ניתן להשוות במובן מסוים את הרעיון של התקן קירור כבידה לאוורור טבעי, שבו מתממשת זרימת אוויר חופשית. במקרה של הסביבה המימית, תנועה מתרחשת לאורך קווי המתאר ללא תמיכת אנרגיה וכוח ממכשירים ומשאבים של צד שלישי. זה נותן את היתרונות של מערכת חימום כבידה, אבל גם גורם למספר חסרונות. אחד מהם הוא המורכבות של היישום הטכני שלו.
איך המערכת עובדת
כוח המשיכה מובטח על ידי חוק הפיזיקה, לפיו זרמי אוויר ומים חמים עולים באופן טבעי. בניגוד למערכות עם מחזור מאולץ, אין צורך להפעיל ציוד שאיבה או מחוללי קיטור הדוחפים את המדיום העובד בלחץ לאורךקווי מתאר. בתנאים של בית פרטי, מערכת חימום זרימת הכבידה מועילה רק על ידי חיבור מינימלי של תקשורת עקיפה וצמתי אנרגיה. אבל זה בכלל לא אומר שהמשתמש יצטרך להתמודד רק עם צינורות. דוד הממוקם בנקודה הנמוכה ביותר של המתחם יהיה אחראי על חימום המים. ממנו, דרך צינורות, הזרימות יופנו לתנורי החימום-צרכני נוזל הקירור (קונווקטורים, רדיאטורים, סוללות). יתר על כן, המים המתקררים כבר עוברים לקטע של מיכל ההרחבה וככל שהם מצטברים, עולים על גדותיהם לתוך תעלת הניקוז - או לדוד או לביוב.
מערכות צינור אחד ושני צינורות
סכימות למעגלי חימום יכולות להיות שונות. במערכת החד-צינורית הפשוטה ביותר, אין הגברה להחזרת נוזל קירור עם צריכת מים. מערכות אנכיות מסוג זה קלות יותר ליישום מבחינה טכנית, מה שחוסך במאמץ פיזי וכספים. אך ישנם גם חסרונות רציניים במערכות חימום כבידה חד-צינוריות, המתבטאים בניואנסים הבאים:
- העדר היכולת להתאים את הטמפרטורה לכל דוד בנפרד, שכן הם מחוברים בסדרה.
- מיקום חובה של מיכל הרחבה למילוי אנכי.
- דרישות לחץ גבוהות יותר למחזור המים. מסיבה זו, מערכות חד-צינוריות מבוצעות לעתים קרובות יותר על פי עקרונות התנועה הכפויה של נוזל הקירור עם חיבור משאבות.
במערכת דו-צינורית, החום מתפזר באופן שווה. מעגל אחד מכוון זרמים חמים לרדיאטורים מותנים,והשני משרת את סניף החזרה, דרכו חוזרים מים קרים לציוד הקולט. בשל האיזון של נוזל הקירור בצינור, ערכת שני המעגלים ניתנת בקלות רבה יותר לוויסות טבעי עם השפעת כוח המשיכה ללא תמיכה בציוד זרימה נוסף.
מערכות פתוחות וסגורות
ההבדל בין המערכות הללו טמון בביצועים של מיכל ההרחבה - הנקודה העליונה של המתחם כולו. במיכלים פתוחים מצטברים מים עד להפעלת מנגנון הציפה. הנוזל ממלא את המיכל עד לרמה מסוימת, ולאחר מכן המצוף מפעיל את שחרור תערובת האוויר ומילוי דרך העלייה המחוברת. במערכת חימום כבידה סגורה, נעשה שימוש במיכל ממברנה, שבו מסופקים שני חלקים - עם אוויר (תערובת גז) ומים בחלק התחתון. בלחץ מינימלי המיכל ריק, אך כשהוא מתמלא בנוזל, הממברנה מתחילה לדחוס את החלק העליון ובכך פותחת את שסתום האוויר ומשווה את הלחץ.
בחירת דודים
שימוש במושג חימום כבידה כשלעצמו אומר שלא מסופקים גז או חשמל בבית. אחרת, זה יהיה רציונלי יותר לארגן מחזור מאולץ עם אספקת חום של כוח מספיק ממקור האנרגיה הראשי. לכן, האפשרות היחידה לדוד עבור מערכת חימום זרימת כוח הכבידה תהיה יחידת דלק מוצק - למשל, אחת הבוערת עצים. גם השילוב של זרימה טבעית ותנור מסורתי נותן סיבותלדבר על העוצמה הנמוכה של המתחם. המערכת תהיה בתחילה לא יעילה, אך ניתן להגביר את יעילותה בשל אפקט הפירוליזה, המבדיל בין שינויים מודרניים של מפעלי דודי דלק מוצק בהספק של 20 עד 40 קילוואט עם שני תאי בעירה. בתא הנוסף שורפים את הגזים הנוצרים בעת הבעירה הראשונה של הדלק. אגב, מזעור מוצרי בעירה בשקע תפחית גם את הדרישות לארובה.
בחירת חומרי צינור
כמו בצנרת, ניתן להשתמש בצינורות העשויים מפלסטיק ומתכת למערכת חימום במחזור טבעי. הגבלות על השימוש בחומרים מסוימים תלויות בגורמים ובתנאים בודדים. לדוגמה, מערכת חימום פתוחה מספקת אפקט גדול יותר של אוורור המעגלים עם חמצן ופחמן דו חמצני, דבר שאינו רצוי עבור פלדה. לעומת זאת, מתכת במצב מוצק תצדיק את עצמה בסניפים סגורים של רשתות בפורמט גדול הפועלות בעומסים גבוהים. בעת שירות מים באיכות ירודה, עדיף להשתמש בצינורות נחושת. עבור מערכת חימום כבידה, השימוש במתכת זו מועיל בשל עמידותה לטמפרטורות גבוהות ולתכלילים מינרלים בנוזל הקירור.
באופן עקרוני, גם לנחושת וגם לפלסטיק יש את היתרון שהם חומרים קלי משקל המאפשרים התקנה מדויקת של קווי תקשורת מורכבים בצנרת, דבר שחשוב מאוד ביישום מערכות כבידה. עם זאת, פלסטיק הוא עדיין לא האפשרות הטובה ביותר עבור מערכת החימום ככזה - על אחת כמה וכמהפועל בלחץ גבוה בסדר גודל של 0.6 MPa. ישנם צינורות פוליפרופילן עמידים בחום שתוכננו במיוחד לחימום ויכולים לעמוד בכ-120 מעלות צלזיוס, אך בעיות איטום שכיחות יותר בקתות ובמעברים, שאינם אמינים כמו ריתוך קווי מתאר.
קוטר צינור אופטימלי
בניגוד למערכות עם מחזור מאולץ, במקרה זה, עובי קווי המתאר יהיה גדול יותר. קוטר הצינור של מערכת חימום זרימת הכבידה הוא 50 מ מ, אך ייתכנו התאמות באזורים שונים. כך למשל, על מנת לשמור על היעילות התרמית של המתחם, אינסטלטורים ממליצים להצר את קווי המתאר. כמות ההתאמה תלויה באורך הקו המוצק מהתפר לנקודת המעבר השנייה.
כלי הרכבה וחומרים מתכלים
יהיה צורך בכלי הראשי להנחת, הידוק וחיבור צינורות. חיתוך וריתוך מתבצעים עם חותכי צינורות, חותכי גז, מכשירי אינוורטר והלחמה. גם עבור פלסטיק וגם עבור נחושת עם פלדה, כלי הריתוך שלך בעוצמה המתאימה נבחר. כך גם לגבי חומרים מתכלים. לדוגמה, מבני נחושת מחוברים על ידי הלחמה באמצעות אביזרי מהדק ולחיצה. כדי לחבר מערכת חימום כבידה נחושת עם מעגלים העשויים מחומרים אחרים, משתמשים רק במתאמים ואביזרים ניתנים להסרה. מתכת זו אינה נצמדת היטב לחומרים אחרים. אבל במקרים אחרים, ניתן להשיג הלחמה קלה עד 450 מעלות צלזיוסלפידי אצטילן או פרופאן-בוטאן, כמו גם ברזי הלחמה חשמליים. בנוסף, לחיבורים איכותיים, יועיל להשתמש בסרטי טפלון, אביזרים, טי, אטמים דיאלקטריים וכו'.
טכניקת התקנה
לפני העבודה יש לגבש תכנית תקשורת ותכנית פעולה. יתר על כן, התקנה טיפוסית מתבצעת בסדר הבא:
- הרכבה של צמתים בודדים, קטעי מעבר וקווים גדולים ללא הצמדות לבסיס האתר.
- התקנת ציוד - מיכל הרחבה ודוד. ניתן להרכיב את הטנק בעליית הגג - העיקר לשמור על האפשרות של אספקה חופשית של תקשורת. הדוד עשוי לדרוש מגהץ קטן עמיד בחום. הידוק נוסף אינו נדרש, שכן סוג זה של ציוד רצפה כמעט ללא תנועה על משטח שטוח.
- אביזרי המיסבים מותקנים לאורך קווי המתאר של האטם - תומכים, מהדקים, מתלים ויחידות קיבוע אחרות.
- מותקנים קווי מתאר של צינורות, חלקי מעבר, מרפקים ופינות. כיצד ליצור מערכת חימום כבידה כך שתהיה אמינה ומוגנת ככל האפשר מהשפעות חיצוניות? עבור הידוק, מומלץ להשתמש במה שנקרא מהדקים צפים, המספקים קיבוע לא קשה, אלא רך. הם מחוברים היטב לציוד המוביל המוכן, אך מנגנוני ההידוק מעניקים לצינור חופש תנועה מסוים - אפקט קפיצי, שבגללו הסיכון לנזק מתבטלצינורות תחת עומס דינמי חיצוני.
- תקשורת וציוד מקושרים - צינורות מסועפים, אביזרים ומכשור מחוברים במידת הצורך.
שיפוע צינור
מאפיין של התקן של מערכות כבידה הוא הצורך לשמור על הזווית במצב של קווי מתאר אופקיים. יש צורך לספק את ההשפעה של זרימת כבידה טבעית הנדרשת לתנועת מים. כפי שצוין בתקנות הטכניות של SNiP, השיפוע של מערכת חימום הכבידה צריך להיות 10 מ מ לכל 1 מ'. אם ניואנס זה לא צפוי, הקווים יתמלאו באוויר, והחימום של המעגלים יהיה לא אחיד.
באיזה נוזל קירור להשתמש?
מדיום העבודה האופטימלי עבור מערכות מחזור טבעי הוא מים. הדחייה של חומר מונע קפיאה, המשמש לעתים קרובות בחימום נוזלי, קשורה לצפיפות הגבוהה שלו ולהעברת חום נמוכה. בהתחשב בביצועים הצנועים של מערכת חימום זרימת הכבידה והדרישה המחייבת לעקירה הכבידה של נוזל הקירור, מונע קפיאה מסולק. אבל זה לא אומר שניתן לנטוש באופן עקרוני קומפוזיציות אנטיפריז חלופיות. תערובות מתאימות חייבות להיות בעלות נזילות גבוהה (לא נמוכה ממים) ויכולת לא לאבד תכונות פיזיקליות בטמפרטורות גבוהות ונמוכות במיוחד.
היתרונות של מערכת זרימת כבידה
בין החוזקות של מערכות חימום במחזור טבעי הן הבאות:
- עצמאות אנרגטית. הֶעְדֵרשום מקור אנרגיה חיצוני אינו מהווה מכשול לשימוש בחימום הכבידה, ולכן באזורים מרוחקים רבים האפשרות הזו נותרה האפשרות היחידה.
- אמינות ועמידות. היעדר רעידות, אשר במערכות קונבנציונליות יוצרות משאבות סירקולציה. זה מאפשר שימוש בצינורות נחושת, כמו גם ארגון מערכות חימום כבידה העשויות מפוליפרופילן, אך בכפוף לעמידותן לטמפרטורות גבוהות.
- תחזוקה קלה. היעדר יחידות רגולטוריות מורכבות עם אוטומציה הופך את המערכת לנגישה יותר לאבחון ותיקונים בבית.
חסרונות של מערכת זרימת כוח הכבידה
כמובן, חוסר התמיכה בתנועת נוזל הקירור ממשאבת המחזור או ציוד כוח אחר עם משאבים הוביל למספר חסרונות של מערכות כאלה:
- מגבלות פונקציונליות מבחינת התאמה. זה נוגע בעיקר לאפשרות של התאמה גמישה של משטרי הטמפרטורה של תנורי חימום, אך פעולתם של דודי דלק מוצק כשלעצמה אינה כוללת כל אוטומציה בשליטה.
- בשל הביצועים הצנועים שלה, מערכת חימום כבידה יכולה לשמש רק בבתים קטנים עם דרישות חימום נמוכות. לכך נוסף חוסר היציבות במחזור.
- עיכובים בתנועת נוזל הקירור בחורף עלולים להוביל להקפאה של הנוזל. מסיבה זו, החיפוש אחר תוספי מים נגד קפיאה מוצדק.
מסקנה
צינורות עם זרימה טבעית של מדיום העבודה בעידן המכניקה המתקדמת ודוודים הניתנים לתכנות עם דוודים נראים מיושנים ולא יעילים. במובנים רבים זה נכון, אבל בהקשר של צריכת אנרגיה הגדלה, מערכת חימום כבידה לבית פרטי לא נראית לגמרי לא במקום. ראשית, אם תנאי המדינה אינם מאפשרים שימוש בדודי גז וחשמל, אז החלטה זו תהיה מוצדקת יותר. שנית, מספר סעיפי הוצאות מוסרים בבת אחת, עקב עלות האנרגיה עם דלק ותחזוקה של ציוד מורכב.
