Переделка открытой системы отопления в закрытую: Экспанзомат для отопления или переход на закрытую систему отопления

типы, особенности эксплуатации, принцип работы

Система отопления частного дома – последовательность соединенных трубами элементов, по которым циркулирует теплоноситель. Температура обычно нестабильна, она то выше, то ниже. Вместе с температурой увеличивается/уменьшается объем теплоносителя, так как он, как и любая жидкость, при нагревании расширяется, увеличиваясь в объеме, а при остывании сжимается. Чтобы при нагревании не разорвало трубы или радиаторы,  устанавливают специальное устройство – расширительный бачок, в который вытесняется излишек теплоносителя при высокой температуре. Из него же при понижении температуры он попадает обратно с систему. Таким образом поддерживается стабильное давление в контуре отопления (в определенных пределах). Бачок может быть открытого или зарытого типа, соответственно и система тогда называется открытой или закрытой.

Открытая и закрытая система отопления

Если  установлен расширительный бачок открытого типа, то и система называется открытой. В простейшем варианте он представляет собой какую-то емкость (кастрюля, пластиковая небольшая бочка и т.п.) к которой подсоединены следующие элементы:

Сегодня открытые системы делают все реже, а все потому, что в ней постоянно присутствует большое количество кислорода, который является активным окислителем и ускоряет процессы коррозии. При использовании этого типа в разы быстрее выходят из строя теплообменники, разрушаются трубы, насосы и другие элементы. К тому же приходится из-за испарения постоянно контролировать уровень теплоносителя и периодически его подливать. Еще один недостаток –  не рекомендуют в открытых системах использовать антифризы – из-за того, что они испаряются, то есть вредят окружающей среде, а также изменяют свой состав (увеличивается концентрация). Потому все более популярными становятся закрытые системы – они исключают поступление кислорода, и окисление элементов происходит в разы медленнее потому считается, что они лучше.

Бачок мембранного типа устанавливается в закрытых системах отопления

В закрытых системах устанавливают бачки мембранного типа. В них герметичная емкость разделена упругой мембраной на две части. Внизу находится теплоноситель, а верхняя часть заполнена газом – обычным воздухом или азотом. Когда давление в небольшое, бак или пуст, или содержит небольшое количество жидкости. С увеличением давления в него вытесняется все большее количество теплоносителя, который сжимает содержащийся в верхней части газ. Чтобы при превышении порогового значения не разорвало устройство, в верхней части бака устанавливают воздушный клапан, который срабатывает при определенном давлении, выпуская часть газа, выравнивает давление.

Преимущества и недостатки

Кроме того, что окисление в закрытой системе происходит медленнее,  у них есть еще несколько плюсов:

• не испаряется теплоноситель, нет его контакта с внешней средой, что позволяет использовать не только воду, но и специальные составы, повышающие эффективность отопления и улучшающие ее характеристики;
• более высокое давление и скорость циркуляции теплоносителя, потому — бесшумное движение его по трубам.

При правильной организации отопления разница между температурой обратки и подачи  невелика, что положительно влияет на длительность эксплуатации котла (исключение – конденсационные котлы, но там другой принцип работы).

Однотрубная схема открытого типа — расширительный бачок устанавливается в верхней точке

Недостатков немного:

• для эффективной работы требуется активное движение теплоносителя, что достигается или установкой насоса или созданием  естественной циркуляции с достаточными уклонами;
• при большом объеме системы требуется бак большого размера, место для которого отыскать непросто (его объем должен быть 10% от объема теплоносителя).

Контроль работоспособности закрытой системы

Основной показатель работоспособности – давление. Оно контролируется манометрами. Для индивидуальных систем отопления закрытого типа с принудительной циркуляцией рабочее давление составляет 1,5-2 Атм. Причем врезать манометры в ключевые точки желательно через трехходовые клапаны, которые дают возможность снять устройство для ремонта/замены, продуть или сбросить на ноль.

В этой системе мы видим расширительный бак (красный слева) и менометры

Если система большая и мощная, то точек контроля (манометров) много:

• с обоих сторон от котла;
• перед и после циркуляционного насоса;
• при использовании регуляторов отопления — до и после них;
• желательна установка до и после грязевиков и фильтров для контроля степени их засоренности.

По показаниям манометров в этих точках можно контролировать работоспособность всей системы.

Что делать, если в системе падает/возрастает давление

Если обнаружили снижение давления, первым делом нужно выключить насос. И делее действовать исходя и з показаний манометра:

• Если статическое давление тоже падает  – где-то  есть течь. Нужно осмотреть все элементы и устранить ее. Учтите, что причиной может быть даже очень маленькая дырка (меньше миллиметра), так что найти повреждение бывает сложно. При большой протяженности трубопровода можно локализовать участок утечки: поочередно отключать ветки. Как только падение прекратилось, участок определен – разгерметизация на том, который только что отключили.
• Если при отключенном насосе давление стабильно – вышел из строя насос, его нужно нести в ремонт или менять.

Рост давления наблюдается реже, но также бывает. Он вызван обычно повышением температуры в системе, а она поднимается из-за недостаточной циркуляции теплоносителя. А вот почему плохо циркулирует теплоноситель нужно разбираться.

• Сначала проверяем работоспособность насоса. Отключаем и смотрим. Если рост давления продолжается, дело не в насосе.  Если стабилизировалось  — виноват он.
• Прочищаем фильтры и грязевики.
• Если давление по-прежнему растет, может быть образовалась воздушная пробка – спускаем воздух в системе.
• Если и это не помогло, проверяем состояние запорных кранов – может случайно или намеренно кто-то его закрыл, перекрыв поток теплоносителя.
• Еще одна причина – из-за поломки или сбоя автоматики система под постоянной подпиткой.

По этому алгоритму вы сможете самостоятельно определить причину нештатного состояния системы отопления и устранить ее.

Как спустить воздух

Теперь немного о том, как спустить воздух в закрытой системе. Все зависит от типа разводки. Если разводка нижняя – на каждом радиаторе устанавливают краны «Маевского». Через них и спускают воздух в каждой батарее. Для этого с помощью специального ключа или отвертки поворачивают находящийся в центре замок. Если воздух есть, слышно шипение и воде если и идет, то не ровным потоком, а как газированная. Когда воздух выпущен, струйка течет ровно. Так обходят все радиаторы по кругу несколько раз. Так как при нижней разводке верхушки радиаторов – практически самые верхние точки всей системы, то весь воздух скапливается в них.

Для стравливания воздуха из системы устанавливают на радиаторы кран «Маевского»

Если в системе сеть обходной контур (например над дверью), верхние точки  находятся выше уровня батарей и котла. Тогда в контуре ставят спускной клапан, через который и происходит автоматическое удаление воздуха.

При верхней разводке аналогичные спускные клапана ставят в верхних точках подачи. Они также работают в автоматическом режиме, не допуская закупорки потока. Во многих современных котлах такие же клапана стоят во встроенных группах безопасности. Если такого устройства нет, ставят насосы с деаэраторами. Даже если в котле будет стоять клапан, при проектировании системы, лучше предусмотреть их установку в самых высоких точках: затраты небольшие, а эксплуатация становится легче.

Подробнее о воздухоотводчиках (спускных клапанах) читайет тут.

Спускной клапан — автоматически отводит воздух

Как создать давление в закрытой системе отопления

Для быстрого движения теплоносителя по трубам  требуется создание определенного давления. Его величина определяется типом системы – для естественной циркуляции давление должно быть только немного выше атмосферного, и этого будет достаточно, а для принудительной циркуляции требуется как можно большая его величина, но не превышающая 2 Бар.

Самотечная система однотрубная с вертикальной разводкой на два крыла (контура). Для нормальной работы нужен уклон

Для создания необходимого перепада давления в схемах с естественной циркуляцией (ЕЦ) необходимо соблюдать уклон – 1 см на 1 метр длины трубопровода. На подающей магистрали уклон идет от котла вниз. На обратке — наоборот, к котлу трубы понижаются с той же разницей высот. При использовании труб недостаточного диаметра такой величины может не хватить, тогда можно уклон увеличить до 5% (5см на метр трубы). Вообще, для нормальной гравитационной системы необходим тщательный подбор диаметров труб и уклона – только тогда она будет нормально работать.

Двухтрубная горизонтальная система с принудительной циркуляцией

Схема с ЕЦ требует обязательной установки группы безопасности, в которую входит манометр и подрывной клапан, настроенный на рабочее давление. При возрастании давления клапан сработает, предотвращая разрыв самого «слабого» из элементов. Такая ситуация может случиться при использовании котла без автоматического управления, в частности твердотопливного, который то сильно разогревается, то практически затухает. Выручает эта группа и при сбоях автоматики.

Виды схем закрытых систем отопления

Основным плюсом схем с естественной циркуляцией является их независимость от наличия электроэнергии, но они имеют ограничение: длина контура должна быть не более 30 метров, иначе система будет неработоспособной. Есть еще один нюанс – при естественной циркуляции даже в закрытой системе нужно в верхней точке поставить спускной клапан, при помощи которого можно будет удалять воздух, который попал, например, при добавлении теплоносителя.

Система с естественной циркуляцией одноэтажного дома. Схема однотрубная, разводка — верхняя

В схеме с принудительной циркуляцией давление создается циркуляционным насосом. В некоторых котлах он встроенный, в некоторых нет. Некоторые контуры большой длины требуют установки двух насосов.Тогда необязательно соблюдение уклонов, самое главное – не сделать участки уклоном в другую сторону, что негативно скажется на работоспособности отопления и может даже потребоваться переделка.

С одной стороны использование циркуляционных насосов  – недостаток, так как работоспособность его зависит от наличия электроэнергии, а с другой —  большой плюс:

• позволяет использовать трубы меньшего сечения и радиаторы меньшего объема, а значит, меньше тратить денег на закупку материалов;
• повысить скорость движения теплоносителя, а значит – снизить ее инерционность и повысить уровень комфорта;
• меньше теплоносителя, меньше тратится топлива на его обогрев — экономятся деньги.

Уменьшенные объемы труб и радиаторов означают уменьшение объема системы, что снова-таки позволяет снизить инерцию нагрева теплоносителя – он греется быстрее, а отопление получается более эффективным. Меньший объем теплоносителя – меньший объем расширительного бака, и нет необходимости искать место для его установки. Современные котлы имеют встроенные мембранные баки (например, настенные газовые котлы), а эффективность отопления с их использованием очень велика из-за того, что установлен мощный насос (он тоже встроенный).

Подключать насос лучше с байпасом — для возможности его ремонта/замены без разрушения системы

Выбирая насос, помните, что существует прямая зависимость между его мощностью и эффективностью отопления. Потому выбирайте малошумный, мощный и надежный.

Стоит отметить, что из открытой системы сделать закрытую легко – нужно только поменять расширительный бак – поставить мембранного типа и система будет уже работоспособна. Для большей ее эффективности нужно будет врезать насос. Причем современные насосы можно ставить и в подачу и в обратку. Раньше ставили на обратку потому что температуры теплоносителя там ниже. Но в современных насосах используются термостойкие материалы, для них не столь критичны температуры отопительных систем. Просто при покупке обратите внимание на диапазон рабочих температур, ну или поставьте его в обратку – только так, чтобы он «давил» в котел. Мощность насоса при этом может быть небольшой, так как в открытых системах используют большие диаметры труб, чем в закрытых, и гидравлическое сопротивление системы невелико.

Итоги

Нюансов и особенностей в отоплении частного дома много, и разобраться нелегко. Но задавшись целью, все можно сделать своими руками – создать работоспособный хороший проект, правильно подобрать оборудование и самостоятельно все смонтировать. И закрытые системы в этом смысле не исключение.

Закрытая система отопления и ее преимущество

Закрытая система

Если рассматривать систему водяного отопления частного дома, то это схема определенного соединения различных приборов и оборудования. Выполняется оно в строгом порядке. Теплоноситель тоже движется только в одном направлении, и смена его невозможна. Ведь действуют законы физики, когда нагретая вода поднимается вверх, а охлажденная опускается. Только есть одно НО. Существуют две системы отопления, которые отличаются друг от друга закрытостью и герметичностью. Многие специалисты считают, что закрытая система отопления более эффективна. Так ли это? Попробуем разобраться.

Особенность закрытой системы

Чтобы понять, чем закрытая система отличается от открытой, сначала разберемся с расширительными баками.

Это емкость из металла или пластмассы. Устанавливают ее в верхней части системы, как можно выше. Выполняет она двойную функцию:

• Во-первых, создает небольшое давление внутри трубопроводов.
• А, во-вторых, собирает излишки теплоносителя, после того как он нагреется. Ведь жидкости с повышением температуры расширяются, и это закон физики.

Открытая система от закрытой отличается тем, что теплоноситель в расширительном баке соприкасается с воздухом. Во второй системе все герметично, и никакого соприкосновения нет.

К чему такие сложности? Есть в этом деле один положительный аспект. Во многие отопительные сети частных домов устанавливаются циркуляционные насосы, которые повышают эффективность работы системы за счет равномерного распределения теплоносителя по радиаторам отопления. Это дает экономию топлива, а значит, и денежных средств из семейного бюджета. А циркуляционный насос может работать только в закрытой системе.

Небольшое отступление. Установка теплого пола в частных домах возможна с устройством насоса — без него эта система работать будет, но не так эффективно, как хотелось бы. А значит, если вы решили установить в своем доме «теплый пол», вы просто обязаны принять закрытую систему отопления. 

Однако установка циркуляционного насоса ставит отопление в зависимость от энергоснабжения. Все правильно — небольшие затраты будут, но они перекроются экономией основного топлива, причем в несколько раз.

Внимание! Устанавливать насос необходимо на магистраль обратного движения теплоносителя. Это делается с единственной целью — защитить от высоких температур резиновые детали насоса (манжеты, уплотнительные кольца и сальники). Тут же около насоса необходимо расположить стояки, который соединяют магистраль с расширительным бачком.

Преимущества закрытой системы отопления

Установка подключения

Конечно, затраты на приобретение и монтаж циркуляционного насоса существенны, но от этого прибора система только выигрывает. Какими же преимуществами отличается этот вариант?

1. Упрощается монтаж за счет того, что отпадает необходимость выставлять углы наклона магистралей, и не нужна теплоизоляция трубопроводов.
2. Снижается стоимость монтажа отопительной системы за счет использования труб меньшего диаметра. Ведь в открытой схеме чем больше объем воды внутри, тем лучше. В закрытой системе такой зависимости нет.
3. Теплоноситель не испаряется, что позволяет не контролировать его уровень и не требует периодического пополнения. Кроме того, в закрытой системе нагрев теплоносителя происходит гораздо быстрее. А горячая вода равномерно распределяется по всем радиаторам независимо от схемы разводки.
4. Увеличивается срок службы нагревательного котла за счет снижения разницы теплоносителя в магистралях подачи и обратки. А также уменьшаются процессы коррозии за счет высокой герметичности.
5. Появляется возможность использовать в качестве теплоносителя не воду, а антифриз.
6. Повышается процесс теплоотдачи.

Есть ли у системы недостатки? Есть, но их не так много. Первое — это энергозависимость, поскольку насос подключен к сети подачи электроэнергии. Второе — объем расширительного бака должен быть больше, чем в открытом контуре. Специалисты рекомендуют брать бак объемом, равным 10% от объема теплоносителя. Поэтому стоимость такого резервуара может быть достаточно высокой.

Элементы отопительной схемы

Составляющие систему

Давайте перечислим, из каких узлов состоит закрытая отопительная система частного дома. От открытой ее отличают только несколько дополнительных приборов и измененная конструкция расширительного бачка.

Как обычно:

• это котел;
• трубы;
• фитинги;
• запорная арматура;
• отопительные батареи;
• иногда распределительный коллектор;
• мембранный расширительный бак;
• циркуляционный насос.

При этом можно сэкономить на диаметре труб, фитингов и запорной арматуре, хотя добавляется циркуляционный насос. Мембранный расширительный бак можно приобрести только в готовом виде, а вот в открытой системе можно использовать баки, изготовленные своими руками. То есть плюсы и минусы друг друга перекрывают.

Как работает закрытая схема отопления

Все достаточно просто и традиционно. Теплоноситель нагревается в системе, расширяется, а его излишки перемещаются в расширительный бачок. Он представляет собой герметичную капсулу, разделенную на две части. Нижняя — это гидравлическая камера, куда поступает теплоноситель. Верхняя — это газовая камера, которая в заводских условиях заполняется азотом с определенным давлением.

Встраивание дополнительного насоса

До запуска котла и нагрева воды давление в расширительном бачке равно давлению теплоносителя в контуре. Как только начинается нагрев, теплоноситель заполняет нижнюю камеру, выдавливая азот через мембрану к верхней плоскости бака. Азот сжимается, а его давление повышается. При этом выравнивается давление в контуре и расширительном баке, и оно становится равным давлению азота.

Все остальное происходит по старой схеме. Теплоноситель проходит по всем магистралям отопления и возвращается в отопительный котел. И все это благодаря тому, что работает циркуляционный насос.

Конструктивные особенности

• Во-первых, все конструктивные элементы отопления можно разместить в одном помещении. Это и котел, и насос, и расширительный бачок. В таком случае нет необходимости поднимать бак на большую высоту. Ведь два элемента создают давление в контуре — это насос и азот внутри бачка. Все это дает несколько преимуществ — уменьшение диаметра трубопроводов, несоблюдение углов наклона, и отсутствие испарения теплоносителя.
• Во-вторых, появляется возможность использовать такую схему в домах с большой площадью и объемом. С открытой системой добиться эффективной работы отопления в большом доме будет очень сложно.

Котел и разделитель

Есть вопрос, который сегодня волнует определенную часть застройщиков частных домов. Он касается переделки открытой схемы в закрытую. В этом плане никаких проблем нет. Не нужно менять трубы и другие элементы, нужно лишь врезать в обратный контур циркуляционный насос и поменять расширительный бак, установив мембранную модель.

Но не будут ли образовываться воздушные карманы в местах наклона трубопроводов? Такая вероятность есть здесь важно подобрать мощность насоса и размеры расширительного бачка. Если все будет в норме, то воздух будет проталкиваться под давлением теплоносителя.

Монтаж отопительной закрытой системы

Сразу же оговоримся, что никакой разницы нет — проводите вы сборку открытой или закрытой схемы. Вам придется столкнуться со всеми сложностями подобной работы. И если вы в чем-то сомневаетесь, то доверьте монтаж специалистам. Самое важное здесь — правильно подобрать узлы и приборы, чтобы они соответствовали нужным показателям и параметрам. Особенно это касается нагревательного котла, радиаторов, насоса и расширительного бака. Не будем забывать и трубы — в закрытом контуре их внутренний диаметр может быть равен 20 миллиметрам.

Оптимальный вариант — это организовать отдельную котельную, если дело касается обогрева большого дома, и без напольного котла не обойтись. Если домик небольшой, то настенный агрегат справится с задачей обогрева, а в его конструкции уже есть и расширительный бак, и циркуляционный насос. К тому же не придется монтировать его в отдельном помещении — для этого подойдет и кухня.

Заполнение отопления теплоносителем

Котельная в подвале

Итак, монтаж закончен, и теперь необходимо систему проверить и запустить. Для этого потребуется заполнить ее водой. Вариантов здесь два. Первый — подключить к водопроводу, установив запорное устройство в виде крана, вентиля или задвижки. Этот способ актуален, если выбрана однотрубная схема разводки. Но если давление воды в водопроводе достаточное, то можно его использовать и в двухтрубной схеме.

Второй — с помощью ведра и собственных рук. Для этого придется выше всех элементов вывести стояк, оборудованный воронкой и герметичной заглушкой. Снимаете заглушку, устанавливаете воронку, заливаете воду в систему, после заполнения снимаете воронку и на место устанавливаете заглушку. Заглушка — это изготовленный в виде колпака элемент с резьбовым соединением и резиновой прокладкой в глубине колпака. Соответственно, стояк должен быть оборудован сгоном с внешней резьбой. Правда, заливка теплоносителя ручным способом требует и времени, и сил.

Итак, система заполнена. Теперь необходимо пройтись по всему контуру и осмотреть все без исключения стыки и соединения на предмет утечек. Если таковых нет, то можно включать насос и снова проверять, нет ли протечек. Если опять все нормально, можно зажигать котел. Но на этом проверка не прекращается. Когда теплоноситель наберет необходимую температуру, еще раз проверяем магистрали.

Рекомендация! Перед запуском отопления необходимо провести опрессовку с давлением в полтора раза большим, чем создает насос. Это особенно понадобится, если к системе отопления подключен «теплый пол». Он будет замурован, поэтому ремонт после отделки провести очень сложно.

Заполнение теплоносителем

Как правильно выполнять опрессовку? Для этого понадобится специальный насос —электрический или ручной. Подключаете его через вентиль, повышаете давление внутри схемы и перекрываете вентиль. В таком состоянии система должна находиться некоторое время — оно точно покажет, есть утечки или нет. После этого открываете вентиль и понижаете давление, спустив часть теплоносителя.

Заключение по теме

Устраивая закрытую систему отопления, необходимо принять во внимание все аспекты, о которых шел разговор выше. Конечно, эта система лучше, но если вы являетесь счастливым обладателем небольшого домика, то нет необходимости все это городить. Используйте схемы проще и с небольшим количеством различных элементов. Это не только упростит процесс монтажа, но и сократит значительную часть расходов, связанных со строительством дома в целом.

благодаря воронежским активистам ОНФ в многоквартирном доме в Семилуках переделывают систему отопления

После сигнала представителей Общероссийского народного фронта в Воронежской области регоператор и подрядчик исправили существенные недостатки, допущенные при капитальном ремонте отопительной системы дома на улице Дзержинского, 20, в городе Семилуки. Корректировки в проект внесены в соответствии с реальными параметрами теплоснабжения. Подрядчик переделывает внутреннюю разводку, узлы распределения и учета теплоэнергии.

Ранее за помощью в региональное отделение Народного фронта обратились жильцы 126-квартирного дома в Семилуках, где в 2019 г. начался капремонт. В частности, регоператор должен был обновить систему отопления, с которой каждую зиму возникали серьезные проблемы. Именно эти работы поначалу вызвали тревогу, а затем и возмущение людей.

По словам члена совета дома Татьяны Чернышовой, первый подрядчик ограничился лишь заменой батарей и не тронул разводку отопительной системы. Другая организация, которая пришла ему на смену в апреле 2020 г., взялась-таки за замену стояков. Но когда технически грамотные жильцы вникли в детали, происходящее их не обрадовало. 

«Первое, что бросилось в глаза – многочисленные отступления от проекта, с которым второй подрядчик зашел на объект. Например, в квартирах, где до капремонта было по три стояка, запроектировали по два, а фактически сделали по одному, подключая к нему последовательно три радиатора. Это «ноу-хау» грозило тем, что в нашем и без того холодном доме воцарился бы настоящий ледник. Когда присмотрелись к проекту, впору было паниковать», – поделилась Чернышова.

Оказалось, что он базируется на некорректных технических условиях. Так, в основу проекта были заложены данные о давлении и температуре теплоносителя на выходе из квартальной котельной, а не на вводе в дом. Они заметно отличаются. Монтировалась разводка, рассчитанная на закрытую систему отопления, под собственную модульную котельную. Реально же дом подключен к городской теплосети.

«Очевидно, что система отопления в нем открытая. Предусмотренный проектом узел смешения также изначально был рассчитан на закрытую систему. Если бы оставили все как есть, циркуляция теплоносителя разбалансировалась бы не только в этом доме, но и во многих соседних. По итогам выездной проверки мы обратились в прокуратуру и в региональный фонд капитального ремонта, поскольку у жильцов не получилось достучаться до регоператора. А работы, которые проводились во вред, нужно было как можно быстрее остановить», – рассказал активист регионального отделения ОНФ в Воронежской области Алексей Бурданцев.

После вмешательства общественников на горе-ремонт наконец-то обратили внимание. Состоялось несколько рабочих встреч с участием представителей генподрядчика, проектировщика, фонда капремонта, местных властей. Первоначальный проект, который члены совета дома и общественники забраковали, был переделан с учетом реальных параметров теплоподачи. Это затронуло как расположение стояков и батарей в доме, так и узлы распределения, учета теплоэнергии. За основу проектировщик взял реальные данные о давлении и температуре теплоносителя на вводе в дом и на выходе.

«Подрядная организация завершает переделку внутренней разводки в соответствии с обновленным проектом. Теперь батарей и стояков в квартирах и местах общего пользования ровно столько, сколько необходимо для того, чтобы людям было тепло. Вносятся изменения в оборудование теплового узла. Появилась уверенность в том, что следующей зимой жильцам не придется мерзнуть или греться с помощью электрокалориферов. Мы оставляем вопрос на контроле и будем в течение нового отопительного сезона контролировать температурный режим», – заключил Бурданцев.

По его мнению, проблем и долгих разбирательств можно было избежать, если бы регоператор выстроил эффективную и реально работающую систему контроля на всех этапах, начиная с проектирования работ. Пока же это – лебедь, рак и щука. А крайними оказываются жильцы, которых вынуждают годами обивать пороги кабинетов, добиваясь устранения последствий некачественного капитального ремонта.

Кому нужно закрыть систему горячего водоснабжения в Хакасии

Хакасия согласно федеральному закону от 27 июля 2010 года N 190-ФЗ «О теплоснабжении» должна перейти на закрытую систему горячего водоснабжения к 2022 году. Таково было решение Дмитрия Медведева, когда еще он был президентом. В Саяногорске уже рекомендовано потребителям перейти на закрытую систему.

Чем отличаются системы закрытого и открытого теплоснабжения и зачем нужен этот переход, разбирался корреспондент 19rus.info.

Открытая система горячего водоснабжения (ГВС) отличается наличием теплоносителя, циркулирующего в системе. Горячая вода поступает непосредственно из централизованной отопительной системы. Качество воды из крана и отопительного оборудования ничем не отличается. В результате получается, что люди используют теплоноситель.

Открытая система названа так, ввиду того, что подача горячей воды осуществляется из открытых кранов отопительной системы. Схема ГВС многоэтажного дома предусматривает применение открытого типа. Для частных домов этот тип является слишком затратным.

Закрытая система основана на таком принципе: осуществляется забор холодной питьевой воды из центрального водопровода и нагрев ее в дополнительном теплообменнике. После нагрева производится подача её по водозаборным точкам. Эта система подразумевает отдельную работу теплоносителя и горячей воды, также она отличается наличием обратного и подающего трубопровода, которые используются для кольцевой циркуляции воды. Такая система обеспечит нормальный напор даже при одновременном использовании душа и раковины. Среди плюсов системы также отмечают простоту регулирования температуры горячей жидкости.

Как пояснил 19rus.info директор Обособленного подразделения «Саяногорское тепловые сети» ЗАО «Байкалэнерго» Михаил Алферов, по закону о теплоснабжении №190 все вновь вводимые объекты  должны иметь закрытую систему водоснабжения. Сейчас все МКД имеют открытую систему ГВС. То есть горячая вода, которой мы пользуемся из крана — это та же самая вода, которая находится  в батареях отопления. Так проектировались все системы раньше. Но качество горячей воды должно соответствовать качеству холодной питьевой воды. Вдруг кто-то случайно ее выпьет и получит инфекционное отравление. Кстати, все бассейны всех времен работают по закрытой системе теплоснабжения.

Но для закрытой системы нужно установить в подвалов домов мощные, современные узлы с теплообменными аппаратами.

«Для ресурсника чем хорошо? Четко буду понимать, что все потери в тепловой сети — это технологические потери. Если я условно в город подал сто кубов воды, а пришло 99, то точно этот куб где-то побежал в землю. А холодная вода, которая заходит в дом, будет подогреваться. У всех есть индивидуальные приборы учета на ХВС и ГВС. Для переделки систем в уже существующих домах потребуются большие средства. Этим будут заниматься и нести ответственность управляющие компании», говорит Михаил Алферов.

Председатель общественного совета МУП УЖК Абакана Валерий Усатюк скептически относится к рекомендациям правительства РФ перейти на закрытую систему теплоснабжения. Говорит: «Нам давно рекомендовали жить лучше, и что?»

По его словам, вода высокой температуры, за 120 градусов, к примеру, будет подаваться в дом. За сет этой воды будет нагреваться холодная вода непосредственно в доме. Эта чистая, хорошая вода пойдет на питьевые нужды.

Часто получается что с ТЭЦ приходит горячая вода, мы ее делим: половина — на отопление, половина разбавляется холодной водой и поступает в краны. Закрытая система выгодна собственникам тем, что они сами могут регулировать температуру. Чтобы не париться, например, весной, когда ТЭЦ дает горячую воду и не знаем, что делать. Сами будем подогревать воду и сможем избежать энергопотери.

«Но это песня долгая. Нужно во всех домах переделать распределительные узлы-элеваторы. При капитальном ремонте это сделать можно — добавить к уже имеющимся элеваторам дополнительные приборы. Тогда можно регулировать более-менее точно по отношению к заданной температуре от наружного воздуха. Цена вопроса приблизительно на каждый дом — до ста тысяч. Это реально и в Абакане это делают. Но это не закрытая система», — отмечает Валерий Усатюк.

Правительство приняло решение о полном переходе на закрытую систему теплоснабжения.

«Я  это не верю. Нет денег. Если переходить за счет собственников — не все пойдут, есть дома очень бедные», считает Усатюк.

Почему выбрасывает воду из расширительного бачка отопления

Как мне кажется, расширительный бак проблему не решит.
У меня похожая ситуация, мощность котла сильно большая, радиаторов отопления мало, они все горячие и котел закипает.
У вас сколько радиаторов отопления в кВт? И какой размер/мощность котла (понимаю, что конструкция самодельная, но все же, прикиньте по промышленным образцам в кВт.)
Нормальная ли циркуляция теплоносителя — все ли батареи прогреваются?

Я свою проблему буду решать добавлением радиаторов отопления, уже закупился фитингами и пр. В зиму надо входить подготовленным.

Расширитель нужно однозначно! И не для того, чтобы не порвало, если закипит. Даже если не закипит — перепады давления для отопления ничем хорошим не кончатся.

Там внутри печурки что? Топка и змеевик? Как давно в эксплуатации? Какая температура воды? Часто ли приходится нагар чистить? Какие, преимущественно, дрова? Или кроме дров еще и уголь?

IT-шник, слушай, проблема не в типе расширительного бака! Он вообще служит для компенсации расширения/сжатия теплоносителя. Открытый ставят, если есть возможность поместить его в верхней точке системы. если нету такой возможности, то ставят закрытый.

У тебя проблема в том, что котел слишком мощный. Судя по фото он новый? А система так и осталась старой. Раньше там что стояло?

И, кстати, как регулируется тяга — есть ли вьюшка в дымовой трубе?

У меня раньше в доме тоже стояли регистры из труб, но и котел, тоже самодельный, был небольшой мощности, т.е. согласованная система была.

P.S. А почему топишь дровами? Я дрова только на розжиг, а потом угля. Заметь, у дров пламя высокое, котел нагревается быстро, но они и прогорают быстро (на фото я вижу сосновые поленья). А уголь закинешь, пламя низкое, шает долго.

PbI6A
Расширитель стоит, + с ним еще и группа безопасности, если перебарщиваю, то просто при 3 атмосферах срабатывает клапан и сбрасывает давление в виде пара(котел кипит).
Внутри котла просто трубы дюймовые спаяны в верхней части топки со стенками. Котел новый, тока весной поставили.

Сухарик
Пасиб за совет. Попробую топить углем, видать придется приспосабливаться, либо подведу к котлу воду, чтоб добавлять после вскипания, либо расширительный поставлю сверху.

Кстати есть у кого идеи из чего лучше сделать расширительный бак и на скока литров его брать?

Тогда у тебя будет просто в расширитель выкидывать кипящую воду. Это тоже не дело. Да и к тому же потом будешь воздух спускать из системы, т.к. воздушить будет при кипении.

warlon
Котел варили где-то в Балахте, если найдется контакт этого Александра — буду благодарен ночнно (всегда полезно с таким человеком хотя бы пообщаться). Про домашние котельные знаю, просто думал сделать расширитель из чего-нибудь сподручного, экспанзомат уже есть и как раз на 1% от общего объема системы отопления, а покупать вместо него еще и расширительный бак жаба давит. Экспанзомат прилажу к насосу (там маленький литров на 8-10 стоит).

Еще актуальный вопрос: нужен сварщик в Емельяново заварить шов на котле, делов на 5 минут, просто нужен сварщик хороший, который системы отопления варил.

IT-шник писал(а): warlon
Котел варили где-то в Балахте, если найдется контакт этого Александра — буду благодарен ночнно (всегда полезно с таким человеком хотя бы пообщаться). Про домашние котельные знаю, просто думал сделать расширитель из чего-нибудь сподручного, экспанзомат уже есть и как раз на 1% от общего объема системы отопления, а покупать вместо него еще и расширительный бак жаба давит. Экспанзомат прилажу к насосу (там маленький литров на 8-10 стоит).

Еще актуальный вопрос: нужен сварщик в Емельяново заварить шов на котле, делов на 5 минут, просто нужен сварщик хороший, который системы отопления варил.

Телефон в личке — этот дядка мне подобный твоему котел собирал. Правда он через несколько месяцев сдох http://www.24dom.ru/forum/viewtopic.php?t=380&postdays=0&postorder=asc&start=20 — здесь подробности. Но дядька нормальный — часть денег вернул, на часть работы выполнил. Короче разошлись хорошо.
У него оборудование по сварке и все прочее есть. Живет в Емельяново.

Я тебе в личку еще тел скинул — там ребята из Красноярска. Они делают дороже чем дядка, но качественей. Они мне систему отопления потом переваривали, правда не знаю за котел возьмуться — нет.

Итак о результатах:
Во-первых помимо проблемы с кипением и высоким давлением (как следствие выдавленная дырка по шву), была и еще одна — оказывается котел у меня был сделан изначально неправильно. Выход горячей воды из котла — на 3-4 см ниже самой верхней точки. Итог — постоянное наличие в верхней части котла воздуха. Это приводило к тому, что котел при нормальной топке — все равно кипел.
Про замкнутую систему: она может быть и имеет право на жизнь, но не с самодельным котлом, а только с чугунным (который реально 6 атмосфер в состоянии держать). Александр (его телефон мне любезно предоставил warlon — за что ему отдельно спасибо), говорит, что железные котлы по Емельяново с замкнутой системой отопления, рвет с завидной регулярностью. Причем получается, что 3 атмосфера для котла — вполне серьезная нагрузка (это трубам пофиг, а в углу котла давление только усиливается — физика панимаешь. )
Итого: переделали выход, поставили его в самой верхней точке, заварили шов. Пока обхожусь 1 ведром угля на ночь.
Фотоотчетец: общий план
[зарегистрируйтесь чтобы видеть ссылку]

Старый выход и новый (стрелкой показано пространство, которое раньше заполнял воздух)
[зарегистрируйтесь чтобы видеть ссылку]

Расширительный бак лучше прозрачный, чтоб видно было если вода ушла
[зарегистрируйтесь чтобы видеть ссылку]

Получается, что проблема не в том, что выход ниже, а именно из-за наличия воздуха в теле котла?
Например, можно было бы поставить воздухоотводчик в то место, где сейчас новый выход из котла?

Помогла ли эта переделка? Если кинуть угля больше — закипит?

Сухарик писал(а): Получается, что проблема не в том, что выход ниже, а именно из-за наличия воздуха в теле котла?
Например, можно было бы поставить воздухоотводчик в то место, где сейчас новый выход из котла?

Помогла ли эта переделка? Если кинуть угля больше — закипит?

Надо понимать, что такое кипение вообще. Кипение — это процесс преобразования жидкости в газ — пар. Пузыри, возникающие при кипении в месте нагрева котла, всплывают в верхнюю часть котла и уходят в выходную трубу. Где-то по пути в трубе они отдают свою энергию, охлаждаются и пар из газообразного состояния переходит в жидкостное. То есть полезная энергия не накапливается в теле котла, а уходит в систему отопления. Это первый фактор. Второй фактор заключается в том, что в воде, из-за её физических свойств, способно растворяться довольно большое количество газов — кислорода, азота и других, с которыми она контактирует. При кипячении эти газы имеют свойство из воды испаряться, вода становится «тяжелее». Если выходная труба находится в самой высокой точке котла, то эти газы отводятся в систему и скапливаются в самой высокой её точке. Хорошо, если такая точка одна и в ней установлен расширительный бачок. В этом случае из него будут выходить мелкие пузырьки. Третий фактор заключается в том, что вода, богатая кислородом, производит в трубах гораздо больше ржавчины, чем мало содержащая.

Ожидает модерации 13.12.2015 08:50

Интересы: «Сен-Гобен» (Saint-Gobain) — международная промышленная группа компаний со штаб-

С июля 2019г выбор пароветрозащитных материалов стал максимально удобным и понятным. Впервые на российском рынке

В июле 2019 г ISOROC представил на российский рынок высококачественные плиты из минеральной ваты на основе каменного

19 июня 2019 года в Академии «Сен-Гобен» представили инновационные фасадные решения для современной архитектуры,

11 июня в Москве состоялся пресс-завтрак, где были объявлены результаты финала Международного студенческого конкурса

Ищите где приобрести стройматериалы оптом или в розницу? Строительные материалы — важная составляющая любого

Шарообразные плафоны для светильников давно стали традицией. Более того, по сравнению с многообразием форм и

В самом центре исторической части Лондона недавно был построен новый частный дом Covert House, проект которого разработали

Оригинальное кресло-куб с яркой обивкой в любом интерьере способно стать одним из центральных объектов мебельной

Информационный портал: ремонт квартир, офисов, коттеджей
Все права защищены.

В данной системе поддерживается атмосферное давление, так как она напрямую сообщается с атмосферой через расширительный бак открытого типа. Такой бак располагается в самой высокой точке системы – обычно на чердаке.

Желательно, чтобы от котла к расширительному баку шел прямой вертикальный стояк. Делается это для того, чтобы через этот бак выходили пузырьки воздуха. Наибольшее количество воздуха образуется в воде после нагрева, поэтому лучше, чтобы сразу воздух выходил наружу через вертикальный стояк и расширительный бак.

Открытую отопительную систему делают тогда, когда нет денег на закрытую систему. Ведь открытая система может обойтись без целого ряда узлов:

• Манометр – попросту не нужен, так как давление в системе всегда будет атмосферное + давление столба воды.
• Группа безопасности – также не нужна, так как давление в системе не может повысится – ведь она открытая. Вода попросту наполнит расширительный бак.
• Закрытый расширительный бачок – также не используется, так как его роль исполняет открытый расширительный бак.

Но зато воду надо периодически подливать, иначе она просто испариться. Ведь вода в системе горячая! И она будет усиленно испаряться, как из чайника. Так что доливу воды надо уделить особенное внимание. А лучше поставить систему автоматического долива. Но в целом такая система обходится дешевле, чем закрытая система с циркуляционным насосом.

Открытая отопительная система может работать КАК НА ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ, ТАК И НА ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ.

Для этого надо соблюсти ряд правил:

• Циркуляционный насос должен ставится ДО котла на обратке. Иначе насос своим напором просто сделает «фонтан» в открытом расширительном баке.
• Циркуляционный насос должен идти через байпас. При перекрытии байпаса будет работать насос, при открытии байпаса и выключении насоса будет работать самотек.
• Трубы должны быть большого диаметра, с соблюдением уклонов, в общем по всем правилам ОТОПЛЕНИЯ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ.
• Горизонтальные части отопительного трубопровода должны иметь обязательный уклон — примерно 3 см на метр трубы.
• Минимум углов, редукционных переходов, вентилей. Краны желательно использовать только шаровые. Это уменьшит гидравлическое сопротивление в системе. (если открытая система проектируется на естественную циркуляцию).

В открытой отопительной системе лучше осуществляется самотек за счет разности плотности горячей воды и холодной воды. Поэтому такую систему используют в основном для гравитационной системы отопления.

Открытая отопительная система с естественной циркуляцией имеет ряд особенностей:

• Много растворенного воздуха в системе, что может привести к коррозии внутренних металлических элементов в системе.
• Большая инертность системы. После включения нагрева дом нагревается медленно. Прогревать систему надо постепенно, иначе вода попросту закипит в котле, в то время как в радиаторах она будет еще холодная.
• Дом прогревается равномерно
• Большая разница температур между подачей и обраткой
• Расход топлива больше (низкий КПД), чем в закрытой системе с циркуляционным насосом
• Независимость от электричества
• Система простая, в ней практически нечему ломаться. Достаточно простой монтаж.
• Эстетически не слишком хорошая, т.к. используются трубы большого диаметра, а порой и в качестве радиаторов используются трубы повышенного диаметра
• Система достаточно громоздка
• Нельзя в системе использовать антифриз
• Вода из системы постепенно испаряется, поэтому ее надо периодически доливать. Желательно установить автоматический долив.
• Котел надо устанавливать в самой низкой точке системы. Лучше всего – в подвале, либо в каком нибудь углублении.
• Расширительный бак устанавливается в самой высокой точке системы. Если установить его на чердаке – его надо утеплить.
• Бесшумная работа, из за отсутствия циркуляционного насоса

Но тем не менее эту систему с успехом использовали и используют при монтаже отопления в небольших частных домах высотой в 1 или 2 этажа.

Опишем всю систему по порядку:

Отопительный котел

В открытой системе можно использовать любой котел:

• Газовый
• Дизельный
• Твердотопливный
• Электрический

Трубы отопления

Как мы и писали они должны быть большого диаметра. Подробнее про подбор диаметра труб отопления читайте ЗДЕСЬ. Горизонтальные участки должны иметь обязательный уклон – 3-4 см на метр трубопровода. Система должна быть как можно проще, чтобы гидравлическое сопротивление было меньше. Использовать меньше угольников, тройников, редукционных переходов и пр.

Расширительный бак

Располагается на чердаке. Поскольку обычно чердак – это неотапливаемое помещение, то бак надо утеплить, иначе зимой вода в нем может замерзнуть. Бак компенсирует температурные колебания уровня воды. К тому же иногда в системе может закипеть вода (бывает если слишком быстро начать топить котел), а пузырьки значительно увеличивает объем. Для этого и служит излишний объем в расширительном баке.

Желательно предусмотреть возможность дренажа излишней воды из бака при переполнении. Для этого воду можно вывести либо в канализацию, либо просто на улицу.

Следует иметь в виду, что вода из открытой системы испаряется. Поэтому необходима подпитка системы водой. Делать это можно вручную, периодически залезая на чердак и подливая воду, а можно сделать расширительный бак по подобию унитаза – с автоматической доливкой воды.

Но так делают редко. Обычно просто используют емкость.

Сверху бак лучше закрыть крышкой, чтобы меньше испарялась вода.

Циркуляционный насос

Должен располагаться так, чтобы была возможность естественной циркуляции, при аварийном отключении электричества.

Насос стоит на отводе от основной подающей трубы. В норме шаровой кран 1 на подающей трубе перекрыт, и работает циркуляционный насос, нагнетая воду в систему отопления.

Но когда происходит аварийное отключение электричества, то насос перестает работать. В этом случае открывают Кран Шаровой 1 и вода начинает циркулировать по системе самотеком, разумеется более медленно.

Но для перекрытия шарового крана 1 необходим человек! Поэтому обычно вместо него ставят обратный клапан с расширением. В таком обратном клапане гидравлическое сопротивление намного меньше, чем в классическом.

Отопительные приборы

В системах с естественной циркуляцией можно использовать только радиаторы, а также толстые трубы в качестве радиаторов (у них меньше гидравлическое сопротивление).

А вот конвекторы увы использовать нельзя – через них естественная циркуляция попросту не пойдет.

Резюмируя вышесказанное – открытая система – это прошлый век. Медленный прогрев, большая инертность системы, большое количество растворимого воздуха, громоздкость труб, низкий КПД делают ее непривлекательной для современных отопительных систем. Так что ее используют в крайних случаях – например в местности, где часто отключают электричество.

Самые популярные сейчас это закрытые системы с принудительной циркуляцией теплоносителя двухтрубные или коллекторно-лучевые.

Открытые системы горячего водоснабжения | Писец

Что можно сказать об этих системах?

Вам когда-нибудь снились тревожные сны по ночам? Те, где поезд идет за вами, и свет гаснет, но вы не можете сойти с пути, потому что ваши мышцы реагируют, как патока. Это то, что я чувствую каждый раз, когда смотрю на систему водяного отопления с открытым контуром.

Что такое система горячего водоснабжения с открытым контуром?

Напоминаем, что система отопления с разомкнутым контуром — это система отопления на водной основе, в которой та же самая горячая вода, которая нагревает здание, может также использоваться для бытовых нужд — для душевых и раковин….. Прежде чем мы войдем в темную серую зону того, что мы, домашние инспекторы, должны говорить об этих системах и почему, давайте рассмотрим, как идентифицировать систему горячего водоснабжения с открытым контуром, а затем рассмотрим некоторую историю того, как мы пришли к тому, что сегодня.

Уловки для идентификации

Отличить открытые системы горячего водоснабжения от замкнутых систем может быть сложно. Одна из самых основных характеристик систем водяного отопления — это наличие двух водонагревателей или одного.В здании с двумя водонагревателями, вероятно, есть один, предназначенный исключительно для отопления, и, таким образом, это система отопления с котлом с замкнутым контуром. Если в здании есть только один водонагреватель и для отопления, и для бытового потребления, нужно присмотреться.

Смесительный клапан Honeywell

Если вы видите смесительный клапан, вы, вероятно, смотрите на систему с открытым контуром . Смесительный клапан — это место, где горячая вода для отопления смешивается с холодной водой, чтобы установить температуру горячего водоснабжения.В этой конфигурации водонагреватель можно настроить на нагрев до 140 градусов по Фаренгейту или более для радиаторов, а затем с помощью смесительного клапана снизить температуру до 120 градусов по Фаренгейту для домашнего использования.

http://www.honeywellstore.com/store/products/honeywell-ram101cus1-thermostatic-mixing-valve.htm

Теплообменник

Еще одна отличительная черта, на которую следует обратить внимание, — это плоские чашеобразные теплообменники. Если вы видите один из них, вы, вероятно, смотрите на систему с замкнутым контуром . Это связано с тем, что этот теплообменник отделяет воду для бытового потребления от воды для отопления. Вы могли видеть и смесительный клапан, и теплообменник — в этом случае вы, вероятно, видели бы систему с замкнутым контуром.

http://www.taco-hvac.com/products/heat_transfer_products/brazed_heat_exchangers/index.html

Еще одна уловка для определения системы с разомкнутым контуром — проверить, подключен ли циркуляционный насос, который пропускает воду через нагревательные змеевики, к 24-часовому таймеру. Таймер должен быть установлен на 15 минут в день или больше, чтобы проталкивать воду по трубам все лето — это очень важно, чтобы в течение всего лета в этих трубах не оставалась застоявшаяся вода, которая затем может попасть в водопровод для бытовых нужд при высокой температуре возвращается.

Наконец, посмотрите на сам водонагреватель. Некоторые водонагреватели разделяют два типа воды внутри водонагревателя. Эти типы водонагревателей обычно имеют «Впуск для обогрева» и «Выпуск для обогрева», а также впускные и выпускные отверстия для бытового водоснабжения, поэтому вы увидите как минимум 4 трубы, подключенные к водонагревателю. Эти типы систем, как правило, являются замкнутыми.

Вооружившись несколькими основными методами определения системы отопления с открытым контуром, давайте взглянем на некоторую историю, чтобы понять, почему они устанавливаются сейчас и чем они отличаются от традиционных котлов с закрытым контуром.

Немного истории

Я вырос в доме в Новой Англии, где была традиционная котельная с замкнутым контуром с оцинкованными стальными трубами и чугунными радиаторами. Система была самой современной, когда ее спроектировали и установили в начале прошлого века, и, что несколько удивительно, она все еще хорошо работала более 80 лет спустя, когда я жил в этом доме. Теоретически, с этим старым котлом с замкнутым контуром, если бы он никогда не протекал за эти годы, я мог бы открыть систему распределительных трубопроводов и посмотреть, как вода выходит из труб, которые были вставлены, когда Теодор Рузвельт был в офисе … .античная вода.

Примечательным атрибутом этой старинной воды является то, насколько она менее агрессивна, чем та же система, в которую постоянно вводится новая вода. Система с открытым контуром обеспечивает постоянную подачу новой богатой кислородом воды и, следовательно, является более агрессивной, чем ее родственник с обратной связью, где циркулирует такая же вода. Там, где я живу и работаю сейчас, в районе Сиэтла, я иногда вижу системы трубопроводов котлов из оцинкованной стали 100-летней давности, которые все еще используются в системе отопления с замкнутым контуром, и тем не менее та же стальная труба, которая использовалась для бытового водоснабжения, давно назад вышла из строя и была заменена.В этом разница в коррозионной способности систем с замкнутым и разомкнутым контуром.

Итак, если замкнутые системы горячего водоснабжения работают так хорошо, почему мы отказались от систем замкнутого цикла?

Я не знаю, какие типы систем отопления используются в вашей части страны, но здесь эти системы водяного водяного отопления с радиаторами типа Turbonic просто ворвались в наши дома, начиная с 1990-х годов. http://www.turbonicsinc.com/. Поток этих систем отопления пришелся на волну строительства новых таунхаусов, охвативших многие наши районы в ту эпоху, и причина, по которой эти системы были установлены, проста: они дешевы.

Радиатор турбонагнетательный

По мере того, как эти системы становились все более распространенными, меня все больше тревожило и сбивало с толку отсутствие стандартов для установки. Кажется, что каждая из этих систем представляет собой новый беспорядочный набор труб, трубок, коллекторов, теплообменников, таймеров, реле, смесительных клапанов, соленоидов, термостатов и водонагревателей. Иногда я натыкаюсь на одну из этих систем, которая выглядит настолько хаотичной, что я вспоминаю схватку осьминогов в регби. Даже если инспектору не хватало всех технических знаний о водяном отоплении, некоторые из этих систем просто выглядят ненадежными.

Беспорядок из труб!

Вероятность того, что этот беспорядок из труб и проводов действительно сработает? Я вспоминаю, что у моего шара Magic 8 был один треугольник, который гласил: «Внешний вид не так хорош».

Путаницу в отношении этих систем водяного отопления усугубляет вопрос о разомкнутом контуре по сравнению с замкнутым контуром и потенциально коррозионные эффекты их конфигурирования как разомкнутых систем, не говоря уже о большем риске образования легионеллы в трубах систем с разомкнутым контуром из-за упомянутая выше проблема застоя воды.

Осадки, кажется, происходят медленно. Каждые несколько месяцев мое внимание всплывает новый отзыв или коллективный иск.

На изображениях показана система трубок марки Kitec

.

Это началось с печально известного теперь Kitec и системы IPEX: http://www.kitecsettlement.com/faq.cfm

За ним в произвольном порядке следовали:

• Фитинги Zurn и Q-PEX: http://zurnclassaction.com/
• Ultra PEX: http://www.ultrapexclassaction.com/
• Uponor: http: // www.classaction.org/uponor-pex-problems

Коллектор Kitec

Теперь вы можете выйти в Интернет и найти сообщения и блоги, в которых профессионалы и непрофессионалы одинаково критикуют системы с открытым контуром как ожидающие катастрофы, и тем не менее это все еще широко распространенные системы, которые можно точно охарактеризовать как «отраслевой стандарт».

Итак, в свете всей этой истории и знаний, которые мы несем с собой, что мы должны сказать нашим клиентам о системах горячего водоснабжения с открытым контуром?

Очевидно, что если вы смотрите на систему трубопроводов, которая участвовала в коллективном иске, и знаете об этом, составление отчета становится немного проще.Но что, если вы не знаете об отзыве или судебном иске? Именно здесь я чувствую жар от прожектора поезда, обжигающего мне затылок, и начинаю думать о домашних инспекторах в начале 1990-х, инспектировавших новостройки с сайдингом LP.

Хотя технически мы не связаны нашими стандартами практики http://www.ashi.org/documents/pdf/standards.pdf для отчетности об отозванных продуктах, я считаю, что наша работа — информировать наших клиентов о том, что они рассматривают покупать.Объяснение недостатка систем отопления с разомкнутым контуром: а именно то, что это более новые, непроверенные системы, которые, похоже, имеют проблемы с надежностью из-за коррозионного воздействия воды, а также потенциальных проблем со здоровьем, связанных с наличием застоя теплой воды в трубах. профессиональный долг.

• Я всегда рекомендую, чтобы эти системы обслуживал профессиональный подрядчик по водяному отоплению.
• Я всегда гулю систему трубок, которая используется в доме, чтобы увидеть, есть ли какие-либо признаки судебного разбирательства.
• Я рекомендую своим клиентам получить мнения и оценки по преобразованию их системы с разомкнутым контуром в замкнутую по причинам, обсуждаемым здесь.

Я видел оценки, которые варьируются от 2200 до 2800 долларов для преобразования в замкнутый цикл — эти цены могут варьироваться в зависимости от региона. Логичное время для этого преобразования — когда срок службы водонагревателя истекает 10-12 лет, и замена существующего водонагревателя в любом случае должна быть на столе. Однако с таким количеством переменных в том, как эти системы установлены, мне трудно сказать с какой-либо точностью, насколько срочна такая работа и насколько надежными будут некоторые из этих систем даже после преобразования в систему с замкнутым контуром.

Я лишь бегло рассмотрел некоторые технические проблемы с этими системами, чтобы написать управляемую статью, которая была бы провокационной и по крайней мере умеренно приятной для чтения. Надеюсь, я не стал слишком упрощать, но также предоставил платформу для обсуждения. Поскольку домашние инспекторы в других регионах страны могут сталкиваться с этими проблемами, я приветствую любые расхождения во мнениях относительно того, как другие инспекторы обращаются с этими системами. См. Мой блог @ http://getscribeware.com/blog.

________________________________________________________

Дилан Чок является владельцем базирующейся в Сиэтле компании Orca Inspection Services LLC — www.orcainspect.com. Он является основателем программного обеспечения для отчетов ScribeWare , предлагающего инновационные и простые решения для составления отчетов — www.getscribeware.com. Он также является автором The Confident House Hunter — книги, чтобы научить покупателей жилья, как смотреть и понимать дома: Cedar Fort Press, выход в августе 2016 года — www.dylanchalk.com

Scribeware — это простое программное обеспечение для отчетов о проверках, которое позволяет быстро и легко писать качественные экспертные отчеты.Созданный командой опытных домашних инспекторов с обширными встроенными библиотеками комментариев, доступом к шаблонам, созданным отраслевыми экспертами, и интуитивно понятным, интерактивным и легким для чтения интерфейсом, он предназначен для вывода вашего инспекционного бизнеса на новый уровень .

водопровод — Риск утечки при замене котла с открытой вентиляцией на герметичный котел

Заранее извиняюсь за длинный пост.

В настоящее время у меня есть самотечная, полностью вентилируемая система центрального отопления (ЦО) и горячей воды (ГВ) (большой бак холодной воды и расширительный бак на чердаке, бак горячей воды и насос в сушильном шкафу, газ котел на кухне), а мне нужно заменить бойлер.

Я пытаюсь выбрать между котлом, который будет поддерживать систему в том же виде (с открытой вентиляцией), или переключиться на герметичную систему (например, см. Http://www.gasapplianceguide.co.uk/central_heating_systems .htm), а значит расширительный бак и насос будут отключены, так как сам котел обеспечивает необходимую функциональность.

Котел закрытой системы рекомендовал сантехник , но я пытаюсь понять немного больше, чтобы правильно выбрать.Особое преимущество герметичной системы, о котором упомянул сантехник, заключалось в том, что насос, который может быть немного шумным, будет удален из сушильного шкафа, который находится ближе к спальням. Тем не менее, он также упомянул, что герметичная система работает при более высоком давлении, поэтому трубопровод , который находится не в отличном состоянии, может начать протекать .

Похоже, это должно стать серьезной проблемой, особенно если у вас появляются протечки в стенах, полах и т. Д., Поэтому я не уверен, почему он говорит это так небрежно.Информация, которую я видел в Интернете, не намного полезнее: есть различные плюсы и минусы (более важные, чем шум) для обоих вариантов, а также упоминается проблема высокого давления / утечки, но разных эксперта / сайта не согласны какой из них предпочтительнее в целом.

Чтобы сделать это более конкретным, учитывая все, что я прочитал, я, вероятно, последовал бы рекомендации водопроводчика для герметичной системы, если бы не серьезная проблема утечки воды. Мой дом не очень старый (около 20 лет), но я неоднократно видел, что разработчики постоянно выполняли плохую работу , в некоторых случаях либо из жадности, либо из чистой некомпетентности, поэтому я обычно предполагаю худшее для вещей, которые я не делаю. незнаю.

Итак, вопрос: , насколько вероятен этот сценарий проблем утечки с герметичной системой? Я стараюсь как следует разобраться, прежде чем принять решение, но в этом есть некоторая срочность, потому что в моем доме сейчас холодно.

Дополнительный вопрос или пояснение: на странице, на которую я ссылался выше, упоминаются случаи взрыва цилиндров. Если я правильно понимаю, это относится только к случаям, когда горячая вода также находится под высоким давлением, следовательно, существует риск взрыва резервуара с горячей водой (я понимаю, что в моем случае только центральное отопление будет герметичной системой, а горячая вода все равно будет открыта)? Будет ли что-то еще «взорваться» (вместо того, чтобы просто протечь)?

Открытые и закрытые системы теплопередачи

Солнечные системы предлагают различные варианты передачи тепла и циркуляции жидких теплоносителей.

На этой странице:

• Системы теплопередачи
• Системы циркуляции воды или теплоносителя

Системы теплопередачи

Теплопередача в солнечной системе водяного отопления может быть:

• разомкнутой системой
• замкнутой системой.

Вода циркулирует с помощью термосифонной или насосной системы.

Солнечная система нагрева воды с открытым контуром

В разомкнутой (прямой) системе вода, нагретая в коллекторах, возвращается в цилиндр, а затем в краны и бытовые приборы.В контур необходимо включить такую ​​систему, как насос с регулируемой температурой, чтобы горячая вода могла циркулировать через панель в холодные ночи для предотвращения замерзания.

Солнечная система нагрева воды с открытым контуром

Солнечная система водяного отопления замкнутого цикла

В системе с замкнутым контуром (непрямым) теплоноситель, такой как гликоль, циркулирует через панели коллектора, поглощая тепло.Он передает это тепло к теплообменнику в накопителе с горячей водой, где оно передается воде.

Солнечная система водяного отопления замкнутого цикла

Системы с замкнутым контуром немного менее эффективны, чем системы с открытым контуром, так как через теплообменник происходит некоторая потеря тепла. Их преимущество в том, что они могут использовать морозостойкую жидкость, поэтому они больше подходят для участков, подверженных морозам.

Для систем с открытым и закрытым контуром уменьшите потери тепла между солнечными панелями и накопительным цилиндром:

• сохраняя расстояние между ними как можно короче
• изолируя все трубы
• прокладывая трубы через теплые области дома .

Системы циркуляции воды или теплоносителя

Насосная система

Насосные системы чаще всего устанавливаются в Новой Зеландии. Для оптимизации производительности можно использовать насос, регулируемый температурой воды, для циркуляции воды / теплоносителя.Это может:

• обеспечить гибкость в расположении панели и цилиндра
• увеличить форму части системы защиты от замерзания за счет активации обратного потока через систему разомкнутого контура, когда существует риск замерзания.

Термосифонная система

В термосифонной (или пассивной) системе, когда вода нагревается в солнечной панели, она поднимается конвекцией в резервуар для хранения, расположенный выше. Затем в панель втягивается холодная вода для обогрева.

Этот тип системы прост, не требует обслуживания и не требует энергии, но цилиндр должен располагаться над солнечными коллекторами, а трубы должны иметь непрерывный подъем.Течение воды с помощью термосифонной системы относительно медленное. Это может значительно увеличить тепловые потери из труб. См. Установку для более подробной информации.

^{Обновлено: 22 октября 2019}

Системы водяного отопления: переход от гравитационных систем к системам с принудительной циркуляцией

Системы горячего водоснабжения долгое время были предпочтительным способом передачи тепла от центральной точки (бойлера) в удаленные помещения или комнаты, где требуется тепло. Первыми системами водяного отопления были гравитационные системы.Когда вода нагревается, она увеличивается в объеме; следовательно, он становится светлее и поднимается. Одновременно падает более холодная и тяжелая вода. Это принцип работы гравитационных циркуляционных систем. У гравитационных систем есть множество характеристик, которые можно порекомендовать. Они производят равномерное тепло, бесшумны, используют воду низкой температуры, надежны, очень эффективны и практически не требуют обслуживания. Во многих зданиях до сих пор используются гравитационные системы водяного отопления, некоторым из которых более 100 лет! Недостатки гравитационных систем: они требуют трубопроводов очень большого диаметра для подачи и возврата.Низкотемпературная вода обеспечивала скорость тепловыделения всего около 150 БТЕ на квадратный фут излучения в час. Следовательно, радиаторы должны были быть большими.

По мере роста затрат на рабочую силу и материалов установка гравитационных систем стала очень дорогой. Люди больше не будут терпеть большие громоздкие радиаторы, необходимые для гравитационных систем. Размещение 6, 8 или даже 10-дюймовых труб для магистральных сетей стало непомерно дорогим. Медленное время отклика гравитационной системы на изменение спроса также наносило ущерб.

Изобретение в 1929 году циркуляционных подкачивающих насосов преодолело все возражения гравитационных систем, сохранив при этом все преимущества отопления горячей водой. Подкачивающий насос настолько ускорил движение воды, что можно было использовать меньшее излучение, подаваемое по трубопроводу гораздо меньшего размера. Системы с принудительной циркуляцией позволяют проектировать с использованием более высоких температур воды, что приводит к более высоким уровням выбросов. Радиатор площадью 60 квадратных футов со средней температурой воды 170 ° F будет излучать тепло со скоростью 150 БТЕ на квадратный фут в час или 9000 БТЕ в час.Радиатор площадью 45 квадратных футов с температурой воды 197 ° F будет выделять 200 БТЕ на квадратный фут в час, производя те же 9000 БТЕ в час.

При использовании автоматических устройств зажигания и более точного управления использовались более высокие температуры воды без ущерба для передовых методов проектирования.

Энергия расходуется на перемещение воды по трубам, радиаторам, котлам и т. Д. Для использования экономии меньших труб и радиаторов систем горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией скорость воды должна быть выше, чем в гравитационных системах, чтобы выдерживать необходимую мощность в БТЕ. .Подкачивающий насос создавал напор, намного больший, чем в гравитационных системах, для достижения необходимых скоростей.

DP — это величина потери давления между любыми двумя точками в системе. Трение между внутренними стенками труб, радиаторов, бойлера и движущейся водой вызывает падение давления. В горизонтальной трубе, наполненной водой, в которой нет потока, давление во всех точках одинаковое. Начинается мгновенный поток, возникает трение, которое увеличивается прямо пропорционально скорости потока.Изменение DP можно рассчитать при увеличении или уменьшении скорости потока (галлонов в минуту). Разделите конечный GPM на начальный GPM и возведите результат в квадрат. Умножьте этот результат на начальный DP. Ответ — новый DP.

Пример:

Система с объемным расходом 3 галлона в минуту и ​​DP 5 фунтов. необходимо увеличить до 6 галлонов в минуту. Каким будет новый ДП? (Это необходимо знать, чтобы правильно выбрать подкачивающий насос.)

20 фунтов.это новый DP. (Скорость в футах в секунду также может использоваться в этой формуле.)

Напор используется для обозначения производительности подкачивающего насоса. Это способ описания DP. Максимальный «напор» насоса на самом деле является максимальным D P, против которого насос может вызвать поток воды. Напор часто выражается в «футах водяного столба». Только трение в системе ограничивает производительность насоса. Это значение называется «напор».

Должно быть достаточно мощности, чтобы преодолеть DP системы и обеспечить расчетный галлон в минуту.Это означает, что DP каждой составной части системы должен быть известен при проектировании GPM.

Подкачивающий насос обеспечивает мощность. Производители насосов публикуют значения DP и GPM или диаграммы для своих насосов. Данные могут быть выражены в фунтах на квадратный дюйм, футах водяного столба или милах. Эти цифры легко поменять местами.

1 фунт / кв. = 2,31 фута воды

1 фут воды = 0,43 фунта / кв. дюйм

1 фут воды = 12000 мил дюймов

Статическое давление не следует путать с давлением напора.Они представляют собой совершенно разные давления и не имеют никакого отношения друг к другу. Статическое давление создается за счет веса воды в системе. Не влияет на производительность насоса. Чтобы проиллюстрировать статическое давление, представьте замкнутую систему горячего водоснабжения как вертикальный водяной контур. См. Рисунок 1. Если манометр 3 находится на высоте 40 футов над котлом, а контур полностью заполнен водой, но не находится под давлением, манометр 3 покажет 0 фунтов на кв. Дюйм. Манометры 1 и 5 расположены на высоте 10 футов над котлом, манометры 2 и 4 — на 20 футов выше котла.При выключенном насосе давление в вертикальной трубе «A» идентично давлению в вертикальной трубе «B».

Рисунок 1.

Если все манометры имеют шкалу в фунтах на кв. Дюйм, манометры 1 и 5 будут показывать 12,9 фунта на квадратный дюйм (30 футов воды выше них и фут воды равен 0,43 фунта), манометры 2 и 4 — 8,6 фунта на кв. Манометр на котле будет показывать 17,2 фунта на квадратный дюйм.

Хорошей практикой является создание давления в замкнутой системе, особенно если расчетная температура воды близка или выше точки кипения воды при атмосферном давлении.Дополнительные 4 фунта на квадратный дюйм — это рекомендуемое минимальное дополнительное давление, добавляемое к статическому давлению, необходимому для подачи воды в верхнюю точку системы. На нашей иллюстрации манометр 3 будет показывать 4 фунта на квадратный дюйм. а все остальные приборы покажут на 4 фунта больше. Дополнительное статическое давление одинаково увеличивается по всей системе.

Стоит повторить еще раз. Не путайте статическое давление с давлением напора. Эти два термина часто используются неправильно. Одно не имеет ничего общего с другим!

Что произойдет с нашей системой, показанной на Рисунке 1, если после заполнения до надлежащего статического давления мы включим насос? Может, ничего; может быть много шума!

Перед выбором насоса нам необходимо знать расчетный расход и расчетное давление напора.Насос должен иметь дело только с потерями на трение, DP, развиваемыми при необходимой скорости потока, галлонов в минуту.

Предположим, наша система была разработана для циркуляции 10 галлонов в минуту при давлении напора 6 футов. Проконсультируясь с таблицами производителя насосов, можно выбрать правильный насос. См. Рисунки 2 и 3. Это «кривые» для некоторых насосов B&G. Введите диаграммы либо на стороне «общий напор в футах», либо на стороне «пропускной способности в галлонах в минуту». Отметьте пересечение линий GPM и головы. Выберите насос, ближайший к этому перекрестку, но над ним.На нашей иллюстрации насосом может быть SLC-30 (Рисунок 2) или серия 100 (Рисунок 3).

Рисунок 2.

Рисунок 3.

Если бы потребовался насос для подачи 80 галлонов в минуту при напоре 25 футов, правильным выбором был бы PD38 (Рисунок 3).

Примечание: Не увеличивайте размер насоса слишком сильно. Если размер насоса недостаточен, это приведет к плохой циркуляции или ее отсутствию, а завышение размера приведет к шуму скорости и избыточной кавитации.Кавитация скоро приведет к выходу насоса из строя. Небольшое увеличение скорости потока предпочтительнее уменьшения скорости потока ниже проектных спецификаций.

Системы горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией подразделяются на одно- или двухтрубные. Эти классификации далее подразделяются на системы с прямым и обратным возвратом. Рисунки 4, 5, 6 и 7 иллюстрируют эти классы систем.

Рисунки 4, 5, 6 и 7

На Рисунке 4 показана система с «двухтрубным прямым возвратом».Обратите внимание, что горячая вода, подаваемая в первый радиатор, также первой возвращается в котел. Это происходит по контуру, так что последний радиатор последним возвращает более холодную воду в котел. Радиаторы, расположенные ближе всего к котлу, имеют тенденцию к короткому замыканию воды, поэтому более удаленные агрегаты не могут обеспечить надлежащую циркуляцию. Эта система должна быть установлена ​​с использованием балансировочных клапанов и тщательно сбалансирована. На рис. 5 показана система «двухтрубного обратного возврата».Эта система рекомендуется при проектировании двухтрубных систем. Ее установка дороже, поскольку требуется больше трубопроводов, чем двухтрубная система прямого возврата, но она работает намного лучше. В этой системе у первого радиатора, на который подается горячая вода, самый длинный возврат, а у последнего питаемого радиатора — самый короткий возврат. Эта система имеет тенденцию уравновешивать себя до тех пор, пока капли подачи и возврата имеют одинаковый размер и длину.

Рисунок 6, система «последовательного контура» — самая дешевая в установке.Он просто состоит из прокладки трубы в каждый радиатор и из него, что делает радиаторы частью контура трубопровода. Длина и размер последовательной петли очень важны. Из-за падения давления и температуры в последовательном контуре его длина ограничена.

Петли серии

должны быть тщательно спроектированы. Когда вода проходит через каждую часть излучения, она охлаждается. По мере прохождения воды по контуру в каждый последующий радиатор подается более холодная вода, и, следовательно, скорость его выброса снижается.Если разработчик системы принимает во внимание все факторы, последовательные циклы могут быть эффективными.

На рис. 7 представлена ​​система, использующая отводные тройники, часто называемые однопоточной или «монопоточной» системой. Горячая вода отводится в радиаторы с помощью специально разработанных тройников Вентури, а более холодная вода возвращается в ту же трубу, которая служит как подающей, так и обратной магистралью. Эта система сочетает в себе эффективность двухтрубных систем с низкой стоимостью установки последовательной петлевой системы.Тройники Monoflo могут быть как входными, так и обратными. См. Рис. 8. Подающий тройник ограничивает поток воды, в результате чего некоторое количество воды поднимается по стояку. Возвратный монофлок заставляет основную подаваемую воду увеличивать скорость по мере прохождения потока через сопло. Это увеличение скорости приводит к тому, что область пониженного давления вокруг сопла и возвратных стояков «засасывает» воду обратно в магистраль (эффект Бернулли).

Рисунок 8.

Для радиаторов выше основного с нормальным сопротивлением необходимо использовать только один тройник для каждого радиатора, обычно используемый на обратной стороне.

Для радиаторов с высоким сопротивлением или если радиаторы находятся ниже основного, необходимы как подающий, так и обратный монофлоки.

Рисунок 9.

На рисунке 9 показана система излучающего панельного отопления. В этой системе змеевики труб закапываются в потолок, пол или стены, превращая потолок, пол или стену в радиатор, излучающий лучистое тепло в комнату. Особое внимание следует уделить конструкции системы излучающих панелей. Из-за небольшого диаметра трубки падение давления велико, а длина контура имеет решающее значение.Используются коллекторы с балансировочными кранами. Системы излучающих панелей — самые дорогие в установке системы из всех систем горячего водоснабжения, но они самые тихие, чистые и удобные из всех систем.

Для правильной работы системы водяного отопления с принудительной циркуляцией необходимы определенные приспособления и аксессуары.

Начиная с подачи холодной воды, для снижения давления воды на входе в систему до рабочего давления устанавливается «клапан подачи», который фактически является клапаном понижения давления.Он используется для первоначального заполнения системы и будет добавлять воду, когда давление в системе упадет ниже настройки клапана. Стандартная заводская настройка обычно составляет 12 фунтов. Этот параметр является правильным для статической высоты примерно до 18 футов, что подходит для большинства двухэтажных зданий. Для более высоких статических напоров клапан можно отрегулировать до 25 фунтов. Доступны клапаны, которые можно отрегулировать до 60 фунтов. Все редукционные клапаны B&G имеют встроенный сетчатый фильтр и обратный клапан. Многие из них могут быть оснащены функцией быстрого заполнения, позволяющей быстро заполнить систему на начальном этапе или после того, как система была слита для ремонта.(В то время как большинство редукционных клапанов подачи котла подаются слишком медленно, чтобы их можно было использовать на сантехнической арматуре, редукционные клапаны высокого давления моделей 6 и 7 B&G можно использовать для защиты сантехнической арматуры от чрезмерного давления в трубопроводе.)

Компрессионный или расширительный бак предназначен для компенсации колебаний объема воды в замкнутой системе.

Вода расширяется при нагревании прямо пропорционально изменению ее температуры до точки насыщения или кипения. Компрессионный бак действует на систему как пружина, постоянно поддерживая в ней давление.Если резервуар слишком мал или становится заболоченным, предохранительный клапан открывается, когда котел нагревается и сливает воду. По окончании цикла нагрева вода остынет, давление в системе упадет, подающий клапан откроется и будет подавать воду до тех пор, пока давление в системе не вернется к «нормальному». При следующем запросе тепла вода снова расширится, что приведет к открытию предохранительного клапана. Цикл будет повторяться снова и снова, пока не будет заменен слишком маленький резервуар, не будет добавлен другой расширительный резервуар или пока затопленный резервуар не будет опорожнен и должным образом заполнен правильным количеством воздуха и воды.

Объем и температура воды в системе определяют размер бака. Если резервуар слишком большой, повышения давления в системе может быть недостаточно, поскольку система нагревается и приближается к кипению, особенно в верхней точке системы, где существует низкий статический напор. Правильный выбор размера компрессионного бака очень важен для безотказной работы системы, будь то предварительно заправленный бак с баллоном, разделяющим воду и воздух, или стандартный расширительный бак.

Подобрать размер расширительного бачка — утомительная задача.Предполагая, что компрессионный резервуар будет должным образом оборудован фитингом для компрессионного резервуара, чтобы в резервуаре не происходило повышение температуры системы, для определения размера компрессионного резервуара можно использовать следующую формулу:

VT = Размер бака сжатия в галлонах

VS = Объем системы в галлонах

EW = Установка расширения воды

EW-EP = Устройство расширения системы

PA = Атмосферное давление в фунтах на квадратный дюйм, абсолютное

PF = Начальное давление в баллоне в фунтах на квадратный дюйм, абсолютное

PO = Конечное давление в баллоне в фунтах на квадратный дюйм, абсолютное

.02VS = Воздух, выходящий из новой системной воды при нагреве, 2% от объема воды.

Легко! Просто введите все числа и решите формулу. Правильный размер бака!

Есть способ попроще. Это не так точно, но будет достаточно.

Во-первых, необходимо знать объем воды в системе. Это можно оценить с помощью таблицы A. Введите таблицу A в столбец MBH, ближайший к номинальной мощности котла. Затем прочитайте и сложите галлоны воды для каждого состояния системы.Например: Система состоит из обычного бойлера мощностью 150 000 БТЕ, плинтуса из медных оребренных труб и двухтрубной системы трубопроводов.

Бойлер = 36 галлонов

Плинтус из цветных металлов = 5,5 галлона

Двухтрубная система = 34 галлона

Всего = 75,5 галлонов воды в системе

Таблица A.

Затем определите «среднюю расчетную температуру воды».Это просто среднее значение расчетных температур подачи и возврата. Если максимальная расчетная температура составляет 190 ° F и для расчета использовалось падение температуры на 20 ° F, очень распространенным DT, 180 ° F является средняя расчетная температура воды. 190 + 170 ÷ 2 = 180. Введите Таблицу B в столбец «Объем воды в галлонах» и перейдите к ближайшему объему, найденному для системы. В нашем примере это 80. Перейдите к числу, указанному в столбце средней расчетной температуры. В нашем примере это 8. 8 — это размер в галлонах расширительного бачка для нашей примерной системы.Обратите внимание, что наш выбор был основан на давлении наполнения 12 фунтов и заданном предохранительном клапане 30 фунтов, или на 18 фунтах допустимого повышения давления в системе. Для других условий необходимо применить поправочные коэффициенты к резервуару, выбранному из таблицы B.

Таблица B.

Если бы наше давление наполнения составляло 18 фунтов. с 30-фунтовым предохранительным клапаном нам потребуется использовать Таблицу C для корректировки размера резервуара. Войдите в Таблицу C в разделе «Начальное давление …». колонке и спуститесь до ближайшего значения для заправочного клапана.Перейдите к коэффициенту, находящемуся под столбцом, представляющим настройку предохранительного клапана, 30 фунтов, минус настройку наполнительного клапана, 18 фунтов, или 30-18 = 12. Коэффициент равен 1,94. Умножьте размер резервуара, указанный в таблице B, на 1,94, чтобы получить скорректированный размер резервуара 8 x 1,94 = 15,52. Используйте ближайший из имеющихся в продаже резервуар. В данном случае это бак B&G на 15 галлонов.

Многие системы заполнены смесью антифриза и воды. Расширение смеси гликоля и воды больше, чем расширение одной воды.В таблице D показан поправочный коэффициент для смеси гликоль / вода. Если наша примерная система была заполнена 50% смесью гликоля и воды, множитель поправочного коэффициента мог бы быть 1,6 или 1,5, так как наша максимальная расчетная температура составляла 190 ° F. Если умножить размер резервуара 15,52 галлона на 1,5 или 1,6, получится резервуар объемом 23,28 или 24,83 галлона, то есть резервуар на 24 галлона является коммерчески доступным размером.

Таблица D.

Все эти цифры основаны на использовании стандарта A.S.M.E. бак сжатия, то есть бак без баллона. Сегодня доступно множество расширительных баков с предварительной заправкой и баллоном, разделяющим воздух и воду. Основная формула для определения размеров этих резервуаров такая же, но необходимо сделать поправку на «приемочный объем». Другие факторы влияют на установку и размер этих типов резервуаров, но, поскольку компания Climatic Control на данный момент не продает их, в этой статье не будут подробно рассказываться о размерах резервуаров. Желающие могут запросить бюллетень B&G TEH-981 у Hydro-Flo для обсуждения резервуаров под давлением.

Расширительный бак должен быть единственным воздушным пространством в системе. Воздух абсорбируется водой, поэтому необходимы некоторые средства предотвращения гравитационной циркуляции более холодной воды, содержащей воздух в резервуаре, в систему, не ограничивая прохождение свободного воздуха из системы в резервуар. B&G ATF представляет собой такое устройство для резервуаров диаметром до 24 дюймов, а ATFL — для резервуаров большего размера. При холодной заливке компрессионный бак должен быть на 2/3 заполнен водой и на 1/3 — воздухом. Для этого можно обрезать вентиляционные трубки ATF и ATFL даже на баках, оборудованных смотровым окном.

Идеальное место для отделения воздуха от воды в системе — точка максимальной температуры и самой низкой скорости. Эти параметры в котле соблюдаются.

Арматура верхнего выпуска ABF

B&G, установленная в верхней части котла, отлично справляется с удалением пузырьков воздуха из верхней части котла и передачей их в расширительный бак. В этом случае вода без пузырьков может циркулировать по системе. Компания B&G раньше делала ABFSO, бойлер с боковым выходом Airtrol, но больше не производит их.Бойлер Airtrols с боковым выходом не работал так же хорошо, как верхний выход, и спрос на них упал до такой степени, что дальнейшее производство фитингов Airtrol с боковым выходом стало невозможным.

Воздухозаборники, такие как B&G IAS, входят в линейные воздухоотделители. Они работают по принципу, что воздух легче воды движется по верхней части горизонтальной трубы. Когда воздух входит в воздухозаборник, пузырьки воздуха собираются перегородками в воздухозаборнике и поднимаются в верхнюю камеру.Там воздух может быть выпущен, если используется расширительный бак баллонного типа, или подключен к стандартному расширительному бачку для сбора воздуха.

Удаление воздуха из системы, за исключением расширительного бачка, имеет первостепенное значение. Необходимо удалить воздух из системы, иначе может произойти шумная работа и даже полная блокировка циркуляции. Вентиляционные отверстия должны использоваться на всех высоких точках системы. Это единственный способ полностью выпустить весь воздух при первоначальном заполнении системы. Так называемые «продувочные и сливные» клапаны не работают достаточно хорошо, чтобы удалить весь воздух, и ничего не делают с накопившимся воздухом после того, как система работает.

Существует два основных типа вентиляционных отверстий: автоматические и ручные. Автоматические вентиляционные отверстия бывают двух типов. Тип поплавка и тип фибрового диска. Поплавковые вентиляционные отверстия имеют поплавок, прикрепленный к клапану, и все они заключены в оболочку. Когда корпус заполнен водой, поплавок удерживает клапан закрытым. Когда в оболочке накапливается достаточно воздуха, поплавок опускается, открывая клапан, и воздух выходит, пока вода снова не заполняет оболочку, закрывая клапан. По мере накопления воздуха цикл повторяется.

Поплавковые вентиляционные отверстия работают хорошо и служат долго.К сожалению, даже самое маленькое вентиляционное отверстие может оказаться слишком большим, чтобы поместиться внутри крышек плинтуса с ребристыми трубами.

Автоматические вентиляционные отверстия с фибровым диском физически очень малы, того же размера, что и ручные вентиляционные отверстия для «незакрепленных ключей» или «монет». В них используются специальные диски, которые разбухают при попадании на них воды. По мере того, как воздух накапливается и заменяет воду вокруг дисков, диски высыхают, сжимаются и открывают небольшое вентиляционное отверстие. Воздух выпускается, вода снова достигает дисков, и цикл повторяется — какое-то время. Автоматические вентиляционные отверстия с фибровыми дисками склонны к быстрому отказу, например, заеданию или постоянному стеканию воды.

Лучшие вентиляционные отверстия — это ручные вентиляционные отверстия, называемые отверстиями под ключ или монетными отверстиями. Отверстия для монет можно открывать или закрывать с помощью десятицентовика или небольшой отвертки. Вентиляционные отверстия с незакрепленным ключом требуют небольшого ключа, чтобы открывать или закрывать их. Любой из них — это всего лишь небольшой игольчатый клапан с металлическим седлом. Помимо того, что они практически неразрушимы, они дешевы! Единственный их недостаток — их нужно открывать и закрывать вручную. Если воздух скапливается, кто-то должен его выпустить. Если система оборудована ручными вентиляционными отверстиями, рекомендуется не реже одного раза в год открывать каждое вентиляционное отверстие, чтобы позволить любому скопившемуся воздуху выйти.

Большинство проблем с воздухом можно устранить путем тщательного проектирования, хорошего обслуживания и правильного первоначального запуска системы. Наиболее часто упускаемая из виду часть системы принудительного горячего водоснабжения — это правильный запуск.

После того, как система установлена, промыта и заполнена до надлежащего статического напора, котел следует запустить и медленно нагреть до температуры воды не менее 225 ° F и выдержать в таком состоянии примерно полчаса. Это высвободит увлеченный воздух из воды и направит его в расширительный бак.Чем горячее вода, тем больше воздуха она выделяет. Циркуляционный насос (ы) должен быть выключен во время этого начального нагрева. Теперь дайте котлу остыть до нормальной рабочей температуры, запустите все циркуляторы и откройте все клапаны зон, если они используются. Снова увеличьте температуру воды как минимум до 225 ° F и прокачивайте всю воду в течение 15–30 минут. Это вытеснит большую часть воздуха из пресной воды, и пока в системе нет утечек, проблемы с воздухом будут предотвращены. Каждый раз, когда система опорожняется, например, при ремонте, и снова заполняется, процедура запуска должна повторяться.

Рисунок 10.

На Рисунке 10 представлена ​​типовая котельная установка со стандартным расширительным баком. Подача холодной воды всегда должна поступать в систему в баке сжатия, чтобы любой увлеченный воздух немедленно попадал в бак.

Рисунок 11.

На рис. 11 показана система с расширительным баком под давлением или баллоном. Обратите внимание на то, что встроенный воздушный сепаратор используется с поплавковым вентиляционным отверстием. Flo-регулирующие клапаны или flochecks — это клапаны специальной конструкции, похожие на поршневые клапаны, которые останавливают гравитационную циркуляцию в принудительной системе горячего водоснабжения, чтобы предотвратить перегрев, когда циркуляционный насос (ы) выключен.Клапаны управления потоком B&G SA оснащены ручным открывателем для обеспечения гравитационной циркуляции в случае аварии, если насос выйдет из строя. Даже несмотря на то, что трубы системы горячей воды с принудительной циркуляцией имеют небольшие размеры, гравитационная циркуляция может быть весьма эффективной для сохранения тепла, если это необходимо.

Каждый водогрейный котел должен иметь предохранительный клапан, который будет поддерживать давление на уровне или ниже рабочего давления котла.

A.S.M.E. Кодекс (Американского общества инженеров-механиков) гласит: «Каждый водогрейный водогрейный котел должен иметь по крайней мере один официально установленный предохранительный клапан для сброса давления, равного или ниже максимально допустимого рабочего давления котла.Предохранительные клапаны должны быть подключены к верхней части котла с вертикальным шпинделем, если это возможно. Между предохранительным клапаном и котлом или на сливной трубе между таким клапаном и атмосферой не должно быть никаких запорных устройств любого описания ».

Предохранительный клапан должен удовлетворительно работать в двух условиях. Он должен сбрасывать давление за счет выпуска воды из-за теплового расширения и сброса давления за счет выпуска пара. Слив воды обычно является признаком переувлажнения расширительного бака или неисправного заправочного клапана.Диагностировать несложно. Если статическое давление холодного наполнения быстро увеличивается до уставки давления предохранительного клапана при розжиге котла, резервуар забивается водой. Слейте воду и заново наполните расширительный бачок до необходимого уровня воды и воздуха. Слишком маленький расширительный бачок для системы может показывать аналогичные симптомы. Если вы подозреваете, что резервуар слишком мал, пересчитайте размер резервуара и либо добавьте еще один резервуар, либо замените существующий резервуар на резервуар подходящего размера. Отверстие в расширительном бачке быстро приведет к его заболачиванию.Опять же, он наполнится водой и протечет. Расширительные баки в системах горячего водоснабжения не потеют, поэтому любая капля воды из расширительного бака свидетельствует о негерметичности бачка. Неисправный или негерметичный заправочный клапан приведет к чрезмерному увеличению статического давления заправки в холодной системе.

Выпуск пара через предохранительный клапан является аварийным состоянием и предъявляет критические требования к клапану. Когда температура воды в бойлере составляет около 212 ° F или выше, и предохранительный клапан срабатывает, внезапное падение давления заставляет воду вспыхивать и превращаться в пар.Емкость предохранительного клапана должна справиться с этим. Существует огромная разница между выпуском воды и выпуском пара. Фунт воды занимает 27,7 кубических дюйма пространства. Фунт пара при атмосферном давлении занимает 26,8 кубических футов! В 1600 раз больше места, чем воды! Таким образом, A.S.M.E. предохранительный клапан испытан и рассчитан на работу с паром, хотя это клапан для водогрейного котла.

Предохранительные клапаны подходящего размера должны выдерживать полную мощность котла. Предохранительные клапаны водогрейного котла рассчитываются в БТЕ в час при определенном номинальном давлении.Пока этот рейтинг соответствует или превышает номинальную мощность горелки, предохранительный клапан будет достаточно большим для котла. Чтобы облегчить выбор клапана, производители предохранительных клапанов печатают диаграммы, показывающие их пропускную способность при различных настройках давления. См. Рисунок 12.

Рисунок 12.

Двойные блоки, блоки, в которых сочетаются наполняющий клапан и предохранительный клапан, не соответствуют требованиям.

Большинство производителей котлов теперь рекомендуют устанавливать на водогрейные котлы отсечки по низкому уровню воды.Это требуется по многим местным нормам. Несмотря на то, что котел может быть защищен от взрыва, потому что он имеет A.S.M.E. предохранительный клапан, сухой огонь все еще может его испортить. Большинство повреждений водогрейного котла связано с низким уровнем воды.

Существует неправильное представление о том, что редукционный клапан заполнения будет поддерживать систему заполненной при любых обстоятельствах. Это неправда. Чтобы проиллюстрировать проблему, типичная система будет иметь редукционный клапан заполнения, установленный на 12-18 фунтов, и предохранительный клапан, настроенный на открытие при 30 фунтах.и близко к 26 фунтам. Если предохранительный клапан открывается для слива воды из-за избыточного давления, очевидно, что наполняющий клапан не восполнит потерю воды. Если подпиточная вода не восполняет потери через предохранительный клапан, это может привести к низкому уровню воды.

Есть много других причин, по которым система может потерять воду, что приведет к ее низкому уровню. Утечки в котле, трубопроводах или через уплотнения насоса. Небрежность, например, слить воду из бойлера для ремонта и забыть долить воду в систему, является еще одной распространенной причиной низкого уровня воды.Отключение при низком уровне воды спасет котел, поскольку не позволит горелке включиться до тех пор, пока не будет исправлен недостаток воды.

При определенных обстоятельствах отключения по низкому уровню воды может быть недостаточно для защиты. Топливный клапан может открыться; контакты могли замкнуться при сварке из-за перегрузки или короткого замыкания, что сделало отключение по низкому уровню воды неэффективным. Лучшая рекомендация для охвата всех установок, чтобы обеспечить максимальную безопасность, — это использовать комбинированный податчик воды и ограничитель воды. Подающая часть обычно способна подавать воду в котел с такой скоростью, с какой она может быть выпущена через предохранительный клапан.Хотя комбинация отключения питателя увеличивает стоимость установки, по сравнению со стоимостью замены котла, это «дешевая» страховка. Помните, что коды — это минимальных требований , «как минимум», которые должны быть выполнены. Превышение требований кодекса — это всегда хорошая практика, особенно в том, что касается безопасности.

Хотя Climatic Control Company обычно не проектирует системы принудительного водяного отопления, знание того, что требуется, может помочь вам помочь клиенту найти проблему в проблемной системе, над которой он работает, и продать соответствующие устройства для устранения проблемы.

7.6: Первый закон термодинамики

Навыки для развития

• Для расчета изменения внутренней энергии

Термодинамика

Теперь мы применим принципы термодинамики , чтобы показать, как поток энергии определяет вероятное количество продукта, полученного в результате реакции, когда она достигает динамического равновесия. Для этого нам нужно будет сделать небольшой обзор определений.

Система против окружающей среды

Чтобы изучить поток энергии во время химической реакции, нам нужно различать систему, небольшую, четко определенную часть вселенной, которая нас интересует (например, химическая реакция), и ее окружение, остальную часть Вселенная, включая контейнер, в котором происходит реакция (Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)).В последующем обсуждении смесь химических веществ, которая претерпевает реакцию, всегда является системой, а поток тепла может исходить от системы к окружающей среде или наоборот.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Система и ее окружение. Система — это та часть Вселенной, которую мы интересуемся изучением, например химическая реакция внутри колбы. Окружающая среда — это остальная часть Вселенной, включая контейнер, в котором происходит реакция.

В химии важны три типа систем. Открытая система может обмениваться материей и энергией с окружающей средой. Кастрюля с кипящей водой — это открытая система, потому что горелка подает энергию в виде тепла, а вещество в виде водяного пара теряется при кипении воды. Закрытая система может обмениваться энергией, но не веществом, с окружающей средой. Запечатанный пакет готового обеда, брошенный в кастрюлю с кипящей водой, представляет собой закрытую систему, потому что тепловая энергия передается системе от кипящей воды, но не происходит обмен веществ (если пакет не протекает, и в этом случае он больше не закрытая система).Изолированная система не обменивается ни энергией, ни материей с окружающей средой. Однако по-настоящему изолированной системы на самом деле не существует, потому что между системой и ее окружением всегда происходит обмен энергией, хотя этот процесс может происходить очень медленно. Изолированный термос, содержащий горячий кофе, напоминает изолированную систему, но в конечном итоге кофе остывает, поскольку тепло передается в окружающую среду. Во всех случаях количество тепла, теряемого системой, равно количеству тепла, полученного окружающей средой, и наоборот.То есть полная энергия системы плюс ее окружение постоянна , что должно быть истинным, если энергии сохраняется .

Состояние системы — это полное описание системы в данный момент времени, включая ее температуру и давление, количество вещества, которое она содержит, ее химический состав и физическое состояние вещества. Функция состояния — это свойство системы, величина которого зависит только от текущего состояния системы, а не от ее предыдущей истории.Температура, давление, объем и потенциальная энергия — все это функции состояния. Например, температура духовки не зависит от того, сколько шагов она могла предпринять для достижения этой температуры. Точно так же давление в шине не зависит от того, как часто воздух нагнетается в шину для достижения этого давления, как и конечный объем воздуха в шине. С другой стороны, тепло и работа не являются функциями состояния, потому что они зависят от пути . Например, автомобиль, стоящий на верхнем уровне гаража, имеет одинаковую потенциальную энергию независимо от того, был ли он поднят краном, установлен там вертолетом, поднят или поднят группой студентов (Рисунок \ (\ PageIndex) {2} \)).Однако объем работы, затраченной на его получение, может сильно различаться в зависимости от выбранного пути. Если бы ученики решили довести машину до вершины пандуса, они бы выполнили намного больше работы, чем если бы они просто толкали машину по пандусу (если, конечно, они не забыли отпустить стояночный тормоз, и в этом случае Затраченные работы существенно увеличились бы!). Однако потенциальная энергия автомобиля одинакова, независимо от того, какой путь они выберут.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Высота как пример функции состояния.Изменение высоты между состоянием 1 (внизу гаража) и состоянием 2 (на верхнем уровне гаража) одинаково для обоих путей A и B; это не зависит от того, какой путь идет снизу вверх. Напротив, пройденное расстояние и работа, необходимая для достижения вершины, действительно зависят от выбранного пути. Высота — это функция состояния, но расстояние и работа — это , а не функций состояния.

Направление теплового потока

Реакция порошкообразного алюминия с оксидом железа (III), известная как термитная реакция, генерирует огромное количество тепла — фактически достаточного для плавления стали (рис. \ (\ PageIndex {3} \)).Сбалансированное химическое уравнение реакции выглядит следующим образом:

\ [2Al (s) + Fe_2O_3 (s) \ вправо 2Fe (s) + Al_2O_3 (s) \ label {5.2.1} \]

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): При термитной реакции выделяется столько тепла, что производимое ею железо выходит расплавленным, что делает эту реакцию полезной при сварке. Изображение предоставлено Kingfisher [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], из Wikimedia Commons.

Мы также можем записать это химическое уравнение как

\ [2Al (s) + Fe_2O_3 (s) \ rightarrow 2Fe (s) + Al_2O_3 (s) + \ text {heat} \ label {5.2.2} \]

, чтобы указать, что тепло является одним из продуктов. Химические уравнения, в которых тепло отображается как реагент или продукт, называются термохимическими уравнениями . В этой реакции система состоит из атомов алюминия, железа и кислорода; все остальное, включая контейнер, составляет окружение. Во время реакции выделяется столько тепла, что железо разжижается. В конце концов, система остывает; железо затвердевает по мере передачи тепла в окружающую среду.Процесс, в котором тепло ( q ) передается от системы к ее окружающей среде, описывается как экзотермический. По соглашению \ (q <0 \) для экзотермической реакции.

Когда вы держите кубик льда в руке, тепло из окружающей среды (включая вашу руку) передается в систему (лед), в результате чего лед тает, а ваша рука становится холодной. Мы можем описать этот процесс следующим термохимическим уравнением:

\ [heat + H_2O _ {(s)} \ rightarrow H_2O _ {(l)} \ label {5.2.3} \]

Когда тепло передается к системе из ее окружения, процесс является эндотермическим. По соглашению \ (q> 0 \) для эндотермической реакции.

Тепло технически не является компонентом химических реакций

Технически, наличие члена \ (тепло \) в химической реакции, как в Уравнениях \ (\ ref {5.2.2} \) и \ (\ ref {5.2.3} \), является плохой формой, поскольку это не настоящий вид в реакции. Однако это удобный подход для представления экзотермического и эндотермического поведения, который обычно используется химиками.

Первый Закон

Связь между изменением энергии системы и ее окружением определяется первым законом термодинамики , который утверждает, что энергия Вселенной постоянна. Математически этот закон можно выразить следующим образом:

\ [U_ {univ} = ΔU_ {sys} + ΔU_ {surr} = 0 \ label {5.2.4a} \]

\ [\ Delta {U_ {sys}} = — ΔU_ {surr} \ label {5.2.4b} \]

, где U представляет энергию, а нижние индексы univ, sys и surr относятся к вселенной, системе и окружению соответственно.Таким образом, изменение энергии системы идентично по величине, но противоположно по знаку изменению энергии ее окружения.

Все системы, химические или другие, имеют тенденцию двигаться к состоянию с наименьшей возможной энергией.

Важным фактором, определяющим исход химической реакции, является тенденция всех систем, химических или иных, двигаться к самому низкому возможному общему энергетическому состоянию. Когда кирпич падает с крыши, его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию; когда он достигает уровня земли, он достигает состояния с более низкой потенциальной энергией.Любой, кто находится поблизости, заметит, что энергия передается в окружающую среду, поскольку шум от удара отражается, и пыль поднимается, когда кирпич падает на землю. Точно так же, если искра воспламеняет смесь изооктана и кислорода в двигателе внутреннего сгорания, образуется углекислый газ и вода, в то время как потенциальная энергия (в виде относительного положения атомов в молекулах) выделяется в окружающую среду в виде тепла и работы. . Содержание внутренней энергии в смеси продуктов \ (CO_2 / H_2O \) меньше, чем у смеси реагентов изооктан / \ (O_2 \).Однако эти два случая различаются по форме передачи энергии в окружающую среду. В случае падающего кирпича энергия передается как работа, выполняемая над всем, что оказывается на пути кирпича; в случае сжигания изооктана энергия может выделяться исключительно в виде тепла (если реакция осуществляется в открытом контейнере) или в виде смеси тепла и работы (если реакция осуществляется в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. ). Поскольку тепло и работа — это единственные два способа передачи энергии между системой и ее окружением, любое изменение внутренней энергии системы является суммой переданного тепла (q) и проделанной работы (w):

\ [ΔU_ {sys} = q + w \ label {5.2.5} \]

Хотя \ (q \) и \ (w \) сами по себе не являются функциями состояния, их сумма (\ (ΔU_ {sys} \)) не зависит от пройденного пути и, следовательно, является функцией состояния. Основная задача разработчиков любой машины, преобразующей энергию в работу, состоит в том, чтобы максимально увеличить объем получаемой работы и минимизировать количество энергии, выделяемой в окружающую среду в виде тепла. Примером может служить сжигание угля для производства электроэнергии. Хотя максимальное количество энергии, доступной в процессе, фиксируется содержанием энергии в реагентах и ​​продуктах, доля этой энергии, которая может быть использована для выполнения полезной работы, не является фиксированной.

Согласно первому закону, мы можем определить \ (ΔU \) для любого процесса, если мы можем измерить как \ (q \), так и \ (w \). Теплота \ (q \) может быть рассчитана путем измерения изменения температуры окружающей среды. Работа, \ (w \), может иметь разные формы, но ее тоже можно измерить.

Сводка

В химии небольшая часть Вселенной, которую мы изучаем, — это система , а остальная часть Вселенной — это окружение . Открытые системы могут обмениваться материей и энергией со своим окружением, закрытые системы могут обмениваться энергией, но не веществом со своим окружением, а изолированные системы не могут обмениваться ни материей, ни энергией со своим окружением.Функция состояния — это свойство системы, которое зависит только от ее текущего состояния , а не от ее истории. Реакция или процесс, в котором тепло передается от системы к ее окружению, — это экзотермический . Реакция или процесс, в котором тепло передается системе из окружающей среды, — это эндотермический . Первый закон термодинамики гласит, что энергия Вселенной постоянна. Изменение внутренней энергии системы — это сумма переданного тепла и проделанной работы.

Авторы

Изменено Томом Нилсом (Колледж Гранд-Рапидс)

Открытый вентилируемый или герметичный?

Меня часто спрашивают, что лучше.

N.B. Эта страница относится к системам центрального отопления, а не к системам горячего водоснабжения, где возникает похожий, но другой вопрос (открытая вентиляция или давление в сети?)

На этой странице объясняются два различных метода заполнения и поддержания заполнения системы центрального отопления:

Центральное отопление с открытой вентиляцией — это место, где у вас есть «напорный бак» на чердаке, который изначально заполняет систему бойлера и радиатора и поддерживает ее долгосрочное пополнение водой для компенсации потерь от испарения и / или незначительных утечек.Поплавковый клапан в баке (правильнее называть его «питающим и расширительным баком», баком F&E), подключенный к водопроводной воде, поддерживает уровень воды в баке и системе отопления. Основным преимуществом системы с открытой вентиляцией является то, что не требуется вмешательства пользователя для пополнения системы водой.

Общие проблемы, возникающие в системах с открытой вентиляцией:

1) Поплавковый клапан заклинивает и заклинивает. Затем, по прошествии месяцев и лет, уровень воды в баке F&E падает до нуля, а затем уровень воды в самой системе отопления падает.В конце концов, насосу не хватает воды, и система перестает работать. Иногда случаются стук котла и срабатывание термостата перегрева котла. Легко фиксируется путем снятия поплавкового клапана и повторного заполнения системы.

2) Блоки труб холодного наполнения. Это более распространенное явление, чем вы могли подумать. Тройник, в котором труба холодного наполнения присоединяется к системе, накапливает отложения коррозии, и они образуют каменную блокировку, которая приводит к симптомам, аналогичным 1), за исключением того, что бак F&E остается заполненным водой! Исправление — вырезать тройник и припаять новый.

3) «Перекачка». Здесь вода выходит из открытой вентиляционной трубы в бак F&E при работающем насосе. Это плохо, потому что, во-первых, это указывает либо на неправильную конструкцию трубопроводов, либо на накопление коррозионных отложений вокруг тройника холодного наполнения, во-вторых, потому что это вызывает постоянное повторное насыщение кислородом циркулирующей воды, что ускоряет внутреннюю коррозию, и, в-третьих, потому что бак F&E нагревается. и может обрушиться, в-четвертых, потому что чердак наполняется паром!

Герметичная система (иногда известная как «герметичное») центральное отопление — это когда бак F&E заменяется более сложным и подверженным отказам оборудованием FAR.(Можете ли вы угадать, какую из двух систем я предпочитаю? ;-)) Поскольку бак F&E больше не доступен для компенсации расширения воды, содержащейся в системе, при ее нагреве, вместо него устанавливается расширительный бак. Это герметичный контейнер, снабженный сжимаемой воздушной камерой, подключенной к отопительному контуру, и часто устанавливается внутри котла.

Второе необходимое устройство — это метод первоначального заполнения системы и ее дозаправки, если / когда давление в системе упадет до нуля.Это называется «наполняющей петлей», и обычно представляет собой отрезок гибкой трубы с серебряной оплеткой длиной около 12 дюймов, соединяющий магистраль холодной воды с трубой отопительного контура и имеющий клапаны на обоих концах. Установщик или пользователь поворачивает на клапанах, чтобы вручную заполнить систему, и снова выключает ее при заполнении и правильной установке давления, и, строго говоря, должен отключать контур (но никто этого не делает). Где-то в системе будет манометр, чтобы пользователь мог смотрите, чтобы выключить цикл наполнения, когда система заполнена до нужной степени, но он не обязательно будет рядом с контуром наполнения!

Третье необходимое устройство — это предохранительный клапан (PRV).Он открывается, если давление в системе когда-либо становится опасно высоким, чтобы предотвратить повреждение труб, радиаторов и т. Д. Оно сбрасывает избыточное давление через трубу наружу.

Проблемы, возникающие в «закрытых системах»: (длинный участок!)

1) Потеря давления в системе. Большинство (хотя и не все) систем отопления теряют воду из-за крошечных утечек в системе. Это означает, что давление в системе постепенно снижается до нуля в течение (надеюсь) длительного периода времени. (1,0 бар обычно считается «правильным» давлением в системе.) Скорость падения до нуля зависит от скорости утечки. После достижения нулевого давления утечки могут происходить в обратном направлении, впуская воздух, когда система остывает, а не воду, когда она нагревается. Это приводит к попаданию воздуха в радиаторы и, в конечном итоге, к повреждению насоса и теплообменника и котла. Пользователь должен следить за манометром системы и периодически доливать его до 1,0 бар с помощью контура наполнения. (Поднимите руки, кто это знал!)

Чтобы предотвратить повреждение котла из-за попадания воздуха, некоторые модели котлов (особенно комбинированные) имеют внутреннее реле давления, которое отключает котел, если давление в системе падает почти до нуля.Естественно, многие пользователи интерпретируют это как поломку котла и вызывают инженера по котлу только для того, чтобы обнаружить, что они могли бы сэкономить на плате за вызов, если бы поняли, что могли бы пополнить ее сами.

2) Потеря давления в системе. На этот раз потеря давления произошла по другой причине. Расширительный бак перестал работать. Котел разжигает и нагревает воду в системе. Расширительный бак не может вместить увеличение объема содержимого системы, и давление значительно возрастает.Когда давление достигает 3,0 бар, автоматический предохранительный клапан открывается и позволяет уйти столько воды, сколько необходимо для предотвращения повышения давления выше 3,0 бар. Когда система охлаждается позже, давление падает ниже 1,0 бар, потому что в системе меньше воды. Реле давления котла (если оно есть) отключает котел до тех пор, пока кто-нибудь не поднимет давление в системе.

Расширительные баки обычно перестают работать по любой из трех причин. Воздушный заряд мог просочиться через клапан типа автомобильных шин, используемый в первую очередь для их накачки, неопреновый пузырь мог погибнуть и просочился воздух в циркулирующую воду, или гибкий шланг, соединяющий его с системой, может быть поврежден. забит отложениями коррозии.

3) Избыточное давление в системе. Это проявляется в том, что вода постоянно капает из выпускного патрубка предохранительного клапана, а манометр показывает 3,0 бар. Это почти всегда вызвано тем, что пользователь не отсоединяет контур наполнения после использования, что маскирует отказ клапана контура наполнения, чтобы он отключился должным образом. Система продолжает работать отлично, но постоянное обновление оборотной воды новой насыщенной кислородом водой приводит к быстрой и дорогостоящей в ремонте внутренней коррозии системы и преждевременному выходу из строя предохранительного клапана.

Менее распространенной причиной той же проблемы в комбинированных котлах является внутренняя утечка внутри пластинчатого теплообменника, который нагревает водопроводную воду. Давление в сети заставляет водопроводную воду через место утечки попадать в воду системы отопления и выводиться через PRV. Необходим новый пластинчатый теплообменник.

Итак, что лучше? На мой взгляд, с открытой вентиляцией, руки опущены. Но у герметичных систем есть свои применения. Например, квартиры, где поиск высокого и доступного места для резервуара F&E может быть головной болью, а также дома с переоборудованными чердаками, где возникают аналогичные проблемы.Резервуар F&E должен быть выше, чем верхний предел наивысшего радиуса в системе, и он должен быть доступен для обслуживания и иметь путь непрерывного падения наружу для переливной трубы.

Примеры систем управления с открытым и закрытым контуром

Примеры систем управления с открытым и закрытым контуром:

Пример 1: Электропечь

Система открытого цикла:

Электропечь, показанная ниже, представляет собой систему с открытым контуром .Выходной сигнал в системе — это заданная температура. Температура системы повышается за счет тепла, выделяемого нагревательным элементом. Выходная температура зависит от времени, в течение которого подача к нагревателю остается включенной. по настройке времени реле.

Температура измеряется датчиком, который выдает аналоговое напряжение, соответствующее температуре печи. Аналоговый сигнал преобразуется в цифровой сигнал аналого-цифровым преобразователем (АЦП).Цифровой сигнал подается на цифровое устройство отображения для отображения температуры. В этой системе с разомкнутым контуром , если есть какое-либо изменение выходной температуры, установка времени реле не изменяется автоматически.

Система с замкнутым контуром:

Электропечь, показанная на рисунке ниже, представляет собой систему с замкнутым контуром . На выходе замкнутой системы заданная температура зависит от времени, в течение которого питание нагревателя остается включенным.

Включение и выключение реле контролируется контроллером, который представляет собой цифровую систему или компьютер. Требуемая температура вводится в систему через клавиатуру или в виде сигнала, соответствующего желаемой температуре, через порты. Фактическая температура измеряется датчиком и преобразуется в цифровой сигнал аналого-цифровым преобразователем.

Компьютер считывает фактическую температуру и сравнивает ее с желаемой температурой.Если обнаруживается какая-либо разница, он посылает сигнал на включение или выключение реле через цифро-аналоговый преобразователь и усилитель. Таким образом, система автоматически корректирует любые изменения на выходе. Таким образом, это замкнутая система .

Пример 2: Система управления движением

Система открытого цикла:

Управление движением посредством сигналов трафика, работающих на временной основе, составляет систему управления разомкнутым контуром . Последовательность сигналов управления основана на временном интервале, заданном для каждого сигнала.Временные интервалы определяются на основе исследования трафика. Система не будет измерять плотность трафика перед подачей сигналов. Поскольку временной интервал не изменяется в зависимости от плотности трафика, система представляет собой систему с разомкнутым контуром .

Система с замкнутым контуром:

Система управления трафиком может быть выполнена как система с обратной связью , если временные интервалы сигналов определяются на основе плотности трафика. В системе управления движением с обратной связью плотность трафика измеряется на всех сторон и информация поступает на компьютер.Сроки сигналов управления определяются компьютером на основе плотности движения. Поскольку система с обратной связью динамически изменяет время, поток транспортных средств будет лучше, чем система с разомкнутым контуром .

Пример 3: Система числового программного управления

Система открытого цикла:

Числовое управление — это метод управления движением компонентов машины с помощью чисел. Здесь положение инструмента рабочей головки контролируется двоичной информацией, содержащейся на диске.Магнитный диск готовится в двоичной форме, представляющей желаемую деталь P (P — металлическая деталь, которую нужно обработать). Инструмент будет воздействовать на желаемую часть P. Для запуска разомкнутой системы диск подается через считывающее устройство на цифро-аналоговый преобразователь.

Цифро-аналоговый преобразователь преобразует FM (частотно-модулированный) выход считывателя в аналоговый сигнал. Он усиливается и подается на серводвигатель, который позиционирует резак на нужной части P. Положение режущей головки регулируется угловым движением серводвигателя.

Это система с разомкнутым контуром , поскольку между выходом и входом не существует обратной связи. Система позиционирует инструмент для заданной входной команды. Любое отклонение в желаемом положении не проверяется и не исправляется автоматически.

Система с замкнутым контуром:

Магнитный диск готовится в двоичной форме, представляющей желаемую часть P (P — металлическая часть, которую нужно обработать). Для запуска замкнутой системы диск загружается в считывающее устройство.Контроллер сравнивает частотно-модулированный входной импульсный сигнал с импульсным сигналом обратной связи. Контроллер представляет собой компьютерную или микропроцессорную систему.

Контроллер выполняет математические операции с разницей в импульсных сигналах и генерирует сигнал ошибки. Цифро-аналоговый преобразователь преобразует выходной импульс контроллера (сигнал ошибки) в аналоговый сигнал. Усиленный аналоговый сигнал вращает серводвигатель для позиционирования инструмент на работе.

Положение режущей головки регулируется в соответствии с входом серводвигателя.Датчик, прикрепленный к режущей головке, преобразует движение в электрический сигнал. Аналоговый электрический сигнал преобразуется в цифровой импульсный сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя. Затем этот сигнал сравнивается с входным импульсным сигналом.

Если есть какая-либо разница между этими двумя, контроллер отправляет сигнал на серводвигатель, чтобы уменьшить ее. Таким образом, замкнутая система автоматически корректирует любое отклонение в желаемом положении выходного инструмента. Преимущество числового управления заключается в том, что детали могут изготавливаться с одинаковыми допусками при максимальной скорости фрезерования.

Пример 4: Система управления положением с использованием серводвигателя

Система управления положением , показанная ниже, представляет собой замкнутую систему . Система состоит из серводвигателя, приводимого в действие генератором. Нагрузка, положение которой необходимо контролировать, соединена с валом двигателя через зубчатые колеса. Потенциометры используются для преобразовать механическое движение в электрические сигналы. Требуемое положение нагрузки (θR) устанавливается на входном потенциометре, а фактическое положение нагрузки (θc) подается на потенциометр обратной связи.


Разница между двумя угловыми положениями генерирует сигнал ошибки, который усиливается и подается в цепь возбуждения генератора. Индуцированная ЭДС генератора приводит в движение двигатель. Вращение двигателя прекращается, когда сигнал ошибки равен нулю, то есть когда желаемое положение нагрузки достигается.

Системы управления этого типа называются сервомеханизмами. Сервомеханизмы или сервомеханизмы — это системы управления с обратной связью , в которых выходом является механическое положение (или производные по времени от положения e.