热水器的工作原理
在低层建筑中，最普遍的是单线的简单、可靠和经济的设计。单管系统仍然是组织单独供热的最流行方式。它的功能是由于传热流体的连续循环。
通过管道从热能源（锅炉）到加热元件并返回，它放弃了热能并加热了建筑物。
热载体可以是空气、蒸汽、水或防冻剂，用于定期居住的房屋。最常见的水加热方案。
传统的加热是基于物理现象和定律——水的热膨胀、对流和重力。从锅炉加热，冷却剂膨胀并在管道中产生压力。
此外，它变得不那么密集，因此更轻。被更重、更稠密的冷水从下方推动，它向上冲，因此离开锅炉的管道总是尽可能向上。
在产生的压力、对流力和重力的作用下，水流向散热器，加热它们，同时冷却自身。
因此，冷却剂释放热能，加热房间。水回到已经冷的锅炉，循环重新开始。
为房屋供热的现代设备可以非常紧凑。您甚至不需要为其安装分配一个特殊的房间。
具有自然循环的加热系统也称为重力和重力。为保证液体的流动，需要观察管道水平支管的倾斜角，应等于每延米2-3毫米。
冷却液的体积在加热时会增加，从而在管路中产生液压。然而，由于水是不可压缩的，即使稍微过量也会导致加热结构的破坏。
因此，在任何供暖系统中，都会安装一个补偿装置——膨胀水箱。
在重力加热系统中，锅炉安装在管道的最低点，膨胀水箱在最顶部。所有管道都是倾斜的，以便冷却剂可以通过重力从系统的一个元件移动到另一个元件
重力循环加热系统的类型
尽管具有冷却剂自循环的水加热系统设计简单，但至少有四种流行的安装方案。布线类型的选择取决于建筑物本身的特性和预期的性能。
要确定哪种方案有效，在每种情况下，您需要执行 液压系统计算，考虑加热单元的特性，计算管道的直径等。在进行计算时，您可能需要专业人士的帮助。
具有重力循环的封闭系统
否则，封闭式系统的工作方式与其他自然循环加热方案一样。作为缺点，可以挑出对膨胀水箱体积的依赖性。对于加热面积较大的房间，您需要安装一个大容量的容器，这并不总是可取的。
具有重力循环的开放系统
系统 开放式加热 仅在膨胀水箱的设计上与以前的类型不同。这种方案最常用于旧建筑。开放系统的优点是可以使用临时材料自行制造容器。水箱通常尺寸适中，安装在客厅的屋顶或天花板下。
开放式结构的主要缺点是空气进入管道和加热散热器，这会导致加热元件的腐蚀增加和快速失效。播放系统也是开路中的常见“客人”。因此，散热器安装在一个角度，马耶夫斯基起重机需要排气。
自循环单管系统
加热后的冷却液进入电池上部支管，通过下部出口排出。之后，热量进入下一个加热单元，依此类推，直到最后一点。回流管从最后一个电池返回到锅炉。
该解决方案有几个优点：
- 天花板下和地板以上没有成对的管道。
- 节省系统安装费用。
这种解决方案的缺点 明显的。加热散热器的热量输出和加热强度随着与锅炉的距离而降低。实践表明，自然循环的两层房屋的单管供暖系统，即使观察所有坡度并选择正确的管径，也经常重做（通过安装抽水设备）。
单回路流动加热方案是什么样的？
在聚落范围内的各种用途的多层建筑中，采暖是集中进行的，即房屋有一个供暖主输入和水阀，一个或多个供暖单元。
- 加热装置位于单独的房间内，为安全起见，上锁；
照片 1. 单回路加热系统的条件图像，指示整个回路中冷却剂的温度。
- 水阀是第一位的；
- 在阀门之后，安装了泥浆收集器 - 过滤器中保留了冷却剂中的异物夹杂物：污垢，沙子，铁锈；
- 然后按照安装在回水和供水（或回路的起点和终点）上的 DHW 阀门。
他们的目的是提供热水供应，可以从供应或返回供应。在冬天，冷却剂变得非常热，远超过 100°C（由于管道中的高压而不会发生沸腾）。
参考！在单管系统中，类似的原理是通过从回路末端供应热水来实现的，其中水已经冷却到可接受的温度。因此，如果主电源的温度降低，则 DHW 将电源更改为电路的起点。
这样的水不能用于家庭需要，因此启动回流，其中温度已经降低到可接受的水平。在秋春季节，供暖不那么强烈，回水太冷，所以生活热水是由供水供应的。
一种方便且常见的方案是开放式取水口：
- 来自 CHPP 的沸水进入电梯单元，在压力下与系统中已经循环的水混合，产生温度约为 70°C 的水，进入散热器；
- 多余的冷却液进入回流管；
- 热量分布在阀门或带有阀门的收集器的帮助下发生在房子的每个部分。
返回和供应通常位于地下室，有时它们是分开的：返回在地下室，供应在阁楼。
优点
单管系统的优点被认为是便宜的，这是该系统的唯一优点。随着两管系统的普及和完善，公寓楼中的单管系统使用越来越少。
在私人住宅中，设计的经济性和简单性得到了更高的评价——它可以用自己的双手组装，易于维护并且不易挥发。
缺点
还有更多：
- 需要准确计算主干管和支管的管径；
- 在电路末端的散热器中，温度会更低，因此您将不得不考虑增加加热装置的体积；
- 出于同样的原因，一个分支上的散热器数量将受到限制，因为大量的均匀加热是不可能的。
水加热装置
由于场所的加热元件可以是：
- 安装在窗户开口下方和冷墙附近的传统散热器，例如，在建筑物的北侧；
- 地暖的管道轮廓，否则 - 温暖的地板；
- 踢脚线加热器；
- 地板对流器。
水散热器加热是列出的最可靠和最便宜的选择。完全可以自己安装和连接电池，主要是选择正确数量的电源部分。缺点 - 房间下部区域的加热较弱以及设备的位置在视线范围内，这并不总是与室内设计一致。
所有市售散热器根据制造材料分为 4 组：
- 铝 - 截面和整体。事实上，它们是由硅铝铸造的——一种铝和硅的合金，它们在加热速率方面是最有效的。
- 双金属。铝电池的完整模拟，内部仅提供由钢管制成的框架。适用范围 - 带中央供暖的多公寓高层建筑，其中热载体的压力超过 10 bar。
- 钢板。相对便宜的整体式散热器，由冲压金属板和附加翅片制成。
- 生铁截面。具有原始设计的重型、热密集型和昂贵的设备。由于重量不错，一些型号配备了腿 - 将这样的“手风琴”挂在墙上是不现实的。
在需求方面，领先的位置被钢器具占据——它们价格低廉，而在传热方面，薄金属并不逊色于硅铝。以下是铝、双金属和铸铁加热器。选择你最喜欢的。
地暖施工
地暖系统由以下元素组成：
- 由金属塑料或聚乙烯管制成的加热回路，填充水泥砂浆或铺设在原木之间（在木屋中）；
- 带有流量计和恒温阀的分配歧管，用于调节每个回路中的水流量；
- 混合单元 - 一个循环泵加一个阀门（二通或三通），将冷却剂的温度保持在 35 ... 55°C 的范围内。
混合单元和收集器通过两条管道连接到锅炉 - 供应和返回。随着循环冷却剂的冷却，加热到 60 ... 80 度的水通过阀门分批混合到回路中。
地暖是最舒适、最经济的供暖方式，尽管安装成本比安装散热器网络高 2-3 倍。照片中显示了最佳加热选项 - 地板水回路 + 由热头调节的电池。
安装阶段的地暖 - 在绝缘层顶部铺设管道，固定阻尼条以便随后用水泥砂浆浇注
踢脚线和地板对流器
两种类型的加热器在水热交换器的设计上相似 - 带有薄板的铜盘管 - 翅片。在落地版中，加热部分用一个看起来像底座的装饰外壳封闭；顶部和底部留有空隙以供空气通过。
地板对流器的热交换器安装在位于成品地板下方的外壳中。某些型号配备了低噪音风扇，可提高加热器的性能。冷却液通过隐藏在熨平板下方的管道供应。
所描述的设备成功地融入了房间的设计，在完全由玻璃制成的透明外墙附近，地板下的对流器是必不可少的。但普通房主并不急于购买这些电器，因为：
- 对流器的铜铝散热器 - 不是便宜的乐趣；
- 要为位于中间车道的小屋提供全面供暖，您必须在所有房间的周边安装加热器；
- 没有风扇的地板热交换器效率低下；
- 与风扇相同的产品发出安静单调的嗡嗡声。
底板加热装置（左图）和地板下对流器（右）
单独结构的单柱加热
如果在一栋单层建筑中安装一个主立管供暖，那么将有可能消除这种方案的至少一个重大缺点——供暖不均匀。
如果在多层建筑中实施这种供暖，则较高楼层的加热强度将远高于较低楼层。这将导致房子的一楼很冷，而楼上很热。
私人住宅（豪宅，小屋）很少超过两三层高。因此，安装供暖系统（上述方案）不会威胁到较高楼层的温度将远高于较低楼层的温度。
单管系统的积极方面
单管供暖系统的优点：
- 该系统的一个电路位于房间的整个周边，不仅可以位于房间内，还可以位于墙下。
- 铺设在地板以下时，管道必须隔热以防止热量散失。
- 这种系统允许将管道铺设在门口，从而减少材料的消耗，从而降低建筑成本。
- 加热设备的分阶段连接允许您将加热回路的所有必要元件连接到分配管：散热器、加热毛巾架、地暖。散热器的加热程度可以通过连接到系统来调节 - 并联或串联。
- 单管系统允许您安装多种类型的加热锅炉，例如燃气、固体燃料或电锅炉。如果可能关闭一个，您可以立即连接第二个锅炉，系统将继续加热房间。
- 这种设计的一个非常重要的特点是能够引导冷却剂流向对这所房子的居民最有利的方向移动。首先，将热流的运动引导到北部房间或位于背风侧的房间。
单管系统的缺点
单管系统具有众多优点，但应注意一些不便之处：
- 当系统长时间空闲时，它会启动很长时间。
- 将系统安装在两层（或以上）房屋时，上部散热器的供水温度非常高，而下部散热器的供水温度较低。用这样的接线很难调整和平衡系统。您可以在较低的楼层安装更多的散热器，但这会增加成本并且看起来不太美观。
- 如果有几层或几层，其中一个不能关，所以在进行维修时，必须关掉整个房间。
- 如果斜率消失，系统中可能会周期性地出现气穴，这会降低热传递。
- 运行时热损失大。
单管系统安装的特点
- 供暖系统的安装从锅炉的安装开始；
- 在整个管道长度上，必须保持每 1 延米管道至少 0.5 厘米的坡度。如果不遵循这样的建议，空气会积聚在高处，阻碍水的正常流动；
- Mayevsky 起重机用于释放散热器上的气锁；
- 连接的加热装置前应安装截止阀；
- 冷却液排放阀安装在系统的最低点，用于部分、完全排放或加注；
- 安装重力系统（无泵）时，集热器的高度必须距地面至少 1.5 米；
- 由于所有布线均使用相同直径的管道，因此应将它们牢固地固定在墙上，避免可能的偏斜，以免空气积聚；
- 将循环泵与电锅炉结合使用时，它们的运行必须同步，锅炉不工作，泵不工作。
循环泵应始终安装在锅炉的前面，考虑到它的具体情况——它通常在不超过 40 度的温度下工作。
系统的接线可以通过两种方式完成：
- 水平的
- 垂直的。
水平布线 使用最少数量的管道，并且设备串联。但这种连接方式的特点是空气堵塞，没有调节热流的可能。
通过垂直布线，管道铺设在阁楼中，通向每个散热器的管道从中心线离开。通过这种接线，水流向相同温度的散热器。这种特性是垂直布线的特征 - 存在用于多个散热器的公共立管，无论地板如何。
以前，这种供暖系统因其成本效益和易于安装而非常受欢迎，但逐渐地，由于操作过程中出现的细微差别，他们开始放弃它，目前很少用于私人住宅的供暖。
种类
有多种两管加热结构，它们在安装方案、接线类型、冷却剂的运动方向和循环方面有所不同。
根据安装计划
根据安装方案，来自两个回路的加热系统分为两个亚种：
- 水平的。在这样的系统中，水流通过的管道水平铺设，为每层楼创建一个单独的子电路。这样的方案更适合单层房屋或多层建筑，但长度较大。
- 垂直的。该方案假设存在几个垂直排列的立管，每个立管都连接到位于一个位于另一个之上的空间中的散热器。这种方法比较适合小面积的二层以上的房子。
按接线类型
这里也有两个品种。
- 顶部接线。如果加热锅炉和膨胀水箱位于房屋的上部，例如在隔热阁楼中，则使用它。使用这种类型的布线，两个电路的管道都在顶部、天花板下方进行，并从它们下降到散热器。
- 底部接线。如果加热元件安装在系统主电路下方（例如地下室），则更建议在地板和窗台之间铺设管道，这将简化散热器的连接。
在冷却液的方向
- 用相反的动作。顾名思义，在这种情况下，水沿着与冷却水返回锅炉的方向相反的直线循环流动。这种类型的一个特征是存在“死角” - 最终辐射器，两个电路的最远点在其中连接。
- 随着过往的交通。在此设计中，两个回路中的冷却剂沿相同方向移动。
循环
自然循环系统。在这里，冷却剂沿回路的运动由回路中的温差和管道的斜率保证。这种系统的特点是加热速率低，但不需要连接额外的设备。
目前，此选项更多地用于季节性生活的房屋。
强制循环系统。循环泵内置在其中一个回路中（通常是返回回路），以确保水的流动。这种方法提供了更快和更均匀的房间供暖。
理论马蹄铁 - 重力是如何工作的
供暖系统中水的自然循环由于重力而运行。这是如何发生的：
- 我们拿一个敞开的容器，装满水并开始加热。最原始的选择是燃气灶上的平底锅。
- 下部液层温度升高，密度降低。水变轻了。
- 在重力的影响下，较重的上层下沉到底部，取代了密度较小的热水。流体的自然循环开始，称为对流。
示例：如果将 1 立方米的水从 50 度加热到 70 度，它会变轻 10.26 公斤（见下表，不同温度下的密度）。如果您继续加热到 90 °C，那么液体立方体已经减掉 12.47 kg，尽管温度增量保持不变 - 20 °C。结论：水越接近沸点，循环越活跃。
同样，冷却剂通过重力在家庭供暖网络中循环。被锅炉加热的水会失去重量，并被从散热器返回的冷却冷却剂推上去。在 20–25 °C 的温差下，流速仅为 0.1…0.25 m/s，而现代泵系统中的流速为 0.7…1 m/s。
沿高速公路和加热装置的流体运动速度低会导致以下后果：
- 电池有时间释放更多热量，冷却液冷却 20–30 °C。在带有泵和膜膨胀罐的传统供热网络中，温度下降 10-15 度。
- 因此，锅炉必须在燃烧器启动后产生更多的热能。将发电机保持在 40°C 的温度是没有意义的 - 电流会减慢到极限，电池会变冷。
- 为了向散热器输送所需的热量，有必要增加管道的流通面积。
- 具有高液压阻力的配件和配件会恶化或完全阻止重力流动。这些包括止回阀和三通阀、急转弯 90° 和管道收缩。
- 管道内壁的粗糙度没有太大作用（在合理范围内）。低流体速度 - 低摩擦阻力。
- 固体燃料锅炉+重力加热系统可以在没有蓄热器和混合单元的情况下工作。由于水流缓慢，燃烧室中不会形成冷凝水。
如您所见，冷却剂的对流运动有正负时刻。前者应使用，后者应尽量减少。
安装特点
根据具有冷却剂强制循环的单管加热系统方案的特点，设备的安装并不困难。最初，安装加热单元，它们分为几种类型：
- 使用气体燃料；
- 柴油燃料；
- 使用固体燃料；
- 结合。
锅炉连接到烟囱系统以及供暖总管。在这种情况下，在加热装置中产生两个输出。载体通过上层进入系统，冷却后的液体通过下层返回。
所有结构元件均使用高压聚丙烯、金属或聚乙烯管连接。
强制循环泵、关闭设备、Mayevsky 水龙头以及保护装置连接到该线路。管道以不同的方式连接，具体取决于制造它们的材料。
什么是强制循环？
在自然系统中，为了使载体在散热器中均匀分布热量，管道安装有斜坡。在一层的私人住宅中，这样的条件很容易满足。沿大周边和多个楼层安装管道时，系统中可能会出现空气堵塞。此外，液体冷却下来，极端散热器不会接收能量。
使用气锁，冷却剂停止移动，这将导致加热锅炉的某些设备过热和过早失效。为了消除这些问题和故障，需要使用循环泵。有了它，您可以减少热量损失并加快系统中流体的运动。
强制循环泵
连接散热器
连接方式的选择取决于它们的总数、铺设方法、管道长度等，最常见的方法有：
• 对角线 （交叉）法：直管接在电池的上侧，回水管接在其对面的下侧；这种方法允许热载体尽可能均匀地分布在所有部分，热损失最小；与大量部分一起使用；
• 单方面： 也多段使用，热水管（直管）和回水管在一侧连接，保证散热器充分均匀受热；
• 鞍座： 如果管道在地板下，将管道连接到电池的下部管道最方便；由于可见管道的数量最少，外观看起来很吸引人，但是散热器加热不均匀；
• 底部： 方法与上一种方法类似，唯一不同的是直管和回水管几乎位于同一点。
为了防止寒冷的渗透并形成热帘，电池位于窗户下方。在这种情况下，到地板的距离应该是 10 厘米，距离墙壁 - 3-5 厘米。
