Sistema de calefacció de circulació natural: dissenys de circuits comuns d’aigua

Es tria la construcció d’una xarxa de calefacció autònoma de tipus gravitatori si no és pràctic i de vegades impossible instal·lar una bomba de circulació o connectar-se a una font d’alimentació centralitzada.

Aquest sistema és més barat d’instal·lar i completament independent de l’electricitat. Tanmateix, el seu rendiment depèn en gran mesura de la precisió del disseny.

Perquè el sistema de calefacció amb circulació natural funcioni correctament, cal calcular els seus paràmetres, instal·lar correctament els components i triar raonablement el circuit d’aigua. Ajudarem a resoldre aquests problemes.

Es van descriure els principis principals del sistema gravitacional, es van donar consells sobre l’elecció d’una canonada, es van esbossar les regles per muntar el circuit i col·locar nodes de treball. Hem prestat especial atenció al disseny i funcionament de circuits de calefacció amb un i dos tubs.

Principis del procés de circulació natural

El procés de moviment de l’aigua al circuit de calefacció sense l’ús d’una bomba de circulació es produeix a causa de les lleis físiques naturals.

Comprendre la naturalesa d’aquests processos et permetrà competir per dissenyar un sistema de calefacció per a casos típics i no estàndard.

La diferència màxima de pressió hidrostàtica

La principal propietat física de qualsevol refrigerant (aigua o anticongelant), que contribueix al seu moviment pel circuit durant la circulació natural, és una disminució de la densitat amb l’augment de la temperatura.

La densitat de l’aigua calenta és menor que la freda i per tant hi ha una diferència en la pressió hidrostàtica de la columna de líquid càlid i fred. L’aigua freda que baixa cap a l’intercanviador de calor desplaça l’aigua calenta cap a la canonada.

La força motriu de l’aigua al circuit durant la circulació natural és la diferència de pressió hidrostàtica entre les columnes de líquid fred i calent

El circuit de calefacció de la casa es pot dividir en diversos fragments. L’aigua es dirigeix ​​cap amunt a través de fragments “calents”, i cap avall al llarg de fragments “freds”. Els límits dels fragments són els punts superior i inferior del sistema de calefacció.

El principal repte de modelització sistemes de circulació naturall’aigua ha d’aconseguir la màxima diferència possible entre la pressió de la columna de líquid als fragments “calents” i “freds”.

L’element del circuit d’aigua, clàssic per a la circulació natural, és el col·lector d’acceleració (aixecador principal): una canonada vertical dirigida cap amunt des de l’intercanviador de calor.

El col·lector d’acceleració ha de tenir una temperatura màxima, de manera que queda aïllat al llarg de tota la seva longitud. Tot i que, si l’alçada del col·lector no és gran (com per a les cases d’un sol pis), no podreu realitzar aïllament, ja que l’aigua que hi ha no tindrà temps de refredar-se.

Normalment, el sistema està dissenyat de manera que el punt superior del col·lector d’acceleració coincideixi amb el punt superior de tot el circuit. Van establir la sortida a expansor tanc obert o una vàlvula de ventilació si s’utilitza un dipòsit de membrana.

Aleshores, la longitud del fragment “calent” del circuit és el mínim possible, cosa que comporta una disminució de la pèrdua de calor en aquesta zona.

També és desitjable que el fragment “calent” del circuit no es combini amb una secció llarga que transporti el refrigerant refrigerat. L’ideal és que el punt inferior del circuit d’aigua coincideixi amb el punt inferior de l’intercanviador de calor situat al dispositiu de calefacció.

Com més baixa es troba la caldera al sistema de calefacció, més baixa és la pressió hidrostàtica de la columna de líquid al fragment de calor del circuit

Per al segment de "fred" del circuit d'aigua també hi ha regles que augmenten la pressió del líquid:

• més pèrdua de calor a la secció “freda” de la xarxa de calefacció, com més baixa sigui la temperatura de l'aigua i major sigui la seva densitat, per tant, el funcionament dels sistemes amb circulació natural només és possible amb una transferència de calor important;
• com més gran sigui la distància des del fons del circuit fins a la connexió del radiador, com més gran sigui la secció de la columna d’aigua amb temperatura mínima i densitat màxima.

Per garantir el compliment d’aquesta darrera regla, sovint s’instal·la una estufa o una caldera al punt més baix de la casa, per exemple, al soterrani. Aquesta disposició de la caldera proporciona la màxima distància possible entre el nivell inferior dels radiadors i el punt d’entrada d’aigua a l’intercanviador de calor.

Tot i això, l’altura entre els punts inferiors i superiors del circuit d’aigua durant la circulació natural no ha de ser massa gran (a la pràctica, no més de 10 metres). Un forn o caldera, només s’escalfa l’intercanviador de calor i la part inferior del col·lector d’acceleració.

Si aquest fragment és insignificant respecte a tota l'alçada del circuit d'aigua, la caiguda de pressió en el fragment "calent" del circuit serà insignificant i el procés de circulació no s'iniciarà.

Es justifica l’ús de sistemes de circulació natural per a edificis de dos plantes i caldrà una bomba de circulació per a pisos més grans

Minimització de la resistència al moviment de l'aigua

Per dissenyar un sistema amb circulació natural, cal tenir en compte la velocitat del refrigerant al llarg del circuit.

En primer lloccom més gran sigui la velocitat, més ràpida la transferència de calor a través del sistema “caldera - intercanviador de calor - circuit d’aigua - radiadors de calefacció - habitació”.

En segon lloccom més ràpid sigui la velocitat del fluid a través de l’intercanviador de calor, menys probabilitat bullirà, cosa que és especialment important en escalfar fogons.

Fer bullir l’aigua al sistema pot ser molt car: el cost del desmuntatge, reparació i reinstal·lació de l’intercanviador de calor requereix molt de temps i diners

En sistemes escalfament de circulació forçada la velocitat de l’aigua depèn principalment dels paràmetres bomba de circulació.

Amb la calefacció per aigua amb circulació natural, la velocitat depèn dels següents factors:

• diferències de pressió entre fragments del contorn al seu punt inferior;
• resistència hidrodinàmica sistema de calefacció.

Les maneres d’assegurar les diferències màximes de pressió s’han discutit anteriorment. La resistència hidrodinàmica d’un sistema real no es pot calcular amb precisió a causa d’un model matemàtic complex i a un gran nombre de dades d’entrada, la precisió de les quals és difícil de garantir.

No obstant això, hi ha normes generals, que complirien la reducció de la resistència del circuit de calefacció.

Els principals motius per reduir la velocitat del moviment de l’aigua són la resistència de les parets de les canonades i la presència d’estrenyiment per la presència d’accessoris o vàlvules. A un cabal baix, la resistència de la paret és pràcticament absent.

L'excepció són els tubs llargs i prims, característics per escalfar-se pis càlid. Per regla general, es distingeixen circuits separats amb circulació forçada.

A l’hora d’escollir els tipus de canonades d’un circuit amb circulació natural, cal tenir en compte la presència de restriccions tècniques durant la instal·lació del sistema. Per tant canonades de plàstic no és desitjable el seu ús durant la circulació natural de l'aigua a causa de la connexió dels seus accessoris amb un diàmetre interior significativament menor.

Els accessoris de canonades de plàstic metàl·lics restringeixen una mica el diàmetre interior i constitueixen un greu obstacle per al flux d'aigua a baixa pressió (+)

Normes de selecció i instal·lació de canonades

L’elecció entre l’acer o canonades de polipropilè amb qualsevol circulació, es produeix segons el criteri de la possibilitat del seu ús per a aigua calenta, així com des del punt de vista del preu, la facilitat d’instal·lació i la vida útil.

L’aixecador es munta a partir d’una canonada metàl·lica, ja que hi passa aigua de la temperatura més alta, i en cas d’escalfament del forn o un mal funcionament de l’intercanviador de calor, és possible l’opció de passar vapor.

Amb circulació natural, cal utilitzar un diàmetre de canonada lleugerament més gran que en el cas d’una bomba de circulació. Normalment, per escalfar habitacions fins a 200 metres quadrats. m, el diàmetre del col·lector d’acceleració i la canonada a l’entrada del retorn a l’intercanviador de calor és de 2 polzades.

Això es deu a una menor velocitat de l’aigua en comparació amb l’opció de circulació forçada, que porta a problemes següents:

• transferència de calor reduïda per unitat de temps des de la font fins a la sala climatitzada;
• obstrucció o congestió d’aire, que no pot fer front a una petita pressió.

S’ha de prestar especial atenció a l’ús de la circulació natural amb un circuit de subministrament inferior al problema d’eliminar l’aire del sistema. No es pot treure completament del refrigerant mitjançant un dipòsit d'expansió, com l’aigua bullent entra primer als dispositius d’una carretera situada més avall que ells mateixos.

Quan es circula forçat, la pressió de l’aigua condueix l’aire al col·lector d’aire instal·lat al punt més alt del sistema: un dispositiu amb control automàtic, manual o semiautomàtic. Utilitzant Grues Mayevsky Bàsicament, la transferència de calor s’ajusta.

A les xarxes d’escalfament per gravetat amb un subministrament situat sota els electrodomèstics, les aixetes Mayevsky s’utilitzen directament per sagnar aire.

Tots els radiadors moderns de calefacció tenen dispositius d’escapament d’aire, per tant, per evitar la formació d’endolls al circuit, podeu fer un pendent, conduint l’aire fins al radiador

També es pot ventilar l'aire amb ventilacions instal·lades a cada aixopluc o en una línia general que circula paral·lel a les carreteres del sistema. A causa de la impressionant quantitat d'aparells d'escapament d'aire, els circuits de gravetat amb cablejat inferior són extremadament rars.

Amb baixa pressió, un petit endoll d’aire pot aturar completament el sistema de calefacció. Així, segons SNiP 41-01-2003, no es permet establir canonades del sistema de calefacció sense pendent a una velocitat de l'aigua inferior a 0,25 m / s.

Amb la circulació natural, aquestes velocitats són inabastables. Per tant, a més d’augmentar el diàmetre de les canonades, cal observar pendents constants per eliminar l’aire del sistema de calefacció. El pendent està dissenyat a una velocitat de 2-3 mm per 1 metre, a les xarxes d'apartaments la pendent arriba a 5 mm per metre lineal de la línia horitzontal.

La pendent d’alimentació es realitza en la direcció del moviment de l’aigua de manera que l’aire es desplaça cap al dipòsit d’expansió o el sistema de purgament d’aire situat al punt superior del circuit. Tot i que podeu fer un contra-biaix, però, en aquest cas, també heu de definir vàlvula de ventilació.

El pendent de la línia de retorn es fa, per regla general, en el sentit del moviment de l'aigua freda. Aleshores el punt inferior del circuit coincidirà amb l’entrada del tub de retorn al generador de calor.

La combinació més comuna de la inclinació de les canonades de subministrament i retorn per eliminar els panys d’aire del circuit d’aigua de circulació natural

At instal·lar un pis càlid una zona petita del circuit amb circulació natural, cal evitar que l’aire entri per les canonades estretes i horitzontals d’aquest sistema de calefacció. Cal situar l’aparell d’eliminació d’aire davant del sòl càlid.

Esquemes de calefacció d’un sol canal i dos canals

Quan es desenvolupa un sistema de calefacció per a una casa amb circulació natural de l'aigua, és possible dissenyar un o diversos circuits separats. Es poden diferenciar significativament els uns dels altres. Independentment de la longitud, el nombre de radiadors i altres paràmetres, es realitzen segons un esquema d'un tub o de dos canals.

Circuit d’una sola línia

Un sistema de calefacció que utilitza la mateixa canonada per subministrar seqüencialment aigua als radiadors. L’opció més simple d’un tub és escalfar amb canonades metàl·liques sense l’ús de radiadors.

Es tracta de la manera més barata i menys problemàtica de resoldre la calefacció de la llar quan es decideix a favor de la circulació natural del refrigerant. L’únic menys significatiu és l’aparició de canonades voluminoses.

Al més econòmic versió d'un sol tub amb radiadors de calefacció, l’aigua calenta flueix seqüencialment per cada dispositiu. Aquí necessiteu un mínim de canonades i vàlvules.

A mesura que avances refrigerant es refreda, de manera que els radiadors posteriors aconsegueixen aigua més freda, cosa que cal tenir en compte a l’hora de calcular el nombre de seccions.

Un esquema senzill d'un sol tub (anterior) requereix una quantitat mínima de treballs d'instal·lació i fons invertits. L’opció més complexa i costosa a continuació permet apagar els radiadors sense parar tot el sistema.

La forma més eficaç de connectar els aparells de calefacció a una xarxa d’un sol tub és l’opció en diagonal.

Segons aquest esquema de circuits de calefacció amb un tipus natural de circulació, l’aigua calenta entra al radiador des de dalt, després de refredar-la es descarrega a través de la canonada situada a sota. En passar d'aquesta manera, l'aigua escalfada desprèn la quantitat màxima de calor.

Amb una connexió inferior a la bateria, tant del tub d’entrada com de la sortida, la transferència de calor es redueix significativament, perquè el refrigerant escalfat ha d’anar el màxim de temps possible. A causa d'un refredament significatiu, les bateries amb un gran nombre de seccions no s'utilitzen en aquests esquemes.

El "Leningradka" es caracteritza per una pèrdua de calor impressionant, que cal tenir en compte a l’hora de calcular el sistema. El seu avantatge és que quan s’utilitzen vàlvules de tancament a les broquetes d’entrada i sortida, els dispositius es poden apagar opcionalment per a la seva reparació sense aturar el cicle de calefacció (+)

Els circuits de calefacció amb una connexió similar de radiadors s'anomenen "Leningradka“. Malgrat les notables pèrdues de calor, es prefereixen en la disposició de sistemes de calefacció per apartaments, la qual cosa es deu a l’aspecte més estètic del conducte.

Un inconvenient important de les xarxes monoparentals és la incapacitat d'apagar una de les seccions de calefacció sense aturar la circulació de l'aigua per tot el circuit.

Per tant, sol aplicar la modernització de l'esquema clàssic amb la instal·lació de "bypass”Per obviar el radiador amb una branca amb dues vàlvules de bola o una vàlvula de tres vies. Això permet ajustar el subministrament d'aigua al radiador fins que s'apagui completament.

Per a edificis de dos plantes o més, s’utilitzen versions de l’esquema d’un sol tub amb aixecadors verticals. En aquest cas, la distribució de l’aigua calenta és més uniforme que amb els aixecadors horitzontals. A més, els aixecadors verticals són menys estesos i s’ajusten millor a l’interior de la casa.

S'utilitza amb èxit un esquema d'un sol tub amb cablejat vertical per escalfar habitacions de dues plantes mitjançant la circulació natural. Es presenta l’opció amb la possibilitat d’apagar els radiadors superiors.

Opció del tub de retorn

Quan una canonada s'utilitza per subministrar aigua calenta als radiadors, i la segona per drenar refrigerada a una caldera o forn, aquest esquema de calefacció es denomina dos canonades. S'utilitza amb més freqüència un sistema similar en presència de radiadors de calefacció que un sol tub.

És més car, ja que requereix la instal·lació d'una canonada addicional, però presenta diversos avantatges importants:

• distribució uniforme de la temperatura portador de calor subministrat als radiadors;
• més fàcil fer el càlcul la dependència dels paràmetres dels radiadors de la zona de l’habitació climatitzada i dels valors de temperatura requerits;
• control de calor més eficient a cada radiador.

Segons la direcció del moviment de l'aigua freda, relativament calenta, sistemes de canonada doble subdivisió en puntes associades i sense sortida. Als circuits associats, el moviment de l’aigua freda es produeix en el mateix sentit que calent, per tant la longitud del cicle per a tot el circuit coincideix.

En esquemes sense sortida, l’aigua freda es desplaça cap a la calor, per tant, per a diferents radiadors, les longituds dels cicles de revolució del refrigerant són diferents. Com que la velocitat en el sistema és petita, el temps de calefacció pot variar significativament. Els radiadors en què la durada del cicle de l’aigua sigui més curta s’escalfaran més ràpidament.

A l’hora d’escollir un carreró sense sortida i els sistemes de calefacció associats, procedeixen principalment de la comoditat de realitzar una canonada de retorn

Hi ha dos tipus d’ubicació de l’aparadorista respecte als radiadors de calefacció: superior i inferior. Amb la connexió superior, el tub d’alimentació d’aigua calenta està situat per sobre dels radiadors, i amb la connexió inferior és inferior.

Amb la connexió inferior, es pot treure aire a través dels radiadors i no cal subjectar les canonades a la part superior, cosa que és bona des de la perspectiva del disseny de l’habitació.

Tanmateix, sense un col·lector d’acceleració, la baixada de pressió serà molt menor que quan s’utilitzi el subministrament superior. Per tant, el delineador final no s’utilitza pràcticament a l’hora d’escalfar els locals pel principi de circulació natural.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Organització d'un esquema d'un sol tub basat en una caldera elèctrica per a una casa petita:

El treball d'un sistema de dues canonades per a una casa de fusta d'una planta basada en una caldera de combustible sòlid de llarga combustió:

L’ús de la circulació natural durant el moviment d’aigua al circuit de calefacció requereix càlculs precisos i treballs d’instal·lació tècnicament competents. En aquestes condicions, el sistema de calefacció escalfarà les habitacions d’una casa privada i alleujarà els propietaris del soroll de la bomba i de la dependència de l’electricitat.

Si teniu dubtes sobre el tema o voleu compartir experiència personal en l’organització i el funcionament d’un sistema de calefacció de gravetat, deixeu comentaris sobre aquest article. El quadre de comentaris es troba a sota.