يمكن مقارنة مفهوم جهاز التبريد بالجاذبية إلى حد ما مع التهوية الطبيعية ، حيث يتم تحقيق الدوران الحر لتدفق الهواء. في حالة البيئة المائية ، تحدث الحركة على طول الخطوط العريضة بدون دعم الطاقة والطاقة من أجهزة وموارد الجهات الخارجية. هذا يعطي مزايا نظام التسخين بالجاذبية ، ولكنه يسبب أيضًا عددًا من العيوب. واحد منهم هو تعقيد تنفيذه الفني.
كيف يعمل النظام
الجاذبية مضمونة بقانون الفيزياء ، والذي بموجبه ترتفع تيارات الهواء والماء الساخنة بشكل طبيعي. على عكس الأنظمة ذات الدوران القسري ، ليست هناك حاجة لتشغيل معدات الضخ أو مولدات البخار التي تدفع وسيط العمل تحت الضغط على طولملامح. في ظروف المنزل الخاص ، يكون نظام التدفئة بتدفق الجاذبية مفيدًا فقط من خلال الحد الأدنى من الاتصال غير المباشر وعقد الطاقة. لكن هذا لا يعني على الإطلاق أنه سيتعين على المستخدم التعامل مع الأنابيب فقط. سيكون المرجل الموجود في أدنى نقطة في المجمع مسؤولاً عن تسخين المياه. منه ، من خلال الأنابيب ، سيتم توجيه التدفقات إلى مستهلكي سخانات المبرد (مسخنات ، مشعات ، بطاريات). علاوة على ذلك ، يمر ماء التبريد بالفعل إلى قسم خزان التمدد ، وعندما يتراكم ، يفيض في قناة الصرف - إما إلى المرجل أو إلى المجاري.
أنظمة الأنبوب الواحد والأنبوبين
يمكن أن تكون مخططات دوائر التدفئة مختلفة. في أبسط نظام أحادي الأنبوب ، لا يوجد رافع رجوع المبرد مع كمية الماء. الأنظمة الرأسية من هذا النوع أسهل في التنفيذ من الناحية الفنية ، مما يوفر الجهد البدني والموارد المالية. ولكن هناك أيضًا عيوب خطيرة في أنظمة التسخين بالجاذبية أحادية الأنبوب ، والتي يتم التعبير عنها في الفروق الدقيقة التالية:
- عدم القدرة على ضبط درجة الحرارة لكل سخان على حدة ، حيث أنهما متصلان على التوالي.
- التنسيب الإلزامي لخزان التمدد للتعبئة الرأسية.
- متطلبات ضغط أعلى لتدوير المياه. لهذا السبب ، غالبًا ما يتم تنفيذ أنظمة أحادية الأنابيب وفقًا لمبادئ الحركة القسرية لسائل التبريد مع توصيل المضخات.
في نظام ثنائي الأنابيب ، يتم توزيع الحرارة بالتساوي. دائرة واحدة توجه التيارات الساخنة إلى مشعات شرطية ،والثاني يخدم فرع العودة ، والذي من خلاله يعود الماء البارد إلى جهاز الاستقبال. نظرًا لتوازن المبرد في خط الأنابيب ، فإن مخطط الدائرتين يكون أكثر قابلية للتنظيم الطبيعي بتأثير الجاذبية دون دعم معدات الدوران الإضافية.
أنظمة مفتوحة ومغلقة
يكمن الاختلاف بين هذه الأنظمة في أداء خزان التمدد - النقطة العليا للمجمع بأكمله. في الخزانات المفتوحة ، يتراكم الماء حتى تعمل آلية الطفو. يملأ السائل الخزان إلى مستوى معين ، وبعد ذلك ينشط الطفو إطلاق خليط الهواء ويملأ من خلال الناهض المتصل. في نظام تسخين مغلق بالجاذبية ، يتم استخدام خزان غشاء ، حيث يتم توفير قسمين - مع الهواء (خليط الغاز) والماء في الجزء السفلي. عند أدنى ضغط ، تكون الحاوية فارغة ، ولكن عندما تمتلئ بالسائل ، يبدأ الغشاء في ضغط الجزء العلوي ، وبالتالي فتح صمام الهواء ومعادلة الضغط.
اختيار المرجل
استخدام مفهوم التسخين بالجاذبية في حد ذاته يعني أنه لا يتم توفير الغاز ولا الكهرباء في المنزل. خلاف ذلك ، سيكون من المنطقي تنظيم الدوران القسري مع إمداد حراري بطاقة كافية من مصدر الطاقة الرئيسي. لذلك ، فإن الخيار الوحيد لمرجل لنظام التدفئة بتدفق الجاذبية سيكون وحدة وقود صلب - على سبيل المثال ، وحدة حرق الأخشاب. يعطي الجمع بين الدوران الطبيعي والموقد التقليدي أسبابًا أيضًانتحدث عن القوة المنخفضة للمجمع. سيكون النظام غير فعال في البداية ، ولكن يمكن زيادة كفاءته بسبب تأثير الانحلال الحراري ، والذي يميز التعديلات الحديثة لمحطات غلايات الوقود الصلب بسعة 20 إلى 40 كيلوواط مع غرفتي احتراق. في الحجرة الإضافية ، يتم حرق الغازات المتولدة أثناء الاحتراق الأول للوقود. بالمناسبة ، تقليل منتجات الاحتراق في المنفذ سيقلل أيضًا من متطلبات المدخنة.
اختيار مادة الأنابيب
كما هو الحال مع السباكة ، يمكن استخدام الأنابيب المصنوعة من البلاستيك والمعدن لنظام التدفئة الدوراني الطبيعي. تعتمد القيود المفروضة على استخدام مواد معينة على عوامل وشروط فردية. على سبيل المثال ، يوفر نظام التسخين المفتوح تأثيرًا أكبر لتهوية الدوائر بالأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، وهو أمر غير مرغوب فيه للصلب. على العكس من ذلك ، فإن المعدن الصلب يبرر نفسه في الفروع المغلقة لشبكات كبيرة الحجم تعمل بأحمال عالية. عند خدمة المياه ذات النوعية الرديئة ، من الأفضل استخدام الأنابيب النحاسية. بالنسبة لنظام تسخين الجاذبية ، يكون استخدام هذا المعدن مفيدًا نظرًا لمقاومته لدرجات الحرارة المرتفعة وشوائب المعادن في المبرد.
من حيث المبدأ ، يتمتع كل من النحاس والبلاستيك بميزة كونها مواد خفيفة الوزن تسمح بالتركيب الدقيق لخطوط اتصالات خطوط الأنابيب المعقدة ، وهو أمر مهم جدًا في تنفيذ أنظمة الجاذبية. ومع ذلك ، لا يزال البلاستيك ليس الخيار الأفضل لنظام التدفئة على هذا النحو - أكثر من ذلكتعمل تحت ضغط مرتفع من أجل 0.6 ميجا باسكال. توجد أنابيب بولي بروبيلين مقاومة للحرارة مصممة خصيصًا للتدفئة ويمكن أن تتحمل حوالي 120 درجة مئوية ، لكن مشاكل الختم أكثر شيوعًا في المؤخرة والانتقالات ، والتي لا يمكن الاعتماد عليها مثل اللحامات المعدنية.
قطر الأنبوب الأمثل
على عكس الأنظمة ذات التدوير القسري ، في هذه الحالة ، سيكون سمك الخطوط العريضة أكبر. يبلغ قطر أنبوب نظام تسخين الجاذبية الأرضية 50 مم ، ولكن قد تكون هناك تعديلات في مناطق مختلفة. على سبيل المثال ، من أجل الحفاظ على الكفاءة الحرارية للمجمع ، يوصي السباكون بتضييق الخطوط العريضة. يعتمد مقدار التعديل على طول الخط الصلب من التماس إلى نقطة الانتقال الأخرى.
أدوات التركيب والمواد الاستهلاكية
ستكون الأداة الرئيسية ضرورية لوضع الأنابيب وربطها وربطها. يتم إجراء القطع واللحام باستخدام قواطع الأنابيب وقواطع الغاز وأجهزة العاكس واللحام. لكل من البلاستيك والنحاس بالفولاذ ، يتم اختيار أداة اللحام ذات القوة المناسبة. الأمر نفسه ينطبق على المواد الاستهلاكية. على سبيل المثال ، يتم توصيل الهياكل النحاسية عن طريق اللحام باستخدام تركيبات المشبك والتجعيد. لتوصيل نظام تسخين بالجاذبية النحاسية بدوائر مصنوعة من مواد أخرى ، يتم استخدام المحولات والتركيبات القابلة للفصل فقط. هذا المعدن لا يلتصق جيدًا بالمواد الأخرى. ولكن في حالات أخرى ، يمكن الحصول على لحام خفيف يصل إلى 450 درجة مئويةمشاعل الأسيتيلين أو البروبان - البوتان ، وكذلك مكاوي اللحام الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة للتوصيلات عالية الجودة ، سيكون من المفيد استخدام أشرطة Teflon ، والتركيبات ، والمحملات ، والحشيات العازلة للكهرباء ، وما إلى ذلك.
تقنية التثبيت
قبل العمل ، يجب وضع مخطط اتصال وخطة عمل. علاوة على ذلك ، يتم تنفيذ التثبيت النموذجي بالترتيب التالي:
- تجميع العقد الفردية والمقاطع الانتقالية والخطوط الكبيرة دون التعلق بقاعدة الموقع.
- تركيب المعدات - خزان التمدد والغلاية. يمكن تركيب الخزان في العلية - الشيء الرئيسي هو الحفاظ على إمكانية الإمداد المجاني للاتصالات. قد يتطلب المرجل ذراع تسوية صغير مقاوم للحرارة. لا يلزم تثبيت إضافي ، نظرًا لأن هذا النوع من معدات الأرضيات لا يتحرك عمليًا على سطح مستو.
- تركيبات المحمل مثبتة على طول محيط الحشية - الدعامات والمشابك والمعلقات ووحدات التثبيت الأخرى.
- تم تجهيز خطوط الأنابيب وأجزاء الانتقال والمرفقين والزوايا. كيف تصنع نظام تسخين بالجاذبية بحيث يكون موثوقًا ومحميًا من التأثيرات الخارجية قدر الإمكان؟ للتثبيت ، يوصى باستخدام ما يسمى بالمشابك العائمة ، والتي لا توفر تثبيتًا صعبًا ، ولكن ناعمًا. إنها مرتبطة بقوة بمعدات الناقل المُعدة ، لكن آليات التثبيت تمنح الأنبوب بعض حرية الحركة - تأثير نابض ، والذي من خلاله يتم التخلص من خطر التلفمواسير تحت الحمل الديناميكي الخارجي
- يتم ربط الاتصالات والمعدات - يتم توصيل الأنابيب الفرعية والتجهيزات والأجهزة إذا لزم الأمر.
منحدر الأنابيب
ميزة جهاز أنظمة الجاذبية هي الحاجة إلى الحفاظ على الزاوية في وضع الخطوط الأفقية. من الضروري توفير تأثير دوران الجاذبية الطبيعي اللازم لحركة الماء. كما هو مذكور في اللوائح الفنية لـ SNiP ، يجب أن يكون منحدر نظام تسخين الجاذبية 10 مم لكل متر واحد. إذا لم يتم توقع هذا الفارق الدقيق ، فستمتلئ الخطوط بالهواء ، وسيكون تسخين الدوائر غير متساوٍ.
ما المبرد الذي يجب استخدامه؟
وسيط العمل الأمثل لأنظمة الدورة الدموية الطبيعية هو الماء. يرتبط رفض التجمد ، الذي يستخدم غالبًا في التسخين السائل ، بكثافته العالية ونقل الحرارة المنخفض. مع الأخذ في الاعتبار الأداء المتواضع لنظام التسخين بتدفق الجاذبية والمتطلبات الإلزامية للإزاحة الجاذبية لسائل التبريد ، يتم التخلص من التجمد. لكن هذا لا يعني أنه يمكن التخلي عن التركيبات البديلة المضادة للتجمد من حيث المبدأ. يجب أن تحتوي الخلائط المناسبة على سيولة عالية (ليست أقل من الماء) والقدرة على عدم فقد الخصائص الفيزيائية في درجات الحرارة العالية والمنخفضة للغاية.
إيجابيات نظام تدفق الجاذبية
من بين نقاط القوة في أنظمة تسخين الدورة الدموية الطبيعية ما يلي:
- استقلال الطاقة. غيابلا يوجد مصدر خارجي للطاقة يمثل عقبة أمام استخدام تسخين الجاذبية ، لذلك يظل هذا الخيار في العديد من المناطق النائية هو الخيار الوحيد.
- الموثوقية والمتانة. عدم وجود الاهتزازات التي تخلق مضخات الدوران في الأنظمة التقليدية. يسمح ذلك باستخدام خطوط الأنابيب النحاسية ، فضلاً عن تنظيم أنظمة تسخين الجاذبية المصنوعة من مادة البولي بروبيلين ، ولكنها تخضع لمقاومتها لدرجات الحرارة المرتفعة.
- سهولة الصيانة. يجعل عدم وجود وحدات تنظيمية معقدة مع التشغيل الآلي النظام أكثر سهولة للتشخيص والإصلاحات في المنزل.
سلبيات نظام تدفق الجاذبية
بالطبع ، أدى عدم وجود دعم لحركة المبرد من مضخة الدوران أو معدات الطاقة الأخرى ذات الموارد إلى عدد من أوجه القصور في هذه الأنظمة:
- القيود الوظيفية من حيث التعديل. يتعلق هذا بشكل أساسي بإمكانية التعديل المرن لأنظمة درجة حرارة السخانات ، لكن تشغيل غلايات الوقود الصلب في حد ذاته يستبعد أي تحكم آلي.
- نظرًا لأدائها المتواضع ، لا يمكن استخدام نظام تسخين الجاذبية إلا في المنازل الصغيرة ذات متطلبات التدفئة المنخفضة. يضاف إلى ذلك عدم استقرار الدورة الدموية.
- التأخير في حركة المبرد في الشتاء يمكن أن يؤدي إلى تجمد السائل. لهذا السبب ، فإن البحث عن المضافات المائية المضادة للتجمد له ما يبرره.
الخلاصة
الأنابيب ذات الدوران الطبيعي لوسط العمل في عصر الميكانيكا التقدمية والغلايات القابلة للبرمجة مع الغلايات تبدو قديمة وغير فعالة. هذا صحيح من نواح كثيرة ، ولكن في سياق زيادة استهلاك الطاقة ، لا يبدو نظام التدفئة بالجاذبية لمنزل خاص في غير محله تمامًا. أولاً ، إذا كانت ظروف البلد لا تسمح باستخدام غلايات الغاز والكهرباء ، فسيكون هذا القرار أكثر من مبرر. ثانيًا ، تتم إزالة العديد من بنود المصروفات في وقت واحد ، نظرًا لتكلفة الطاقة بالوقود وصيانة المعدات المعقدة.
