Sistema de calefacció de circulació natural: esquemes comuns de circuits d'aigua
La construcció d'una xarxa de calefacció de tipus autònom de gravetat s'escull si és poc 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 és completament independent de l'electricitat. Tanmateix, el seu rendiment depèn en gran mesura de la precisió del disseny.
Perquè un sistema de calefacció amb circulació natural funcioni sense problemes, cal calcular els seus paràmetres, instal·lar correctament els components i seleccionar raonablement el disseny del circuit d'aigua. Ajudarem a resoldre aquests problemes.
Vam descriure els principis principals de funcionament del sistema de gravetat, vam oferir consells sobre l'elecció d'una canonada i vam descriure les regles per muntar el circuit i col·locar les unitats de treball. Vam prestar especial atenció a les característiques de disseny i funcionament dels esquemes de calefacció d'un i dos tubs.
El contingut de l'article:
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 permetrà ser competent desenvolupar un projecte de sistema de calefacció per a casos estàndard i no estàndard.
Diferència de pressió hidrostàtica màxima
La principal propietat física de qualsevol refrigerant (aigua o anticongelant), que facilita el seu moviment al llarg del 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 de l'aigua freda i, per tant, hi ha una diferència en la pressió hidrostàtica de les columnes de líquid tèbia i freda. L'aigua freda, que flueix cap a l'intercanviador de calor, desplaça l'aigua calenta per la canonada.
El circuit de calefacció d'una casa es pot dividir en diversos fragments. L'aigua es dirigeix cap amunt al llarg dels fragments "calents" i cap avall al llarg dels fragments "freds".Els límits dels fragments són els punts superior i inferior del sistema de calefacció.
La tasca principal en el modelatge sistemes de circulació naturall'aigua és aconseguir la màxima diferència possible entre la pressió de la columna líquida en els fragments "calent" i "fred".
Un element clàssic del circuit d'aigua per a la circulació natural és el col·lector d'acceleració (elevador principal): un tub vertical dirigit cap amunt des de l'intercanviador de calor.
El col·lector d'acceleració ha de tenir una temperatura màxima, de manera que queda aïllat en tota la seva longitud. Tot i que, si l'alçada del col·lector no és alta (com a les cases d'un pis), és possible que no es faci l'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. Hi ha una sortida a tanc d'expansió obert o una vàlvula de ventilació d'aire si s'utilitza un dipòsit de membrana.
Aleshores, la longitud del fragment del circuit "calent" és la mínima possible, la qual cosa comporta una disminució de la pèrdua de calor en aquesta zona.
També és desitjable que la part "calenta" del circuit no es combini amb una secció a llarg termini que transporti refrigerant refrigerat. Idealment, el punt més baix del circuit d'aigua coincideix amb el punt baix de l'intercanviador de calor situat al dispositiu de calefacció.
El segment "fred" del circuit d'aigua també té les seves pròpies regles que augmenten la pressió del fluid:
- com més gran és la pèrdua de calor a la secció "freda" de la xarxa de calefacció, com més baixa és la temperatura de l'aigua i més gran és 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 punt inferior del circuit fins a la connexió del radiador, més gran és l'àrea de la columna d'aigua amb temperatura mínima i densitat màxima.
Per garantir el compliment d'aquesta darrera norma, sovint el forn o la caldera s'instal·la al punt més baix de la casa, com ara el soterrani. Aquesta col·locació de la caldera garanteix la màxima distància possible entre el nivell inferior dels radiadors i el punt d'entrada d'aigua a l'intercanviador de calor.
Tanmateix, l'alçada entre els punts inferior i superior del circuit d'aigua durant la circulació natural no ha de ser massa alta (en la pràctica, no més de 10 metres). El forn o caldera només escalfa l'intercanviador de calor i la part inferior del col·lector d'acceleració.
Si aquest fragment és insignificant en relació a tota l'alçada del circuit d'aigua, la caiguda de pressió al fragment "calent" del circuit serà insignificant i el procés de circulació no s'iniciarà.
Minimització de la resistència al moviment de l'aigua
Quan es dissenya un sistema amb circulació natural, cal tenir en compte la velocitat de moviment del refrigerant al llarg del circuit.
En primer lloc, com més ràpida sigui la velocitat, més ràpida serà la transferència de calor a través del sistema "caldera - intercanviador de calor - circuit d'aigua - calefacció radiadors - habitació".
En segon lloc, com més ràpida sigui la velocitat del líquid a través de l'intercanviador de calor, menys probabilitats de bullir, la qual cosa és especialment important per a la calefacció de l'estufa.
En sistemes calefacció per circulació forçada la velocitat del moviment de l'aigua depèn principalment dels paràmetres bomba de circulació.
Amb l'escalfament d'aigua amb circulació natural, la velocitat depèn dels següents factors:
- diferència de pressió entre fragments del contorn en el seu punt inferior;
- resistència hidrodinàmica sistema de calefacció.
Els mètodes per garantir la màxima diferència de pressió es van discutir anteriorment. La resistència hidrodinàmica d'un sistema real no es pot calcular amb precisió a causa del complex model matemàtic i la gran quantitat de dades d'entrada, la precisió de les quals és difícil de garantir.
Tanmateix, hi ha regles generals que, si se segueixen, reduiran la resistència del circuit de calefacció.
Les principals raons de la disminució de la velocitat de moviment de l'aigua són la resistència de les parets de les canonades i la presència d'estrenyiments a causa de la presència d'accessoris o vàlvules de tancament. A cabals baixos, pràcticament no hi ha resistència a la paret.
L'excepció són les canonades llargues i primes, típiques per a la calefacció terra radiant. Com a regla general, s'assignen circuits separats amb circulació forçada.
Quan escolliu tipus de canonades per a un circuit de circulació natural, haureu de tenir en compte la presència de restriccions tècniques en instal·lar el sistema. Aixo es perqué tubs metall-plàstic No és desitjable utilitzar-los amb circulació natural d'aigua perquè estan connectats amb accessoris amb un diàmetre intern significativament menor.
Normes per a la selecció i instal·lació de canonades
Elecció entre acer o canonades de polipropilè perquè 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.
La columna de subministrament es munta des d'una canonada metàl·lica, ja que hi passa aigua de la temperatura més alta i, en el cas de la calefacció de l'estufa o un mal funcionament de l'intercanviador de calor, pot passar vapor.
Amb circulació natural, cal utilitzar un diàmetre de canonada lleugerament més gran que quan s'utilitza una bomba de circulació. Normalment, per escalfar habitacions de fins a 200 metres quadrats. m, el diàmetre del col·lector d'acceleració i la canonada a l'entrada de retorn a l'intercanviador de calor és de 2 polzades.
Això és causat per una velocitat de l'aigua més baixa en comparació amb l'opció de circulació forçada, que comporta els següents problemes:
- reducció de la quantitat de calor transferida per unitat de temps des de la font fins a l'habitació climatitzada;
- l'aparició d'obstruccions o bosses d'aire, que una mica de pressió no pot suportar.
Quan s'utilitza circulació natural amb un circuit de subministrament inferior, s'ha de prestar especial atenció al problema d'eliminar l'aire del sistema. No es pot treure completament del refrigerant a través del dipòsit d'expansió, perquè L'aigua bullint entra primer als dispositius a través d'una línia situada més baix que ells.
Amb circulació forçada, la pressió de l'aigua condueix l'aire a un col·lector d'aire instal·lat al punt més alt del sistema, un dispositiu amb control automàtic, manual o semiautomàtic. Mitjançant l'ús de Grues Mayevsky Bàsicament, la transferència de calor s'ajusta.
A les xarxes de calefacció gravitatòria amb un subministrament situat a sota dels dispositius, les aixetes Mayevsky s'utilitzen directament per a sagnar l'aire.
L'aire també es pot eliminar mitjançant les sortides d'aire instal·lades a cada columna o en una línia aèria paral·lela a la xarxa del sistema. A causa del nombre impressionant de dispositius d'escapament d'aire, els circuits de gravetat amb cablejat inferior s'utilitzen molt rarament.
Amb baixa pressió, un petit bloqueig d'aire pot aturar completament el sistema de calefacció. Així, segons SNiP 41-01-2003, no es permet la col·locació de canonades del sistema de calefacció sense un 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 mantenir 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, el pendent arriba als 5 mm per metre lineal de la línia horitzontal.
El pendent de subministrament es realitza en la direcció del moviment de l'aigua de manera que l'aire es desplaça cap al dipòsit d'expansió o sistema de purga d'aire situat al punt superior del circuit. Tot i que és possible fer un contra-pendent, en aquest cas cal instal·lar-lo addicionalment vàlvula de ventilació.
El pendent de la línia de retorn s'acostuma a fer en la direcció del moviment de l'aigua refrigerada. Aleshores, el punt més baix del circuit coincidirà amb l'entrada del tub de retorn al generador de calor.
A les instal·lació de terra radiant una petita zona en un circuit amb circulació natural, cal evitar que l'aire entri a les canonades estretes i horitzontalment situades d'aquest sistema de calefacció.Cal instal·lar un dispositiu d'eliminació d'aire davant del sòl escalfat.
Esquemes de calefacció d'un sol tub i de dos tubs
Quan es desenvolupa un esquema de calefacció per a una casa amb circulació natural d'aigua, és possible dissenyar un o diversos circuits separats. Poden diferir significativament entre si. Independentment de la longitud, el nombre de radiadors i altres paràmetres, es fabriquen segons un esquema d'un sol tub o de dos tubs.
Circuit amb una línia
Un sistema de calefacció que utilitza la mateixa canonada per al subministrament seqüencial d'aigua als radiadors s'anomena tub únic. L'opció més senzilla d'un sol tub és escalfar amb canonades metàl·liques sense utilitzar radiadors.
Aquesta és la manera més barata i menys problemàtica d'escalfar una casa a l'hora d'escollir la circulació natural del refrigerant. L'únic inconvenient significatiu és l'aparició de tubs voluminosos.
Com a màxim econòmic versió d'un sol tub Amb els radiadors de calefacció, l'aigua calenta flueix seqüencialment per cada dispositiu. Aquí es requereix un nombre mínim de canonades i vàlvules de tancament.
A mesura que vagis refrigerant es refreda, de manera que els radiadors posteriors reben aigua més freda, que s'ha de tenir en compte a l'hora de calcular el nombre de seccions.
Es considera que la forma més eficaç de connectar dispositius de calefacció a una xarxa d'un sol tub és l'opció diagonal.
Segons aquest esquema de circuits de calefacció amb un tipus de circulació natural, l'aigua calenta entra al radiador des de dalt i, després de refredar-se, es descarrega a través de la canonada situada a sota.En passar d'aquesta manera, l'aigua escalfada desprèn la màxima quantitat de calor.
Quan tant les canonades d'entrada com de sortida estan connectades a la bateria a la part inferior, la transferència de calor es redueix significativament, perquè el refrigerant escalfat ha de recórrer el camí més llarg possible. A causa d'un refredament important, les bateries amb un gran nombre de seccions no s'utilitzen en aquests circuits.
Els circuits de calefacció amb una connexió similar de radiadors s'anomenen "Leningradka". Malgrat les pèrdues de calor assenyalades, es prefereixen en la disposició dels sistemes de calefacció residencials, que es deu a l'aspecte més estètic de la canonada.
Un desavantatge important de les xarxes d'una sola canonada és la impossibilitat d'apagar una de les seccions de calefacció sense aturar la circulació d'aigua per tot el circuit.
Per tant, solen utilitzar una modernització de l'esquema clàssic amb la instal·lació "bypass» per derivar el radiador mitjançant una branca amb dues vàlvules de bola o una vàlvula de tres vies. Això permet regular el subministrament d'aigua al radiador, fins i tot apagant-lo completament.
Per a edificis de dos o més pisos, s'utilitzen variants d'un esquema d'un sol tub amb elevacions verticals. En aquest cas, la distribució de l'aigua calenta és més uniforme que amb les aixetes horitzontals. A més, les aixetes verticals són més curtes i s'ajusten millor a l'interior de la casa.
Opció amb tub de retorn
Quan s'utilitza una canonada per subministrar aigua calenta als radiadors i la segona per drenar l'aigua refrigerada a una caldera o un forn, aquest esquema de calefacció s'anomena sistema de calefacció de dues canonades. En presència de radiadors de calefacció, aquest sistema s'utilitza més sovint que un sistema d'un sol tub.
És més car, ja que requereix la instal·lació d'una canonada addicional, però té una sèrie d'avantatges significatius:
- distribució més uniforme de la temperatura refrigerant subministrat als radiadors;
- més fàcil de calcular dependència dels paràmetres del radiador de l'àrea de l'habitació climatitzada i dels valors de temperatura requerits;
- control de calor més eficient a cada radiador.
Depenent de la direcció del moviment de l'aigua refrigerada respecte a l'aigua calenta, sistemes de dues canonades dividit en passatger i sense sortida. En els circuits associats, el moviment de l'aigua refrigerada es produeix en la mateixa direcció que l'aigua calenta, de manera que la durada del cicle per a tot el circuit és la mateixa.
En els circuits sense sortida, l'aigua refrigerada es mou cap a l'aigua calenta, de manera que per a diferents radiadors la durada dels cicles de circulació del refrigerant difereix. Com que la velocitat del sistema és baixa, el temps d'escalfament pot variar significativament. Aquells radiadors la durada del cicle de l'aigua dels quals és més curta s'escalfaran més ràpidament.
Hi ha dos tipus d'ubicació del revestiment en relació amb els radiadors de calefacció: superior i inferior.Amb la connexió superior, la canonada que subministra aigua calenta es troba a sobre dels radiadors de calefacció, i amb la connexió inferior, a sota.
Amb una connexió inferior, és possible eliminar l'aire a través dels radiadors i no cal fer passar canonades des de dalt, cosa que és bo des del punt de vista del disseny de l'habitació.
Tanmateix, sense un col·lector d'acceleració, la caiguda de pressió serà molt menor que quan s'utilitza la línia superior. Per tant, el revestiment inferior pràcticament no s'utilitza per escalfar locals segons el principi de circulació natural.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
Organització d'un circuit monocanal basat en una caldera elèctrica per a una casa petita:
Funcionament d'un sistema de dues canonades per a una casa de fusta d'un pis basat en una caldera de combustible sòlid de llarga durada:
L'ús de la circulació natural durant el moviment de l'aigua en el circuit de calefacció requereix càlculs precisos i un treball d'instal·lació tècnicament competent. Si es compleixen aquestes condicions, el sistema de calefacció escalfarà de manera eficient els locals d'una casa privada i alleujarà els propietaris del soroll de la bomba i la dependència de l'electricitat.
Si teniu cap pregunta sobre el tema o voleu compartir la vostra experiència personal en l'organització i funcionament d'un sistema de calefacció per gravetat, deixeu comentaris en aquest article. El bloc de comentaris es troba a continuació.
Els sistemes de calefacció amb circulació natural s'utilitzen, per regla general, a les cases particulars, de manera que quin tipus escollir, d'un sol tub o amb retorn (de dos tubs), està determinat pel pressupost del projecte. A més, amb una àrea petita i una disposició racional de les habitacions, és possible calcular la disposició de les bateries de manera que l'efecte de refredar el refrigerant en cadascuna sigui insignificant.Pel que fa a la complexitat de la construcció, és preferible un sistema d'un sol tub, a més a més és més barat.
Estic decidint un projecte de calefacció per a la meva casa particular. No puc decidir quin tipus és millor triar: d'un sol tub o de doble tub? D'una banda, el primer mètode és menys costós. Es pot estalviar molt en materials, però d'altra banda, té els seus inconvenients. Per exemple, és impossible regular la temperatura de calefacció; el refrigerant és més fred a les habitacions allunyades de la caldera. Per exemple, amb un sistema de dues canonades, si feia calor al dormitori, obriren la vàlvula per reduir la temperatura. I en una casa amb calefacció monocanal, després d'això també es refredaran les altres habitacions.
Hola. Res es refredarà si instal·leu bypass amb termòstats. EN Aquest article descriu detalladament les derivacions del sistema de calefacció. Tanmateix, un sistema de calefacció de dues canonades és encara més preferible, tot i que és econòmicament car.
Hola. Siusplau diguem. Estufa de llenya, bateria amb un petit intercanviador de calor (1,3 l), al costat hi ha un barril de 200 l per regar l'hivernacle. A quina alçada s'ha de col·locar perquè l'aigua circuli?
Expresso el meu agraïment als autors per una presentació accessible de la informació tècnica. Accessible a persones sense formació tècnica especial. Sense moltes fórmules i termes.
Gràcies per la vostra presentació competent.
Moltes gràcies per la informació. El llegeixo per la meva tranquil·litat, si hi ha errors el corregiré. Però, en principi, m'he fet un esquema al cap, espero que funcioni com cal.
Bona tarda.Amb un sistema de dues canonades amb un moviment paral·lel del refrigerant, encara a la planta baixa m'agradaria proporcionar una connexió més baixa als radiadors fent córrer una canonada de subministrament al soterrani de la casa. Em pots dir els detalls de la connexió? Quina és l'alçada màxima permesa de la connexió del radiador des del soterrani? En quin punt (al soterrani o més amunt) és millor connectar les línies a l'alça? La caldera es troba al soterrani al punt més baix. I és permès tenir seccions no verticals en una rampa calenta? Gràcies.
Permeteu-me intentar ajudar a resoldre la vostra pregunta, en la mesura que puc imaginar visualment tot el que heu descrit. Per a un exemple clar, adjuntaré immediatament un diagrama general que us ajudarà a navegar com es farà el cablejat futur. En aquest cas, amb la instal·lació d'un dipòsit d'expansió a les golfes.
Recomano fer-ho a través de la connexió superior als radiadors, serà més pràctic, el diagrama ho mostra tot amb força claredat. No crec que el teu soterrani sigui molt alt perquè puguem parlar de qualsevol restricció a l'alçada del revestiment.
El millor seria connectar la xarxa principal a l'elevador del soterrani per diversos motius. En primer lloc, aquesta unitat serà visible a la casa i, fins i tot si passa alguna cosa, serà difícil fer reparacions. A la planta soterrani hi ha una sala tècnica on es poden fer qualsevol treball de reparació.
Cal fer passar una canonada des del dipòsit d'expansió a la línia de retorn perquè s'escalfi, en cas contrari sempre estarà fred.