Wiadomości wstępne
Zasada działania ogrzewania grawitacyjnego polega na wykorzystaniu zjawiska zmiany gęstości wody wywołanej zmianą jej temperatury (rys.1) Ogrzewanie grawitacyjne może być wykonywane z rozdziałem górnym lub dolnym. Ogrzewanie z rozdziałem dolnym to instalacja, w której przewody rozprowadzające gorącą wodę prowadzone są w piwnicy budynku. Od tych przewodów poprowadzona jest dalsza część instalacji. W ogrzewaniu z rozdziałem górnym
główny przewód instalacji doprowadza gorącą wodę na poddasze budynku, skąd jest ona rozprowadzana w całym budynku. Ogrzewanie grawitacyjne stosuje się w budynkach, w których pozioma odległość od źródła ciepła do najdalszego pionu nie przekracza 25 m, a różnica wysokości pomiędzy źródłem ciepła i najniżej położonym grzejnikiem wynosi co najmniej 2 m.
Aby ogrzewanie grawitacyjne prawidłowo funkcjonowało musi być spełniony następujący warunek:
w którym:
Dpcz – ciśnienie czynne [Pa],
Dpgr – ciśnienie grawitacyjne [Pa],
g – przyspieszenie ziemskie; 9,81[m/s2],
h – różnica wysokości pomiędzy środkiem kotła a środkiem rozpatrywanego grzejnika
w danym obiegu [m],
Vp – gęstość wody na powrocie do kotła [kg/m3],
Vz – gęstość wody na wyjściu z kotła [kg/m3],
R – jednostkowa strata ciśnienia [Pa/m],
L – długość odcinka instalacji [m],
Z – wartość strat ciśnienia spowodowana oporami miejscowymi [Pa].
Rys.1 Instalacja c.o. dwururowa grawitacyjna z rozdziałem: po lewej) dolnym, po prawej) górnym :1 – naczynie
wzbiorcze, 2 – rura wzbiorcza, 3 – rura sygnalizacyjna, 4 – rura przelewowa, 5 – rura bezpieczeństwa,
6 – hydrometr, 7 – zbiornik odpowietrzający, 8 – rura cyrkulacyjna, 9 – rura odpowietrzająca
Rys. 2 Instalacja ogrzewania grawitacyjnego c.o. jednorurowego: a) pionowego, b) poziomego: 1 – naczynie wzbiorcze, 2 – rura wzbiorcza, 3 – rura sygnalizacyjna, 4 – rura przelewowa, 5 – rura bezpieczeństwa, 6 – hydrometr
Ogrzewanie grawitacyjne to:
– pewność działania (nie potrzebna jest energia z zewnątrz np. do napędu pompy),
– niskie ciśnienie wody wynikające tylko z ciśnienia hydrostatycznego.
Ogrzewanie grawitacyjne posiada następujące wady:
– duża bezwładność (brak możliwości regulacji),
– duże średnice przewodów w porównaniu z ogrzewaniem pompowym,
– duża pojemność wodna instalacji,
– kłopoty z prowadzeniem przewodów.
Naczynie wzbiorcze otwarte (rys. 3) to zbiornik bezciśnieniowy w kształcie prostopadłościanu lub walca. Przestrzeń powietrzna naczynia wzbiorczego połączona jest z atmosferą. Zadaniem naczynia wzbiorczego otwartego, jest przejęcie zwiększonej objętości wody w instalacji centralnego ogrzewania, na skutek wzrostu jej temperatury. Jeżeli
temperatura wody (czynnika grzewczego) na zasilaniu nie przekracza 60°C, to objętość krążącej wody w instalacji wzrasta o około 2% (temperatura początkowa wynosi 10°C), natomiast gdy temperatura wody osiąga 95°C, to objętość wody wzrasta o około 4%. Naczynie wzbiorcze powinno być umieszczone na najwyższej kondygnacji, nad źródłem ciepła przy pionowym prowadzeniu rury bezpieczeństwa.
Rura bezpieczeństwa jest to rura łącząca najwyżej położoną część przestrzeni wodnej kotła z przestrzenią powietrzną naczynia wzbiorczego, wprowadzona do naczynia wzbiorczego powyżej rury przelewowej. Rura bezpieczeństwa zabezpiecza kocioł oraz instalację centralnego ogrzewania przed nadmiernym wzrostem ciśnienia oraz zapewnia odprowadzenie czynnika grzewczego do przestrzeni powietrznej naczynia wzbiorczego.
Na rurze bezpieczeństwa nie wolno montować żadnej armatury. Wysokość położenia naczynia wzbiorczego (od wierzchu najwyżej położonego grzejnika do dna naczynia wzbiorczego), przy rozdziale dolnym powinna wynosić minimum 0,3 m.
Rys. 3 Schematy zabezpieczenia instalacji grawitacyjnych otwartym naczyniem wzbiorczym. a) dla pojedynczego kotła c.o., b) dla dwóch kotłów c.o. RB -rura bezpieczeństwa, RW- rura wznośna, RO – rura odpowietrzająca, RC – rura cyrkulacyjna, RS – rura sygnalizacyjna, RP – rura przelewowa.