23 | 04 | 2018

Система с естественной циркуляцией (дровяной котел)

Дата добавления:
17.11.2012
Хиты:
15750
Рейтинг:
 
Голосовать:
Хорошо - Плохо

Ответ

Каким бы простым ни казался дровяной котел, но и он требует обдуманного и квалифицированного подхода к монтажу и эксплуатации. Иначе  срок службы котла может оказаться очень коротким, и даже  не дать владельцу даже тот минимальный комфорт, которого от него ожидали. Работающий котел отопления — устройство потенциально опасное, его изготовитель в сопроводительной документации всегда указывает максимально допустимые значения давления в котле и температуры котловой воды. Кроме того, обычно указывается минимальная температура воды в котле или в обратной линии — условие, как   не требующее постоянного неукоснительного соблюдения, но влияющее на срок жизни котла. Для того чтобы, работая строго в указанных рамках, котел обеспечивал максимально доступный комфорт своему хозяину, и нужен некоторый набор правильно соединенных между собой дополнительных устройств, в просторечии называемый обвязкой.


Рассмотрим варианты обвязки, начиная с простейшего типа системы отопления — системы с естественной циркуляцией или, как ее еще называют, гравитационного типа. Кроме дешевизны, такая система отопления привлекательна еще и тем, что для ее работы не требуется электроэнергии, ведь силой, заставляющей теплоноситель циркулировать в отопительном контуре, выступает гравитация. В самом деле : если мы рассмотрим замкнутый отопительный контур , в нижней точке которого расположен котел , нагревающий воду до температуры 0п, а на высоте h над ним — отопительный прибор, в котором вода охлаждается до температуры 0о, то в итоге «на весах» оказываются два водяных столба одинаковой высоты, но разного веса. Удельный вес воды р при ее нагревании в котле уменьшается, поэтому более холодный столб в обратной линии «перевешивает», и таким образом в контуре создается напор Ар = h-(p(0o) — p(0 p), заставляющий воду циркулировать от котла к отопительным приборам и обратно.

Чем выше скорость движения воды по отопительному контуру, тем большее сопротивление оказывают этому движению стенки труб, котла и всех остальных элементов контура. Состояние динамического равновесия, т.е. постоянная скорость циркуляции достигается тогда, когда гидравлическое сопротивление сравнивается с напором, как показано на рисунке. Здесь видно, что единственное условие возникновения циркуляции воды в системе отопления — это расположение приборов, потребляющих тепло, на некоторой высоте над котлом отопления. Очевидно,   что чем больше высота h — тем лучше. Минимальное же значение высоты h, встречающееся в инструкциях, — это полметра между средними уровнями котла и отопительного прибора.

При одной и той же мощности, разность температур между подающей и обратной линиями котла отопления должна быть тем больше, чем меньше объемный поток. Но  эта разность не может быть сколько угодно большой, поскольку температура подающей линии ограничена сверху, а обратной линии — снизу. Таким образом, получается, что мощность котла отопления ограничивается слишком медленной циркуляцией теплоносителя. Чтобы этого избежать, в системе отопления гравитационного типа обычно применяют трубы увеличенного диаметра и избегают использовать регулирующую арматуру с высоким гидравлическим сопротивлением, что, однако, ограничивает возможности создания комфорта.
Система отопления гравитационного типа может содержать все необходимое для безопасной эксплуатации котла.
Если в системе есть хотя бы одна ветвь, циркуляция теплоносителя и потребление тепла в которой при работающем котле не прерывается ни в коем случае, то защита от перегрева обеспечена.

Избежать превышения допустимого давления в котле позволяет расширительный бак, при этом он может быть как открытого типа, как рисунке ниже , так и мембранным. Расширительный бак открытого типа устанавливается в наивысшей точке отопительной системы, высота его расположения относительно котла Н и определяет давление в котле. Расширительный бак открытого типа — это также источник поступления в теплоноситель кислорода из воздуха. Это мало чем грозит чугунному котлу отопления, но кислородная коррозия может существенно сократить срок жизни котлу стальному, а также стальным радиаторам и — в меньшей степени — трубам. Поэтому гравитационная система отопления открытого типа — это традиционно чугунный котел, чугунные радиаторы и двухдюймовые трубы.
Применение мембранного расширительного бака в отопительной системе требует установки предохранительного сбросного клапана  и манометра  для визуального контроля давления в котле потому что превращает ее в замкнутый объем  Еще одно следствие замены открытого расширительного бака на мембранный — необходимость установки в системе воздухоотводчиков.

Для производства бытовой горячей воды в одной из ветвей гравитационной системы отопления может быть расположен бак- водонагреватель, требования к расположению которого по отношению к котлу такие же, как и для отопительных приборов. Процесс нагрева в баке — саморегулирующийся: вода нагревается до температуры подачи котла, и по исчезновении разницы температур между подачей и обратной линией циркуляция через контур прекращается. Она возобновляется, когда температура в баке понижается вследствие разбора горячей воды и замещения ее холодной водой из водопровода. Если предположить, что температура подачи котла 90 °С, а температура холодной воды 15 °С, то количество тепла, необходимое для разового прогрева бака емкостью V [л] из холодного состояния, будет равно Q [кВт-ч] = 0,087-V.

Термостатический смеситель на выходе горячей воды из бака-водонагревателя является  необходимым элементом такой схемы приготовления горячей воды , ведь вода в баке может нагреваться до грозящей ожогом температуры 90 °С. Смеситель же доводит температуру горячей воды до безопасного значения, подмешивая в нее холодную воду из водопровода.
Как мы помним, во избежание конденсации влаги из дымовых газов, сокращающей срок службы котла, необходимо следить за тем, чтобы температура котловой воды не опускалась ниже установленного изготовителем минимума -50 + 65 °С. Иногда это условие формулируется как ограничение минимальной температуры воды в обратной линии уровнем 45 — 50 °С . Возможно ли соблюдение этого условия для твердотопливного котла в случае применения системы отопления гравитационного типа?
Рассмотрим два состояния котла: холодный старт и работу в стационарном режиме. В применении к первому состоянию основная проблема обычно состоит в том, чтобы сократить промежуток времени, когда температура котловой воды ниже допустимой. Сам по себе котел отопления  прогревается достаточно быстро, поскольку скорость циркуляции в системе на этой стадии пренебрежимо мала, поскольку она зависит не только от разницы температур, но и от высоты, на которую поднялась в системе горячая вода из котла. С другой стороны, по мере роста скорости циркуляции возрастает поток холодной воды из непрогретой системы в котел. Пока вся холодная вода в системе отопления не окажется замещена теплой водой из котла   это будет продолжаться. Таким образом, в силу инерционности гравитационной системы отопления котел после холодного старта значительное время работает в нежелательном режиме, что может отрицательно сказаться на сроке его службы.
В стационарном режиме температура воды в обратной линии котла определяется ее температурой в линии подачи и тем, насколько охлаждается вода в отопительных приборах. Если температуру в линии подачи можно в определенных пределах изменять при помощи регулятора горения, то степень охлаждения воды в батареях за¬висит от теплоотдачи батарей и от объемного потока через них — и то и другое определяется раз и навсегда при проектировании и монтаже системы отопления. Получается, что температуру обратной линии можно поддерживать на должном уровне, если это позволяет система отопления: она рассчитана и сконструирована так, что обеспечивает достаточный объемный расход — за счет применения труб, арматуры и отопительных приборов с минимально возможным гидравлическим сопротивлением и за счет большой разницы высот расположения котла и теплопотребляющих приборов.
Можно сделать вывод, что в рамках системы отопления гравитационного типа возможно обеспечить рабочие условия котла, по крайней мере в стационарном режиме работы. Вместе с тем следует отметить, что такая система отопления предоставляет мало возможностей для создания комфорта. Ее достоинства — видимая простота и независимость от электроснабжения, к очевидным же минусам можно отнести слабую управляемость и, как следствие, необходимость в частых дозагрузках котла отопления и неэкономный расход топлива.

Категория

Поиск ответов
На правах рекламы
C-O-K.ru новости
Где Вы планируете установить котел?