Комбинированная СО для небольшого дома

Да, увеличение времени и мощности нагрева теплоносителя неизбежно приведет к увеличению теплового потенциала СО, в противном случае или физические законы не действуют или дом не утеплен и теплопотери не компенсируют потери энергии теплоносителя.

Посмотрите на характеристику термостата автоматики моего котла СИТ-630:

Верхняя горизонтальная линия соответствует полному расходу на основной горелке котла (номинальной мощности - 11,63 кВт),
Средняя горизонтальная линия - частичному, 5,4 кВт.
Нижняя горизонтальная линия - 0 кВт.

Правая вертикальная линия - температура установки ручки управления (Туст) которая может быть зафиксирована в диапазоне от 40 до 80С, при достижении данной температуры основная горелка котла отключается.
Туст -5С = температура подачи газа на осн. горелку при остывании теплоносителя (гистерезис).
Туст -10С = температура начала модуляции подачи основной горелки,
Т уст - 13 = температура выхода горелки на номинальную мощность 11,63 кВт.


Перемещение теплоносителя СО циркуляционным насосом позволяет приблизить температуру теплоносителя нижей части разводки СО к температуре датчика (термобаллону термостата).

 

Есть пара вопросов.
Lyko,
1. правильно ли утверждение, что температура в системе отопления с ЕЦ распределяется равномерно по высоте? За исключением подъемного стояка и участков с противо-давлением.

2. правильно ли утверждение, что при отключении горелки котла, в такой системе, ЕЦ прекращается, и система просто условно-равномерно остывает без циркуляции?

 

Вода в системе сообщающихся сосудов (какой являются вертикальные системы) ..стремится установиться на одном уровне, согласно плотности (удельному весу) а следовательно - и температуре. Котел, создающий нагревом разность по плотности,(удельному весу, температуре) препятствует этому.

А что за участки с "противодавлением"? Таким (вследствие остывания) является главный стояк. Или участки с контр-уклоном? Влияние их "исчезающе мало" Большее влияние окажет еще один ..с противодавлением - подьем трубы обратки от пола к котлу. При хорошем давлении и это - не трагедия.

Циркуляция, с этой точки зрения (конвекции) есть стремление воды "занять" свое место согласно уд.весу и продолжается, пока в циркуляционных кольцах СО создается эта разность (уд.веса/плотности/температуры) Горением котла или теплоаккумулятором, установленным ниже центра охлаждения СО.

Должна распределяться. Причем, охлаждаемой воды, т.е. в стояках Если бы не было сопротивлений по длине и условия остывания различных колец (мощность) были бы одинаковы.
Т.е. в общем, и циркуляционные давления колец были бы равными. Это свойство/стремление называют "саморегуляцией ЕЦ". Которой "мешают" указанные выше факторы.

Условия продолжения циркуляции указал. Без теплоаккумулятора эту роль какое-то время после отключения выполняет котел. Существуют конструкции с увеличенным обьемом котла. Обязательное условие - низкое расположение центра "нагрева".
После исчерпания теплоемкости котла однонаправленная (векторная) циркуляция прекращается. Продолжается "местная" циркуляция в отдельных элементах системы по тому же принципу - теплое - вверх, остывшее - вниз. При остывании всех элементов СО до комнатной температуры, аккумулированное в них тепло становится =0.

 

Другими словами теплоноситель имеющий одинаковый потенциал температуры занимает одинаковую высоту в системе. Котел передавая энегетический потенциал теплоносителю, создает "тягу" теплоносителя внутри кольца СО, преодолевая ее местные сопротивления.

Картина циркуляции, описанная Вами, больше характерна для свободной конвекции.
В нашем случае СО имеет форму замкнутого кольца, в котором векторная циркуляция прекращается немного позже отключения котла, из-за большой разности температур между верхом и низом СО. Равновесие достигается в момент когда Тср. теплоносителя, поднимаясь вверх, достигает геометрической высоты, разделяющий теплоноситель пополам по массе.

Центр охлаждения СО, как он определяется и изменяется ли он по высоте в зависимости от изменения средней температуры теплоносителя в СО или при увеличении потребности помещения в тепловой энергии?

Центр нагрева - геометрический центр теплообменника котла? Или высота его патрубка подачи?

 

..Стремится занять. - Важное уточнение. Т.е. - циркулирует. В случае замкнутого вертикального кольца с нагревателем внизу одной из боковых сторон кольца.

Она самая и есть! Внутри труб и радиаторов. И пути ее ..хаотичны, подчиняясь лишь "свободной конвекции".

Прошу не искажать суть ..описАнного процесса. Не между верхом и низом! А между двумя "столбами" - боковыми сторонами "вертикального кольца", внизу одного из которых находится "генератор" воды с низкой плотностью (более высокой температурой). Это - суть организации циркуляции в кольце.

Когда температура в "генераторе" и его стояке становится равной температуре в противоположном стояке, направленная циркуляция прекращается. В каждом стояке начинается своя собственная циркуляция по общему "закону", в результате которой ..вода с одинаковой температурой устанавливается на одном уровне. Т.е. вашими словами, "пополам по массе". Хотя масса тут не причем. Любой уровень будет со своей температурой. Для всех стояков в идеале (равномерность остывания).

Центр охлаждения СО определяется, как интегрированный центр охлаждения элементов СО - труб и радиаторов, каждый из которых имеет свой центр охлаждения. Можно еще две страницы писать, как определяется, обойдусь самым простым способом - ..как центр тяжести тела неправильной формы (конфигурация СО). А т.к. нас интересует его расположение в одной плоскости - по высоте, то - ...как центр тяжести плоского тела. Т.е. "равновесие" между верхней и нижней половинами СО по ..обьему заключенной в них воды относительно горизонтальной плоскости, проведенной через центр охлаждения СО.

Расстояние от центра нагрева до этой точки (линии) и есть высота "столбов" с нагретой (Т*подачи на котле) и охлажденной (Т*обрат. на котле), определяющее, наряду с плотностью (температурой) в этих "столбах" циркуляционное давление в СО в целом. А вовсе не высота стояков. Или "центр батарей". Для каждого отдельного кольца циркуляции цирк. давление высчитывается точно также. Совершенно очевидно, что это давление может не совпадать с "общим". К слову, из этого следует, что в случае работы такой системы с насосом, при сохранении высоты ц. охлаждения системы, циркуляционное давление ЕЦ не исчезает, но падает из-за понизившейся разницы температур в "столбах".

Согласно определения, изменение "дислокации" центра охлаждения зависит от соотношений обьема воды/пл.охл.поверхности/тепловой мощности верхней и нижней "половин" системы, что можно изменить "конструктивно" и не зависит от температуры в СО и изменений мощности, выделяемой СО.
Повышение ц.охлаждения СО повлечет улучшение циркуляции/расхода/потенциальной тепловой мощности. Потенциальной - не значит "повышение потенциала аккумуляции", а лишь ..способности забрать от котла и обеспечить теплом ..еще и пристройку...

Условно, так же, как "центр батареи" принят геометрический центр "топки". Хотя логичнее, конечно, говорить о геометрическом центре теплообменника.

 

Вы знаете, Lyko, Ваше объяснение мне сильно напоминает теорию свободного движения дымовых газов (СДГ) в каналах печей.

То есть по сути ЦО для СО есть эквивалент центра массы (ЦМ) системы?
Правильно ли я понял, что:
при расчете ЦО высота ЦН не учитывается,
и что для определения положения ЦО, кроме массы самого теплоносителя, температурного градиента теплоносителя, площади теплоотдачи на каждом участке СО, имеет значение
масса и теплоемкость и теплосопротивление самого материала СО (чугун, сталь, ППР и пр)?

То есть это и есть тот "архимедов рычаг" который приводит в движение всю систему?

 

Наверное так, другими словами..

А что такое ЦН? ..Центробежный Насос или Центр Нагрева? Если центр нагрева - то нет. Центр охлаждения, согласно "моего" определения - точка, определяемая из конфигурации СО, безотносительно центра нагрева. А вот высота "столбов", зависящая от высоты установки ц. нагрева (котла) и определяющая цирк. давление в СО уже будет зависеть от точки расположения ц.нагр. по вертикали. Отсюда -"эмпирический" прием с заглублением котла.

Все это взаимосвязано и взаимозависимо.. И наверное, центр о. полнее бы выразился, как "центр равенства выделяемой мощности" (верх. и ниж. "половинами") ибо выделяемая мощность - "конечный продукт" этих зависимостей. Но для практики легче, проще и с достаточной точностью можно воспользоваться и "центром масс".

..При попытке выразить эти взаимоотношения в формуле, получилась ..элементарная ф-ла соотношений мощности, площади нагрева и еще 1-2 параметра..("расчет" выбросил) Что-то вроде ф-лы определения площади поверхности секции М-140 по известным параметрам.
И ничего нового!

Да. Хотя в "талмудах" давление циркуляции высчитывается по "центрам батарей", с коэфф.(несчитаемой поправкой на охл. в стояках). Но там это - "условно" и относится к 3-4... этажным зданиям, где с давлением можно не "мелочиться", оно хорошее и без учета охл. в трубах. А в 1-2этажных надо хорошо постараться, чтобы разводкой труб поднять этот ц.охл. как можно выше.

 

Трудно представить без упрощения картины мира.
Пока мои представления не выходят за рамки "огрубленной в минус одно измерение" модели.
Если трансформировать распределенный по высоте объем СО в площадь теплоносителя, "размазав" его вдоль оси Х (приняв высоту СО как ось Y) и придав ему высоту по оси Z на величину температуры теплоносителя на каждой высоте Y, то полученная трехмерная фигура будет ни чем иным как энергетической структурой конкретной СО.
С этой структурой уже можно работать, как с твердым телом, определяя его ЦМ (как эквивалент ЦО), отсекая вертикальными линиями куски (перекрывая краны радиаторов) и даже отслеживать состояние системы во времени.

 

..Попытался представить... ..Вывихнул мозги.

 

Предварительный расчет распределения теплоносителя (144л) по рабочей части СО показал:
1. В верхней части розлива подачи СО сосредоточено 15% (21л) теплоносителя.
2. В стояках СО сосредоточено 4% (6.3л) теплоносителя.
3. В нижних радиаторах и их горизонтальной разводке СО сосредоточено 66% (94.5л) теплоносителя.
4. В обратке СО сосредоточено 15% (22.3) теплоносителя.

 

..И где будет находиться "золотая середина"?

 

Для этого необходимы значения температур теплоносителя на разных высотах.
Мне не ясно распределение температуры, как она меняется : по высоте, или по объему теплоносителя?
То есть, напрмер в верхнем розливе 80С, в обратке 50, а между?
Есть такие закономерности, Lyko?

 

Не надо температур. Согласно "определения", ЦО находится на высоте .."плоскости, делящей СО на верхнюю и нижнюю части с равным обьемом т/н в них.
Если владеете "математическим аппаратом" - пожалуйста. А мы уж, по-простому, "в столбик"... методом приближений, а то и вообще - "на глаз".

Да и "академики" принимают ..условно. Тот же центр охлаждения, например, участка трубы, принимается за некую точку в середине трубы, где "температура меняется скачкообразно" Хотя на самом деле - постепенно. Придется и нам принять это для ЦО системы "по умолчанию". Иначе утонем в интегралах-дифференциалах-градусниках, ..с тем же результатом на "выходе".
Так, глядишь, высчитаем и скорость ц. у вас. Подозреваю, никто, кроме ув. тов. Сканави А.Н. не считал..

 

Схема системы отопления принципиальная:



Пояснения:

Режим работы основной: ЕЦ через радиаторы.

Режимы вспомогательные:
1. ПЦ через бойлер ГВС (забор из подачи котра, возврат в стояк ЕЦ).
Режим позволяет последовательно обеспечивать ПЦ теплоносителя бойлер ГВС и радиаторы без прекращения циркуляции в радиаторном контуре при запуске насоса бойлера.

2. ПЦ через ТП (забор из обратки ЕЦ, возврат в обратку ЕЦ). Режим позволяет обеспечивать ПЦ теплоносителя через ТП и радиаторы при высокой температуре подачи котла (зима).

или

2.1. ПЦ через ТП (забор из подачи ЕЦ, возврат в обратку ЕЦ). Режим позволяет обеспечивать ПЦ теплоносителя через ТП и радиаторы при сниженной температуре подачи котла (межсезонье).

3. ПЦ через радиаторы с запуском ГЦН (забор из обратки ЕЦ, возврат в обратку ЕЦ). Режим позволяет обеспечивать ПЦ теплоносителя через радиаторы, ТП и бойлер при одновременной принудительной циркуляции через ТП и бойлер.

4. ПЦ через бойлер и ТП (забор из подачи ЕЦ, возврат в обратку ЕЦ). Режим позволяет обеспечивать ПЦ теплоносителя через ТП и бойлер (лето).

 

Внес в схему незначительные изменения в части применения ручных трехходовых кранов (типы T и T/L) взамен ручных проходных.

Система должна работать следующим образом:

Зимние режимы

ЕЦ в радиаторах: ​

При охлаждении бойлера датчик включает циркуляционный насос бойлера:​

При поступлении команды от таймера времени включается подогрев теплого пола:​

В случае одновременной работы ТП и бойлера:​

Летние режимы:

Бойлер летом:​

ТП летом:​

В случае одновременной работы ТП и бойлера летом:​

Направления циркуляционных потоков управляются двумя трехходовыми кранами и двумя обратными поворотными клапанами (лягушками).
В межсезонье можно настраивать направление потоков отличное от приведенных выше схем и отключать часть радиаторов.