Loomuliku tsirkulatsiooniga küttesüsteem: levinud veekontuuride skeemid

Gravitatsioonitüüpi autonoomse küttevõrgu rajamist valitakse juhul, kui tsirkulatsioonipumba paigaldamine või tsentraliseeritud elektrivarustusega ühendumine on ebaotstarbekas, mõnikord ka võimatu.

Selline süsteem on odavam ehitada ja täielikult elektrivõrgust sõltumatu. Kuid selle toimivus sõltub suurel määral projekteerimise täpsusest.

Selleks, et loomuliku tsirkulatsiooniga küttesüsteem katkematult toimiks, on vaja arvutada selle parameetrid, paigaldada komponendid õigesti ja põhjendatult valida veeringi skeem. Me aitame neid küsimusi lahendada.

Me kirjeldasime gravitatsioonisüsteemi peamisi tööpõhimõtteid, esitasime nõuandeid torustiku valikuks, märkisime kontuuri kokkupaneku ja töösõlmede paigutuse reeglid. Eraldi tähelepanu pöörasime ühe- ja kahe toruga kütteskeemide projekteerimise ja toimimise eripäradele.

Loomuliku tsirkulatsiooni protsessi põhimõtted

Vee liikumise protsess kütteringis ilma tsirkulatsioonipumba kasutamiseta toimub looduslike füüsikaseaduste tõttu.

Nende protsesside olemuse mõistmine võimaldab asjatundlikult välja töötada küttesüsteemi projekt tüüpiliste ja ebastandardsete juhtumite jaoks.

Hüdrostaatilise rõhu maksimaalne erinevus

Iga soojuskandja (vee või antifriisi) peamine füüsikaline omadus, mis soodustab selle liikumist mööda kontuuri loodusliku tsirkulatsiooni korral, on tiheduse vähenemine temperatuuri tõustes.

Kuuma vee tihedus on väiksem kui külmal ning seetõttu tekib erinevus sooja ja külma vedelikusamba hüdrostaatilises rõhus. Külm vesi voolates soojusvahetisse tõrjub kuuma vett torust ülespoole.

Vee liikumapanevaks jõuks kontuuris loodusliku tsirkulatsiooni korral on hüdrostaatilise rõhu erinevus külma ja kuuma vedelikusamba vahel

Maja kütekontuuri saab tinglikult jagada mitmeks fragmendiks. “Kuumade” fragmentide kaudu suunatakse vesi üles, “külmade” kaudu alla. Fragmentide piirideks on küttesüsteemi ülemine ja alumine punkt.

Peamine ülesanne loodusliku tsirkulatsiooniga süsteemi modelleerimisel on saavutada maksimaalne võimalik erinevus vedelikusamba rõhus “kuumas” ja “külmas” fragmendis.

Loodusliku tsirkulatsiooni klassikaline element veekontuuris on kiirenduskollektor (peamine püstik) – vertikaalne toru, mis on suunatud soojusvahetist ülespoole.

Kiirenduskollektor peab olema maksimaalse temperatuuriga, mistõttu see isoleeritakse kogu ulatuses. Kuigi kui kollektori kõrgus ei ole suur (nagu ühekorruseliste majade puhul), siis isolatsiooni ei pruugi teha, sest vesi selles ei jõua jahtuda.

Tavaliselt projekteeritakse süsteem nii, et kiirenduskollektori ülemine punkt langeb kokku kogu kontuuri ülemise punktiga. Sinna paigaldatakse väljund avatud tüüpi paisupaaki või õhu väljalaskeklapp, kui kasutatakse membraanpaaki.

Siis on kontuuri “kuuma” fragmendi pikkus minimaalne võimalik, mis toob kaasa soojuskadude vähenemise sellel lõigul.

Samuti on soovitav, et kontuuri “kuum” fragment ei oleks ühendatud pika lõiguga, mis transpordib jahtunud soojuskandjat. Ideaalsel juhul langeb veekontuuri alumine punkt kokku kütteseadmesse paigutatud soojusvaheti alumise punktiga.

Mida madalamal küttesüsteemis katel asub, seda väiksem on vedelikusamba hüdrostaatiline rõhk kontuuri kuumas fragmendis

Ka veekontuuri “külma” segmendi jaoks on omad reeglid, mis suurendavad vedeliku rõhku:

• mida suuremad on soojuskaod “külmas” küttevõrgu osas, seda madalam on vee temperatuur ja suurem selle tihedus, seetõttu on loomuliku ringlusega süsteemide toimimine võimalik ainult märkimisväärse soojusülekande korral;
• mida suurem on kaugus kontuuri alumisest punktist radiaatorite ühenduseni, seda suurem on veesamba lõik minimaalse temperatuuri ja maksimaalse tihedusega.

Viimase reegli täitmise tagamiseks paigaldatakse ahi või katel sageli maja madalaimasse punkti, näiteks keldrisse. Sellise katla paigutusega tagatakse maksimaalne võimalik vahemaa radiaatorite alumise taseme ja vee sisenemispunkti vahel soojusvahetisse.

Siiski ei tohiks kõrgus veeahela alumise ja ülemise punkti vahel loomuliku ringluse korral olla liiga suur (praktikas mitte üle 10 meetri). Ahi või katel soojendavad ainult soojusvahetit ja kiirenduskollektori alumist osa.

Kui see fragment on kogu veeahela kõrguse suhtes tühine, siis on rõhulangus “kuumas” kontuuri fragmendis ebaoluline ja ringlusprotsess ei käivitu.

Loomuliku ringlusega süsteemide kasutamine kahekorruseliste hoonete puhul on täiesti õigustatud, kuid suurema korruselisuse korral on vajalik tsirkulatsioonipump.

Vee liikumise takistuse minimeerimine

Loomuliku ringlusega süsteemi projekteerimisel tuleb arvestada soojuskandja liikumiskiirusega kontuuris.

Esiteks, mida kiirem on kiirus, seda kiiremini toimub soojuse ülekanne süsteemis “katel – soojusvaheti – vekontuur – kütteradiaatorid – ruum”.

Teiseks, mida kiirem on vedeliku kiirus läbi soojusvaheti, seda väiksem on selle keemise tõenäosus, mis on eriti oluline ahikütte puhul.

Vee keemine süsteemis võib väga kalliks maksma minna – soojusvaheti demonteerimise, remondi ja uuesti paigaldamise maksumus nõuab palju aega ja vahendeid.

Sundringlusega kütte süsteemides sõltub vee liikumiskiirus peamiselt tsirkulatsioonipumba parameetritest.

Loomuliku ringlusega vekütte puhul sõltub kiirus järgmistest teguritest:

• rõhuerinevusest kontuuri fragmentide vahel selle madalaimas punktis;
• hüdrodünaamilisest takistusest küttesüsteemi;

Maksimaalse rõhuerinevuse tagamise viise on käsitletud eespool. Reaalse süsteemi hüdrodünaamilist takistust ei saa täpselt arvutada, kuna matemaatiline mudel on keeruline ja sisendandmeid on palju, mille täpsust on raske garanteerida.

Siiski on olemas üldised reeglid, mille järgimine võimaldab vähendada kütteringi takistust.

Peamised vee liikumiskiiruse vähenemise põhjused on toruseinte takistus ning ahenemiste esinemine liitmike või sulgarmatuuri tõttu. Väikese voolukiiruse korral toruseinte takistus praktiliselt puudub.

Erandiks on pikad ja peenikesed torud, mis on tüüpilised põrandakütte jaoks. Tavaliselt eraldatakse selle jaoks eraldi kontuurid sundringlusega.

Loomuliku ringlusega kontuuri jaoks torutüüpide valimisel tuleb arvestada tehniliste ahenemiste esinemist süsteemi paigaldamisel. Seetõttu ei ole metallplasttorusid soovitatav kasutada vee loomuliku ringluse korral, kuna need ühendatakse liitmikega, mille siseläbimõõt on oluliselt väiksem.

Metallplasttorude liitmikud ahendavad mõnevõrra siseläbimõõtu ja on nõrga rõhu korral tõsiseks takistuseks vee teel (+)

Torude valiku ja paigalduse reeglid

Valik teras- või polüpropüleentorude vahel toimub igasuguse ringluse korral vastavalt kriteeriumile, kas neid saab kasutada sooja vee jaoks, samuti hinna, paigaldamise lihtsuse ja kasutusea seisukohast.

Toitepüstik paigaldatakse metalltorust, sest seda läbib kõige kõrgema temperatuuriga vesi ning ahikütte või soojusvaheti rikke korral võib seda läbida ka aur.

Loomuliku ringluse korral tuleb kasutada veidi suuremat toruläbimõõtu kui tsirkulatsioonipumba kasutamise korral. Tavaliselt on kuni 200 m² suuruste ruumide kütmisel kiirenduskollektori ja tagasivoolutoru läbimõõt soojusvaheti sisendis 2 tolli.

Selle põhjuseks on vee väiksem kiirus võrreldes sundringluse variandiga, mis toob kaasa järgmised probleemid:

• kantava soojushulga vähenemine ajaühikus allikast köetavasse ruumi;
• ummistuste või õhulukkude teke, millega väike rõhk toime ei tule.

Loomuliku ringluse korral alumise toiteühendusega tuleb erilist tähelepanu pöörata õhu eemaldamisele süsteemist. Õhk ei saa täielikult väljuda soojuskandjast läbi paisupaagi, sest keev vesi jõuab esmalt seadmetesse mööda magistraali, mis asub neist allpool.

Sunnitud tsirkulatsiooni korral surub veesurve õhu süsteemi kõrgeimasse punkti paigaldatud õhukogujasse – automaatse, käsitsi või poolautomaatse juhtimisega seadmesse. Maevski kraanide abil reguleeritakse peamiselt soojusülekannet.

Gravitatsioonilistes küttesüsteemides, kus pealevool asub radiaatoritest madalamal, kasutatakse Maevski kraane otse õhu väljalaskmiseks.

Kõigil tänapäevastel kütteradiaatoritel on õhu väljalaskmise seadmed, seetõttu saab kontuuri ummistuste vältimiseks teha kalde, suunates õhu radiaatori poole.

Õhku saab eemaldada ka iga tõusutoru või süsteemi magistraalidega paralleelselt paigaldatud õhuliini õhutusseadmete abil. Märkimisväärse õhu eemaldamise seadmete arvu tõttu kasutatakse gravitatsioonilisi madalama jaotusega süsteeme väga harva.

Nõrga rõhu korral võib väike õhumull kütteseadme täielikult peatada. Nii ei ole vastavalt SNiP 41-01-2003 lubatud paigaldada küttesüsteemide torustikke ilma kaldega, kui vee liikumise kiirus on alla 0,25 m/s.

Loodusliku tsirkulatsiooni korral pole sellised kiirused saavutatavad. Seetõttu tuleb lisaks torude läbimõõdu suurendamisele järgida püsivaid kaldeid õhu eemaldamiseks küttesüsteemist. Kalle projekteeritakse arvutusega 2–3 mm meeter, korterisüsteemides ulatub kalle 5 mm-ni horisontaaljoone joonmeetri kohta.

Pealevoolu kalle tehakse vee liikumise suunas, et õhk liiguks paisupaaki või õhu väljalaske süsteemi, mis asub kontuuri ülemises punktis. Kuigi võib teha ka vastukalde, kuid sel juhul tuleb täiendavalt paigaldada õhu väljalaskeklapp.

Tagasivoolu magistraali kalle tehakse reeglina jahtunud vee liikumise suunas. Siis langeb kontuuri alumine punkt kokku tagasivoolutoru sisenemisega soojusgeneraatorisse.

Kõige levinum kombinatsioon peale- ja tagasivoolutorude kalde suunast õhumullide eemaldamiseks loodusliku tsirkulatsiooniga veekontuurist.

Väikese pindalaga põrandakütte paigaldamisel loodusliku tsirkulatsiooniga kontuuri tuleb vältida õhu sattumist selle küttesüsteemi kitsastesse ja horisontaalselt paiknevatesse torudesse. Enne põrandakütet tuleb paigaldada õhu eemaldamise seade.

Ühe- ja kahetorulised kütteskeemid

Maja kütteskeemi väljatöötamisel loodusliku veeringlusega on võimalik projekteerida nii üks kui ka mitu eraldi kontuuri. Need võivad üksteisest oluliselt erineda. Sõltumata pikkusest, radiaatorite arvust ja muudest parameetritest teostatakse need ühetoru- või kahetoruskeemi järgi.

Ühe magistraali kasutav kontuur

Süsteemi, mis kasutab radiaatorite järjestikuseks veevarustuseks sama toru, nimetatakse ühetorusüsteemiks. Lihtsaim ühetoru variant on metalltorudest küte ilma radiaatoriteta.

See on kõige odavam ja vähem probleemne viis maja kütmiseks, kui valida looduslik soojuskandja ringlus. Ainus oluline miinus on suurte torude välimus.

Kõige ökonoomsema ühetoruskeemi variandi puhul radiaatoritega voolab kuum vesi järjestikku läbi iga seadme. Siin on vaja minimaalselt torusid ja sulgemistarvikuid.

Läbimise käigus soojuskandja jahtub, seega järgmised radiaatorid saavad külmemat vett, mida tuleb sektsioonide arvu arvutamisel arvestada.

Lihtne ühetoruskeem (üleval) nõuab minimaalselt paigaldustöid ja investeeringuid. Allpool olev keerukam ja kulukam variant võimaldab radiaatoreid välja lülitada ilma kogu süsteemi peatamata.

Kõige tõhusamaks viisiks kütteseadmete ühendamisel ühetoru võrku peetakse diagonaalvarianti.

Selle loodusliku tsirkulatsiooniga kütekontuuri skeemi kohaselt siseneb kuum vesi radiaatorisse ülalt, pärast jahtumist väljub see allpool asuva toru kaudu. Sellisel viisil läbides annab kuumutatud vesi maksimaalse soojuse.

Kui nii sisse- kui ka väljalasketoru on ühendatud radiaatori alumisse ossa, väheneb soojusülekanne oluliselt, kuna kuumutatud soojuskandja peab läbima maksimaalselt pika tee. Märkimisväärse jahtumise tõttu ei kasutata sarnastes skeemides paljude sektsioonidega radiaatoreid.

'Leningradka' iseloomustub märkimisväärse soojuskadudega, mida tuleb süsteemi arvutamisel arvestada. Selle eeliseks on, et kasutades sulgemisventiile sisse- ja väljalasketorul, saab seadmeid valikuliselt remondiks välja lülitada ilma kütte tsüklit peatamata (+).

Selliste radiaatorühendustega kütekontuurid on saanud nime “Leningradka“. Vaatamata täheldatud soojuskadudele eelistatakse neid korteriküttesüsteemide paigaldamisel, põhjuseks torustiku esteetilisem paigutus.

Ühetorusüsteemide oluliseks puuduseks on võimatus üht kütteosa välja lülitada ilma vee ringlust kogu kontuuris peatamata.

Seetõttu kasutatakse tavaliselt klassikalise skeemi uuendamist paigaldades “bypass” radiaatorist möödaviimiseks haru abil, millel on kaks kuulkraani või kolmekäiguline kraan. See võimaldab reguleerida vee juurdvoolu radiaatorisse kuni selle täieliku väljalülitamiseni.

Kahe- ja enamakorruseliste hoonete puhul kasutatakse ühetoruskeemi variante vertikaalsete püstikutega. Sel juhul on kuuma vee jaotus ühtlasem kui horisontaalsete püstikute korral. Pealegi on vertikaalsed püstikud väiksema ulatusega ja sobivad paremini maja interjööri.

Ühetoru skeemi vertikaalse jaotusega kasutatakse edukalt kahekorruseliste ruumide kütmisel loomuliku tsirkulatsiooni abil. Esitatud on variant, mis võimaldab ülemiste radiaatorite väljalülitamist.

Tagasivoolutoru kasutav variant

Kui ühte toru kasutatakse kuuma vee andmiseks radiaatoritele ja teist jahutatud vee tagasijuhtimiseks katlasse või ahju, nimetatakse sellist kütteskeemi kahetorusüsteemiks. Sellist süsteemi radiaatorküttega kasutatakse sagedamini kui ühetorusüsteemi.

See on kallim, kuna nõuab lisatoru paigaldamist, kuid sellel on mitmeid olulisi eeliseid:

• ühtlasem temperatuurijaotus radiaatoritesse juhitavale soojuskandjale;
• lihtsam arvutada radiaatorite parameetrite sõltuvust köetava ruumi pindalast ja vajalikest temperatuuriväärtustest;
• tõhusam soojuse juhtimise reguleerimine igale radiaatorile.

Sõltuvalt jahutatud vee liikumissuunast kuuma vee suhtes, jagatakse kahetorusüsteemid kaasvoolulisteks ja tupiksüsteemideks. Kaasvoolulistes skeemides liigub jahutatud vesi samas suunas kui kuum vesi, seega on tsükli pikkus kogu kontuuri jaoks sama.

Tupikskeemides liigub jahutatud vesi kuuma vee vastu, seega erinevad soojuskandja ringlustsükli pikkused erinevate radiaatorite puhul. Kuna süsteemi kiirus on väike, võib kütteaeg oluliselt erineda. Need radiaatorid, mille vee ringlustsükli pikkus on väiksem, kuumenevad kiiremini.

Tupik- ja kaasvoolulise kütteskeemi valikul lähtutakse eelkõige tagasivoolutoru paigaldamise mugavusest

Küttradiaatorite suhtes on kahte tüüpi ühenduspaigutust: ülemine ja alumine. Ülemise ühenduse korral asub kuuma vee toru küttradiaatoritest kõrgemal, alumise ühenduse korral aga madalamal.

Alumise ühenduse korral on võimalik õhk eemaldada radiaatorite kaudu ja pole vaja torusid peal poolt vedada, mis on hea ruumi disaini seisukohalt.

Kuid ilma kiirenduskollektorita on rõhulang palju väiksem kui ülemise ühenduse kasutamisel. Seetõttu ei kasutata loomuliku tsirkulatsiooni põhimõttel ruumide kütmisel alumist ühendust praktiliselt kunagi.

Järeldused ja kasulik video teemal

Ühetorulise skeemi korraldamine elektriboileri alusel väikese maja jaoks:

Kahetorulise süsteemi töö ühekorruselises puitmajas põlevkütuse pika põlemisega katla alusel:

Loomuliku tsirkulatsiooni kasutamine vee liikumisel küttekontuuris nõuab täpseid arvutusi ja tehniliselt pädevat paigaldustööde teostamist. Nende tingimuste täitmisel soojendab küttesüsteem kvaliteetselt eramaja ruume ja vabastab omanikud pumba mürast ning elektrienergiast sõltuvusest.

Kui teil tekkis küsimusi teema kohta või on soovi jagada isiklikke kogemusi gravitatsioonitüüpi küttesüsteemi korraldamise ja kasutamise kohta, palun jätke kommentaare sellele artiklile. Tagasisideplokk asub allpool.