Как циркулирует вода в батарее: Циркуляция воды в батареях отопления

Система отопления с естественной циркуляцией: особенности, принцип работы

В небольших частных домах и квартирах ценится обогрев, независимый от электричества. Для маленьких городов и сел типична ситуация, когда по разным причинам подстанция выходит из строя, повреждена проводка и прочее. Система отопления с естественной циркуляцией не включает ни одного модуля, который работал бы от электросети.

Содержание

1. Особенности системы отопления с естественной циркуляцией
2. Преимущества и недостатки системы
3. Виды систем отопления
4. Однотрубные
5. Двухтрубные системы
6. Как появляется циркуляционный напор
7. Принцип построения отопительной системы с естественной циркуляцией

Особенности системы отопления с естественной циркуляцией

При естественной циркуляции теплоносителя важно соблюдать уклон труб отопительной системы

Любая отопительная схема включает несколько обязательных элементов:

• Котел, нагревающий воду – газовый, дровяной, торфяной. Обязательное условие – пьезорозжиг, иначе запустить аппарат без электричества будет невозможно.
• Подающий трубопровод поставляет нагретую воду радиаторам. Размещают трубы с некоторым уклоном – 0,5–1 см на 1 м, чтобы вода могла двигаться самотеком. «Горячие» водоводы размещают с уклоном по направлению к радиаторам.
• Обогревательные приборы – батареи любого типа. Через них происходит основная передача тепла.
• Обратный трубопровод – по нем остывший теплоноситель возвращается в котел. «Холодные» трубы монтируют с уклоном в 0,5–1 см на 1 м по направлению к котлу.
• Расширительный бачок – размещается в самой верхней точке системы. Когда вода нагревается, она увеличивается в объеме. Бачок компенсирует этот избыток.

Чтобы при нагревании не создавалось избыточное давление, в системе ставится расширительный бак

Функционирует система так: вода нагревается в котле, расширяется, плотность ее уменьшается, и жидкость поднимается по центральному стояку. Расширительный бачок заполняется, чтобы выровнять давление между холодной и горячей водой. Затем сверху вода спускается по подающему трубопроводу к каждой батарее, где охлаждается, отдавая тепло воздуху и поверхностям. Остывшая жидкость по обратным трубам перемещается к котлу. Поскольку плотность остывшей воды ниже, вернувшись в котел, она выдавливает менее плотную нагретую жидкость, заставляя ее подниматься.

Помимо функции компенсации давления, расширительный бачок выполняет и другую роль. Вместе с водой в трубы попадает воздух. При его накоплении возникает воздушная пробка, которая не позволяет теплоносителю перемещаться по трубам. Однако в конвективных системах пузырьки воздуха из-за расположения трубопровода под уклоном поднимаются в расширительный бачок. Так как это устройство открытое и контактирует с воздухом, пузырьки покидают систему.

Конструкция проста, но требует очень точных расчетов. Вода, двигаясь по трубе, создает трение, замедляется и отдает тепло быстрее. При изменении направления – повороты, ответвления, каналы в батареях – трение усиливается. Если не учесть водяное сопротивление в расчетах, система работать не будет.

Конвективное отопление отлично действует на небольших площадях. Таким образом можно обгореть одно- или двухэтажный частный дом или квартиру. Для 9-этажного здания такой вариант не годится.

Можно встроить циркуляционный насос, чтобы теплоноситель двигался быстрее

Естественная циркуляция обеспечивает систему отопления следующими преимуществами:

• Главное достоинство – независимость от электричества. Конвективное отопление работает в любых условиях.
• При грамотном монтаже и уходе самотечный вариант функционирует дольше 30 лет.
• Монтаж очень прост, профилактический осмотр и ремонт тоже не вызывают затруднений.
• Высокая тепловая инерция – здесь циркулирует большой объем воды. Она медленнее остывает и дольше отдает тепло.
  
• Водяное конвективное отопление бесшумно: нет электрических насосов, создающих шум.
• Расход энергии минимальный. Однако это актуально, если трубы и здание хорошо утеплены.
• Минимальная стоимость самой системы и монтажа.

Встроить в циркуляционную схему насос не составляет труда. Сделать это можно во время монтажа или позднее. Когда есть электричество, отопление работает в режиме принудительной циркуляции, а при его отсутствии автоматически переходит в режим естественного перемещения воды.

Теплый пол способен прогреваться только с принудительной циркуляцией

У самотечного варианта есть существенные недостатки, что заметно ограничивает применение:

• Обслуживает система лишь небольшие одноэтажные или двухэтажные коттеджи.
• Чтобы снизить гидравлическое сопротивление, используют трубы с максимально большим допустимым диаметром. Это затрудняет монтаж, также стоимость водоводов с большим диаметром больше.
• Рекомендуется использовать только стальные трубы. Допускается применять полипропиленовые. Остальные неметаллические модели запрещены.
• Регулировать температуру в каждом помещении вручную или автоматически невозможно.
• В схему нельзя включать бойлеры косвенного нагрева, что увеличивает расходы на получение горячей воды.
• Невозможно обустроить теплый пол.

На работу конвективного отопления значительно влияют сужения. Нельзя использовать металлопластиковые трубы, поскольку они соединяются фитингами, диаметр которых меньше.

Виды систем отопления

Однотрубная система с естественной циркуляцией подходит для небольших помещений

Обогревательная схема может включать 1 или несколько контуров разной длины, с разными радиаторами. Однако любой вариант, является модификацией только двух моделей – однотрубной или двухтрубной.

Однотрубные

Устройство максимально простое. Одна и та же труба по очереди подводит теплоноситель к каждому радиатору и возвращается в котел. Самый дешевый вариант и самый беспроблемный – обогрев только трубами, без радиаторов. Если же батареи включены в схему, труб и запорной арматуры должно быть минимум.

Вода, последовательно двигаясь к последнему радиатору, все больше остывает. Эту особенность учитывают при расчете числа секций.

Различают 2 схемы однотрубного варианта:

• С верхним подключением – вода попадает в батарею сверху через верхний патрубок, выходит через нижний. КПД системы максимально для водяного отопления.
• С нижним подключением – теплоноситель поступает в радиатор снизу и выходит тоже через нижний патрубок. Путь прохождения воды увеличивается, поэтому теплоотдача системы заметно ниже. Здесь нельзя ставить радиаторы с большим числом секций. Однако несмотря на меньшую эффективность, такую схему предпочитает монтировать в квартирах, так как она более эстетична.

Классический вариант можно модернизировать, установив байпас – ответвления с трехходовым краном и ответвлениями с кранами. С их помощью можно регулировать подачу воды к разному радиатору и отключать при надобности.

Двухтрубные системы

Двухтрубная система с естественной циркуляцией более качественно прогревает помещение

Вариант с обратной трубой носит название двухтрубный. Горячая вода подается к радиатору под одной трубе, а остывшая, от каждого обогревательного прибора отводится по обратной трубе. Система куда эффективнее: каждый радиатор получает практически одинаковое количество тепла. Степень нагрева можно регулировать на каждой батарее, при необходимости исключить ее из обогревательного контура. Большой плюс – более простой расчет параметров трубопровода и батарей.

Выполняют как верхнее, так и нижнее подключение:

• В первом случае трубы расположены выше радиаторов.
• Во втором подающая труба размещается ниже батареи. Такой вариант эстетичнее, однако перепад давления получается слишком низкий, поэтому используется схема очень редко.

При расчетах учитывают направление отвода воды. Если оно совпадает с направлением горячей жидкости, попутная схема, длина циклов равная. При этом радиаторы нагреваются одинаково. Если используется тупиковая, холодная и горячая вода двигаются в разных направлениях, быстрее нагреваются те батареи, у которых цикл круговорота оказывается меньше.

Как появляется циркуляционный напор

Для создания большей разницы между давлением горячей и холодной воды делается разгонный коллектор

Перемещение воды в конвективном отоплении обеспечивает только разница в плотности горячей и холодной воды. При нагреве плотность теплоносителя снижается и он поднимается; при охлаждении – увеличивается, и он вытесняет более теплую жидкость. Чем больше разница в гидростатическом давлении столба холодной и горячей воды, тем выше циркуляционный напор, тем лучше работает отопление.

Основная задача при организации системы – добиться максимального перепада давления.

• Обязательный элемент схемы – коллектор разгона или главный стояк. Это вертикальная труба, которая поднимается от теплообменника до верхней точки системы. Здесь монтируют расширительный бак – открытый или закрытый мембранный с воздушным клапаном для отвода воздуха.
• Главный стояк должен иметь максимальную температуру, поэтому коллектор утепляют. Высота его не более 10 м. В идеале стояк не соприкасается с обратными трубами.
• Чтобы создать достаточный перепад давления, нужно создать большой столб холодной жидкости. Добиваются этого, устанавливая котел в самой нижней точке системы. В частном доме аппарат размещают в подвале, в квартире – в углублении. Чем выше уровень батарей над уровнем котла, тем большее давление образует холодная вода и тем активнее вытесняет горячую.

Чтобы улучшить циркуляционный напор, подбирают батареи с максимально большой рабочей поверхностью. Чем лучше теплоноситель отдает тепло и чем более холодная вода поступает в котел, тем лучше работает отопление.

Принцип построения отопительной системы с естественной циркуляцией

Главные параметры обогрева с естественной циркуляцией – циркуляционный напор и гидростатическое сопротивление. Первый показатель рассчитывают так:

P=h(p0-p1)=м(кг/куб.м.-кг/куб.м.)=кг/кв.м=мм.рт.ст, где:

• P – давление в системе;
• h – разница высот между центром самой нижней батареи и центром котла;
• p0 – плотность нагретой жидкости;
• p1– плотность холодной воды.

Чем больше разница в высоте, тем выше перепад давления. Однако показатель имеет ограничение – не более 3 м.

Для снижения сопротивления потока на трубах подачи не устанавливают запорную арматуру

Рассчитать значение второго фактора – гидравлического сопротивления – практически невозможно. Описывающая его модель крайне сложна и включает множество переменных. Здесь ограничиваются приблизительными вычислениями.

Чтобы улучшить КПД системы, соблюдают рекомендации:

• Подбирают трубы с максимально большим диаметром. При этом несколько уменьшается скорость потока, но сопротивление падает сильнее.
• Устанавливают как можно меньше запорной арматуры. Следят за тем, чтобы схема включала минимум поворотов и сужений.
• При нижнем подключении радиаторы обязательно снабжают кранами Маевского, чтобы стравливать лишний воздух.
• Для коллектора используют металлическую трубу, так как важно добиться максимального нагрева для создания перепада давления. Трубы, обслуживающие батареи, могут быть из полипропилена.

Грамотная теплоизоляция улучшает работу отопления. Изолируют коллектор разгона, подводящие и обратные трубы, если они проходят через неотапливаемые помещения.

Что такое водяные батареи и как они работают?

Итальянский ученый Алессандро Вольта известен тем, что изобрел первую в мире электрическую батарею. Технологии, безусловно, прошли долгий путь с тех пор.

Жара с каждым годом становится все сильнее, и нет ничего более комфортного, чем хорошая комната с кондиционером. Но электрические батареи могут быть довольно опасными из-за их токсичных выбросов и потенциальной пожароопасности, даже приводя к смерти в домах. Водяные батареи используются для предотвращения короткого замыкания в сети. Водяные батареи также называются гидроаккумулирующими гидроэлектростанциями и содержат два бассейна с водой, которые действуют как песочные часы и обеспечивают электроэнергию.

Водяные батареи — чрезвычайно важный ресурс, требующий значительных инвестиций. Читайте дальше, чтобы узнать больше о них и о том, как они могут принести пользу бытовой технике вашего дома.

Что такое водяная батарея?

Хотя вы можете подумать, что батареи и вода несовместимы, водяные батареи меняют правила игры.

Исследователи со всего мира нашли способ внутренней циркуляции электролитов на водной основе. В устройстве используется вода вместо стандартной литиевой конструкции, распространенной среди перезаряжаемых аккумуляторов. Он имеет солнечную батарею и очень эффективен.

Первая водяная батарея была изготовлена ​​в 1930 году в Коннектикуте, то есть этому изобретению почти сто лет. Первоначальная батарея покрывала площадь в 10 миль. Он был в состоянии обеспечить энергию по низкой цене. Так что его популярность с каждым днем ​​только растет.

Как работают водяные батареи?

Водяная батарея имеет солнечные элементы, которые содержат световые частицы или фотоны, поглощаемые полупроводником. Эти фотоны преобразуют электроны в батарее в электричество.

Как правило, жидкость содержит различные химические вещества, в том числе диметилсульфоксид и перхлорат лития. Вода работает как растворитель с йодидом лития и предлагает экологически чистое решение по сравнению с другими смесями электролитов. Для работы этого типа батареи используются электролиты или вода. Размер пластин батареи влияет на количество требуемой воды. В дополнение к этому вам также придется проверить свинцово-кислотную батарею, чтобы определить, сколько воды она может хранить.

Кроме того, вам нужно научиться управлять уровнем воды в батарее, чтобы обеспечить ее долгую работу. В противном случае аккумулятор выйдет из строя и его придется заменить. Вам нужно будет добавить воды в аккумулятор, чтобы перезарядить его. Вода будет преобразована в кислород и водород, и это выделение газа обеспечит электроэнергию. Тем не менее, вы должны следить за аккумулятором и время от времени подзаряжать его.

Когда следует пополнять запасы воды в батареях?

Как правило, вам нужно будет проверить уровень воды, чтобы определить, нужно ли вам пополнить аккумулятор. Следует иметь в виду, что если уровень воды упадет ниже пластин, аккумулятор уже не подлежит ремонту. Пригодятся следующие советы.

• Чем больше вы используете аккумулятор, тем чаще вам нужно его заряжать. Примите во внимание потери воды и соответствующим образом скорректируйте график технического обслуживания.
• Когда дело доходит до потери воды, проверьте температуру батареи. Если вы живете в более теплом климате, вам следует часто пополнять уровень воды.
• Убедитесь, что батарея не протекает. Если вы считаете, что есть утечка, вам следует обратиться к профессионалу для необходимого ремонта.
• Уровень воды в батарее должен быть на полдюйма выше верхней части пластин для оптимальной работы.
• Будьте осторожны с типом воды, которую вы используете — лучше всего использовать дистиллированную воду. Водопроводная вода содержит минералы, которые снижают производительность батареи.
• Убедитесь, что тесто полностью заряжено, прежде чем добавлять воду, чтобы избежать проблем.

Важно убедиться, что вы не заливаете водяную батарею недостаточно или слишком сильно, иначе это нарушит работу батареи.

Каковы преимущества использования водяных батарей?

Использование водяных аккумуляторов имеет ряд преимуществ.

Идеально подходит для перегрузки сети

Одна из лучших особенностей водяных батарей заключается в том, что они помогают справиться с перегрузкой сети. Когда источники энергии, такие как энергия ветра и солнца, производят больше электроэнергии, чем необходимо, для дополнительной энергии требуется вода. Водяная батарея имеет верхний бассейн, который заряжается и гарантирует, что волна тепла не вызовет никаких проблем. Вода стекает вниз и вращает турбину, вырабатывая энергию для питания вашего холодильника и других электронных устройств.

Способствует использованию экологически чистой энергии

Основная причина стремления к водяным батареям заключается в том, чтобы освободить место для чистой энергии. Природа предлагает все необходимые нам ресурсы. Наша работа заключается в том, чтобы использовать их с пользой и производить электроэнергию. Таким образом, водяные батареи абсолютно необходимы для восполнения энергетических пробелов. Они обеспечивают надежную энергию в течение дня и делают нашу жизнь намного проще.

Необходим для хранения энергии

Когда дело доходит до хранения энергии, необходимы гидроаккумулирующие гидроэлектростанции. Они служат в качестве долговременных систем хранения энергии. Даже если вы не видите невидимую силу, она меняет мир.

18 штатов США используют водяные батареи для хранения энергии. В конце концов, Южная Каролина, Вирджиния и Калифорния ведут страну к более светлому будущему в этом отношении.

Водяные батареи могут хранить огромное количество энергии. Фактически, они могут легко хранить 553 гигаватт-часа энергии. Это эквивалентно включению видеоигр по всей стране в течение целой недели. Итак, водяные батареи меняют правила игры.

Самая эффективная большая система хранения энергии

В дополнение к вышеперечисленному, водяные батареи представляют собой наиболее эффективную систему накопления большой энергии. Вы можете рассчитывать на них для хранения до 80% энергии. Не многие люди знают, что энергия необходима для ее хранения. Для наиболее эффективного варианта хранения необходимы водяные батареи. Таким образом, они служат резервуаром для всплесков энергии и очень надежны.

Запустите сеть после отключений электроэнергии

Всякий раз, когда отключается электричество, водяные батареи приходят на помощь, чтобы помочь запустить сеть. Они позволяют восстановить электричество в домах и на предприятиях. Будь то лесной пожар, аномальная жара или ледяной шторм, для электросети требуются водяные батареи. Они позволяют сети прийти в норму, даже если есть чрезвычайная ситуация. Аккумуляторы быстро включаются и обеспечивают безопасность.

Идеально подходит для стихийных бедствий

Как бы тщательно мы ни планировали, стихийные бедствия случаются. К счастью, они не могут сравниться с водяными батареями. Эти батареи обеспечивают преимущества орошения и защиты от наводнений, они могут легко поглощать дополнительную воду и обеспечивать электроэнергией ваш дом. Кроме того, батареи помогают тушить лесные пожары и гарантируют, что электросеть не будет серьезно повреждена. Кроме того, вода в батареях также может обеспечивать водой сельскохозяйственные культуры и гарантировать, что они не погибнут.

Простота масштабирования

Преимущество водяных аккумуляторов в том, что они не требуют нового строительства, что экономит массу денег и других ресурсов. Вы можете легко улучшить их возможности и положиться на них для питания большой площади. Модернизация объектов и увеличение мощности обеспечивают нужные вам результаты, а объекты могут увеличить мощность производства электроэнергии без особых усилий. Это означает, что можно надежно удовлетворить растущий спрос.

Водяные батареи — это будущее

Водяные батареи обеспечивают экологичное электричество и обеспечивают доступность. По мере того, как мы переходим к лучшему будущему, эти батареи станут гораздо более стандартизированными. Они инновационно сочетают гидроаккумулирующую электростанцию ​​и возобновляемые источники энергии для создания мощной системы хранения, обеспечивающей гибкое и надежное энергоснабжение.

Что такое водяные батареи и как они работают? Часто задаваемые вопросы (Часто задаваемые вопросы) 

На что следует обратить внимание, прежде чем приобретать водяные батареи?

Любой, кто получает водяные батареи, должен следить за следующим:

• Недостаточный полив: Если вы не обеспечите достаточное количество воды для батарей, они начнут сульфатироваться. Это означает, что кристаллы сульфата начнут накапливаться и нанесут значительный ущерб. Следовательно, вам потребуется больше времени для зарядки аккумулятора, и аккумулятор может даже выйти из строя.
• Чрезмерный полив: С другой стороны, чрезмерный полив приведет к разбавлению электролитов и отрицательно скажется на производительности. Вы должны избегать добавления большего количества воды, если уровень воды находится в нормальном диапазоне.
• Новые аккумуляторы могут иметь низкий уровень электролита: необходимо зарядить аккумулятор, и только после этого добавлять воду. Если не зарядить аккумулятор и заранее добавить воды, произойдет перелив электролита.

Можно ли использовать соленую воду для пополнения водяного аккумулятора?

Нет, вы никогда не должны добавлять соленую воду в водяную батарею, так как это может привести к большим повреждениям.

Какую воду следует использовать для водяного аккумулятора?

Дистиллированная вода лучше всего подходит для водяного аккумулятора, и ни в коем случае не используйте водопроводную воду, так как это вредно для аккумулятора.

Как долго работает водяная батарея?

Водяные батареи работают около 1000 мА часов, поэтому светодиодной водяной батареи 10 мА хватает примерно на 100 часов.

Как часто нужно поливать водяной аккумулятор?

Всегда проверяйте уровень воды перед поливом аккумулятора, так как чрезмерный полив может повредить его. Вы должны поливать аккумулятор только после того, как он полностью заряжен, и всегда следите за тем, чтобы открытые пластины были полностью покрыты водой.

Что такое аккумуляторный электролит и как он работает?

Будь то игрушка вашего ребенка, аккумуляторный электроинструмент или электромобиль, питание от аккумуляторов становится стандартной частью нашей повседневной жизни. Одним из наиболее важных компонентов батареи является внутренний электролит батареи.

Сегодня мы рассмотрим, что такое аккумуляторный электролит и как он поддерживает работу от аккумулятора. Давайте погрузимся!

Что такое аккумуляторный электролит?

Аккумуляторный электролит представляет собой раствор внутри аккумуляторов. В зависимости от типа батареи это может быть жидкое или пастообразное вещество. Однако независимо от типа батареи электролит служит одной и той же цели: он переносит положительно заряженные ионы между катодной и анодной клеммами.

Как работает электролит батареи?

Аккумулятор состоит из трех основных компонентов: катода, анода и электролита, разделяющего эти два контакта. Электролит — это химическое вещество, которое позволяет электрическому заряду проходить между двумя клеммами. Электролит помещает химические вещества, необходимые для реакции, в контакт с анодом и катодом, тем самым преобразуя накопленную энергию в пригодную для использования электрическую энергию. Эта реакция обеспечивает питание подключенного устройства, будь то свет, пылесос или электромобиль.

Из чего сделан электролит батареи?

В разных типах батарей используются разные типы химических реакций и разные электролиты. Например, в свинцово-кислотном аккумуляторе для создания нужной реакции обычно используется серная кислота. Воздушно-цинковые батареи основаны на окислении цинка кислородом для реакции. Гидроксид калия является электролитом в обычных бытовых щелочных батареях. Наиболее распространенным электролитом в литиевых батареях является раствор соли лития, такой как гексафторфосфат лития (LiPF6).

Если вы вспомните школьный урок химии, вы, вероятно, помните, что при работе с химическими веществами надевали защитные очки и другое защитное снаряжение. Химические вещества, которые вы используете для проведения химических реакций в батареях, часто опасны, поэтому при работе с батареями и их электролитами соблюдайте меры предосторожности.

Можно ли добавить электролит в батарею?

Да, вы можете добавить электролит в батарею, но ТОЛЬКО если это негерметичная батарея с жидкостным электролитом. Проверка уровня в жидкостной аккумуляторной батарее — это стандартное техническое обслуживание, которое следует выполнять регулярно.

Хотя электролит содержит воду и серную кислоту, в батарею нельзя добавлять ничего, кроме дистиллированной воды. При правильном функционировании батарея с жидкостными элементами потребляет только воду.

Если ваша батарея герметична или не потребляет электролит при газовыделении, вы не можете доливать электролит. И вам это не нужно. Отсутствие газовыделения является одним из преимуществ выбора AGM или литий-ионных аккумуляторов, поскольку после установки они требуют минимального обслуживания.

Это жидкостные аккумуляторы. Когда необходимо добавить новую кислоту. По мере использования они нуждаются в регулярном добавлении воды.

Какие ингредиенты в литиевых батареях?

Состав электролитов для литиевых батарей зависит от химического состава, вызывающего реакцию, и типа литиевой батареи. В большинстве литиевых батарей используется жидкий электролит, такой как LiPF6, LiBF4 или LiClO4, в органическом растворителе.

Однако недавние достижения сделали твердые керамические электролиты, такие как оксиды лития металлическими, альтернативой для аккумуляторов. Основное преимущество твердых электролитов заключается в том, что они устраняют риск утечки и устраняют воспламеняемость, что является риском для безопасности в батареях с жидкими электролитами.

Гексафторфосфат лития (LiPF6) является наиболее распространенной солью лития в литий-ионных батареях. Это решение создает невероятно стабильную среду для ионов лития во время зарядки и разрядки.

Как работают литиевые батареи

Литий-ионные батареи используют заряженные ионы лития для создания электрического потенциала между клеммами анода и катода. Тонкий слой изоляционного материала, называемый «сепаратором», находится в растворе электролита между двумя сторонами батареи. Сепаратор позволяет ионам лития проходить, блокируя электроны и разделяя два электрода. Во время зарядки ионы лития перемещаются через сепаратор с положительной стороны на отрицательную. Разряжаясь, ионы движутся в противоположном направлении.

Движение ионов лития создает разность электрических потенциалов, называемую «напряжением». Когда вы подключаете свои электронные устройства к батарее, электроны (не литий-ионы) проходят через ваше устройство и питают его.

Безопасен ли электролит литиевой батареи?

Электролиты в литиевых батареях безопасны.