مفهوم دستگاه خنک کننده گرانشی را می توان به نوعی با تهویه طبیعی مقایسه کرد که در آن گردش آزاد جریان هوا تحقق می یابد. در مورد محیط آبی، حرکت در امتداد خطوط بدون پشتیبانی انرژی و توان از دستگاه ها و منابع شخص ثالث رخ می دهد. این مزیت های سیستم گرمایش گرانشی را به همراه دارد، اما همچنین باعث تعدادی از معایب می شود. یکی از آنها پیچیدگی اجرای فنی آن است.
چگونه سیستم کار می کند
گرانش توسط قانون فیزیک تضمین می شود که طبق آن جریان های گرم هوا و آب به طور طبیعی بالا می روند. برخلاف سیستم‌های با گردش اجباری، نیازی به روشن کردن تجهیزات پمپاژ یا ژنراتورهای بخار که محیط کار را تحت فشار در امتداد فشار می‌برند، وجود ندارد.خطوط. در شرایط یک خانه خصوصی، یک سیستم گرمایش جریان گرانشی فقط با حداقل اتصال گره های ارتباط غیر مستقیم و انرژی مفید است. اما این به هیچ وجه به این معنی نیست که کاربر باید فقط با لوله ها سر و کار داشته باشد. دیگ بخار واقع در پایین ترین نقطه مجموعه وظیفه گرمایش آب را بر عهده خواهد داشت. از آن، از طریق لوله ها، جریان ها به بخاری-مصرف کنندگان مایع خنک کننده (کانوکتورها، رادیاتورها، باتری ها) هدایت می شود. علاوه بر این، آب خنک کننده از قبل به بخش مخزن انبساط می رود و با تجمع آن به کانال تخلیه سرریز می شود - یا به دیگ بخار یا به فاضلاب.
سیستم های یک لوله و دو لوله
طرح های مدارهای گرمایشی می تواند متفاوت باشد. در ساده ترین سیستم تک لوله ای، هیچ افزایش دهنده بازگشت مایع خنک کننده با ورودی آب وجود ندارد. سیستم های عمودی از این نوع از نظر فنی آسان تر برای پیاده سازی هستند، که باعث صرفه جویی در تلاش فیزیکی و مالی می شود. اما اشکالات جدی در سیستم های گرمایش گرانشی تک لوله ای نیز وجود دارد که با تفاوت های ظریف زیر بیان می شود:
- عدم امکان تنظیم دما برای هر بخاری به طور جداگانه، زیرا آنها به صورت سری به هم متصل می شوند.
- قرار دادن اجباری مخزن انبساط برای پر کردن عمودی.
- نیازهای فشار بالا برای گردش آب. به همین دلیل سیستم های تک لوله ای بیشتر بر اساس اصول حرکت اجباری مایع خنک کننده با اتصال پمپ ها انجام می شود.
در یک سیستم دو لوله ای، گرما به طور مساوی توزیع می شود. یک مدار جریان های داغ را به رادیاتورهای مشروط هدایت می کند،و دومی در خدمت انشعاب برگشت است که از طریق آن آب سرد به تجهیزات دریافت کننده باز می گردد. با توجه به تعادل مایع خنک کننده در خط لوله، طرح دو مداره با تأثیر گرانش بدون پشتیبانی از تجهیزات گردش اضافی، به راحتی قابل تنظیم طبیعی است.
سیستم های باز و بسته
تفاوت بین این سیستم ها در عملکرد مخزن انبساط - نقطه بالای کل مجموعه نهفته است. در مخازن باز، آب جمع می شود تا زمانی که مکانیسم شناور عمل کند. مایع مخزن را تا یک سطح مشخص پر می کند، پس از آن شناور آزاد شدن مخلوط هوا و پر شدن را از طریق رایزر متصل فعال می کند. در یک سیستم گرمایش گرانشی بسته، از یک مخزن غشایی استفاده می شود که در آن دو بخش ارائه می شود - با هوا (مخلوط گاز) و آب در قسمت پایین. در حداقل فشار، ظرف خالی است، اما با پر شدن از مایع، غشاء شروع به فشرده سازی قسمت بالایی می کند، بنابراین دریچه هوا باز می شود و فشار یکسان می شود.
انتخاب بویلر
استفاده از مفهوم گرمایش گرانشی به خودی خود به این معنی است که نه گاز و نه برق در خانه تامین می شود. در غیر این صورت، سازماندهی گردش اجباری با تامین گرما با توان کافی از منبع اصلی انرژی منطقی تر خواهد بود. بنابراین، تنها گزینه دیگ بخار برای سیستم گرمایش جریان گرانشی یک واحد سوخت جامد خواهد بود - به عنوان مثال، یک سوخت چوب. ترکیب گردش طبیعی و اجاق گاز سنتی نیز دلایلی را ارائه می دهددر مورد قدرت کم مجتمع صحبت کنید. این سیستم در ابتدا ناکارآمد خواهد بود، اما راندمان آن را می توان به دلیل اثر پیرولیز افزایش داد، که تغییرات مدرن دیگ بخار سوخت جامد را با ظرفیت 20 تا 40 کیلو وات با دو محفظه احتراق متمایز می کند. در محفظه اضافی، گازهای تولید شده در اولین احتراق سوخت سوزانده می شوند. به هر حال، به حداقل رساندن محصولات احتراق در خروجی نیز نیاز به دودکش را کاهش می دهد.
انتخاب مواد لوله
مانند لوله کشی، لوله های ساخته شده از پلاستیک و فلز را می توان برای سیستم گرمایش گردش طبیعی استفاده کرد. محدودیت در استفاده از مواد خاص به عوامل و شرایط فردی بستگی دارد. به عنوان مثال، یک سیستم گرمایش باز اثر بیشتری از هوادهی مدارها با اکسیژن و دی اکسید کربن را فراهم می کند که برای فولاد نامطلوب است. برعکس، فلز حالت جامد خود را در شاخه های بسته شبکه های بزرگ فرمت که با بارهای بالا کار می کنند توجیه می کند. هنگام سرویس آب بی کیفیت بهتر است از لوله های مسی استفاده شود. برای سیستم گرمایش گرانشی، استفاده از این فلز به دلیل مقاومت آن در برابر دماهای بالا و مواد معدنی در مایع خنک کننده مفید است.
در اصل، مس و پلاستیک هر دو دارای مزیت مواد سبک وزن هستند که امکان نصب دقیق خطوط ارتباطی خط لوله پیچیده را فراهم می کند، که در اجرای سیستم های گرانشی بسیار مهم است. با این حال، پلاستیک هنوز بهترین گزینه برای سیستم گرمایش نیست - بیشتر از آنتحت فشار بالای 0.6 مگاپاسکال کار می کند. لوله های پلی پروپیلن مقاوم در برابر حرارت وجود دارند که به طور خاص برای گرم کردن طراحی شده اند و می توانند حدود 120 درجه سانتیگراد را تحمل کنند، اما مشکلات آب بندی در لبه ها و انتقال ها رایج تر است که به اندازه جوش های کانتور فلزی قابل اعتماد نیستند.
قطر لوله بهینه
بر خلاف سیستم های با گردش اجباری، در این حالت ضخامت خطوط بیشتر خواهد بود. قطر لوله یک سیستم گرمایش جریان گرانشی 50 میلی متر است، اما ممکن است تنظیمات در مناطق مختلف وجود داشته باشد. به عنوان مثال، به منظور حفظ راندمان حرارتی مجموعه، لوله کش ها توصیه می کنند خطوط را باریک کنید. مقدار تنظیم به طول خط ثابت از درز تا نقطه انتقال دیگر بستگی دارد.
ابزار نصب و مواد مصرفی
ابزار اصلی برای تخمگذار، بست و اتصال لوله ها مورد نیاز است. برش و جوشکاری با کاتر لوله، کاتر گاز، دستگاه اینورتر و لحیم کاری انجام می شود. هم برای پلاستیک و هم برای مس با فولاد، ابزار جوشکاری شما با توان مناسب انتخاب می شود. همین امر در مورد مواد مصرفی نیز صدق می کند. به عنوان مثال، سازه های مسی با لحیم کاری با استفاده از اتصالات گیره و چین دار به هم متصل می شوند. برای اتصال یک سیستم گرمایش گرانشی مسی با مدارهای ساخته شده از مواد دیگر، فقط از آداپتورها و اتصالات جداشدنی استفاده می شود. این فلز به خوبی به مواد دیگر نمی چسبد. اما در موارد دیگر لحیم کاری سبک تا دمای 450 درجه سانتیگراد قابل تهیه استمشعل های استیلن یا پروپان بوتان و همچنین آهن های لحیم کاری الکتریکی. علاوه بر این، برای اتصالات با کیفیت بالا، استفاده از نوار تفلون، اتصالات، سه راهی، واشر دی الکتریک و غیره مفید خواهد بود.
تکنیک نصب
قبل از کار، یک طرح ارتباطی و یک برنامه عمل باید ترسیم شود. علاوه بر این، نصب معمولی به ترتیب زیر انجام می شود:
- مونتاژ گره‌ها، بخش‌های انتقال و خطوط بزرگ بدون اتصال به پایه سایت.
- نصب تجهیزات - مخزن انبساط و دیگ. مخزن را می توان در اتاق زیر شیروانی نصب کرد - نکته اصلی حفظ امکان تامین رایگان ارتباطات است. دیگ ممکن است به یک لایه کوچک مقاوم در برابر حرارت نیاز داشته باشد. بست اضافی مورد نیاز نیست، زیرا این نوع تجهیزات کف عملاً روی یک سطح صاف بی حرکت هستند.
- اتصالات بلبرینگ در امتداد خطوط واشر نصب می شوند - تکیه گاه ها، گیره ها، تعلیق ها و سایر واحدهای تثبیت.
- خطوط لوله آماده شده، قطعات انتقال، زانوها و گوشه ها نصب شده اند. چگونه یک سیستم گرمایش گرانشی بسازیم که تا حد امکان قابل اطمینان و محافظت از تأثیرات خارجی باشد؟ برای چسباندن، توصیه می شود از گیره های به اصطلاح شناور استفاده کنید که تثبیت نه سخت، بلکه نرم را فراهم می کنند. آنها به طور محکم به تجهیزات حامل آماده شده متصل می شوند، اما مکانیسم های گیره به لوله آزادی حرکت می دهد - یک اثر فنری، به همین دلیل خطر آسیب از بین می رود.لوله ها تحت بار دینامیکی خارجی.
- ارتباطات و تجهیزات در حال بسته شدن هستند - لوله های شاخه، اتصالات و ابزار دقیق در صورت لزوم متصل می شوند.
شیب لوله
یکی از ویژگی های دستگاه سیستم های گرانشی نیاز به حفظ زاویه در موقعیت خطوط افقی است. لازم است اثر گردش گرانشی طبیعی مورد نیاز برای حرکت آب فراهم شود. همانطور که در مقررات فنی SNiP ذکر شده است، شیب سیستم گرمایش گرانشی باید 10 میلی متر در هر 1 متر باشد. اگر این تفاوت پیش بینی نشده باشد، خطوط پر از هوا می شوند و گرمایش مدارها ناهموار خواهد بود.
از کدام خنک کننده استفاده کنیم؟
محیط کار بهینه برای سیستم های گردش طبیعی آب است. دفع ضد یخ، که اغلب در گرمایش مایع استفاده می شود، با چگالی بالا و انتقال حرارت کم آن همراه است. با در نظر گرفتن عملکرد متوسط سیستم گرمایش جریان گرانشی و الزام اجباری جابجایی گرانشی مایع خنک کننده، ضد یخ حذف می شود. اما این بدان معنا نیست که ترکیبات ضد یخ جایگزین را می توان در اصل رها کرد. مخلوط های مناسب باید دارای سیالیت بالا (نه کمتر از آب) و توانایی عدم از دست دادن خواص فیزیکی در دماهای بسیار بالا و پایین باشند.
مزایای سیستم جریان گرانشی
از نقاط قوت سیستم های گرمایش گردش طبیعی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- استقلال انرژی. غیبتهیچ منبع خارجی انرژی مانعی برای استفاده از گرمایش گرانشی نیست، بنابراین در بسیاری از مناطق دورافتاده این گزینه تنها گزینه باقی می ماند.
- قابلیت اطمینان و دوام. عدم وجود ارتعاشات، که در سیستم های معمولی باعث ایجاد پمپ گردش خون می شود. این امکان استفاده از خطوط لوله مسی و همچنین سازماندهی سیستم های گرمایش گرانشی ساخته شده از پلی پروپیلن را فراهم می کند، اما با توجه به مقاومت آنها در برابر دماهای بالا.
- نگهداری آسان. عدم وجود واحدهای نظارتی پیچیده با اتوماسیون، سیستم را برای تشخیص و تعمیرات در خانه در دسترس تر می کند.
معایب سیستم جریان گرانشی
البته عدم پشتیبانی از حرکت مایع خنک کننده از پمپ گردش خون یا سایر تجهیزات قدرت با منابع منجر به تعدادی کاستی در چنین سیستم هایی شد:
- محدودیت های عملکردی از نظر تنظیم. این عمدتاً به امکان تنظیم انعطاف‌پذیر رژیم‌های دمایی بخاری‌ها مربوط می‌شود، اما عملکرد دیگ‌های سوخت جامد به خودی خود از هرگونه اتوماسیون در کنترل خارج می‌شود.
- به دلیل عملکرد متوسط آن، سیستم گرمایش گرانشی فقط در خانه های کوچک با نیاز به گرمایش کم قابل استفاده است. به این موارد بی ثباتی گردش خون اضافه شده است.
- تأخیر در حرکت مایع خنک کننده در زمستان می تواند منجر به یخ زدن مایع شود. به همین دلیل، جستجو برای افزودنی های آب ضد یخ موجه است.
نتیجه گیری
لوله های با گردش طبیعی محیط کار در عصر مکانیک مترقی و دیگ های قابل برنامه ریزی با دیگ بخار منسوخ و ناکارآمد به نظر می رسند. از بسیاری جهات، این درست است، اما در زمینه مصرف رو به رشد انرژی، سیستم گرمایش گرانشی برای یک خانه خصوصی کاملاً نامناسب به نظر نمی رسد. اولاً، اگر شرایط کشور اجازه استفاده از دیگ های گاز و برق را نمی دهد، این تصمیم بیش از حد موجه خواهد بود. ثانیاً به دلیل هزینه انرژی با سوخت و نگهداری تجهیزات پیچیده، چندین مورد هزینه به طور همزمان حذف می شوند.
