Dvoutrubkový topný systém – schéma a možnosti připojení
Pokud vás zajímá a hledáte informace o hydraulickém separátoru, jeho účelu, principu fungování separátoru, pak je tento článek určen právě vám.
Hydraulický separátor – účel
Hydraulický separátor totéž anuloidní, aka hydraulický šíp, aka termostatický oddělovač určený pro hydraulické oddělení dvou okruhů proudění chladiva v topných systémech.
Ve venkovském domě, na rozdíl od městského bytu s centralizovaným zásobováním vodou, je nutné vyřešit problém zásobování vodou. Je potřeba jak pro zásobování pitnou vodou, tak pro vytápění. Podle specialistů AvantiGeo by na to bylo nejlepším a téměř univerzálním řešením vyvrtání artéské studny na vodu. Voda získaná z vápencové zvodně je optimální pro individuální zásobování vodou. Taková studna vydrží až sto let a stavba studny nezpůsobí profesionálům problémy téměř nikde v moskevské oblasti. Po nezbytné úpravě vody je voda z artéské studny vhodná pro pitné a topné systémy.
V domě je topný kotel o průtoku 30 l/min. Průtok topného systému je počítán jako 100 l/min. Aby kotel „nezatěžoval“ do 100 litrů, vytvořte dvě smyčky pro kotel a pro vytápění, které jsou odděleny anuloidem (separátorem).
Princip činnosti hydraulického separátoru – princip fungování hydraulického separátoru
Návrh klasického oddělovače topného okruhu
Na konstrukci hydraulického separátoru není nic složitého. V podstatě se jedná o válcovou nebo obdélníkovou komoru, do které vedou čtyři trubky.
vzhled hydraulického separátoru – válcový a obdélníkový hydraulický separátor
sekce hydraulického separátoru – sekce hydraulického separátoru
Horká chladicí kapalina se pohybuje horními trubkami, chlazená chladicí kapalina spodními trubkami.
Princip činnosti hydraulického separátoru
V hydraulickém separátoru probíhají dva fyzikální procesy ze dvou odvětví fyziky. Hydraulika pomáhá pochopit, jak se voda pohybuje v separátoru, a tepelné inženýrství pomáhá pochopit, jak se v separátoru mísí studené a horké proudy.
Začněme hydraulikou. Máme dva okruhy průtoku chladicí kapaliny. Okruh K1 (okruh topného kotle) a okruh K2 (okruh topného systému) pro zajištění pohybu chladiva je v každém okruhu instalováno oběhové čerpadlo. Je zvykem instalovat čerpadla na studené větve okruhů. Přestože instalace čerpadel na horké větve zvyšuje rychlost pohybu chladicí kapaliny kvůli nízké viskozitě horké kapaliny.
V hydraulické šipce se tedy pohybují dva dynamicky nezávislé toky okruhů K1 a K2. Rychlost pohybu těchto toků by neměla překročit 0,1 m/s. Dovolte mi vysvětlit proč.
Nízký průtok chladicí kapaliny v hydraulickém separátoru je nutný ze čtyř důvodů:
- Při nízkých rychlostech kapaliny se v odlučovači usazuje písek, kal a další vodní nečistoty.
- Při nízké rychlosti se studená chladicí kapalina pohybuje dolů a horká kapalina stoupá. Tato přirozená cirkulace umožňuje vytváření teplotních gradientů v topných smyčkách. Je možné získat topný okruh se zvýšenou nebo sníženou teplotou. Typicky nižší teplotu vytváří separátor v systému vytápěné podlahy a zvýšenou teplotu v nepřímém topném okruhu s kotlem.
- Míchací jednotku můžete vyrobit z hydraulického šípu. To je užitečné, pokud má dům jeden topný okruh. Zmenšením průměru separátoru zvýšíte rychlost pohybu vody a vyrovnají se teploty obou smyček (kotle i topení). To výrazně šetří materiál a snižuje náklady.
- Nízká rychlost vody v separátoru odstraňuje z vody vzduch, který není v topném systému potřeba. Vzduch je vypouštěn přes automatickou ventilaci.
Mezisoučet
Hydraulický separátor umožňuje oddělit dva okruhy chladicí kapaliny s různými průtoky. Oběhová čerpadla v obou okruzích a průměr separátoru jsou voleny tak, aby rychlost chladiva v separátoru nepřesáhla 0 m/s.
Hydraulický separátor – jak to funguje
Separátor rozděluje topný systém minimálně na dvě části. Jedna smyčka se týká topného kotle, druhá smyčka propojuje topnou elektroinstalaci domu. V každé smyčce je instalováno oběhové čerpadlo.
Jak funguje separátor
Máme dvě topné smyčky (okruhy). Smyčka K1 s čerpadlem N1 a smyčka K2 s čerpadlem N2. Průtok ve smyčce K1 je roven W1 a průtok ve smyčce K2 je roven W2.
- Je-li W1=W2, pak jsou okruhy směšovány v oddělovači okruhů a tvoří jeden topný systém, bez oddělení podél okruhů;
- Pokud W1
- Pokud W1>W2, pak se chladicí kapalina pohybuje shora dolů.
Čerpadlo N1 vytváří průtok v první smyčce rovný W1. Čerpadlo N2 vytváří průtok ve druhé smyčce rovný W2.
Kde se používá hydraulický separátor?
Hydraulický separátor není povinným zařízením pro žádný topný systém. Jeho použití je potřeba ve velkých domech (od 200 metrů) a s několika topnými a teplovodními okruhy. Vzhledem k velkým teplotním výkyvům v systému je u všech systémů s kotlem na vytápění dřevem nebo peletami zapotřebí separátor.
Rozměry hydraulického separátoru
Výška hydraulického separátoru může být libovolná. Závisí na místě instalace. Minimální průměr hydraulického separátoru je určen vzorcem:
Podle vzorce je vše velmi jednoduché:
- Rychlost pohybu kapaliny v separátoru: 0,1 m/s;
- Průtok W je rozdíl mezi okruhem kotle a okruhem topného systému. Náklady kalkulujeme na základě maximálních průtoků čerpadel dle pasportu.
- Průtok kotlového okruhu 30 l/min;
- Průtok topného okruhu 80 l/min.
- Rozdíl průtoku W: 80-30=50 l/min.
- Pi = 3,14;
- Rychlost V = 0,1 metru za sekundu.
50 litrů÷60 sekund=0,833 l/sec;
- 1 litr=0,001 m3;
- 0,833 litrů/s=0,000833 metrů krychlových/s;
- D=0,102 metru=102 mm.
Takže jsme zjistili, že průměr separátoru by neměla být menší než 102 mm.
Výpočet hydraulického separátoru
Existují dva typy rozdělovačů, které jsou jasně viditelné na fotografii. Výpočet je ale pro ně stejný.
Výpočet průměru hydraulického separátoru – dva typy hydraulického separátoru
vzorec pro výpočet hydraulického separátoru
Jak vidíte, všechny výpočty jsou vázány na přísnou shodu konstrukce oddělovače s hodnotou průměr d.
Jiné formy hydraulických separátorů
Uvažované oddělovače topného systému jsou klasické a nejčastěji se instalují do systémů. Hydraulika však tvrdí, že níže uvedené separátory mají právo na existenci.
Rotace v editaci
Při instalaci přepážek a vlastně celého topného systému obecně platí zlaté pravidlo: čím méně otáček, tím lépe. Na závěr uvedu příklad, jak se zbavit zbytečných „loktů“ při instalaci hydraulického separátoru.
Související příspěvky
Deskové radiátory: volitelné.
Deskové radiátory jsou nejběžnějším typem radiátorů používaných v bytových domech.
Co je to hydraulický blok?
Hlavním účelem kotle je ohřev vody a zajištění její cirkulace v systémech vytápění a ohřevu teplé vody.
V moderních budovách se nejčastěji instaluje dvoutrubkový topný systém. Charakteristickým rysem tohoto schématu je přítomnost dvou topných vedení. Horká chladicí kapalina je dopravována po jedné větvi z kotle nebo jiného zdroje tepla a po druhé se po ochlazení vrací zpět k dohřevu. Řekneme vám, co jsou dvoutrubkové (dvouokruhové) topné komunikace a co si vybrat pro vytápění konkrétní budovy.
Klady a zápory dvouokruhového topného systému
Dvoutrubkové schéma má nepopiratelné výhody, které vedly k jeho širokému použití:
- rychlý tok ohřáté kapaliny do všech radiátorů;
- jednoduchost a snadná úprava;
- rovnoměrné vytápění;
- nízký hydraulický odpor;
- Možnost připojení podlahového topení.
Dvouokruhové tepelné komunikace mají dvě nevýhody – složitý design a nutnost nákupu dalších komponent. Vysoká účinnost a pohodlí však tyto nedostatky zcela kompenzují.
Typy dvoutrubkových otopných soustav
Existuje mnoho variant dvouokruhového topného systému, které se liší konfigurací tepelných vedení, trajektorií pohybu vody, konstrukčními prvky expanzní nádrže a přítomností nebo nepřítomností čerpadla. Mezi těmito systémy vytápění si můžete vybrat variantu pro budovu libovolného uspořádání a počtu podlaží.
Horizontální a vertikální rozvody vytápění
V topných systémech s horizontálními rozvody instalovanými v jednopatrových domech vedou okruhy přívodu a zpátečky tepla podél místností. Ve vícepodlažních budovách je na každém podlaží a křídle instalována samostatná horizontální linka, která je napojena na vertikální stoupačky. Jedním způsobem je voda dodávána ze zdroje tepla a druhým teče zpět.
Ve vertikálním (stoupacím) schématu procházejí potrubí – stoupačky místnostmi umístěnými nad sebou. Radiátory jsou k nim připojeny potrubím.
Existují dvě schémata pro stáčení vody ve vertikálně orientovaných topných systémech:
- Horní přívod – horká kapalina je pomocí čerpacího zařízení přemístěna do podkroví, odkud proudí samospádem. Dvoutrubkový otopný systém s nadzemními rozvody je vhodný pro domy s podkrovím, kterým je vedeno rozvody.
- Spodní přívod – horká voda při průchodu podlahami okamžitě vstupuje do radiátorů a po ochlazení stéká zpětným potrubím. Dvoutrubkový topný systém se spodní elektroinstalací je vybaven výkonnými čerpadly, která umožňují zvednout velké objemy vody.
V horizontálním systému jdou do každého bytu nebo křídla budovy dvě hlavní stoupačky – přívod a zpátečka. Z nich vedou odbočky k radiátorům pro přívod teplé vody a odvod chlazené vody. Tento systém je odolnější a pohodlnější než vertikální, proto se často používá v nízkopodlažních a výškových konstrukcích.
| Tepelný systém | Hodnota | Omezení |
|---|---|---|
| Horizontální | Umožňuje vytápět místnosti jakékoli velikosti. Kompatibilní s vyhřívanými podlahami a konvektory. Nastavitelné a vyvážené pomocí uzavíracích ventilů. | Vyžaduje instalaci dalších regulačních ventilů, potrubí a kohoutků. |
| Vertikální | Když je stoupačka vypnutá, ostatní topidla v bytě zůstávají teplá. | Nelze jej instalovat v budovách s velkými místnostmi, protože ke stoupačce v místnosti lze připojit pouze jeden radiátor. |
Dvoutrubkové otopné soustavy s nuceným a samotížným oběhem
Tyto tepelné okruhy se liší způsobem přívodu chladiva. V gravitačním (gravitačním) ohřívacím systému kapalina stoupá nahoru v důsledku zvýšení teploty a klesá dolů vlivem gravitace. Nemá čerpadlo.
V nuceném dvoutrubkovém schématu se čerpací zařízení používá k cirkulaci kapaliny a čerpání vody.
| Typ topného systému | Hodnota | Omezení |
|---|---|---|
| Nucený | Použití čerpadla eliminuje konstrukční chyby. Vhodné pro domy jakékoli velikosti a počtu podlaží. Lze připojit libovolné baterie. | Energetická závislost – pokud dojde k výpadku proudu, topení nebude fungovat. Výkonná čerpadla jsou hlučná. |
| Gravitace | Funguje bez čerpacího zařízení a je energeticky nezávislý. | Pomalu se zahřívá. Nevhodné pro budovy větší než 150 mXNUMX. Lze připojit pouze hliníková nebo litinová topná zařízení. |
Otevřené a uzavřené dvoutrubkové topné systémy
Uzavřený dvoutrubkový topný systém je vybaven utěsněnou hydraulickou nádrží, uvnitř které je vzduchová dutina ohraničená pružnou membránou. Při vniknutí kapaliny se membránový prvek vytlačí nahoru a uvolní volný prostor. Při ochlazování se objem vody zmenšuje, vrací se zpět do tepelných komunikací, membrána se narovnává a zaujme svou původní polohu.
Akumulační nádrž v otevřených dvoutrubkových topných systémech je neutěsněná nerezová nádoba nebo plastový kanystr. Expandující voda proudí dovnitř a vytlačuje přebytečný vzduch ven.
| Typ topného systému | Výhody | Omezení |
|---|---|---|
| Zavřeno | Voda nebo nemrznoucí kapalina – nemrznoucí kapalina se nevypařuje, prakticky se nemusí přidávat. Utěsněný systém lze naplnit nemrznoucí kapalinou, jejíž výpary jsou toxické. Díky minimálnímu kontaktu se vzduchem kovové prvky tepelných komunikací déle neoxidují. | Vyžaduje průmyslovou klapku expanzní nádrže. Pro uvolnění přetlaku je potřeba bezpečnostní skupina, skládající se z odvzdušňovacího ventilu, nouzového ventilu a tlakoměru. |
| otevřeno | Místo expanzní nádoby můžete použít prázdný kanystr. | Funguje pouze na vodě. |
Dvoutrubkové slepé (průchozí) a kruhové topné systémy pro soukromý dům
Přidružený okruh dodávky tepla se skládá z několika tepelných slepých okruhů rozmístěných po celém domě. Horká voda dosahuje na konec každé větve a po ochlazení je směřována zpět do kotle, směrem k teplému proudu. Podle tohoto schématu jsou namontovány složité víceobvodové struktury.
V průchozím schématu nebo Tichelmanově prstenci (smyčce) se horké a studené chladivo pohybuje po kruhové nebo uzavřené trajektorii ve tvaru smyčky v jednom směru. Každá baterie je připojena ke dvěma potrubím – jedním je přiváděno ohřáté chladivo a druhým vytéká ochlazené.
| Tepelný systém | Hodnota | Omezení |
|---|---|---|
| Přihrávka | Nevyžaduje vyvážení – všechny baterie se zahřívají stejně. | Nevhodné do složitě tvarovaných místností s úzkými chodbami a malých místností. |
| Blížící se | Může být instalován v budovách libovolného uspořádání. | Koncová otopná tělesa na topných okruzích se méně zahřívají, proto je potřeba tepelné toky regulovat, oddělovat a vyrovnávat. |
Jaký typ elektroinstalace zvolit
Při výběru topného systému pro soukromý dům je třeba vzít v úvahu jeho velikost a uspořádání, pak bude vytápění fungovat stabilně. Níže uvedená tabulka ukazuje optimální možnosti dvouokruhových schémat vytápění pro různé typy domů.
| Návrh topného systému | Optimální aplikace |
|---|---|
| Horizontální | Budovy s velkými místnostmi – místnosti libovolné velikosti lze vytápět. |
| Vertikální | Domy s malými místnostmi, které lze vytápět jedním radiátorem. |
| gravitace (gravitace) | Malé jednopatrové a dvoupatrové budovy o rozloze do 150 m². Obvod je vhodný, když dochází k častým výpadkům proudu a chybí záložní zdroj. |
| Vynucený | Tepelná komunikace se záložním zdrojem energie pro případ výpadků proudu. |
| Zavřeno | Vytápění jakýchkoli budov, včetně budov s přerušovaným provozem topného systému, kde se do potrubí nalévá nemrznoucí směs. |
| Otevřít | Systémy ohřevu vody fungující bez použití chemických kapalin. |
| Počítadlo (slepá ulička) | Staré domy se složitými dispozicemi a přístavbami. |
| Související | Moderní domy s velkými místnostmi a otevřenou dispozicí, kde je snadné vytvořit kruhovou cestu. |
Výpočet parametrů dvoutrubkových systémů
Pro stabilní provoz 2-trubkového topného systému v soukromém domě musíte nejprve provést tepelný a hydraulický výpočet. Ty vám umožní správně vybrat parametry kotle, čerpadla, topných zařízení, potrubí a expanzní nádoby.
Tepelný výpočet
Pro výpočet výkonu kotle a celkového tepelného výkonu baterií potřebujete znát množství tepla potřebného k vytápění objektu. Předpokládá se, že 1 kW tepelné energie se spotřebuje na vytápění 100 mXNUMX. Proto musíte tímto ukazatelem vynásobit plochu budovy.
Vezměme si například dům s vytápěnou plochou 150 m². K jeho zásobování teplem budete potřebovat:
Q = 150×100 = 15000 W, popř 15 kW tepelné energie.
V případě abnormálně chladného počasí přidáme 10 % k hodnotě. Dostáváme:
15 kW + 10 % = 16,5 kW.
Pro topný systém musíte koupit kotel, jehož výkon nebude nižší než tento indikátor. Baterie instalované v domě by také měly zajistit stejný celkový přenos tepla.
Pomocí tohoto algoritmu můžete vypočítat množství tepelné energie pro budovy s výškou stropu ne vyšší než 2,6 m, které se nacházejí v centrální oblasti Ruska a mají průměrnou izolaci. V ostatních případech lze výpočty provádět pouze pomocí korekčních faktorů.
| Faktor | Korekční faktor |
|---|---|
| Pobřeží Černého moře, Krym, jižně od území Krasnodar a Stavropol | 0,7 |
| Regiony s mírnými zimami bez mínusových teplot | 0,9 |
| Severozápadní oblasti Ruska | 1,2 |
| Sibiř, vysočina | 1,5 |
| Jakutsko, Dálný sever, další regiony s tuhými zimami | 2,0 |
| Moderní, dobře izolované domy | 0,9 |
| Dostatečná izolace | 1,0 |
| Částečně zateplené budovy | 1,5 |
| Nezateplené domy s jedním cihelným zdivem | 2,5 |
| Provizorní stavby, panelové domy | 3,0 |
Pokud je výška stěn v objektu vyšší než 2,6 m, výsledek se vynásobí 1,1.
Například musíte vypočítat množství tepla potřebného k vytápění dobře izolované budovy o rozloze 150 m3 s výškou stropu XNUMX m, která se nachází v Novosibirsku.
Aplikujme vzorec: Q = S *100*K1*K2*1,1,
kde S je plocha domu a K1 a K2 jsou korekční faktory (regionální a související s izolací). Protože výška stropu je větší než 2,6 m, je třeba výsledek vynásobit 1,1.
Q = 150*100*0,9*1,5*1,1 = 22275 W, nebo 22,28 kW.
V případě velmi chladné zimy k této hodnotě přidáme 10 %.
Ukázalo se, že 24,51 kW – jedná se o minimální přípustný výkon kotlové jednotky a celkový přenos tepla baterií v domě.
Hydraulický výpočet
Tento výpočet zahrnuje stanovení ukazatelů souvisejících s hydraulikou – pohyb kapaliny. Zahrnuje výpočet výkonu a tlaku čerpadla, průměru potrubí, objemu expanzní nádoby.
Jak vypočítat parametry čerpadla
Výkon takového zařízení se vypočítá podle vzorce:
- Qp – objem čerpané vody za hodinu;
- Qn je množství tepla potřebné k vytápění místnosti;
- ∆t – teplotní rozdíl mezi přívodem a zpátečkou (obvykle 20°C).
Řekněme, že máme dům o rozloze 300 m², pro který musíme vybrat čerpadlo. Spočítejme množství tepla rychlostí 100 W/mXNUMX.
Vytápění vyžaduje přibližně 300*100 = 30000 30 W nebo XNUMX kW. Přesnější výpočet zohledňující koeficienty je uveden výše.
Údaje dosadíme do vzorce: Qp = 30/23,26 = 1,29 mXNUMX/hod.
Nyní je třeba vypočítat, jaký tlak má čerpadlo vytvořit, tedy do jaké výšky by mělo zvedat vodu. Pouhé měření vzdálenosti k nejvyššímu bodu nebude fungovat, protože kapalina musí překonat pouze hydraulický odpor.
Tlak se vypočítá podle vzorce:
Hp = (R*L*ZV)/10000 XNUMX,
- Hp – požadovaný tlak;
- R – odpor tepelných obvodů, vezměme průměrný údaj pro výpočty – 100 Pa/lineární m;
- ZV je odpor uzavíracích ventilů, v tepelných komunikacích s ručními kohouty je to 2,2 Pa/lineární m, ve dvoutrubkovém systému s termohlavicemi bude údaj 2,6 Pa/lineární metr.
- L je délka nejdelšího vedení vytápění uvnitř domu. Musí se změřit a vynásobit dvěma, protože máme dvoutrubkový systém, kde každá větev se skládá z napájecího a vratného okruhu. Pokud není možné provést změny, odhadněte přibližnou délku s okrajem.
Řekněme, že v našem domě je délka nejdelší topné větve 23 m, pak:
L = 23×2 = 46 m.
Budeme předpokládat, že v systému jsou nainstalovány ruční kohoutky. Dosaďte data do vzorce:
Hp = (100*L*ZV)/10000 = (100*46*2,2)/10000 = 1,2 m.
Kapacita a tlak jsou uvedeny na tělese čerpadla a v jeho pasu. Při nákupu věnujte pozornost těmto parametrům.
Výpočet vnitřního rozměru potrubí
Vnitřní průměr potrubí v topném systému se vypočítá podle vzorce: d = 354*((0,86*W)/∆tpo)/V),
- d – vnitřní průměr potrubí;
- ∆tpo – rozdíl mezi teplotou přívodního a vratného okruhu se pro účely výpočtu považuje za rovný 20°;
- V je rychlost pohybu chladicí kapaliny (pro výpočet větve kotle přicházející z kotlové jednotky je průměrná hodnota 1 m / s, pro zbytek – větve bez kotle – 0,5 m / s);
- W – celkový výkon větve. U kotlových řad je do vzorce nahrazen výkon kotle, protože veškerá kapalina z něj proudící musí být distribuována potrubím. U nekotlových vedení odeberte celkový výkon topných spotřebičů, které bude obsluhovat.
Vypočítejme vnitřní průměr potrubí pro odbočku kotle. Řekněme, že máme nainstalovaný kotel o výkonu 25 kW. Tento parametr budeme považovat za výkon W. Předpokládejme, že rychlost chladicí kapaliny je rovna 1 m/s.
Údaje dosadíme do vzorce:
d = 354*((0,86*25)/20)/1) = 19,5 mm – vnitřní průměr potrubí vycházejícího z kotlové jednotky.
Nyní spočítejme vnitřní průměr potrubí pro větev nekotlového okruhu. Nejprve je třeba vypočítat výkon topných zařízení, která k němu budou připojena. Chcete-li to provést, vynásobte celkovou plochu místností, kterými bude linka procházet, 100 W – objem tepla potřebný k vytápění 1 mXNUMX.
Například pobočka bude vytápět místnosti o celkové ploše 90 metrů čtverečních. m. K tomu je třeba nainstalovat topná zařízení o celkové kapacitě:
90×100 = 9000 W, popř 9 kW.
Údaje dosadíme do vzorce pro výpočet průměru potrubí. Protože odbočka není kotel, bereme rychlost pohybu chladiva 0,5 m/s.
d = 354*((0,86*9)/20)/0,5) = 16,55 mm – vnitřní průměr trubky.
Výpočet je stejný pro polypropylenové, síťované polyethylenové, kovoplastové, měděné a ocelové trubky. Při nákupu vyberte nejbližší standardní velikost, ale ujistěte se, že vnitřní průměr není menší než vypočítaný.
Výpočet objemu expanzní nádoby
Při instalaci topného systému je nutné vypočítat objem expanzní nádrže, která během ohřevu shromažďuje přebytečnou chladicí kapalinu. To je velmi důležité – pokud nainstalujete příliš velkou klapku, tlak v okruzích klesne a nákup malé nádrže povede k neustálé aktivaci havarijního ventilu a odstávkám kotle.
Existuje několik metod výpočtu, nejjednodušší je založena na výkonu kotelní jednotky. Předpokládá se, že na 1 kW je 15 litrů nemrznoucí směsi nebo vody. Pokud je například v systému instalován kotel o výkonu 20 kW, objem kapaliny v potrubí bude roven:
V = 20×15 = 300 l.
Pro stabilní provoz dodávky tepla musí být objem expanzní nádoby alespoň 10% celkového objemu chladicí kapaliny. V tomto případě je 30 l.
