給湯器の動作原理
低層建築では、最も普及しているのは、単一のラインを備えたシンプルで信頼性が高く経済的な設計です。シングルパイプシステムは、個々の熱供給を整理するための最も一般的な方法です。伝熱流体の連続循環により機能します。
パイプを通って熱エネルギー源（ボイラー）から発熱体に移動し、戻って、熱エネルギーを放棄して建物を加熱します。
熱媒体は、空気、蒸気、水、または不凍液であり、周期表の住宅で使用されます。最も一般的な給湯スキーム。
従来の暖房は、物理学の現象と法則（水の熱膨張、対流、重力）に基づいています。ボイラーから加熱されると、冷却剤が膨張し、パイプラインに圧力が発生します。
さらに、密度が低くなるため、軽量になります。より重くて密度の高い冷水によって下から押されて、それは上向きに急いでいるので、ボイラーを出るパイプラインは常に可能な限り上向きに向けられます。
生成された圧力、対流力、および重力の作用の下で、水はラジエーターに行き、それらを加熱し、同時にそれ自体を冷却します。
したがって、冷却剤は熱エネルギーを放出し、部屋を暖めます。水はすでに冷えているボイラーに戻り、サイクルが新たに始まります。
家に熱を供給する最新の設備は非常にコンパクトにできます。あなたはそれをインストールするために特別な部屋さえ必要としません。
自然循環を伴う暖房システムは、重力および重力とも呼ばれます。液体の動きを確実にするために、パイプラインの水平分岐の傾斜角を観察する必要があります。これは、直線メートルあたり2〜3mmに等しい必要があります。
加熱するとクーラントの量が増え、ラインに油圧が発生します。ただし、水は圧縮できないため、わずかに過剰な場合でも加熱構造が破壊されます。
したがって、どの暖房システムにも、補償装置、つまり膨張タンクが設置されています。
重力加熱システムでは、ボイラーはパイプラインの最下部に取り付けられ、膨張タンクは最上部にあります。すべてのパイプラインは、冷却剤が重力によってシステムのある要素から別の要素に移動できるように傾斜しています。
重力循環を備えた暖房システムの種類
クーラントの自己循環を備えた給湯システムのシンプルな設計にもかかわらず、少なくとも4つの一般的な設置スキームがあります。配線タイプの選択は、建物自体の特性と期待される性能によって異なります。
どのスキームが機能するかを判断するには、個々のケースで、以下を実行する必要があります。 油圧システムの計算、加熱ユニットの特性を考慮し、パイプの直径などを計算します。計算を行うときは、専門家の助けが必要になる場合があります。
重力循環を備えた閉鎖系
それ以外の点では、閉鎖型システムは他の自然循環暖房方式と同様に機能します。不利な点として、膨張タンクの容量への依存を特定することができます。暖房エリアが広い部屋の場合は、容量の大きいコンテナを設置する必要がありますが、これは必ずしもお勧めできるとは限りません。
重力循環を備えたオープンシステム
システム オープンタイプ暖房 以前のタイプとは、膨張タンクの設計のみが異なります。このスキームは、古い建物で最も頻繁に使用されていました。オープンシステムの利点は、即興の材料からコンテナを自己製造できることです。タンクは通常適度な寸法で、居間の屋根または天井の下に設置されます。
オープン構造の主な欠点は、パイプや暖房用ラジエーターへの空気の侵入であり、これにより腐食が増加し、発熱体が急速に故障します。システムの放送も、開回路で頻繁に「ゲスト」になります。したがって、ラジエーターは斜めに設置され、マエフスキークレーンは空気を抜く必要があります。
自己循環型シングルパイプシステム
加熱されたクーラントは、バッテリーの上部分岐パイプに入り、下部出口から排出されます。その後、熱は次の加熱ユニットに入り、最後のポイントまで続きます。リターンラインは最後のバッテリーからボイラーに戻ります。
このソリューションにはいくつかの利点があります。
- 天井の下と床面の上にペアのパイプラインはありません。
- システムのインストールにかかる費用を節約します。
このようなソリューションの欠点 明らか。暖房用ラジエーターの熱出力とその暖房の強度は、ボイラーからの距離とともに減少します。実践が示すように、自然循環のある2階建ての家の単一パイプ暖房システムは、すべての傾斜が観察され、正しいパイプ直径が選択されている場合でも、（ポンプ装置の設置によって）やり直されることがよくあります。
単一回路フロー加熱スキームはどのように見えますか？
集落の範囲内でさまざまな目的のための高層ビルでは、暖房は中央で実行されます。つまり、家には暖房のメイン入力と水バルブ、1つまたは複数の暖房ユニットがあります。
- 暖房ユニットは別の部屋にあり、安全のために施錠されています。
写真1.単一回路の暖房システムがどのように見えるかの条件付き画像。回路全体の冷却剤の温度を示しています。
- 水バルブが最初に来ます。
- バルブの後に、マッドコレクターが取り付けられます-クーラントに異物が保持されているフィルター：汚れ、砂、錆。
- 次に、リターンとサプライ（または回路の最初と最後）に取り付けられているDHWバルブに従います。
それらの目的は、給水または給水から供給できる給湯を提供することです。冬には、クーラントは100°Cをはるかに超える非常に高温になります（パイプライン内の高圧のために沸騰は発生しません）。
参照！シングルパイプシステムでは、回路の端から温水を供給することで同様の原理が実装されます。この場合、水はすでに許容温度まで冷却されています。したがって、メインからの供給の温度が下がると、DHWはソースを回路の先頭に変更します。
このような水は家庭用には使用できないため、温度がすでに許容レベルまで下がっている場合は、戻り流がアクティブになります。暖房が弱い秋春期は、還水が冷たすぎるため、DHWが供給元から供給されます。
便利で一般的なスキームの1つは、オープンウォーターインテークです。
- CHPPからの沸騰水はエレベータユニットに入り、そこで圧力下でシステム内をすでに循環している水と混合され、約70°Cの温度の水がラジエータに入ります。
- 過剰な冷却クーラントはリターンラインに入ります。
- 熱分布は、家の各部分にバルブまたはバルブ付きのコレクターの助けを借りて発生します。
リターンとサプライは通常地下室にあり、場合によっては間隔が空けられています。リターンは地下室にあり、サプライは屋根裏部屋にあります。
プロ
シングルパイプシステムの利点は安価であると考えられており、これがこのシステムの唯一の利点です。 2パイプシステムの普及と改善により、集合住宅の1パイプシステムの使用はますます少なくなっています。
個人の家では、経済性とデザインのシンプルさが高く評価されています。自分の手で組み立てることができ、メンテナンスが簡単で、不揮発性にすることができます。
マイナス
それらの多くがあります：
- メインパイプラインとブランチのパイプの直径を正確に計算する必要性。
- 回路の最後にあるラジエーターでは、温度が低くなるため、加熱装置の量を増やすことを検討する必要があります。
- 同じ理由で、多数のラジエーターを均一に加熱することは不可能であるため、1つのブランチのラジエーターの数は制限されます。
給湯器
敷地内の発熱体は次のようになります。
- 従来のラジエーターは、窓の開口部の下や冷たい壁の近く、たとえば建物の北側に設置されていました。
- 床暖房のパイプの輪郭、そうでなければ-暖かい床;
- ベースボードヒーター;
- 床対流式放熱器。
水ラジエーター暖房は、リストされているものの中で最も信頼性が高く、最も安価なオプションです。バッテリーを自分で取り付けて接続することは非常に可能です。主なことは、適切な数の電源セクションを選択することです。短所-部屋の下部ゾーンの加熱が弱く、デバイスの位置がはっきりと見えますが、これは必ずしもインテリアデザインと一致しているとは限りません。
すべての市販のラジエーターは、製造材料に応じて4つのグループに分けられます。
- アルミニウム-断面およびモノリシック。実際、それらはシルミン（アルミニウムとシリコンの合金）から鋳造されており、加熱速度の点で最も効果的です。
- バイメタル。アルミニウム電池の完全な類似物であり、鋼管で作られたフレームのみが内部に提供されています。適用範囲-セントラルヒーティングを備えた複数のアパートからなる高層ビル。熱媒体には10バールを超える圧力が供給されます。
- スチールパネル。型押しされた金属シートと追加のフィンで作られた比較的安価なモノリシックタイプのラジエーター。
- 銑鉄断面。オリジナルのデザインを備えた、重く、熱を大量に消費する高価なデバイス。まともな重量のために、いくつかのモデルは脚を備えています-壁にそのような「アコーディオン」を掛けることは非現実的です。
需要の面では、主要な位置は鉄鋼器具によって占められています-それらは安価であり、熱伝達の面では、薄い金属はシルミンにそれほど劣っていません。以下は、アルミニウム、バイメタル、鋳鉄のヒーターです。あなたが一番好きなものを選んでください。
床暖房工事
床暖房システムは、次の要素で構成されています。
- 金属プラスチックまたはポリエチレンパイプで作られた加熱回路で、セメントスクリードで満たされているか、丸太の間に敷設されています（木造住宅内）。
- 各ループ内の水の流れを制御するための流量計とサーモスタットバルブを備えた分配マニホールド。
- ミキシングユニット-循環ポンプとバルブ（2方向または3方向）。冷却液の温度を35〜55°Cの範囲に維持します。
ミキシングユニットとコレクターは、供給と戻りの2本のラインでボイラーに接続されています。 60〜80度に加熱された水は、循環する冷却剤が冷えるときに、バルブを使用して回路に部分的に混合されます。
床暖房は最も快適で経済的な暖房方法ですが、設置費用はラジエーターネットワークの設置よりも2〜3倍高くなります。最適な暖房オプションは写真に示されています-床水回路+サーマルヘッドによって調整されたバッテリー。
設置段階で床を暖める-断熱材の上にパイプを敷設し、その後のセメント砂モルタルで注ぐためにダンパーストリップを固定します
幅木と床の対流式放熱器
両方のタイプのヒーターは、水熱交換器（薄いプレートを備えた銅コイル）のフィンの設計が似ています。床バージョンでは、加熱部分は台座のように見える装飾的なケーシングで閉じられ、空気の通過のために上下に隙間が残されています。
床対流式放熱器の熱交換器は、完成した床のレベルより下にあるハウジングに設置されています。一部のモデルには、ヒーターの性能を向上させる低ノイズファンが装備されています。クーラントは、スクリードの下に隠された方法で敷設されたパイプを介して供給されます。
説明したデバイスは部屋のデザインにうまく適合し、床下の対流式放熱器は、完全にガラスでできた透明な外壁の近くに不可欠です。しかし、普通の住宅所有者は、これらの電化製品を急いで購入する必要はありません。理由は次のとおりです。
- 対流式放熱器の銅-アルミニウムラジエーター-安っぽい楽しみではありません。
- 真ん中の車線にあるコテージを完全に暖房するには、すべての部屋の周囲にヒーターを設置する必要があります。
- ファンのない床熱交換器は非効率的です。
- ファン付きの同じ製品は、静かな単調なハム音を発します。
幅木暖房装置（写真左）と床下対流式放熱器（右）
個別構造での単一カラム加熱
1階建ての建物に1つのメインライザーを使用した暖房を設置すると、このようなスキームの少なくとも1つの重大な欠点である不均一な暖房を取り除くことができます。
このような暖房が高層ビルで実施される場合、上層階は下層階よりもはるかに集中的に暖房されます。これは、家の1階が寒く、2階が暑いという状況につながります。
民家（邸宅、コテージ）の高さが2、3階を超えることはめったにありません。したがって、上記のスキームで説明した暖房の設置は、上層階の温度が下層階よりもはるかに高くなることを脅かすことはありません。
ワンパイプシステムの良い面
ワンパイプ暖房システムの利点：
- システムの1つの回路は、部屋の周囲全体に配置され、部屋の中だけでなく、壁の下にも配置できます。
- 床面より下に敷設する場合、熱損失を防ぐためにパイプを断熱する必要があります。
- このようなシステムにより、パイプを出入り口の下に敷設できるため、材料の消費量が削減され、したがって建設コストが削減されます。
- 暖房装置の段階的接続により、暖房回路の必要なすべての要素（ラジエーター、暖房付きタオル掛け、床暖房）を配水管に接続できます。ラジエーターの加熱の程度は、システムに並列または直列に接続することで調整できます。
- シングルパイプシステムでは、ガス、固形燃料、電気ボイラーなど、いくつかのタイプの暖房ボイラーを設置できます。 1つがシャットダウンする可能性がある場合は、すぐに2つ目のボイラーを接続すると、システムは引き続き部屋を暖めます。
- この設計の非常に重要な特徴は、この家の居住者にとって最も有益な方向に冷却剤の流れの動きを向けることができることです。まず、ホットストリームの移動を北側の部屋または風下側にある部屋に向けます。
シングルパイプシステムの短所
シングルパイプシステムには多くの利点があるため、いくつかの不便に注意する必要があります。
- システムが長時間アイドル状態になると、長時間起動します。
- 2階建て（またはそれ以上）の家にシステムを設置する場合、上部のラジエーターへの給水は非常に高温になり、下部のラジエーターは低温になります。このような配線でシステムを調整してバランスを取ることは非常に困難です。下の階にもっと多くのラジエーターを設置することができますが、これはコストを増加させ、あまり見た目に美しく見えません。
- 複数の階や階がある場合は、1つをオフにすることはできません。そのため、修理を行う場合は、部屋全体をオフにする必要があります。
- 傾斜が失われると、システム内に定期的にエアポケットが発生し、熱伝達が低下する可能性があります。
- 動作中の高い熱損失。
シングルパイプシステムの設置の特徴
- 暖房システムの設置は、ボイラーの設置から始まります。
- パイプラインの全長にわたって、パイプ1直線メートルあたり少なくとも0.5cmの勾配を維持する必要があります。このような推奨事項に従わない場合、空気が高所に蓄積し、通常の水の流れを妨げます。
- Mayevskyクレーンは、ラジエーターのエアロックを解除するために使用されます。
- 遮断弁は、接続された加熱装置の前に設置する必要があります。
- クーラントドレンバルブはシステムの最下部に設置され、部分的、完全なドレンまたは充填に使用されます。
- 重力システム（ポンプなし）を設置する場合、コレクターは床面から少なくとも1.5メートルの高さになければなりません。
- すべての配線は同じ直径のパイプで行われているため、空気が蓄積しないようにたわみを避けて、壁にしっかりと固定する必要があります。
- 電気ボイラーと組み合わせて循環ポンプを接続する場合、それらの動作を同期させる必要があり、ボイラーが機能せず、ポンプが機能しません。
循環ポンプは、その詳細を考慮して、常にボイラーの前に設置する必要があります。通常、40度を超えない温度で動作します。
システムの配線は、次の2つの方法で行うことができます。
- 水平
- 垂直。
水平配線付き 最小数のパイプが使用され、デバイスは直列に接続されます。しかし、この接続方法は空気の混雑が特徴であり、熱の流れを調整する可能性はありません。
垂直配線では、パイプは屋根裏部屋に敷設され、各ラジエーターにつながるパイプは中心線から離れます。この配線により、同じ温度のラジエーターに水が流れます。このような機能は、垂直配線の特徴です。床に関係なく、多数のラジエーターに共通のライザーが存在します。
以前は、費用対効果と設置のしやすさからこの暖房システムは非常に人気がありましたが、運用中に生じるニュアンスを考慮して、徐々にそれを放棄し始め、現在、民家の暖房に使用されることはほとんどありません。
種類
設置方法、配線の種類、冷却剤の移動方向、循環が異なる2パイプ加熱構造にはいくつかの種類があります。
設置計画によると
設置スキームによると、2つの回路からの暖房システムは2つの亜種に分けられます：
- 水平。このようなシステムでは、水が移動するパイプが水平に配置され、フロアごとに個別のサブサーキットが作成されます。このようなスキームは、平屋建ての家や数階建ての建物に適していますが、長さが非常に長くなります。
- 垂直。このスキームは、垂直に配置された複数のライザーが存在することを前提としています。各ライザーは、上下に配置されたラジエーターに接続されています。この方法は、狭い面積の2階建て以上の家に適しています。
配線の種類別
ここにも2つの種類があります。
- トップ配線。暖房ボイラーと膨張タンクが家の上部、たとえば断熱屋根裏部屋にある場合に使用されます。このタイプの配線では、両方の回路のパイプが天井の下の上部で実行され、それらからラジエーターへの降下が行われます。
- 下部配線。発熱体がシステムの主回路の下に設置されている場合（たとえば、地下室）、ラジエーターの接続を簡素化するために、床と窓枠の間にパイプを敷設することをお勧めします。
クーラントの方向に
- 反対の動きで。名前が示すように、この場合、水は、冷水がボイラーに戻る方向とは反対の方向に直線回路に沿って移動します。このタイプの機能は、「行き止まり」の存在です。これは、両方の回路の最も離れたポイントが結合される最後のラジエーターです。
- 通過するトラフィックで。この設計では、両方の回路のクーラントが同じ方向に移動します。
サーキュレーション
自然循環のあるシステム。ここで、回路に沿った冷却剤の移動は、回路内の温度差とパイプの傾斜によって保証されます。このようなシステムは、加熱速度が遅いという特徴がありますが、追加の機器を接続する必要はありません。
現在、このオプションは季節的な生活のための家でより多く使用されています。
強制循環を備えたシステム。循環ポンプは回路の1つ（ほとんどの場合は戻り回路）に組み込まれており、水の動きを保証します。このアプローチにより、部屋の暖房がより速く、より均一になります。
理論上の馬蹄形-重力のしくみ
暖房システム内の水の自然循環は、重力によって機能します。これはどのように起こりますか：
- 私たちは開いた容器を取り、それを水で満たし、それを加熱し始めます。最も原始的なオプションは、ガスストーブの鍋です。
- 下液層の温度が上昇し、密度が低下します。水が軽くなります。
- 重力の影響下で、上の重い層は底に沈み、密度の低いお湯を置き換えます。対流と呼ばれる、流体の自然な循環が始まります。
例：1m³の水を50度から70度に加熱すると、10.26 kg軽くなります（以下のさまざまな温度での密度の表を参照してください）。加熱を90°Cまで続けると、液体の立方体は12.47 kgを失いますが、温度差は同じ-20°Cのままです。結論：水が沸点に近いほど、循環が活発になります。
同様に、クーラントは重力によって家庭用暖房ネットワークを循環します。ボイラーによって加熱された水は重量を減らし、ラジエーターから戻ってきた冷却された冷却液によって押し上げられます。 20〜25°Cの温度差での流速は、最新のポンプシステムの0.7〜1 m / sに対して、わずか0.1〜0.25 m/sです。
高速道路や暖房装置に沿った流体の移動速度が遅いと、次のような結果になります。
- バッテリーにはより多くの熱を放出する時間があり、クーラントは20〜30°C冷却されます。ポンプと膜膨張タンクを備えた従来の加熱ネットワークでは、温度が10〜15度低下します。
- したがって、ボイラーは、バーナーの始動後、より多くの熱エネルギーを生成する必要があります。発電機を40°Cの温度に保つことは無意味です-電流は限界まで遅くなり、バッテリーは冷たくなります。
- ラジエーターに必要な量の熱を供給するために、パイプのフローエリアを増やす必要があります。
- 油圧抵抗の高い継手や継手は、重力の流れを悪化させたり、完全に停止させたりする可能性があります。これらには、逆止弁および三方弁、鋭い90°回転、およびパイプのくびれが含まれます。
- パイプラインの内壁の粗さは、（妥当な範囲内で）大きな役割を果たしません。流体速度が低い-摩擦による抵抗が低い。
- 固形燃料ボイラー+重力加熱システムは、蓄熱器と混合ユニットなしで機能します。水の流れが遅いため、火室に凝縮水は形成されません。
ご覧のとおり、クーラントの対流運動には正と負のモーメントがあります。前者を使用し、後者を最小限に抑える必要があります。
取り付け機能
冷却剤の強制循環を伴うシングルパイプ加熱システムのスキームの特徴に従う機器の設置は難しくありません。最初に、加熱ユニットが取り付けられ、それらはいくつかのタイプに分けられます：
- ガス燃料について;
- ディーゼル燃料;
- 固形燃料を使用して;
- 組み合わせる。
ボイラーは、煙突システムと暖房本管に接続されています。この場合、2つの出力が加熱装置で生成されます。キャリアは上部からシステムに入り、冷却された液体は下部から戻ります。
すべての構造要素は、高圧ポリプロピレン、金属、またはポリエチレンパイプを使用して接続されています。
強制循環ポンプ、遮断装置、Mayevskyタップ、および保護ユニットがラインに接続されています。パイプは、それらが作られている材料に応じて、さまざまな方法で接続されます。
強制循環とは何ですか？
自然のシステムでは、キャリアがラジエーター内の熱を均等に分散させるために、パイプは傾斜して取り付けられます。平屋建ての民家では、このような条件を簡単に順守できます。広い周囲に沿って複数のフロアにパイプを設置すると、システム内でエアジャムが発生する可能性があります。さらに、液体は冷え、極端なラジエーターはエネルギーを受け取りません。
エアロックを使用すると、冷却液の移動が停止し、暖房ボイラーの一部のデバイスの過熱と早期故障につながります。このような問題や誤動作を解消するには、循環ポンプを使用する必要があります。これにより、熱損失を減らし、システム内の流体の移動を高速化できます。
強制循環ポンプ
ラジエーターの接続
それらを接続する方法の選択は、それらの総数、敷設方法、パイプラインの長さなどによって異なります。最も一般的な方法は次のとおりです。
• 対角線 （クロス）方式：直管をバッテリーの上部側に接続し、戻り管を反対側の下部に接続します。この方法では、熱損失を最小限に抑えながら、熱媒体をすべてのセクションにできるだけ均等に分散させることができます。かなりの数のセクションで使用されます。
•一方的： また、多数のセクションで使用され、温水のあるパイプ（ストレートパイプ）とリターンパイプが片側に接続されているため、ラジエーターを十分に均一に加熱できます。
•サドル： パイプが床下にある場合は、バッテリーの下部パイプにパイプを取り付けるのが最も便利です。目に見えるパイプラインの数が最小であるため、外見上は魅力的に見えますが、ラジエーターは不均一に加熱されます。
• 下： 方法は前の方法と似ていますが、唯一の違いは、直管と戻り管がほぼ同じ位置にあることです。
寒さの侵入を防ぎ、サーマルカーテンを作成するために、バッテリーは窓の下に配置されています。この場合、床までの距離は壁から10 cm、つまり3〜5cmにする必要があります。
