Sistema di riscaldamento a circolazione naturale: progetti di circuiti idraulici comuni
La costruzione di una rete di riscaldamento autonoma a gravità viene scelta se è poco pratico, e talvolta impossibile, installare una pompa di circolazione o collegarsi a un alimentatore centralizzato.
Un tale sistema è più economico da installare e completamente indipendente dall'elettricità. Tuttavia, le sue prestazioni dipendono in gran parte dall'accuratezza del design.
Affinché il sistema di riscaldamento a circolazione naturale funzioni senza problemi, è necessario calcolare i suoi parametri, installare correttamente i componenti e scegliere ragionevolmente il circuito dell'acqua. Ti aiuteremo a risolvere questi problemi.
Abbiamo descritto i principi fondamentali del sistema gravitazionale, fornito consigli sulla scelta di una tubazione, delineato le regole per l'assemblaggio del circuito e il posizionamento dei nodi di lavoro. Abbiamo prestato particolare attenzione alla progettazione e al funzionamento dei circuiti di riscaldamento a uno e due tubi.
Il contenuto dell'articolo:
Principi del processo di circolazione naturale
Il processo di movimento dell'acqua nel circuito di riscaldamento senza l'uso di una pompa di circolazione si verifica a causa delle leggi fisiche naturali.
Comprendere la natura di questi processi ti consentirà di farlo con competenza per progettare un sistema di riscaldamento per casi tipici e non standard.
La massima differenza nella pressione idrostatica
La principale proprietà fisica di qualsiasi liquido di raffreddamento (acqua o antigelo), che contribuisce al suo movimento lungo il circuito durante la circolazione naturale, è una diminuzione della densità all'aumentare della temperatura.
La densità dell'acqua calda è inferiore al freddo e quindi c'è una differenza nella pressione idrostatica della colonna di liquido caldo e freddo. L'acqua fredda che scorre verso lo scambiatore di calore sposta l'acqua calda nel tubo.
Il circuito di riscaldamento della casa può essere diviso in diversi frammenti. L'acqua è diretta verso l'alto lungo frammenti "caldi" e verso il basso lungo frammenti "freddi". I confini dei frammenti sono i punti superiore e inferiore del sistema di riscaldamento.
La sfida principale nella modellazione sistemi di circolazione naturalel'acqua deve raggiungere la massima differenza possibile tra la pressione della colonna liquida nei frammenti “caldi” e “freddi”.
L'elemento del circuito dell'acqua, che è classico per la circolazione naturale, è il collettore di accelerazione (colonna montante principale) - un tubo verticale diretto verso l'alto dallo scambiatore di calore.
Il collettore di accelerazione deve avere una temperatura massima, quindi è isolato per tutta la sua lunghezza. Tuttavia, se l'altezza del collettore non è grande (come per le case a un piano), non è possibile condurre l'isolamento, poiché l'acqua in essa non avrà il tempo di raffreddarsi.
Tipicamente, il sistema è progettato in modo tale che il punto superiore del collettore di accelerazione coincida con il punto superiore dell'intero circuito. Hanno impostato l'uscita su espansore serbatoio aperto o una valvola di sfiato se viene utilizzato un serbatoio a membrana.
Quindi la lunghezza del frammento "caldo" del circuito è il minimo possibile, il che porta a una diminuzione della perdita di calore in quest'area.
È anche desiderabile che il frammento "caldo" del circuito non sia combinato con una sezione lunga che trasporta il refrigerante raffreddato. Idealmente, il punto inferiore del circuito dell'acqua coincide con il punto inferiore dello scambiatore di calore posizionato nel dispositivo di riscaldamento.
Per il segmento "freddo" del circuito dell'acqua ha anche le proprie regole che aumentano la pressione del liquido:
- maggiore è la perdita di calore nella sezione "fredda" della rete di riscaldamento, minore è la temperatura dell'acqua e maggiore è la sua densità, pertanto il funzionamento di sistemi a circolazione naturale è possibile solo con un significativo trasferimento di calore;
- maggiore è la distanza dalla parte inferiore del circuito alla connessione del radiatore, maggiore è la sezione della colonna d'acqua con una temperatura minima e una densità massima.
Per garantire il rispetto di quest'ultima regola, spesso una stufa o una caldaia è installata nel punto più basso della casa, ad esempio nel seminterrato. Questa disposizione della caldaia fornisce la massima distanza possibile tra il livello inferiore dei radiatori e il punto di entrata dell'acqua nello scambiatore di calore.
Tuttavia, l'altezza tra i punti inferiore e superiore del circuito dell'acqua durante la circolazione naturale non dovrebbe essere troppo grande (in pratica, non più di 10 metri). Un forno o una caldaia, vengono riscaldati solo lo scambiatore di calore e la parte inferiore del collettore di accelerazione.
Se questo frammento è insignificante rispetto all'intera altezza del circuito dell'acqua, la caduta di pressione nel frammento "caldo" del circuito sarà insignificante e il processo di circolazione non inizierà.
Riduzione al minimo della resistenza al movimento dell'acqua
Quando si progetta un sistema a circolazione naturale, è necessario tenere conto della velocità del liquido di raffreddamento lungo il circuito.
in primo luogomaggiore è la velocità, più veloce è il trasferimento di calore attraverso il sistema "caldaia - scambiatore di calore - circuito dell'acqua - radiatori di riscaldamento - ambiente".
in secondo luogomaggiore è la velocità del fluido attraverso lo scambiatore di calore, minore è la probabilità che bolle, il che è particolarmente importante quando si riscaldano le stufe.
Nei sistemi riscaldamento a circolazione forzata la velocità dell'acqua dipende principalmente dai parametri pompa di circolazione.
Con il riscaldamento dell'acqua a circolazione naturale, la velocità dipende dai seguenti fattori:
- differenze di pressione tra i frammenti del contorno nel suo punto inferiore;
- resistenza idrodinamica sistema di riscaldamento.
I modi per garantire le massime differenze di pressione sono stati discussi sopra. La resistenza idrodinamica di un sistema reale non può essere calcolata con precisione a causa di un modello matematico complesso e di un gran numero di dati di input, la cui precisione è difficile da garantire.
Tuttavia, ci sono regole generali, la cui conformità ridurrà la resistenza del circuito di riscaldamento.
I motivi principali per ridurre la velocità del movimento dell'acqua sono la resistenza delle pareti del tubo e la presenza di restringimento dovuto alla presenza di raccordi o valvole. A una bassa portata, la resistenza della parete è praticamente assente.
L'eccezione sono i tubi lunghi e sottili, caratteristici per il riscaldamento con pavimento caldo. Di regola, i circuiti separati con circolazione forzata si distinguono per questo.
Quando si scelgono i tipi di tubi per un circuito a circolazione naturale, è necessario tenere conto della presenza di restrizioni tecniche durante l'installazione del sistema. pertanto tubi di plastica è indesiderabile utilizzare durante la circolazione naturale dell'acqua a causa della connessione dei loro raccordi con un diametro interno significativamente più piccolo.
Regole per la selezione e l'installazione di tubi
La scelta tra acciaio o tubi in polipropilene con qualsiasi circolazione, si svolge in base al criterio della possibilità del loro utilizzo per l'acqua calda, nonché dal punto di vista del prezzo, della facilità di installazione e della durata.
Il riser è montato da un tubo metallico, poiché l'acqua ad alta temperatura lo attraversa e, nel caso del riscaldamento del forno o di un malfunzionamento dello scambiatore di calore, è possibile l'opzione del passaggio del vapore.
Con circolazione naturale, è necessario utilizzare un diametro del tubo leggermente più grande rispetto al caso di una pompa di circolazione. Solitamente, per il riscaldamento di ambienti fino a 200 metri quadrati. m, il diametro del collettore di accelerazione e del tubo all'ingresso del ritorno allo scambiatore di calore è di 2 pollici.
Ciò è causato da una velocità dell'acqua inferiore rispetto all'opzione di circolazione forzata, che porta ai seguenti problemi:
- trasferimento di calore ridotto per unità di tempo dalla sorgente alla stanza riscaldata;
- intasamento o congestione dell'aria, che non può far fronte a una piccola pressione.
Particolare attenzione quando si utilizza la circolazione naturale con un circuito di alimentazione inferiore deve essere data al problema della rimozione dell'aria dal sistema. Non può essere rimosso completamente dal liquido di raffreddamento attraverso un vaso di espansione, come l'acqua bollente prima entra nei dispositivi su un'autostrada situata più in basso di loro.
In caso di circolazione forzata, la pressione dell'acqua convoglia l'aria verso il collettore d'aria installato nel punto più alto del sistema, un dispositivo con controllo automatico, manuale o semiautomatico. con Gru Mayevsky Fondamentalmente, il trasferimento di calore è regolato.
Nelle reti di riscaldamento a gravità con un'alimentazione situata sotto gli apparecchi, i rubinetti Mayevsky vengono utilizzati direttamente per lo spurgo dell'aria.
L'aria può anche essere scaricata utilizzando le prese d'aria installate su ciascun montante o su una linea aerea che corre parallela alle autostrade del sistema. A causa del numero impressionante di dispositivi di scarico dell'aria, i circuiti a gravità con cablaggio inferiore sono estremamente rari.
A bassa pressione, una piccola presa d'aria può arrestare completamente il sistema di riscaldamento. Pertanto, secondo SNiP 41-01-2003, non è consentito posare tubazioni del sistema di riscaldamento senza pendenza a una velocità dell'acqua inferiore a 0,25 m / s.
Con la circolazione naturale, tali velocità sono irraggiungibili. Pertanto, oltre ad aumentare il diametro dei tubi, è necessario osservare pendenze costanti per rimuovere l'aria dal sistema di riscaldamento. La pendenza è progettata al ritmo di 2-3 mm per 1 metro, nelle reti di appartamenti la pendenza raggiunge i 5 mm per metro lineare della linea orizzontale.
La pendenza di alimentazione viene effettuata nella direzione del movimento dell'acqua in modo che l'aria si sposti verso il serbatoio di espansione o il sistema di spurgo dell'aria situato nel punto superiore del circuito. Sebbene sia possibile effettuare una contropartita, ma in questo caso, è necessario impostare ulteriormente valvola di sfiato.
La pendenza della linea di ritorno viene effettuata, di regola, nella direzione del movimento dell'acqua refrigerata. Quindi il punto inferiore del circuito coinciderà con l'ingresso del tubo di ritorno al generatore di calore.
a l'installazione di un pavimento caldo una piccola area nel circuito a circolazione naturale, è necessario impedire all'aria di entrare nei tubi stretti e orizzontali di questo sistema di riscaldamento. È necessario posizionare il dispositivo di rimozione dell'aria davanti al pavimento caldo.
Schemi di riscaldamento a un tubo e due tubi
Quando si sviluppa uno schema di riscaldamento per una casa con circolazione naturale dell'acqua, è possibile progettare uno o più circuiti separati. Possono differire in modo significativo l'uno dall'altro. Indipendentemente dalla lunghezza, dal numero di radiatori e da altri parametri, vengono eseguiti secondo uno schema a 1 o 2 tubi.
Circuito a linea singola
Un sistema di riscaldamento che utilizza lo stesso tubo per un'alimentazione sequenziale di acqua ai radiatori è chiamato singolo tubo. L'opzione a tubo singolo più semplice è il riscaldamento con tubi metallici senza l'uso di radiatori.
Questo è il modo più economico e meno problematico per risolvere il riscaldamento domestico quando si sceglie a favore della circolazione naturale del liquido di raffreddamento. L'unico aspetto negativo è l'aspetto di tubi voluminosi.
Al massimo versione a tubo singolo con radiatori di riscaldamento, l'acqua calda scorre in sequenza attraverso ciascun dispositivo. Qui è necessario un numero minimo di tubi e valvole.
Man mano che avanzi mezzo termico si raffredda, quindi i radiatori successivi ottengono acqua più fredda, che deve essere presa in considerazione nel calcolo del numero di sezioni.
Il modo più efficace per collegare gli apparecchi di riscaldamento a una rete monotubo è l'opzione diagonale.
Secondo questo schema di circuiti di riscaldamento con un tipo naturale di circolazione, l'acqua calda entra nel radiatore dall'alto, dopo il raffreddamento viene scaricata attraverso il tubo situato sotto. Quando passa in questo modo, l'acqua riscaldata emette la massima quantità di calore.
Con un collegamento inferiore alla batteria, sia il tubo di ingresso che il tubo di uscita, il trasferimento di calore è significativamente ridotto, poiché il refrigerante riscaldato deve durare il più a lungo possibile. A causa del notevole raffreddamento, in tali schemi non vengono utilizzate batterie con un numero elevato di sezioni.
I circuiti di riscaldamento con una connessione simile di radiatori sono chiamati "Leningradka". Nonostante le note perdite di calore, sono preferite nella disposizione dei sistemi di riscaldamento degli appartamenti, a causa dell'aspetto più estetico della tubazione.
Uno svantaggio significativo delle reti monotubo è l'incapacità di disattivare una delle sezioni di riscaldamento senza interrompere la circolazione dell'acqua attraverso il circuito.
Pertanto, di solito applica la modernizzazione dello schema classico con l'installazione di "circonvallazione"Per bypassare il radiatore utilizzando un ramo con due valvole a sfera o una valvola a tre vie. Ciò consente di regolare la fornitura d'acqua al radiatore, fino al suo completo arresto.
Per edifici a due o più piani, vengono utilizzate le versioni dello schema monotubo con alzate verticali. In questo caso, la distribuzione di acqua calda è più uniforme rispetto ai riser orizzontali. Inoltre, i montanti verticali sono meno estesi e si adattano meglio all'interno della casa.
Opzione tubo di ritorno
Quando un tubo viene utilizzato per fornire acqua calda ai radiatori e il secondo per drenare refrigerato verso una caldaia o un forno, questo schema di riscaldamento viene chiamato a due tubi. Un sistema simile in presenza di radiatori di riscaldamento viene utilizzato più spesso di un tubo singolo.
È più costoso, poiché richiede l'installazione di un tubo aggiuntivo, ma presenta numerosi vantaggi significativi:
- distribuzione della temperatura più uniforme portatore di calore fornito ai radiatori;
- più facile fare il calcolo la dipendenza dei parametri dei radiatori dall'area della stanza riscaldata e i valori di temperatura richiesti;
- controllo del calore più efficiente ad ogni radiatore.
A seconda della direzione di movimento dell'acqua refrigerata, relativamente calda, sistemi a doppio tubo suddiviso in passaggi e deadlock. Nei circuiti associati, il movimento dell'acqua refrigerata avviene nella stessa direzione del caldo, pertanto la durata del ciclo per l'intero circuito coincide.
Negli schemi senza uscita, l'acqua refrigerata si sposta verso il caldo, quindi, per diversi radiatori, le lunghezze dei cicli di rotazione del refrigerante sono diverse. Poiché la velocità nel sistema è ridotta, il tempo di riscaldamento può differire in modo significativo. I radiatori in cui la lunghezza del ciclo del ciclo dell'acqua è inferiore verranno riscaldati più rapidamente.
Esistono due tipi di posizione dell'eyeliner rispetto ai termosifoni: superiore e inferiore. Con la connessione superiore, il tubo di alimentazione dell'acqua calda si trova sopra i radiatori e con la connessione inferiore è inferiore.
Con la connessione inferiore, l'aria può essere rimossa attraverso i radiatori e non è necessario tenere i tubi in alto, il che è buono dal punto di vista del design della stanza.
Tuttavia, senza un collettore di accelerazione, la caduta di pressione sarà molto inferiore rispetto a quando si utilizza l'alimentazione superiore. Pertanto, l'eyeliner inferiore non viene praticamente utilizzato per riscaldare i locali in base al principio della circolazione naturale.
Conclusioni e video utili sull'argomento
Organizzazione di uno schema a tubo singolo basato su una caldaia elettrica per una piccola casa:
Il lavoro di un sistema a due tubi per una casa in legno a un piano basata su una caldaia a combustibile solido a lunga combustione:
L'uso della circolazione naturale durante il movimento dell'acqua nel circuito di riscaldamento richiede calcoli accurati e lavori di installazione tecnicamente competenti. In queste condizioni, il sistema di riscaldamento riscalda le stanze di una casa privata e allevia i proprietari dal rumore della pompa e dalla dipendenza dall'elettricità.
Se hai domande sull'argomento o desideri condividere l'esperienza personale nell'organizzazione e nel funzionamento di un sistema di riscaldamento a gravità, ti preghiamo di lasciare commenti su questo articolo. La casella di feedback si trova sotto.
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Gli impianti di riscaldamento a circolazione naturale sono usati, di regola, nelle case private, quindi il tipo da scegliere, a tubo singolo o con un ritorno (a due tubi), è determinato dal budget del progetto. Inoltre, con una piccola area e una disposizione razionale delle stanze, è possibile calcolare la disposizione delle batterie in modo tale che l'effetto del raffreddamento del refrigerante in ciascuna sia insignificante. In termini di complessità della costruzione, è preferibile un sistema monotubo, inoltre è anche più economico.
Decido il progetto di riscaldamento nella mia casa privata. Non riesco a decidere quale tipo è ancora meglio scegliere: un tubo o due tubi? Da un lato, il primo metodo è meno costoso. Puoi risparmiare denaro sui materiali, ma d'altra parte ha i suoi svantaggi. Ad esempio, è impossibile regolare la temperatura di riscaldamento; il liquido di raffreddamento è più freddo negli ambienti più lontani dalla caldaia. Ad esempio, con un sistema a due tubi, se si riscaldava nella camera da letto, una valvola veniva avvitata per abbassare la temperatura. E in una casa con riscaldamento a un tubo, dopo, anche le altre stanze si raffredderanno.
Ciao Non ci sarà nulla da raffreddare se si installano bypass con termostati. il questo articolo dettagli sul bypass nell'impianto di riscaldamento. Tuttavia, un sistema di riscaldamento a due tubi è ancora più preferibile, sebbene finanziariamente costoso.
Ciao Dimmelo, per favore. Una stufa a legna, una batteria con un piccolo scambiatore di calore (1,3 l), accanto a un barile da 200 l per l'irrigazione della serra. A quale altezza dovrebbe essere impostato in modo che l'acqua circoli?
Esprimo la mia gratitudine agli autori per la presentazione accessibile di informazioni tecniche. Accessibile alle persone senza educazione tecnica speciale. Senza molte formule e termini.
Grazie per la presentazione competente.
Grazie mille per l'informazione. Mi sono informato per la mia rassicurazione, se ci sono errori che correggerò. Ma così, in linea di principio, un diagramma è stato disegnato nella mia testa, spero che funzionerà come dovrebbe.
Buon pomeriggio Con un sistema a due tubi con il movimento di accompagnamento del liquido di raffreddamento, tuttavia, al primo piano, vorrei effettuare la connessione inferiore ai radiatori conducendo un tubo di alimentazione nel seminterrato della casa. Puoi dirmi le caratteristiche della connessione. Qual è l'altezza massima consentita per il radiatore dal seminterrato? A che punto (nel seminterrato o più in alto) è meglio collegare la rete all'alzata? La caldaia si trova nel seminterrato nel punto più basso. Ed è consentito su una colonna montante calda non sezioni verticali? Grazie
Cerchiamo di aiutarti a risolvere la tua domanda, per quanto posso immaginare visivamente tutto ciò che hai descritto. Per un esempio illustrativo, allego immediatamente uno schema generale in base al quale è possibile navigare su come andrà il cablaggio futuro. In questo caso, con l'installazione di un vaso di espansione in soffitta.
Consiglierei di farlo attraverso l'eyeliner superiore ai radiatori, quindi sarà più pratico, il diagramma mostra tutto abbastanza chiaramente. Non credo che tu abbia un seminterrato molto alto in modo da poter parlare di eventuali restrizioni sull'altezza dell'eyeliner.
È meglio collegare il bagagliaio al montante nel seminterrato per una serie di motivi. In primo luogo, in casa una tale unità colpirà e nel qual caso le riparazioni sono difficili da eseguire. Nel seminterrato si trova un locale tecnico dove è possibile eseguire qualsiasi tipo di riparazione.
Dal serbatoio di espansione, è necessario gettare il tubo nel ritorno in modo che si riscaldi, altrimenti farà sempre freddo.