熱水器的工作原理
在低層建築中，最普遍的是單線的簡單、可靠和經濟的設計。單管系統仍然是組織單獨供熱的最流行的方式。它的功能是由於傳熱流體的連續循環。
通過管道從熱能源（鍋爐）到加熱元件並返回，它放棄了熱能並加熱了建築物。
熱載體可以是空氣、蒸汽、水或防凍劑，用於定期居住的房屋。最常見的水加熱方案。
傳統的加熱是基於物理現象和定律——水的熱膨脹、對流和重力。從鍋爐加熱，冷卻劑膨脹並在管道中產生壓力。
此外，它變得不那麼密集，因此更輕。被更重、更稠密的冷水從下方推動，它向上沖，因此離開鍋爐的管道總是盡可能向上。
在產生的壓力、對流力和重力的作用下，水流向散熱器，加熱它們，同時冷卻自身。
因此，冷卻劑釋放熱能，加熱房間。水回到已經冷的鍋爐，循環重新開始。
為房屋供熱的現代設備可以非常緊湊。您甚至不需要專門的房間來安裝它。
具有自然循環的加熱系統也稱為重力和重力。為保證液體的流動，需要觀察管道水平支管的傾斜角，應等於每延米2-3毫米。
冷卻液的體積在加熱時會增加，從而在管路中產生液壓。然而，由於水是不可壓縮的，即使稍微過量也會導致加熱結構的破壞。
因此，在任何供暖系統中，都會安裝一個補償裝置——膨脹水箱。
在重力加熱系統中，鍋爐安裝在管道的最低點，膨脹水箱在最頂部。所有管道都是傾斜的，以便冷卻劑可以通過重力從系統的一個元件移動到另一個元件
重力循環加熱系統的類型
儘管具有冷卻劑自循環的水加熱系統設計簡單，但至少有四種流行的安裝方案。佈線類型的選擇取決於建築物本身的特點和預期的性能。
要確定哪種方案有效，在每種情況下，您需要執行 液壓系統計算，考慮加熱單元的特性，計算管道的直徑等。在進行計算時，您可能需要專業人士的幫助。
具有重力循環的封閉系統
否則，封閉式系統的工作方式與其他自然循環加熱方案一樣。作為缺點，可以挑出對膨脹水箱體積的依賴性。對於加熱面積較大的房間，您需要安裝一個大容量的容器，這並不總是可取的。
具有重力循環的開放系統
系統 開放式加熱 僅在膨脹水箱的設計上與以前的類型不同。這種方案最常用於舊建築。開放系統的優點是可以使用臨時材料自行製造容器。水箱通常尺寸適中，安裝在客廳的屋頂或天花板下。
開放式結構的主要缺點是空氣進入管道和加熱散熱器，這會導致加熱元件的腐蝕增加和快速失效。播放系統也是開路中的常見“客人”。因此，散熱器安裝在一個角度，馬耶夫斯基起重機需要排氣。
自循環單管系統
加熱後的冷卻液進入電池上部支管，通過下部出口排出。之後，熱量進入下一個加熱單元，依此類推，直到最後一點。回流管從最後一個電池返回到鍋爐。
該解決方案有幾個優點：
- 天花板下和地板以上沒有成對的管道。
- 節省系統安裝費用。
這種解決方案的缺點 明顯的。加熱散熱器的熱量輸出及其加熱強度隨著與鍋爐的距離而降低。實踐表明，自然循環的兩層房屋的單管供暖系統，即使觀察所有坡度並選擇正確的管徑，也經常重做（通過安裝抽水設備）。
單迴路流動加熱方案是什麼樣的？
在聚落範圍內的各種用途的多層建築中，采暖是集中進行的，即房屋有一個供暖主輸入和水閥，一個或多個供暖單元。
- 加熱裝置位於單獨的房間內，為安全起見，上鎖；
照片 1. 單迴路加熱系統的條件圖像，指示整個迴路中冷卻劑的溫度。
- 水閥是第一位的；
- 在閥門之後，安裝了泥漿收集器 - 過濾器中保留了冷卻劑中的異物夾雜物：污垢，沙子，鐵鏽；
- 然後按照安裝在回水和供水（或迴路的起點和終點）上的 DHW 閥門。
它們的目的是提供熱水供應，可以從供水或回水供應。在冬天，冷卻劑變得非常熱，遠超過 100°C（由於管道中的高壓而不會發生沸騰）。
參考！在單管系統中，類似的原理是通過從迴路末端供應熱水來實現的，其中水已經冷卻到可接受的溫度。因此，如果主電源的溫度降低，則 DHW 將電源更改為電路的起點。
這樣的水不能用於家庭需要，因此啟動回流，其中溫度已經降低到可接受的水平。在秋春季節，供暖不那麼強烈，回水太冷，所以生活熱水是由供水供應的。
一種方便且常見的方案是開放式取水口：
- 來自 CHPP 的沸水進入電梯單元，在壓力下與系統中已經循環的水混合，產生溫度約為 70°C 的水，進入散熱器；
- 多餘的冷卻液進入回流管；
- 熱量分配是在閥門或帶有閥門的收集器的幫助下進行的，該收集器用於房屋的每個部分。
返回和供應通常位於地下室，有時它們是分開的：返回在地下室，供應在閣樓。
優點
單管系統的優勢被認為是便宜的，這是該系統的唯一優勢。隨著兩管系統的普及和完善，公寓樓中的單管系統使用越來越少。
在私人住宅中，設計的經濟性和簡單性得到了更高的評價——它可以用自己的雙手組裝，易於維護並且不易揮發。
缺點
還有更多：
- 需要準確計算主幹管和支管的管徑；
- 在電路末端的散熱器中，溫度會更低，因此您將不得不考慮增加加熱裝置的體積；
- 出於同樣的原因，一個分支上的散熱器數量將受到限制，因為大量的均勻加熱是不可能的。
水加熱裝置
作為場所的加熱元件可以是：
- 安裝在窗戶開口下方和冷牆附近的傳統散熱器，例如，在建築物的北側；
- 地暖的管道輪廓，否則 - 溫暖的地板；
- 踢腳線加熱器；
- 地闆對流器。
水散熱器加熱是列出的最可靠和最便宜的選擇。完全可以自己安裝和連接電池，主要是選擇正確數量的電源部分。缺點 - 房間下部區域的加熱較弱以及設備的位置在視線範圍內，這並不總是與室內設計一致。
所有市售散熱器根據製造材料分為 4 組：
- 鋁 - 截面和整體。事實上，它們是由矽鋁鑄造的——一種鋁和矽的合金，它們在加熱速率方面是最有效的。
- 雙金屬。鋁電池的完整模擬，內部僅提供由鋼管製成的框架。適用範圍 - 帶中央供暖的多公寓高層建築，其中熱載體的壓力超過 10 bar。
- 鋼板。相對便宜的整體式散熱器，由沖壓金屬板和附加翅片製成。
- 生鐵截面。採用原創設計的重型、熱密集型和昂貴的設備。由於重量不錯，一些型號配備了腿 - 將這樣的“手風琴”掛在牆上是不現實的。
在需求方面，領先的位置被鋼器具佔據——它們價格低廉，而在傳熱方面，薄金屬並不遜色於矽鋁。以下是鋁、雙金屬和鑄鐵加熱器。選擇你最喜歡的。
地暖施工
地暖系統由以下元素組成：
- 由金屬塑料或聚乙烯管製成的加熱迴路，填充水泥砂漿或鋪設在原木之間（在木屋中）；
- 帶有流量計和恆溫閥的分配歧管，用於調節每個迴路中的水流量；
- 混合單元 - 一個循環泵加一個閥門（二通或三通），將冷卻劑的溫度保持在 35 ... 55°C 的範圍內。
混合單元和收集器通過兩條管道連接到鍋爐 - 供應和返回。隨著循環冷卻劑的冷卻，加熱到 60 ... 80 度的水通過閥門分批混合到迴路中。
地暖是最舒適、最經濟的供暖方式，儘管安裝成本比安裝散熱器網絡高 2-3 倍。照片中顯示了最佳加熱選項 - 地板水迴路 + 由熱頭調節的電池。
安裝階段的地暖 - 在絕緣層頂部鋪設管道，固定阻尼條以便隨後用水泥砂漿澆注
踢腳線和地闆對流器
兩種類型的加熱器在水熱交換器的設計上相似 - 帶有薄板的銅盤管 - 翅片。在落地版中，加熱部分用一個看起來像底座的裝飾外殼封閉；頂部和底部留有空隙以供空氣通過。
地闆對流器的熱交換器安裝在位於成品地板下方的外殼中。某些型號配備了低噪音風扇，可提高加熱器的性能。冷卻液通過隱藏在熨平板下方的管道供應。
所描述的設備成功地融入了房間的設計，在完全由玻璃製成的透明外牆附近，地板下的對流器是必不可少的。但普通房主並不急於購買這些電器，因為：
- 對流器的銅鋁散熱器 - 不是便宜的樂趣；
- 要為位於中間車道的小屋提供全面供暖，您必須在所有房間的周邊安裝加熱器；
- 沒有風扇的地板熱交換器效率低下；
- 與風扇相同的產品發出安靜單調的嗡嗡聲。
底板加熱裝置（左圖）和地板下對流器（右）
單獨結構的單柱加熱
如果在一棟單層建築中安裝一個主立管供暖，那麼將有可能消除這種方案的至少一個重大缺點——供暖不均勻。
如果在多層建築中實施這種供暖，則較高樓層的加熱強度將遠高於較低樓層。這將導致房子的一樓很冷，而樓上很熱。
私人住宅（豪宅，小屋）很少超過兩三層高。因此，安裝供暖系統（上述方案）不會威脅到較高樓層的溫度將遠高於較低樓層的溫度。
單管系統的積極方面
單管供暖系統的優點：
- 該系統的一個電路位於房間的整個周邊，不僅可以位於房間內，還可以位於牆下。
- 鋪設在地板以下時，管道必須隔熱以防止熱量散失。
- 這種系統允許將管道鋪設在門口，從而減少材料的消耗，從而降低建築成本。
- 加熱設備的分階段連接允許您將加熱迴路的所有必要元件連接到分配管：散熱器、加熱毛巾架、地暖。散熱器的加熱程度可以通過連接到系統來調節 - 並聯或串聯。
- 單管系統允許您安裝多種類型的加熱鍋爐，例如燃氣、固體燃料或電鍋爐。如果可能關閉一個，您可以立即連接第二個鍋爐，系統將繼續加熱房間。
- 這種設計的一個非常重要的特點是能夠引導冷卻劑流向對這所房子的居民最有利的方向移動。首先，將熱流的運動引導到北部房間或位於背風側的房間。
單管系統的缺點
單管系統具有眾多優點，但應注意一些不便之處：
- 當系統長時間空閒時，它會啟動很長時間。
- 將系統安裝在兩層（或以上）房屋時，上部散熱器的供水溫度非常高，而下部散熱器的供水溫度較低。用這樣的接線很難調整和平衡系統。您可以在較低的樓層安裝更多的散熱器，但這會增加成本並且看起來不太美觀。
- 如果有幾層或幾層，其中一個不能關，所以在進行維修時，必須關掉整個房間。
- 如果斜率消失，系統中可能會周期性地出現氣穴，這會降低熱傳遞。
- 運行時熱損失大。
單管系統安裝的特點
- 供暖系統的安裝從鍋爐的安裝開始；
- 在整個管道長度上，必須保持每 1 延米管道至少 0.5 厘米的坡度。如果不遵循這樣的建議，空氣會積聚在高處，阻礙水的正常流動；
- Mayevsky 起重機用於釋放散熱器上的氣鎖；
- 連接的加熱裝置前應安裝截止閥；
- 冷卻液排放閥安裝在系統的最低點，用於部分、完全排放或加註；
- 安裝重力系統（無泵）時，集熱器的高度必須距地面至少 1.5 米；
- 由於所有佈線均使用相同直徑的管道，因此應將它們牢固地固定在牆上，避免可能的偏斜，以免空氣積聚；
- 將循環泵與電鍋爐結合使用時，它們的運行必須同步，鍋爐不工作，泵不工作。
循環泵應始終安裝在鍋爐的前面，考慮到它的具體情況——它通常在不超過 40 度的溫度下工作。
系統的接線可以通過兩種方式完成：
- 水平的
- 垂直的。
水平佈線 使用最少數量的管道，並且設備串聯。但這種連接方式的特點是空氣堵塞，沒有調節熱流的可能。
通過垂直佈線，管道鋪設在閣樓中，通向每個散熱器的管道從中心線離開。通過這種接線，水流向相同溫度的散熱器。這種特性是垂直佈線的特徵 - 存在用於多個散熱器的公共立管，無論地板如何。
以前，這種供暖系統因其成本效益和易於安裝而非常受歡迎，但逐漸地，由於操作過程中出現的細微差別，他們開始放棄它，目前很少用於私人住宅的供暖。
種類
有多種兩管加熱結構，它們在安裝方案、接線類型、冷卻劑的運動方向和循環方面有所不同。
根據安裝計劃
根據安裝方案，來自兩個迴路的加熱系統分為兩個亞種：
- 水平的。在這樣的系統中，水流通過的管道水平鋪設，為每層樓創建一個單獨的子電路。這樣的方案更適合單層房屋或多層建築，但長度較大。
- 垂直的。該方案假設存在幾個垂直排列的立管，每個立管都連接到位於一個位於另一個之上的空間中的散熱器。這種方法比較適合小面積的二層以上的房子。
按接線類型
這裡也有兩個品種。
- 頂部接線。如果加熱鍋爐和膨脹水箱位於房屋的上部，例如在隔熱閣樓中，則使用它。使用這種類型的佈線，兩個電路的管道都在頂部、天花板下方進行，並從它們下降到散熱器。
- 底部接線。如果加熱元件安裝在系統主電路下方（例如地下室），則在地板和窗台之間的間隙中鋪設管道更為方便，這將簡化散熱器的連接。
冷卻液方向
- 用相反的動作。顧名思義，在這種情況下，直線迴路中的水以與冷凍水返回鍋爐的方向相反的方向移動。這種類型的一個特徵是存在“死角” - 最終輻射器，兩個電路的最遠點在其中連接。
- 隨著過往的交通。在此設計中，兩個迴路中的冷卻劑沿相同方向移動。
循環
自然循環系統。在這裡，冷卻劑沿迴路的運動由迴路中的溫差和管道的斜率保證。這種系統的特點是加熱速率低，但不需要連接額外的設備。
目前，此選項更多地用於季節性生活的房屋。
強制循環系統。循環泵內置在其中一個迴路中（通常是返回迴路），以確保水的流動。這種方法提供了更快和更均勻的房間供暖。
理論馬蹄鐵 - 重力是如何工作的
供暖系統中水的自然循環由於重力而運行。這是如何發生的：
- 我們拿一個敞開的容器，裝滿水並開始加熱。最原始的選擇是燃氣灶上的平底鍋。
- 下部液層溫度升高，密度降低。水變輕了。
- 在重力的影響下，較重的上層下沉到底部，取代了密度較小的熱水。流體的自然循環開始，稱為對流。
示例：如果將 1 立方米的水從 50 度加熱到 70 度，它會變輕 10.26 公斤（見下表，不同溫度下的密度）。如果繼續加熱到 90 °C，則液體立方體將減少 12.47 kg，儘管溫度增量保持不變 - 20 °C。結論：水越接近沸點，循環越活躍。
同樣，冷卻劑通過重力在家庭供暖網絡中循環。被鍋爐加熱的水會失去重量，並被從散熱器返回的冷卻冷卻劑推上去。在 20–25 °C 的溫差下，流速僅為 0.1…0.25 m/s，而現代泵系統中的流速為 0.7…1 m/s。
沿高速公路和加熱裝置的流體運動速度低會導致以下後果：
- 電池有時間釋放更多熱量，冷卻劑冷卻 20–30 °C。在帶有泵和膜膨脹罐的傳統供熱網絡中，溫度下降 10-15 度。
- 因此，鍋爐必須在燃燒器啟動後產生更多的熱能。將發電機保持在 40°C 的溫度是沒有意義的 - 電流會減慢到極限，電池會變冷。
- 為了向散熱器輸送所需的熱量，有必要增加管道的流通面積。
- 具有高液壓阻力的配件和配件會惡化或完全阻止重力流動。這些包括止回閥和三通閥、急轉彎 90° 和管道收縮。
- 管道內壁的粗糙度沒有太大作用（在合理範圍內）。低流體速度 - 低摩擦阻力。
- 固體燃料鍋爐+重力加熱系統可以在沒有蓄熱器和混合單元的情況下工作。由於水流緩慢，燃燒室中不會形成冷凝水。
如您所見，冷卻劑的對流運動有正負時刻。前者應使用，後者應盡量減少。
安裝特點
根據具有冷卻劑強制循環的單管加熱系統方案的特點，設備的安裝並不困難。最初，安裝加熱單元，它們分為幾種類型：
- 使用氣體燃料；
- 柴油燃料；
- 使用固體燃料；
- 結合。
鍋爐連接到煙囪系統以及供暖總管。在這種情況下，在加熱裝置中產生兩個輸出。載體通過上層進入系統，冷卻後的液體通過下層返回。
所有結構元件均使用高壓聚丙烯、金屬或聚乙烯管連接。
強制循環泵、關閉設備、Mayevsky 水龍頭以及保護裝置連接到該線路。管道以不同的方式連接，具體取決於製造它們的材料。
什麼是強制循環？
在自然系統中，為了使載體在散熱器中均勻分佈熱量，管道安裝有斜坡。在一層的私人住宅中，這樣的條件很容易滿足。沿大周邊和多個樓層安裝管道時，系統中可能會出現空氣堵塞。此外，液體冷卻下來，極端散熱器不會接收能量。
使用氣鎖，冷卻劑停止移動，這將導致加熱鍋爐的某些設備過熱和過早失效。為了消除這些問題和故障，需要使用循環泵。有了它，您可以減少熱量損失並加快系統中流體的運動。
強制循環泵
連接散熱器
連接方式的選擇取決於它們的總數、鋪設方法、管道長度等，最常見的方法有：
• 對角線 （交叉）法：直管接在電池的上側，回水管接在其對面的下側；這種方法允許熱載體盡可能均勻地分佈在所有部分，熱損失最小；與大量部分一起使用；
• 單方面： 也多段使用，熱水管（直管）和回水管在一側連接，保證散熱器充分均勻受熱；
• 鞍座： 如果管道在地板下，將管道連接到電池的下部管道最方便；由於可見管道的數量最少，外觀看起來很吸引人，但是散熱器加熱不均勻；
• 底部： 方法與上一種方法類似，唯一不同的是直管和回水管幾乎位於同一點。
為了防止寒冷的滲透並形成熱簾，電池位於窗戶下方。在這種情況下，到地板的距離應該是 10 厘米，距離牆壁 - 3-5 厘米。
