Гидроника

В этой статье не процитировать какие - либо источники . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Ссылками материал может быть оспаривается и удалена . Найти источники:  «Hydronics»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( январь 2021 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Гидроника («гидро» означает «вода») - это использование жидкой воды или газообразной воды (пар) или водного раствора (обычно гликоля с водой) в качестве теплоносителя в системах отопления и охлаждения . Название отличает такие системы от масляных и паровых систем. ^{[ требуется пояснение ]} Исторически сложилось так, что в крупных коммерческих зданиях, таких как высотные здания и объекты университетского городка , гидронная система может включать в себя как охлаждающий, так и нагретый водяной контур, чтобы обеспечивать как отопление, так и кондиционирование воздуха . Чиллеры и градирни используются по отдельности или вместе как средства для охлаждения воды, в то время каккотлы нагревают воду. Недавнее новшество - это система бойлера чиллера , которая обеспечивает эффективную форму HVAC для домов и небольших коммерческих помещений.

Нагреватель с водяным вентилятором, используемый для поддержания тепла в промышленных помещениях. Вентилятор втягивает холодный окружающий воздух через теплообменник по периметру корпуса с трубками, по которым проходит горячий гликоль, и выталкивает его из центра.

Центральное отопление [ править ]

Во многих крупных городах имеется система централизованного теплоснабжения, которая обеспечивает через подземные трубопроводы общедоступную горячую и охлажденную воду высокой температуры. К ним может быть подключено здание в районе обслуживания за плату за обслуживание.

Типы гидронных систем [ править ]

Основные типы [ править ]

Гидравлические системы бывают двух основных типов:

• Горячая вода
• Охлажденная вода

Классификация [ править ]

Гидравлические системы подразделяются на пять категорий:

• Создание потока (принудительный поток или гравитационный поток)
• Температура (низкая, средняя и высокая)
• Повышение давления (низкое, среднее и высокое)
• Расположение трубопроводов
• Насосное устройство

Трубопроводы [ править ]

Гидравлические системы можно разделить на несколько общих категорий расположения трубопроводов:

• Однотрубный или однотрубный
• Двухтрубный пар (прямой возврат или обратный возврат)
• Три трубы
• Четыре трубы
• Серийный цикл

Однотрубный пар [ править ]

В самой старой современной технологии водяного отопления однотрубная паровая система подает пар к радиаторам, где пар отдает свое тепло и конденсируется обратно в воду. Радиаторы и трубы подачи пара расположены так, что сила тяжести в конечном итоге уносит этот конденсат обратно вниз по трубопроводу подачи пара в котел, где он снова может быть превращен в пар и возвращен в радиаторы.

Несмотря на свое название, радиатор в первую очередь не обогревает комнату излучением. При правильном расположении радиатор создает в помещении поток конвекции воздуха, который обеспечивает основной механизм теплопередачи. Принято считать, что для достижения наилучших результатов паровой радиатор должен располагаться на расстоянии не более одного-двух дюймов от стены.

Однотрубные системы ограничены как в их способности поставлять большие объемы пара (то есть тепла) ^{[ необходима цитата ], так} и в способности контролировать поток пара к отдельным радиаторам ^{[ необходима цитата ]} (из-за закрытия ловушек подачи пара конденсат в радиаторах). Из-за этих ограничений однотрубные системы больше не являются предпочтительными.

Эти системы зависят от правильной работы термостатических клапанов для выпуска воздуха, расположенных на радиаторах по всей отапливаемой зоне. Когда система не используется, эти клапаны открыты в атмосферу, а радиаторы и трубы содержат воздух. Когда начинается цикл нагрева, котел производит пар, который расширяется и вытесняет воздух в системе. Воздух выходит из системы через воздуховыпускные клапаны на радиаторах и на самих паропроводах. Термостатические клапаны закрываются, когда они нагреваются; в наиболее распространенном виде давление пара небольшого количества спирта в клапане оказывает силу, приводящую в действие клапан и предотвращая выход пара из радиатора. Когда клапан охлаждается, в систему поступает воздух, чтобы заменить конденсирующийся пар.

Некоторые более современные клапаны можно отрегулировать, чтобы обеспечить более быстрое или более медленное удаление воздуха. Как правило, клапаны, расположенные ближе всего к котлу, должны выпускаться медленнее всего, а клапаны, расположенные дальше от котла, должны выпускаться быстрее. ^{[ необходима цитата ]} В идеале пар должен достигать каждого клапана и закрывать все клапаны одновременно, чтобы система могла работать с максимальной эффективностью; это состояние известно как «сбалансированная» система. ^{[ необходима цитата ]}

Двухтрубные паровые системы [ править ]

В двухтрубных паровых системах существует обратный путь для конденсата, который может включать насосы, а также поток, вызванный силой тяжести. Поток пара к отдельным радиаторам можно регулировать с помощью ручных или автоматических клапанов .

Двухтрубная система прямого возврата [ править ]

Обратный трубопровод, как следует из названия, ведет к котлу наиболее прямым путем.

Преимущества [ править ]

Низкая стоимость обратного трубопровода в большинстве (но не во всех) приложениях, при этом подающий и обратный трубопровод разделены.

Недостатки [ править ]

Эту систему может быть трудно сбалансировать из-за того, что длина линии подачи отличается от длины обратной; чем дальше от котла находится теплопередающее устройство, тем сильнее выражен перепад давления. По этой причине всегда рекомендуется: минимизировать падение давления в распределительном трубопроводе; используйте насос с характеристикой плоского напора ^{[ когда определяется как? ]} , включать балансировочные и расходомерные устройства на каждом конце или ответвлении; и использовать регулирующие клапаны с высокой потерей напора ^{[ когда определяется как? ]} на терминалах.

Двухтрубная система обратного возврата [ править ]

Конфигурация двухтрубной системы обратного возврата, которую иногда называют «трехтрубной системой», отличается от двухтрубной системы тем, как вода возвращается в котел. В двухтрубной системе, как только вода покидает первый радиатор, она возвращается в котел для повторного нагрева, и так же со вторым, третьим и т. Д. При двухтрубном обратном возврате обратная труба идет к последнему радиатору. в системе перед возвратом в котел для повторного нагрева.

Преимущества [ править ]

Преимущество двухтрубной системы обратного возврата заключается в том, что длина трубопровода к каждому радиатору примерно одинакова, что обеспечивает одинаковое сопротивление трения потоку воды в каждом радиаторе. Это позволяет легко балансировать систему.

Недостатки [ править ]

Установщик или специалист по ремонту не могут быть уверены в том, что каждая система самобалансируется, не проверив ее должным образом.

Водные петли [ править ]

В современных системах почти всегда используется нагретая вода, а не пар. Это открывает в системе возможность также использовать охлажденную воду для кондиционирования воздуха .

В домах водяной контур может быть таким же простым, как одиночная труба, которая «пропускает» поток через каждый радиатор в зоне. В такой системе поток к отдельным радиаторам нельзя регулировать, так как вся вода протекает через каждый радиатор в зоне. В чуть более сложных системах используется «основная» труба, которая непрерывно обтекает зону; отдельные радиаторы отводят небольшую часть потока в основной трубе. В этих системах можно модулировать отдельные радиаторы. В качестве альтернативы можно установить несколько контуров с несколькими радиаторами, при этом поток в каждом контуре или зоне регулируется зонным клапаном, соединенным с термостатом .

В большинстве водных систем вода циркулирует с помощью одного или нескольких циркуляционных насосов . Это резко контрастирует с паровыми системами, в которых собственного давления пара достаточно для распределения пара в удаленные точки в системе. Система может быть разбита на отдельные зоны нагрева с использованием либо нескольких циркуляционных насосов, либо одного насоса и зональных клапанов с электроприводом .

Повышение эффективности и операционных затрат [ править ]

С появлением изоляционных материалов произошли значительные улучшения в эффективности и, следовательно, в эксплуатационных расходах системы водяного отопления.

Трубы системы радиаторных панелей покрыты огнестойким, гибким и легким эластомерным резиновым материалом, предназначенным для теплоизоляции. Эффективность нагрева плиты повышается за счет установки теплового барьера из пенопласта. В настоящее время на рынке представлено множество продуктов с различными номиналами энергии и методами установки.

Балансировка [ править ]

Большинство гидравлических систем требуют балансировки . Это включает в себя измерение и настройку расхода для достижения оптимального распределения энергии в системе. В сбалансированной системе каждый радиатор получает достаточно горячей воды, чтобы позволить ему полностью нагреться.

Очистка котельной воды [ править ]

В бытовых системах может использоваться обычная водопроводная вода, но сложные коммерческие системы часто добавляют в воду системы различные химические вещества. Например, эти добавленные химические вещества могут:

• Подавить коррозию
• Предотвратить замерзание воды в системе
• Повышение температуры кипения воды в системе
• Подавляет рост плесени и бактерий
• Улучшенное обнаружение утечек (например, красители , флуоресцирующие в ультрафиолетовом свете )

Удаление воздуха [ править ]

Все гидравлические системы должны иметь средства для удаления воздуха из системы. Правильно спроектированная безвоздушная система должна нормально работать в течение многих лет.

Воздух вызывает раздражающие системные шумы, а также нарушает надлежащую теплопередачу к циркулирующим жидкостям и от них. Кроме того, растворенный в воде кислород вызывает коррозию , если не снижается ниже допустимого уровня . Эта коррозия может вызвать образование ржавчины и накипи на трубопроводе. Со временем эти частицы могут рассыпаться и перемещаться по трубам, уменьшая или даже блокируя поток, а также повреждая уплотнения насоса и другие компоненты.

Система водяного контура [ править ]

В системах с водяным контуром также могут возникать проблемы с воздухом. Воздух, содержащийся в гидравлических системах водяного контура, можно разделить на три формы:

Свободный воздух [ править ]

Различные устройства, такие как ручные и автоматические вентиляционные отверстия, используются для удаления свободного воздуха, который поднимается к верхним точкам по всей системе. Автоматические вентиляционные отверстия содержат клапан, который приводится в действие поплавком. Когда присутствует воздух, поплавок опускается, позволяя клапану открыться и выпустить воздух. Когда вода достигает (заполняет) клапан, поплавок поднимается, блокируя выход воды. Небольшие (бытовые) версии этих клапанов в старых системах иногда оснащены фитингом воздушного клапана типа Шредера , и любой захваченный, теперь уже сжатый воздух может быть удален из клапана, вручную нажимая на шток клапана до тех пор, пока не начнет поступать вода, а не воздух. появляться.

Вовлеченный воздух [ править ]

Вовлеченный воздух - это пузырьки воздуха, которые движутся по трубопроводу с той же скоростью, что и вода. Воздушные «совки» - это один из примеров продуктов, которые пытаются удалить этот тип воздуха.

Растворенный воздух [ править ]

Растворенный воздух также присутствует в системной воде, и его количество определяется в основном температурой и давлением (см . Закон Генри ) поступающей воды. В среднем водопроводная вода содержит 8-10% растворенного воздуха по объему.

Удаление растворенного, свободного и увлеченного воздуха может быть достигнуто только с помощью высокоэффективного устройства удаления воздуха, которое включает коалесцирующую среду, которая постоянно очищает воздух из системы. Воздухоотделители тангенциального или центробежного типа предназначены только для удаления свободного и увлеченного воздуха.

Учет теплового расширения [ править ]

Вода расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Гидравлическая система с водяным контуром должна иметь один или несколько расширительных баков в системе, чтобы вместить этот изменяющийся объем рабочей жидкости. В этих резервуарах часто используется резиновая диафрагма, в которой подается сжатый воздух . Расширительный бак вмещает расширенную воду за счет дальнейшего сжатия воздуха и помогает поддерживать примерно постоянное давление в системе при ожидаемом изменении объема жидкости. Также используются простые цистерны, открытые для атмосферного давления.

Механизмы автоматического заполнения [ править ]

Гидравлические системы обычно подключаются к водопроводу (например, к коммунальному водопроводу). Автоматический клапан регулирует количество воды в системе, а также предотвращает обратный поток воды из системы (и любых химикатов для очистки воды) в водопровод.

Механизмы безопасности [ править ]

Чрезмерное нагревание или давление могут привести к отказу системы. В систему всегда устанавливается как минимум один комбинированный предохранительный клапан перегрева и избыточного давления, позволяющий пару или воде выходить в атмосферу в случае выхода из строя какого-либо механизма (например, регулятора температуры бойлера), а не позволять катастрофический разрыв трубопровода, радиаторов или котла. Предохранительный клапан обычно имеет ручку с ручным управлением, позволяющую проводить испытания и промывать загрязнители (например, песок), которые могут вызвать утечку из клапана в обычных условиях эксплуатации.

Типовая схема с показанными устройствами управления [ править ]

См. Также [ править ]

• Аквастат
• Центральное отопление
• Гидравлическая балансировка
• Лучистое охлаждение
• Лучистое отопление
• Единый механический код

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Ассоциация представителей по транспортировке жидкостей - веб-сайт ассоциации гидроников
• Гидравлические и котловые водяные контуры для HVAC - Гидравлические и котловые водяные контуры для HVAC
• Проблемы, на которые следует обратить внимание при установке системы водяного отопления
• Гидравлическое отопление в Мельбурне - Cambro Hydronic Heating.
• Веб-сайт с унифицированным механическим кодом
• Веб-сайт унифицированного кодекса по солнечной, водной и геотермальной энергии