параметры экспериментальной установки. Таблица 2 Диапазон рабочих параметров, учитываемых при исследовании.

Методология

Холодный и горячий теплообменники испытываются на герметичность при давлении до 10 бар, а контур проверяется на герметичность при давлении 150 бар. Позже весь контур естественной циркуляции откачивается, и необходимое количество CO 2 загружается в контур из цилиндра CO 2 .Зарядка CO 2 прекращается, как только давление жидкости в контуре достигает необходимого рабочего состояния. Внешняя жидкость заставляется течь внутри кольцевой трубы обоих теплообменников с заданными массовым расходом и температурами. Когда внешняя жидкость начинает течь, температура контура начинает изменяться с небольшим изменением давления контура. Для поддержания заданного рабочего давления CO 2 передается в / из цилиндра, в котором поддерживается рабочее давление. Эта практика продолжается до тех пор, пока цикл не достигнет установившегося состояния.Считается, что контур достигает установившегося состояния, если переходные колебания всех температур и давлений составляют менее 0,5%.

При заданном рабочем давлении состояние CO 2 подтверждается мониторингом температуры во всех точках контура (однофазная, двухфазная или сверхкритическая фаза). Как только вся система достигает устойчивого состояния, результаты записываются. Чтобы сравнить результаты CO 2 в качестве жидкости контура, рассол используется в качестве жидкости контура для приложений с более низкими температурами, тогда как вода используется для приложений с температурой выше нуля.Метанол используется в качестве внешней жидкости для приложений с более низкими температурами (ниже 0 ° C) и вода в качестве внешней жидкости для приложений с более высокими температурами (выше 0 ° C).

Чтобы обеспечить условия турбулентного потока для внешней жидкости, массовый расход 0,083 кг / с (5 л / мин) поддерживается как в CHX, так и в HHX.

Скорость теплопередачи (Q) рассчитывается по формуле

$$ {\ rm {Q}} = {\ rm {m}} \ times {{\ rm {c}}} _ {p-HHX} \ times { \ Delta {\ rm {T}}} _ {{\ rm {HHX}}} = {\ rm {m}} \ times {{\ rm {c}}} _ {p-CHX} \ times {\ Delta {\ rm {T}}} _ {{\ rm {CHX}}} $$

(1)

где m = массовый расход внешней жидкости в кг / с

c p HHX = удельная теплоемкость HHX в Дж / кг-K

c p CHX = удельная теплоемкость CHX в Дж / кг-K

ΔT HHX = разница температур HHX между входом и выходом

ΔT CHX = разница температур CHX между входом и выходом

Средняя температура рассчитывается по

$ $ {T} _ {avg} = \ frac {{T} _ {C} + {T} _ {H}} {2} $$

(2)

где, T C = температура на входе CHX в ° C

T H = температура на входе HHX в ° C

Использование карты потока естественной циркуляции для оценки систем естественной циркуляции

Цель этого документа — собрать и возобновить работу, проделанную для создания и развития,
в Пизанском университете — инженерный инструмент, связанный с естественной циркуляцией.После
краткое описание различных режимов обтекания в однофазном и двухфазном режимах,
создание подходящего инструмента для оценки производительности ЧПУ в общей системе
представлен. Наконец, обширное сравнение производительности ЧПУ различных
АЭС, имеющие различную конструкцию, сделаны для демонстрации практического применения
Карта потоков ЧПУ.

1. Введение

Естественная циркуляция (NC) является важным механизмом в нескольких
промышленные системы и знание их поведения представляют интерес для ядерных
конструкция реактора,

эксплуатация и безопасность.В ядерной технологии
это особенно верно для новых концепций, которые в значительной степени используют гравитацию
силы для способности отвода тепла. НК происходит из-за наличия
источника тепла и радиатора, образованного на атомной электростанции (АЭС) посредством
активная зона и парогенераторы соответственно. В гравитационной среде с
активная зона расположена ниже, чем парогенераторы, движущие силы
происходят так, что для создания подходящей скорости потока для удаления ядерного деления
мощность.В то время как возможность отключения питания сердечника NC использовалась только для
аварийных ситуаций в основном для демонстрации неотъемлемых функций безопасности
станции, недавно использовавшиеся в концепции пассивного реактора, производительность NC предполагает
большое значение, оказывающее большое влияние на этап проектирования.

Поведение ЧПУ
был (и остается) объектом нескольких экспериментов, направленных на решение проблемы
такие проблемы, как масштабирование или испытание характеристик на испытательном стенде. С этой точки зрения
создана довольно большая база данных, в которой собраны экспериментальные измерения из
различные объекты.Сценарии ЧПУ, возникающие при разных значениях
учтены запасы массы первичной системы (имеется в виду как однофазные, так и однофазные).
и двухфазная естественная циркуляция) путем сбора и анализа данных из следующих
Симуляторы PWR: Semiscale, Spes, Lobi, Bethsy, Pkl и Lstf [1].

Для того, чтобы
оценить показатели естественной циркуляции (NCP) указанных объектов,
значительная информация поступает из анализа тренда ввода керна
массовый расход и инвентарь массы первого контура.Скорость потока и
остаточные массы нормированы с учетом объема каждого
объекта и соответствующий уровень мощности (обычно от 1 до 5%
номинальной мощности ядра), использованных в выбранном эксперименте. Четыре основных потока
паттерны были охарактеризованы в зависимости от величины массового запаса
первичный цикл.

2. Режимы естественной циркуляции
2.1. Однофазный NC (SPNC)

Режим SPNC подразумевает отсутствие пустот в верхней камере
система.Следовательно, охлаждающая жидкость на выходе из активной зоны будет переохлаждена почти до
насыщенный. Скорость основного потока определяется балансом между движением и
силы сопротивления. Движущие силы являются результатом разницы в плотности жидкости.
возникает между нисходящей стороной U-образных труб и сливным стаканом емкости и сердечником, а также восходящей стороной U-образных труб. Стойкий
силы возникают из-за необратимых перепадов давления на трение по всей петле.
Результирующие скорости жидкости достаточны для снятия мощности сердечника в
(недогретое) пузырьковое кипение или режимы теплообмена с принудительной конвекцией: нет
В активной зоне наблюдается пленочное кипение.Можно отметить, что
вторичная сторона ПГ также представляет собой систему естественной циркуляции, работающую в двухфазном режиме.
условия.

SPNC может возникать при любом давлении в первичной системе, в соответствии с SG
давление. Однако типичное давление в первичной системе составляет от 8 до 16 МПа.
с вторичным давлением, близким к номинальному рабочему состоянию. это
Ожидается, что от проекта АЭС ООПТ при условии наличия ПГ
охлаждение, способно отвести тепло ядерного распада от активной зоны.Экспериментальная база данных, включая испытания АЭС, подтверждает эту возможность.

2.2. Стабильный двухфазный НЗ (TPNC)

Режим TPNC возникает вследствие потери теплоносителя из первого контура
система. Вследствие этого как движущая сила, так и сила сопротивления увеличиваются, когда
уменьшение массового запаса первичной системы. Назначены типовые геометрические
макет PWR, первый эффект, то есть увеличение движущих сил, есть
преобладает при небольших сокращениях массовых запасов. Обратное происходит для больших
уменьшение массовых запасов.Конечный результат — «пик» массового расхода ядра.
по сравнению с запасами первичной системы (когда массовый расход первичной обмотки уменьшается), как
на рисунке 1. Принудительная конвекция, переохлаждение и насыщенное тепло.
переходные режимы происходят в активной зоне. Конденсация происходит внутри U-образных трубок.
SG. Средняя доля пустотного пространства в керне обычно составляет менее 30%, тогда как на
выходных значений около 50% можно достичь без возникновения теплового кризиса в
рассматриваемый диапазон давления.

2.3. Сифонная конденсация NC (SCNC)

Уменьшение движущих сил NC, малая температура
разница между U-образными трубками парогенераторов и наличие противотока
явление ограничения потока (CCFL) на входе U-образных трубок (например, см. [2]):
в возникновении широких системных колебаний расхода на входе в активную зону. Этот
явление исследовано в [3, 4] и основано на естественной циркуляции
эксперимент, проведенный на установке Лоби в [5]. Однако свидетельства сифона
конденсация была обнаружена и на других объектах.

При массовых запасах первичной системы около 70% от номинальной
значение, эффективность конденсационной теплопередачи через U-образные трубы вызывает
высвобождение практически всей тепловой мощности сердечника в восходящей стороне U-образных труб. Жидкость
уровень повышается, и парожидкостная смесь препятствует его опусканию
скорости на входе в трубу, то есть выполняется условие CCFL. Следовательно,
уровень жидкости в U-образных трубках поднимается до самого верха. В течение этого периода,
типичная продолжительность порядка 10 секунд, расход на входе в активную зону составляет
близко к нулю, следовательно, происходит вскипание ядра.Как только уровень жидкости достигнет
верхний изгиб U-образных трубок, возникает сифонный эффект, вызывающий опорожнение
восходящая сторона U-образных трубок и восстановление скорости потока на входе в керн. А
начинается новый цикл. Явление усложняется взаимодействием
несколько тысяч U-образных трубок, составляющих пучок труб SG. Разные группы
трубок могут одновременно находиться на разных стадиях колебания,
также вызывает реверсирование потока в пучке труб.Подходящее охлаждение ядра все еще может
быть достигнутым в этих условиях.

2.4. Конденсация орошения (RCNC)

При «малых» запасах теплоносителя первого контура и / или при низком уровне активной зоны
мощность, скорость пара в верхней части системы, включая горячие ноги
и вход парогенератора низкий. Слабые взаимодействия происходят на
границы раздела пар-жидкость, которых недостаточно, чтобы вызвать CCFL. В этих условиях
жидкость, которая конденсируется или захватывается восходящей стороной U-образных трубок, может
течь обратно к горячей ноге и к сердцевине.Стратифицированный противоточный пар и
одновременно течет жидкость в горячих ногах. Массовый расход в активной зоне
вход близок к нулю, хотя «второстепенный» путь естественной циркуляции может
установить между активной зоной и сливным стаканом внутри емкости. Однако наверх
на выходе из активной зоны возникают двухфазная смесь и нисходящие потоки жидкости. Основной
тепловая мощность может быть удалена путем кипячения в насыщенной теплоте пузырькового кипения
режим передачи.

2,5. Возникновение высыхания

Термин «возникновение высыхания» появляется в правой части Рисунка 1, когда первичный
Запас массы системы составляет примерно менее 40% от номинальной стоимости.Высыхание
вызвано сочетанием низкого расхода и высокой паросодержащей фракции. Как следствие,
Режим теплопередачи пленочного кипения испытывает с низким коэффициентом теплопередачи
передача. Температура поверхности стержня увеличивается в различных зонах активной зоны, и
общий процесс передачи тепловой энергии от топливных стержней к жидкости может
стать нестабильным. Работа системы в этих условиях недопустима.
с технологической точки зрения. Можно отметить, что температура
Экскурсия сильно зависит от давления в первичной системе и тепловой мощности
уровни: мощность линейного стержня играет роль в этих условиях.На начальном
давление в системе около 15 МПа (номинальный режим для PWR), «пост-сушка»
скачки температуры поверхности могут достигать нескольких десятков Кельвинов,
допустимое механическое сопротивление материала стержневой оболочки.

Все вышеперечисленные режимы суммированы на Рисунке 1, на котором
как экспериментальные, так и расчетные данные.
По вертикальной оси процент номинальной жилы
указывается мощность (P), а запас остаточной массы в первом контуре
(RM) отображается на горизонтальной оси.

3. Карта потока естественной циркуляции

База данных, собранная из десяти экспериментов, выполненных в шести интегральных схемах.
Испытательные установки (ITF), перечисленные в Таблице 1, использовались ([6, 7]) для создания карты потока естественной циркуляции.

№имитаторов твэлов


Деталь 1 2 3 4 5 6
Mod30 903 90 Semiscale

Bethsy Lstf

Эталонный реактор и
мощность (МВт)
W-PWR 3411 KWU-PWR 3900 W-PWR 2775 KWU-PWR 3900 FRA-PWR 2775 W-PWR 3423
25 64 97 340 428 1064
Кол-во U-образных трубок по SG 2/6 8/24 13/13 13 30/30/60 34/34/34 141/141
Внутренний диаметр
U-образные трубы (мм)
19,7 19,6 15,4 10,0 19,7 19,6
Фактический Kv 1/1957 1/589 1/635 1/611 1/132 1/48

Во всех рассмотренных ITF, NC
эксперименты с подобными
были выполнены, и режимы NC, обсужденные в предыдущем
главы опытны.Линейная мощность имитаторов твэлов,
доля номинальной мощности ядра и давление в системе первого контура составляют
основные отличия граничных условий рассматриваемых экспериментов. В
относительно давления на стороне первого контура, эксперименты PKL проводились при
значение давления примерно вдвое меньше значения, принятого в других установках. В
диапазон конструктивных и эксплуатационных параметров ITF (например, диаметр трубы,
объем системы, количество парогенераторов, теплопотери в окружающую среду),
здесь явно не обсуждается, и предполагается, что выявленные различия
создать огибающую для любой ожидаемой ситуации NC в типичном PWR при распаде
речь идет об отводе тепла.

Измеренные значения расхода на входе в активную зону (G, кг / с), мощности сердечника (P,
MW), запас массы жидкости в первичной системе (RM, кг) и чистый объем
первичной системы (V = const., м 3 ) были использованы для создания естественного
карта циркуляционного потока (НКФР). Диаграмма G / P по сравнению с RM / V была предпочтительнее для
НКФР по сравнению с другими возможными вариантами, включая безразмерные величины.

Экспериментальная база данных от ITF (шесть ITF, десять экспериментов) и
огибающие кривых приведены на рисунках 2 и 3 соответственно.В
Предполагается, что огибающая на рисунке 3 составляет NCFM PWR при мощности затухания ядра.


Первая демонстрация использования NCFM была сделана в [8],
где семь коммерческих систем АЭС и три ITF, не использованные для установки
базы данных, представленные на рисунке 2, были проанализированы. Основные характеристики
NPP и ITF могут быть взяты из таблиц 2 и 3 соответственно. Рассматриваемая АЭС
включает U-образную трубу, прямоточную и горизонтальную конструкцию SG.ITF — это Pactel и
РД14М (см. Табл. 3) экспериментальные тренажеры ВВЭР-440 и АЭС CANDU,
соответственно. Их геометрическая схема отличается от PWR. в
корпус ВВЭР-440, к судну подключены шесть шлейфов, оборудованных ГТС,
хотя в Pactel смоделированы только три.
Горизонтальная конфигурация сердечника характеризует конструкцию CANDU, то есть оборудованную UTSG.

4 9032 903 903 903 903 903 903 903 МВт)

903 459


PWR PWR PWR ВВЭР-1000 EPR AP-600 1877 870 2733 3000 4250 1972 2958
Объем первичной системы (м 3 ) 167 167 211 339
SG тип U-образные трубы U-образные трубы Прямоточные Горизонтальные U-образные трубы U-образные трубы 9033 903 U-образные трубы Нет.кол-во контуров 2 4 2 4 4 2 3
Кол-во насосов 2 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 6
Номинальный запас массы (мг) 108 108 224 240 307 145 227
Номинальный расход 9035 3150 17138 15281 20713 8264 14507
Компрессор и SG
давление (МПа)
15.6 6. 14,0 3,1 15,0 6,4 15,7 6,3 15,5 7,2 15,5 5,5 15,8 6,4

Pactel (оригинал)
Pactel (с CMT) ° RD14M

Референсный реактор и
мощность (МВт)
ВВЭР-440 1375 ВВЭР-440 1375 КАНДУ 1800
No.штоков 144 144 70
Номер SG 3 3 2
Тип SG Горизонтальные Горизонтальные U Kv + 1/433 1/462 1/378

° CMT = резервуар для подпитки сердечника.
+ Определение базы данных представлено в таблице 1.

Сравнивая расчетные данные с НКФР, авторы пришли к выводу
что (i) PWR оснащен
OTSG имеют плохие показатели естественной циркуляции; (ii) АЭС спроектирована
вокруг концепции пассивной системы показал довольно протяженный SPNC даже при малой массе
инвентаризация; (iii) реакторы российского дизайна, оборудованные горизонтальными ПГ, также подходят для режима NC; (iv) база данных РД-14м была
не полностью квалифицирован (например, документация не была столь исчерпывающей), это
довел до большого отклонения от карты.NCFM использовался для характеристики поведения CNA-I PHWR.
АЭС в условиях потока NC, в сценарии с уменьшенным запасом первичной массы [6].
Моделирование было выполнено с использованием трех различных нодализаций увеличения
деталь. Более грубый (НАБОР I) использовался как базовый набор только для представления
Схема установки аналогична PWR (см. рисунок 4). Это позволило проверить, что
тенденции, известные большинству МФТ, работающих в аналогичных ситуациях, позволяют
поведение CNA-I, учитывая соответствующие поездки, некоторые из его безопасности
системы.

4. Недавнее использование NC Flow Map
4.1. Применение к объекту ПСБ-ВВЭР

Как уже было показано в предыдущих примерах (другие можно получить, например, из [8, 9]), НКФМ представляет собой удобный инструмент для изображения ЧПУ.
возможность отключения основного питания. Начиная с этого момента, было сделано больше приложений, которые покрывают
практически все типы АЭС.

На рисунке 5 (взято из [10]) видно
использование СКФМ для тренажера ВВЭР-1000 с масштабным коэффициентом 1: 300.В
эксперимент проводился в рамках проекта ОЭСР, в котором
мощность активной зоны и давление ПГ поддерживаются постоянными, а масса
поэтапно сливается. И измеренная (синим цветом), и расчетная дата (фиолетовым цветом) указаны
сообщил. Экспериментальные данные исчезают с карты, поскольку скорость потока
системы измерения не были квалифицированы в двухфазном потоке, что дает неправильную
индикация. Однако расчет с одной стороны подтверждает пригодность
NCFM и, с другой стороны, хорошие характеристики NC реактора ВВЭР
тип.

4.2. Повторное посещение объекта РД-14м

В Разделе 3 были рассмотрены данные РД14м, но результаты были достигнуты.
далеко от того, чего ожидала НКФР. Недавно повторили расчет
фиксируя постоянными мощность активной зоны и давление ПГ, а массу первичной стороны
сокращается пошагово, следуя типичному способу выполнения такого рода NC-теста.
Нодализация была квалифицирована по тесту LBLOCA (B-9401), проведенному в
в рамках проекта МАГАТЭ [11].Анализируя результаты кода (вкратце
на рисунках 6 и 7) можно сделать два основных вывода.
(i) Средство CANDU кажется не очень подходящим для статуса NC (Рисунок 6). Однако это должно быть
отметили, что НКФР разумно возобновляет ИК НК, она не рассматривает какие-либо
другой механизм просто потому, что они находятся за пределами его определения. (ii) На рисунке 7 показано
что в установке CANDU присутствуют другие типы ЧПУ. Канал для
канальный режим кажется актуальным с точки зрения отключения питания ядра.Этот
поведение объясняет, почему даже при значении RM / V более 500 кг / м 3 ,
где NCFM прогнозирует состояние низкого расхода (отсюда снижение производительности в
Относительно последней точки (т. е. режима NC от канала к каналу), на рисунке 7 показано отношение массового расхода канала к мощности в зависимости от времени, равного двум.
разные горизонтальные каналы. Видно, что как только один основной канал
положительный массовый расход (т. е. вода движется по нормальному пути потока, входя в
от входа и выхода из канала), другой —
охлаждается водой, циркулирующей в обратном направлении.Это означает, что только часть
от общего расхода активной зоны (сумма массового расхода каналов активной зоны) достигает
охлаждаемый ПГ.


4.3. Учет данных BWR

Последнее использование НКФР касается
учет типа реактора с кипящей водой исходя из заводских измерений (BWR)
и результаты расчетов (РБМК).

На рисунке 8 представлена ​​типичная карта распределения мощности
BWR, на котором отмечена кривая NC. Максимальная съемная мощность в режиме ЧПУ
составляет примерно 40% при средней скорости потока 25%.

На рисунке 9 данные BWR передаются в
НКФР (зеленые точки и зеленый квадрат). На карте присутствуют четыре точки: полная
состояние мощности (зеленый квадрат) при полной скорости насоса, 25%, 4% и 3% от
номинальная мощность (зеленые точки). Видно, что точки практически
выровнен по линии, обозначающей RM / V рассматриваемого растения, что подтверждает
пригодность BWR для работы в режиме ЧПУ. Значения G / P сравнимы с измеренными
в условиях TP-потока в симуляторах PWR испытаны в BWR, но с RM / V
соотношение уменьшилось почти вдвое.Снижение производительности основного съемного блока питания
типичный для PWR отсутствует в BWR, который, в свою очередь, может работать на 25% своей
Номинальная мощность.

Снова на Рисунке 9 можно увидеть также данные РБМК. Эти расчетные значения (красные и синие звезды получены с использованием
квалифицированная нодализация разработана и протестирована в рамках проекта, финансируемого Европейской комиссией [12]. В
следующие соображения появляются, когда расчетные данные помещаются в НКФР
и сравнили со значениями BWR.

(i) Данные РБМК остаются практически согласованными на разных уровнях мощности, как в BWR. (Ii) Точка полной мощности обоих реакторов с кипящей водой (западный и восточный
тип проекта, соответственно) имеет (практически) такое же соотношение G / P, но отличается
вдвое по отношению RM / V. Это подчеркивает разнообразие типов проектов.
(реактор корпусного типа по сравнению с реактором канального типа), различная номинальная рабочая точка,
и влияние на массу первой стороны (PS) двух паровых барабанов, используемых в
РБМК в качестве сепаратора.(iii) Отношение G / P остается сравнимым между двумя реакторами на различных уровнях мощности до 4%. (iv) Отклонение от рассмотрения вышеуказанного пункта наблюдается, когда
байпас между напорным и всасывающим коллекторами закрыт (синий
звездочка на рисунке 9) и когда уровень мощности составляет 20% от номинальной мощности ядра.
Первый случай имеет важное негативное влияние на производительность NC.
РБМК; последний случай, по-видимому, представляет собой последнюю возможную рабочую точку NC
для РБМК — ниже соответствующей точки BWR.(v) Когда рассматривается уровень мощности около 3%, два реактора ведут себя как
иначе: видно, что меньший массовый расход в РБМК способствует лучшему
производительность BWR с низкой паросодержащей фракцией.

5. Выводы

Исследование масштабирования системы было предшественником этой работы, в которой
основной задачей была установка инженерного инструмента для оценки ЧПУ.
производительность АЭС. NCFM была создана на основе экспериментальных данных из шести
Симуляторы PWR.

В последнее время использование НКФР было распространено практически на все
типы реакторов: ВВЭР-1000 с использованием экспериментальных данных, имеющихся после
Эксперимент с ЧПУ на стенде ПСБ-ВВЭР; CANDU на РД-14М
данные после квалификации нодализации; BWR и РБМК сравнивают измеренные и
расчетные данные соответственно.

И снова NCFM дает очень полезный инструмент для оценки NC.
производительность различных типов реакторов. Следует отметить, что НКФР является
подходит для захвата типа SG NC, следовательно, не может иметь дело с другим типом NC,
например, межканальная циркуляция, наблюдаемая на РД-14м.Учитывая характеристики и способ создания НКФР, другие приложения
может рассматриваться поддержка по анализу масштабирования, проектированию и / или оптимизации ЧПУ
система и проверка вычислительных средств.

Как упоминалось выше, этот инструмент проектирования был получен напрямую
из анализа экспериментальных данных. Однако теоретический и обобщенный
взаимосвязь между системным инвентарем и расходом на единицу мощности может быть
цель будущей исследовательской работы.

(PDF) Течение и теплопередача в термосифоне с замкнутым контуром Часть II

• Конвекция в воздушном пространстве между нагревающей пластиной

и ребром была сложной. Соотношение теплопередачи

показало, что естественная конвекция должна была иметь место в этом пространстве, ограниченном нагревательной пластиной

, вертикальным ребром и верхней крышкой

нагревательной камеры. Было обнаружено, что

не так, поскольку произошла значительная стратификация

, что привело к большему, чем ожидалось, изменению

температуры между верхним и нижним

краями воздушного пространства.Это также было ниже

, что обусловлено относительно большим изменением температуры

вдоль ребра, как показано, например, на

Рис. 3 (b).

• На Рисунке 5 (c) видно, что датчик дифференциального давления

демонстрирует значительно большой уровень шума

, а также большую разницу между

теоретической и экспериментальной скоростью потока. Это

указывает на использование более чувствительного преобразователя

для точного измерения расхода.

• Расход и температура рабочей жидкости в замкнутом двухфазном термосифоне

выглядит сложным и плохо определенным и характеризуется кажущимися хаотическими и неустойчивыми скоростями

и температурными колебаниями. Это особенно характерно для

, поэтому при переходе от однофазного потока

к двухфазному или от двухфазного обратно к однофазному происходит

. Изменения условий эксплуатации могут также привести к значительным изменениям расхода

и температуры.

Номенклатура

Диаметр d, м

Длина, м

Массовый расход

, кг / с

Давление, Па

Температура, ° C

Ширина, м

θ 9000 °

Угол

Угол

BBreadth

bbottom

cконденсатор

cw охлаждающая вода

eиспаритель

exp экспериментальный

ffin

Hheight

pplate

Rc

9000 насыщенный

Компания PBMR (Pty) Ltd оказывает поддержку и помощь

.

Литература

Арнет С. и Стихлмайр Дж. Характеристики ребойлеров из термоэлемента

Mosyphon, Int. J. Therm. Наук, 2001, т.

40, стр. 385-391.

Chen K.S., Tsai, S.T., & Yu, W.T., Экспериментальное исследование

характеристик теплопередачи двухфазного двухконтурного термосифона

, Exp. Теплообмен, 1991,

Т. 4. С. 171–188.

Cheng, K.C., Morioka I., Ichimiya K., Sadler G.W.,

Экспериментальное исследование двухфазной термосифонной системы

, Альтернативные источники энергии (ред.Vezirolu,

T.N.), 1982, Т. 1, Solar Collector Storage, Ann

Arbor, pp. 151-170.

Чексал, В.К. и Берглес А.Е., Двухфазные нестабильности в контуре естественной циркуляции низкого давления

, AIChE

Symposium Series, 1986, Vol. 69, No. 131, pp. 37-

45.

Добсон Р.Т., Новая система охлаждения с термосифонным нагревом с замкнутым контуром

для модульного реактора с галечным слоем

, 8th Int. Тепловая трубка Symp., 24-27

сентября, Кумамото, 2006 г., стр. 397-384.

Добсон, Р.Т. и Рупперсберг, Дж. К. Поток и теплопередача в термосифоне с замкнутым контуром. Часть I — Теоретическое моделирование

, Journal of Energy Southern Africa, 2007,

Vol. 18 No. 4, pp 32-40.

Хирасима, М., Кавабата, К., Негиши, К., Экспериментальное исследование

на термосифоне отдельного типа, Wärme- und

Stoffübetragung, 1994, Vol. 29, с. 479-486.

Hsu, J-T., Исии, М., Хибики, Т., Экспериментальное исследование двухфазной естественной циркуляции

и прекращения потока в петле

, Nucl. Англ. Дизайн, 1998, Т. 186, стр. 395-

409.

МАГАТЭ, Тепловой перенос и отвод тепла для газа

охлаждаемые реакторы в аварийных условиях, (Электронная версия

, www.IAEC), TECDOC-1162, 2000, МАГАТЭ,

Вена.

Jiang, S.Y., Yao M.S., Bo J.H. И Ву С.Р., Экспериментальное исследование по моделированию

при запуске ядерного нагревательного реактора

мощностью 5 МВт, Nucl.Англ. Дизайн, 1995, Т. 158,

с. 111-123.

Коидзуми Ю. и Уэда Т. Исследование теплового потока высыхания двухфазной естественной циркуляции

// Proc. 10-й Int. Heat

Transfer Conf. Брайтон, 1994, стр. 485-490.

Ходабандех Р. и Палм Б. Влияние давления в системе на коэффициент теплопередачи при кипении в замкнутой двухфазной термосифонной петле

, Междунар. J. Therm. Наук,

2002, т. 41, стр. 619-624.

Лю Х., Тодреас, Н. И Дрисколл М.Дж., Экспериментальное исследование

блока пассивного охлаждения для ядерной установки

, Nucl. Англ. Дизайн, 2000, т. 199, pp. 243-

255.

Охаши, К., Хаякава, Х., Ямада, М., Предварительное исследование

по применению тепловой трубы к пассивной системе отвода тепла распада. модульный

HTR, Prog. Nucl. Энергия, 1998, т. 32 No. 3/4,

pp. 587-594.

Энергетический журнал юга Африки • Том 18 № 3 • Август 2007 г. 47

.

Мицубиси Пауэр, Лтд. | Барабанные котлы

Обзор

В барабанном котле циркуляция воды осуществляется за счет разницы плотностей воды в нисходящей трубе и пароводяной смеси в топочных трубах. В котлах низкого давления, где эта разница плотностей велика, сила циркуляции велика и может быть обеспечен большой объем циркуляции, но поскольку становится трудно поддерживать достаточный объем циркуляции, когда разница плотностей между двумя уменьшается из-за более высокого давления, насос (BCP) установлен в нижней части трубы для увеличения циркуляционной силы.Тип, который обеспечивает циркуляцию воды с использованием только разницы в плотности, называется котлом с естественной циркуляцией, а тип, который включает в себя насос, называется котлом с принудительной циркуляцией.

Схема протока жидкости в котле с естественной циркуляцией

Схема прохождения жидкости в котле с принудительной циркуляцией

Журнал доставки

  • Котел с принудительной циркуляцией
    Заказчик BLCP
    Завод (Страна) Электростанция BLCP (Таиланд)
    Выход 717 МВт
    Максимальный продолжительный номинал 2,285 т / ч
    Условия пара Температура основного пара 538 ° С
    Температура вторичного пара 538 ° С
    Давление основного пара 16.7 МПаА
    Топливо Уголь каменный
    Начало работы 2006
  • Котел естественной циркуляции
    Заказчик Каирская компания по производству электроэнергии
    Завод (Страна) Западная Каирская электростанция, блоки 7 и 8 (Египет)
    Выход 350 МВт
    Максимальный продолжительный номинал 1094т / ч
    Условия пара Температура основного пара 541 ° С
    Температура вторичного пара 541 ° С
    Давление основного пара 18.1 МПаА
    Топливо Природный газ, мазут
    Начало работы 2011

Типы циркуляционных систем солнечного водонагревателя

Циркуляционные системы: системы прямой циркуляции против косвенной циркуляции

Ищете более доступный и практичный способ выработки тепла для баков горячей воды или радиаторной системы водяного отопления? Ваш ответ — солнечная установка для нагрева воды: установки не только высокоэффективны, но и практически бесплатны в эксплуатации, что может сократить ужасные счета за коммунальные услуги.

Поскольку они работают на солнечной энергии, они используют тепло солнечного света для нагрева воды. Они используют две разные формы циркуляционных систем для направления воды и передачи тепла: системы прямой циркуляции и системы косвенной циркуляции. Хотя каждая из них имеет свои уникальные преимущества, выбор неправильной системы может вызвать проблемы и снизить эффективность работы. Вот почему так важно понимать каждую из них, чтобы сделать правильный выбор при установке системы горячего водоснабжения в собственном доме.

Системы прямой циркуляции

Из двух типов циркуляционных систем для солнечных водонагревателей проще понять прямые или активные системы.Система представляет собой замкнутый контур, через который протекает вода. Из резервуара вода течет вверх через солнечные коллекторы и снова возвращается в этот резервуар — и это вода, которую вы будете использовать для купания или для обогрева дома. Прямые системы хорошо работают в местах, где вода не замерзнет, ​​потому что обычная вода закачивается наружу и обратно во время процесса.

Просто и эффективно

Система прямого отопления довольно проста — это один контур, по которому вода перемещается из вашего дома для нагрева и обратно в него.Это не только уменьшает количество точек отказа в вашей системе, облегчая ее обслуживание и поддержание надлежащего функционирования, но и установка также повышает эффективность системы — тогда как косвенная система полагается на теплообменник для передачи тепла в пригодную для использования воду. , и этот теплообменник вызывает потерю тепла, которую вы не можете восстановить.

Более доступный

Дешевле установить систему с прямой циркуляцией, потому что в ней меньше движущихся частей и меньше сантехники, которую нужно устанавливать.Это означает, что вы будете меньше тратить на оборудование и трудозатрат, установив его и подготовив к работе.

Минусы систем прямой циркуляции

В очень холодном климате вы просто не можете использовать систему прямой циркуляции, потому что вы столкнетесь со слишком большим количеством проблем. Обычная вода замерзнет, ​​и трубы, скорее всего, лопнут на улице, когда температура упадет достаточно сильно. Вот почему вы не увидите прямых систем в холодном климате, таком как Канада, или в северной части Соединенных Штатов.

Более сложный вариант для нескольких нужд в отоплении

Когда у вас есть система прямой циркуляции, довольно сложно использовать одну и ту же систему для нескольких систем отопления.Например, если вы хотите нагреть и свой бассейн, и резервуар для горячей воды в доме, единственным вариантом будет установка двух разных комплектов солнечных коллекторов, а не попытка направить оба этих источника воды через одни и те же коллекторы.

Системы косвенной циркуляции

Системы косвенной циркуляции более сложны. Между вашим солнечным коллектором и резервуаром для воды существует замкнутый контур. В этом резервуаре находится жидкость — обычно вода, смешанная с другим материалом, температура замерзания которой понижается.Жидкость перемещается через решетку солнечных коллекторов и обратно в резервуар для воды, где температура медленно повышается до очень высокого уровня.

К этому резервуару для воды подключен теплообменник, который передает тепло от незамерзающей жидкости к пригодной для использования воде, которая проходит через нее, и обратно в резервуар для чистой воды, где она ожидает использования.

Таким образом, солнце нагревает незамерзающую жидкость в этом контуре, который течет снаружи, и тепло от жидкости передается на воду, которую вы собираетесь использовать.Эта вода находится в резервуаре с горячей водой, и уровень нагрева увеличивается до тех пор, пока вода не станет пригодной для купания, приготовления пищи, стирки одежды и т. Д.

Отлично подходит для холодного климата

Основным преимуществом этого типа системы является то, что ее можно использовать в очень холодном климате. Водная смесь обычно содержит пропиленгликоль, чтобы предотвратить замерзание. Количество гликоля, добавляемого в воду, увеличивается в зависимости от самых низких температур, зарегистрированных для области, где происходит установка.Система может нормально работать независимо от того, насколько холоден воздух на улице, а это означает, что вы можете использовать ее, даже если вы живете в очень холодном климате, который получает приличное воздействие солнечного света.

Хорошо подходит для многократного нагрева

Еще одно преимущество систем непрямой циркуляции заключается в том, что их можно подсоединять к нескольким теплообменникам и использовать для нагрева различных линий воды. Это полезно, если в вашем доме несколько резервуаров для горячей воды или если вы хотите нагревать как горячую воду в доме, так и бассейн или спа, используя одну и ту же систему.Это легко сделать с помощью непрямого замкнутого контура, который вы можете запускать где угодно, и вы сможете легко включать и выключать нагрев между различными источниками.

Минусы систем косвенной циркуляции

Несложно увидеть недостатки систем косвенного нагрева. Они немного менее эффективны, и они также более дорогие солнечные системы, но это не мешает им быть удобным вариантом для правильных обстоятельств.

Дороже

Вы потратите больше денег, чтобы установить одну из этих систем у себя дома, потому что вам нужно больше материалов, а процесс более длительный и сложный.Не только это, но вы должны сливать жидкость каждые несколько лет и заменять ее свежей, что также будет стоить вам времени и денег.

Менее эффективный

Из-за того, что в системе задействованы теплообменник и второй водяной контур, вы испытаете снижение эффективности по сравнению с прямой системой.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *