Das Konzept eines Schwerkraftkühlgerätes kann in gewisser Weise mit einer natürlichen Belüftung verglichen werden, bei der eine freie Zirkulation der Luftströme realisiert wird. Im Falle der aquatischen Umgebung erfolgt die Bewegung entlang der Konturen ohne Energie- und Leistungsunterstützung durch Geräte und Ressourcen von Drittanbietern. Dies bietet die Vorteile eines Schwerkraftheizungssystems, verursacht aber auch eine Reihe von Nachteilen. Einer davon ist die Komplexität der technischen Umsetzung.
Wie das System funktioniert
Die Schwerkraft wird durch das Gesetz der Physik gewährleistet, wonach heiße Luft- und Wasserströme natürlich aufsteigen. Im Gegensatz zu Systemen mit Zwangsumlauf müssen keine Pumpeinrichtungen oder Dampferzeuger eingesch altet werden, die das Arbeitsmedium unter Druck entlang der Bahn schiebenKonturen. Unter den Bedingungen eines Privathauses ist eine Schwerkraftheizung allein durch die minimale Verbindung von indirekten Kommunikations- und Energieknoten vorteilhaft. Dies bedeutet jedoch keineswegs, dass sich der Benutzer nur mit Rohren befassen muss. Ein Boiler am tiefsten Punkt des Komplexes sorgt für die Erwärmung des Wassers. Von dort werden die Ströme durch Rohre zu den Heizungsverbrauchern des Kühlmittels (Konvektoren, Heizkörper, Batterien) geleitet. Außerdem gelangt das bereits gekühlte Wasser in den Abschnitt des Ausdehnungsgefäßes und läuft beim Ansammeln in den Abflusskanal über - entweder zum Kessel oder zum Abwasserkanal.
Einrohr- und Zweirohrsysteme
Schemata für Heizkreise können unterschiedlich sein. Beim einfachsten Einrohrsystem gibt es keinen Kühlmittelrücklaufsteg mit Wasserzulauf. Vertikale Systeme dieser Art sind technisch einfacher zu realisieren, was körperlichen und finanziellen Aufwand spart. Es gibt aber auch gravierende Nachteile bei Einrohr-Schwerkraftheizungen, die sich in folgenden Nuancen ausdrücken:
- Die fehlende Möglichkeit, die Temperatur für jede Heizung separat einzustellen, da sie in Reihe gesch altet sind.
- Obligatorische Platzierung des Ausdehnungsgefäßes bei vertikaler Befüllung.
- Höhere Druckanforderungen für die Wasserzirkulation. Aus diesem Grund werden Einrohrsysteme häufiger nach den Prinzipien der erzwungenen Bewegung des Kühlmittels mit dem Anschluss von Pumpen ausgeführt.
In einem Zweirohrsystem verteilt sich die Wärme gleichmäßig. Ein Kreislauf leitet heiße Ströme zu bedingten Heizkörpern,und der zweite dient dem Rücklaufzweig, durch den k altes Wasser zur empfangenden Ausrüstung zurückkehrt. Aufgrund des Gleichgewichts des Kühlmittels in der Rohrleitung ist das Zweikreisschema leichter einer natürlichen Regulierung durch die Wirkung der Schwerkraft ohne die Unterstützung zusätzlicher Zirkulationseinrichtungen zugänglich.
Offene und geschlossene Systeme
Der Unterschied zwischen diesen Systemen liegt in der Leistung des Ausgleichsbehälters - dem höchsten Punkt des gesamten Komplexes. In offenen Tanks sammelt sich Wasser, bis der Schwimmermechanismus aktiviert wird. Die Flüssigkeit füllt den Tank bis zu einem bestimmten Niveau, wonach der Schwimmer die Freisetzung des Luftgemischs und die Befüllung durch das angeschlossene Steigrohr aktiviert. In einem geschlossenen Schwerkraftheizungssystem wird ein Membrantank verwendet, in dem zwei Abschnitte vorgesehen sind - mit Luft (Gasgemisch) und Wasser im unteren Teil. Bei minimalem Druck ist der Behälter leer, aber wenn er sich mit Flüssigkeit füllt, beginnt die Membran, den oberen Teil zusammenzudrücken, wodurch das Luftventil geöffnet und der Druck ausgeglichen wird.
Kesselauswahl
Die Verwendung des Konzepts der Schwerkraftheizung an sich bedeutet, dass weder Gas noch Strom im Haus bereitgestellt werden. Andernfalls wäre es sinnvoller, einen Zwangsumlauf mit ausreichender Wärmezufuhr aus der Hauptenergiequelle zu organisieren. Daher ist die einzige Option für einen Kessel für ein Schwerkraftheizungssystem ein Festbrennstoffgerät - beispielsweise ein Holzfeuerungsgerät. Auch die Kombination aus Naturumlauf und traditionellem Ofen gibt Gründesprechen Sie über die geringe Leistung des Komplexes. Das System wird zunächst ineffizient sein, aber sein Wirkungsgrad kann durch den Pyrolyseeffekt gesteigert werden, der moderne Modifikationen von Festbrennstoffkesselanlagen mit einer Leistung von 20 bis 40 kW mit zwei Brennkammern auszeichnet. In der Zusatzkammer werden die bei der ersten Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Gase verbrannt. Übrigens reduziert die Minimierung von Verbrennungsprodukten am Auslass auch die Anforderungen an den Schornstein.
Auswahl des Rohrmaterials
Wie beim Sanitär können auch bei einer Naturumlaufheizung Rohre aus Kunststoff und Metall verwendet werden. Einschränkungen bei der Verwendung bestimmter Materialien hängen von individuellen Faktoren und Bedingungen ab. Beispielsweise sorgt ein offenes Heizsystem für eine stärkere Belüftung der Kreisläufe mit Sauerstoff und Kohlendioxid, was für Stahl unerwünscht ist. Umgekehrt wird sich Solid-State-Metal in geschlossenen Zweigen von großformatigen Netzwerken rechtfertigen, die mit hohen Lasten arbeiten. Bei der Wartung von Wasser von schlechter Qualität ist es besser, Kupferrohre zu verwenden. Für eine Schwerkraftheizung ist der Einsatz dieses Metalls aufgrund seiner Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und mineralische Einschlüsse im Kühlmittel vorteilhaft.
Im Prinzip haben sowohl Kupfer als auch Kunststoff den Vorteil, dass es sich um leichte Materialien handelt, die eine präzise Installation komplexer Pipeline-Kommunikationsleitungen ermöglichen, was bei der Implementierung von Schwerkraftsystemen sehr wichtig ist. Für die Heizung an sich ist Kunststoff aber noch nicht die beste Option – umso mehrBetrieb unter hohem Druck in der Größenordnung von 0,6 MPa. Es gibt hitzebeständige Polypropylen-Rohre, die speziell zum Erhitzen entwickelt wurden und etwa 120 ° C standh alten, aber Dichtungsprobleme treten häufiger an Stößen und Übergängen auf, die nicht so zuverlässig sind wie Metallkonturnähte.
Optimaler Rohrdurchmesser
Im Gegensatz zu Systemen mit Zwangsumlauf wird hier die Dicke der Konturen größer. Der Durchmesser des Rohrs einer Schwerkraftheizung beträgt 50 mm, es kann jedoch zu Anpassungen in verschiedenen Bereichen kommen. Um beispielsweise die thermische Effizienz des Komplexes aufrechtzuerh alten, empfehlen Installateure, die Konturen zu verengen. Der Betrag der Anpassung hängt von der Länge der durchgezogenen Linie von der Naht zum anderen Übergangspunkt ab.
Montagewerkzeuge und Verbrauchsmaterialien
Das Hauptwerkzeug wird zum Verlegen, Befestigen und Verbinden von Rohren benötigt. Schneiden und Schweißen werden mit Rohrschneidern, Gasschneidern, Invertergeräten und Lot durchgeführt. Sowohl für Kunststoff als auch für Kupfer mit Stahl wird Ihr Schweißwerkzeug mit der passenden Leistung ausgewählt. Gleiches gilt für Verbrauchsmaterialien. Beispielsweise werden Kupferstrukturen durch Löten mit Klemm- und Crimpfittings verbunden. Um eine Kupfer-Schwerkraftheizung mit Kreisläufen aus anderen Materialien zu verbinden, werden nur lösbare Adapter und Fittings verwendet. Dieses Metall haftet nicht gut an anderen Materialien. In anderen Fällen kann jedoch leichtes Lot bis zu 450 ° C erh alten werdenAcetylen- oder Propan-Butan-Brenner sowie elektrische Lötkolben. Darüber hinaus ist es für hochwertige Verbindungen nützlich, Teflonbänder, Fittings, T-Stücke, dielektrische Dichtungen usw. zu verwenden.
Installationstechnik
Vor der Arbeit sollten ein Kommunikationsschema und ein Aktionsplan erstellt werden. Außerdem wird die typische Installation in der folgenden Reihenfolge ausgeführt:
- Montage von Einzelknoten, Übergangsstücken und großen Linien ohne Anbindung an den Geländegrund.
- Installation der Ausrüstung - Ausdehnungsgefäß und Kessel. Der Tank kann auf dem Dachboden montiert werden - Hauptsache, die Möglichkeit einer freien Kommunikationsversorgung bleibt erh alten. Der Kessel erfordert möglicherweise einen kleinen hitzebeständigen Estrich. Eine zusätzliche Befestigung ist nicht erforderlich, da diese Art von Bodengeräten auf einer ebenen Fläche praktisch bewegungslos ist.
- Die Lagerbeschläge werden entlang der Konturen der Dichtung montiert - Stützen, Klemmen, Aufhängungen und andere Befestigungseinheiten.
- Vorbereitete Rohrkonturen, Übergangsstücke, Bögen und Ecken werden montiert. Wie macht man eine Schwerkraftheizung so, dass sie möglichst zuverlässig und vor äußeren Einflüssen geschützt ist? Zur Befestigung empfiehlt es sich, die sogenannten Schwimmklemmen zu verwenden, die keine harte, sondern eine weiche Fixierung bieten. Sie sind fest mit der vorbereiteten Trägerausrüstung verbunden, aber die Klemmmechanismen geben dem Rohr eine gewisse Bewegungsfreiheit - ein federnder Effekt, durch den das Risiko einer Beschädigung eliminiert wirdRohre unter äußerer dynamischer Belastung.
- Kommunikation und Ausrüstung werden angebunden - Abzweigrohre, Armaturen und Instrumentierung werden bei Bedarf angeschlossen.
Rohrneigung
Ein Merkmal des Geräts von Schwerkraftsystemen ist die Notwendigkeit, den Winkel in der Position horizontaler Konturen beizubeh alten. Es ist notwendig, die Wirkung der natürlichen Schwerkraftzirkulation bereitzustellen, die für die Bewegung von Wasser erforderlich ist. Wie in den technischen Vorschriften von SNiP angegeben, sollte die Neigung des Schwerkraftheizungssystems 10 mm pro 1 m betragen. Wenn diese Nuance nicht vorgesehen ist, füllen sich die Leitungen mit Luft und die Erwärmung der Kreisläufe ist ungleichmäßig.
Welches Kühlmittel verwenden?
Das optimale Arbeitsmedium für Naturumlaufsysteme ist Wasser. Die Ablehnung von Frostschutzmitteln, die häufig bei Flüssigkeitsheizungen verwendet werden, ist mit ihrer hohen Dichte und geringen Wärmeübertragung verbunden. Unter Berücksichtigung der bescheidenen Leistung einer Schwerkraftheizung und der zwingenden Anforderung an die Schwerkraftverdrängung des Kühlmittels wird Frostschutzmittel eliminiert. Dies bedeutet jedoch nicht, dass auf alternative Frostschutzzusammensetzungen grundsätzlich verzichtet werden kann. Geeignete Mischungen müssen eine hohe Fließfähigkeit (nicht niedriger als Wasser) und die Fähigkeit haben, ihre physikalischen Eigenschaften bei extrem hohen und niedrigen Temperaturen nicht zu verlieren.
Vorteile eines Schwerkraftflusssystems
Zu den Stärken von Naturumlaufheizungen gehören:
- Energieunabhängigkeit. Abwesenheitkeine externe Energiequelle steht der Nutzung der Schwerkraftheizung entgegen, daher bleibt diese Option in vielen abgelegenen Regionen die einzige Option.
- Zuverlässigkeit und Langlebigkeit. Abwesenheit von Vibrationen, die in herkömmlichen Systemen Umwälzpumpen erzeugen. Dies ermöglicht die Verwendung von Kupferrohrleitungen sowie die Organisation von Schwerkraftheizungssystemen aus Polypropylen, jedoch vorbeh altlich ihrer Beständigkeit gegen hohe Temperaturen.
- Einfache Wartung. Das Fehlen komplexer Regeleinheiten mit Automatisierung macht das System für Diagnosen und Reparaturen zu Hause zugänglicher.
Nachteile des Schwerkraftsystems
Natürlich führte die fehlende Unterstützung für die Bewegung des Kühlmittels von der Umwälzpumpe oder anderen Kraftgeräten mit Ressourcen zu einer Reihe von Mängeln solcher Systeme:
- Funktionseinschränkungen bei der Einstellung. Dies betrifft hauptsächlich die Möglichkeit der flexiblen Anpassung der Temperaturregime von Heizungen, aber der Betrieb von Festbrennstoffkesseln an sich schließt jede Automatisierung der Steuerung aus.
- Eine Schwerkraftheizung kann aufgrund ihrer bescheidenen Leistung nur in kleinen Häusern mit geringem Wärmebedarf eingesetzt werden. Hinzu kommt die Instabilität der Zirkulation.
- Verzögerungen bei der Bewegung des Kühlmittels im Winter können zum Einfrieren der Flüssigkeit führen. Aus diesem Grund ist die Suche nach Frostschutzwasserzusätzen berechtigt.
Schlussfolgerung
Rohre mit natürlicher Zirkulation des Arbeitsmediums im Zeit alter der fortschrittlichen Mechanik und programmierbare Boiler mit Boilern scheinen ver altet und ineffizient. Das stimmt in vielerlei Hinsicht, aber im Kontext des wachsenden Energieverbrauchs sieht eine Schwerkraftheizung für ein Privathaus nicht völlig fehl am Platz aus. Erstens, wenn die Länderbedingungen die Verwendung von Gas- und Elektrokesseln nicht zulassen, ist diese Entscheidung mehr als gerechtfertigt. Zweitens werden aufgrund der Energiekosten für Kraftstoff und der Wartung komplexer Geräte mehrere Ausgabenposten auf einmal entfernt.
