Sistema de calefacción con circulación natural(usando presión gravitacional) se utiliza en hogares privados. La principal ventaja de este sistema es su casi total independencia del suministro energético de la casa.
La circulación de agua (refrigerante) en dicho sistema está determinada por la presión gravitacional. Las condiciones para la aparición de dicha presión son la diferencia en la temperatura del agua y la posición relativa en altura de la caldera y los dispositivos de calefacción (baterías, etc.).
Usando el ejemplo de un sistema simple, puede comprender el principio de funcionamiento del sistema. Se sabe que el agua calentada por una caldera se expande y su densidad ( Gravedad específica) disminuye. A medida que se vuelve más fácil agua fría, ella flota hacia la cima como mantequilla. El agua fría ocupa su lugar en la caldera y también se calienta.
Por supuesto, este proceso sólo es posible en un sistema cerrado. En los dispositivos de calefacción, el agua calentada se enfría, se vuelve más pesada y, como resultado, tiende hacia abajo, lo que ayuda activamente a la circulación. El sistema siempre busca el equilibrio. Esto no debe olvidarse al considerar determinadas opciones.
Por tanto, la presión gravitacional depende de la diferencia de temperatura. ¿Cómo afecta la distancia vertical? En la figura vemos que la batería está situada ligeramente por encima de la caldera. Es en la batería donde el agua se enfría y se vuelve más pesada. Dado que el agua enfriada es más alta que el agua calentada en la caldera, naturalmente tiende hacia abajo y desplaza el agua calentada de la caldera, ocupando su lugar.
En otras condiciones, cuando la batería está al nivel de la caldera (generalmente los niveles están determinados por los centros de la caldera y la batería), el nivel del agua fría en la batería está al mismo nivel que el agua fría en la caldera.
El resultado es obvio: la presión gravitacional disminuye y la circulación se deteriora. Exactamente lo suficiente como para mantener el nivel de agua más fría en la batería al nivel de agua a la misma temperatura en la caldera.
Sin embargo, el sistema sigue funcionando y la batería sigue emitiendo calor. La caldera continúa funcionando, el agua enfriada en la batería todavía está a una temperatura bastante alta y se crea el efecto de calentar completamente la batería.
Pero todo es completamente diferente cuando la batería se encuentra debajo de la caldera. Su temperatura es baja y el agua enfriada no puede desplazar al agua caliente de la caldera, ya que ya está debajo. La presión gravitacional está a punto de desaparecer, la circulación prácticamente desaparece.
Surge una situación paradójica: la batería está fría, pero ya no es posible subir la temperatura con la caldera, ya está a punto de hervir. Ésta es la dependencia de la presión gravitacional de la altura de las baterías en relación con la caldera.
¿Cómo es un sistema de circulación natural desde un punto de vista matemático? Volvamos a nuestra primera opción y consideremos la presión de una columna de agua de altura H en el área de la caldera (P cat) y en el área de la batería (P baht).
La presión en la zona de la batería vendrá determinada por la fórmula:
y la presión de la misma columna de agua en la caldera:
La presión gravitacional efectiva será igual a la diferencia de presión:
- p o – densidad del agua enfriada, kg/m3;
- p g – densidad del agua caliente, kg/m3;
- g – aceleración de caída libre, 9,81 m/s2;
- h – distancia vertical desde el centro de calefacción al centro de refrigeración (desde la mitad de la altura de la caldera hasta la mitad del dispositivo de calefacción), m.
Con base en lo anterior, podemos decir con confianza que la presión gravitacional depende muy poco de la ubicación de la tubería de suministro de agua caliente, porque la tubería no es el principal elemento de enfriamiento del sistema. Afecta la presión exactamente tanto como puede enfriar el agua.
Por lo tanto, a veces los elevadores desde la caldera hasta la tubería de suministro superior se aíslan junto con ella, y desde la tubería de suministro a la batería el agua se suministra a través de una tubería de mayor diámetro sin aislamiento, lo cual está bastante justificado. De esta manera, se mantiene una temperatura alta a lo largo de toda la tubería de suministro horizontal y se crea enfriamiento en el tubo ascendente de suministro.
Debido a un ligero enfriamiento en la tubería, el punto medio del dispositivo de enfriamiento se eleva ligeramente, lo que conduce a un ligero aumento de la presión gravitacional efectiva en un sistema con circulación natural.
La confiabilidad de la circulación natural en un sistema de calefacción también depende de la resistencia general al movimiento del agua en el sistema, así como del diseño de su construcción.
La ventaja de un sistema de calefacción de circulación natural es que funciona independientemente de la electricidad. Sin embargo, consigue condiciones confortables Con un esquema así es muy difícil y, a veces, simplemente imposible. Por lo tanto, la mayoría de las veces se utiliza una bomba para garantizar la circulación del refrigerante. Pero a veces, por ejemplo, en cabañas de verano Cuando no hay electricidad, la única opción posible es un sistema de calefacción sin bomba.
Un sistema con circulación natural (CN) o movimiento forzado de fluido también se llama gravitacional debido a que opera según el principio de gravedad. También se le llama flujo por gravedad. Todos estos nombres significan que el sistema de calefacción funciona sin el uso de una bomba.
¿Cómo funciona el esquema de circulación natural?
Como refrigerante se utiliza con mayor frecuencia agua corriente, que se mueve a lo largo de los circuitos desde la caldera hasta las baterías y viceversa debido a cambios en sus propiedades termodinámicas. Es decir, cuando se calienta, la densidad del líquido disminuye y el volumen aumenta, es exprimido por un flujo frío, que regresa y sube por las tuberías. Mientras el refrigerante se dispersa por las ramas horizontales, su temperatura disminuye y regresa a la caldera. Entonces el círculo se cierra.
Si se seleccionó calefacción con agua de circulación natural para una casa privada, todas las tuberías horizontales se colocan con una pendiente en la dirección del flujo del refrigerante. Esto hace posible que los radiadores no se “ventilen”. El aire es más liviano que el líquido, por lo que sube por las tuberías, ingresa al tanque de expansión y luego, en consecuencia, al aire.
Se vierte líquido en el tanque, cuyo volumen aumenta al aumentar la temperatura y crea una presión continua.
Para crear la presión de circulación necesaria, es necesario calcular todo el sistema de calefacción al diseñar una casa privada. Depende de caldera nivel medio y la batería más baja. Cuanto mayor es la diferencia de altura, mejor se mueve el fluido a través del sistema. También está influenciado por la diferencia de densidades de los líquidos calientes y enfriados.
Un sistema de calefacción con circulación natural se caracteriza por un cambio de temperatura en los radiadores y en la caldera, que se produce a lo largo del eje central de los dispositivos. El agua caliente está arriba y el agua fría abajo. Bajo la influencia de la gravedad, el líquido enfriado desciende por las tuberías.
El movimiento depende directamente de la altura de instalación de los radiadores. Su aumento se ve facilitado por el ángulo de inclinación de la línea de suministro, que se dirige hacia las baterías, y la pendiente de la línea de retorno, dirigida hacia la caldera. Esto facilita que el líquido supere la resistencia local de las tuberías.
Al instalar un sistema de calefacción en una casa particular con circulación natural, la caldera se coloca en el punto más bajo para que todas las baterías queden arriba.
Diagramas del sistema de calefacción.
Diagrama del sistema de calefacción. depende de varios criterios:
- Método de conexión de baterías a elevadores de suministro. Hay sistemas monotubo y bitubo;
- la ubicación de la línea que suministra agua caliente. Debes elegir entre cableado superior e inferior;
- esquemas de tendido de líneas: sistema sin salida o movimiento asociado de agua en rutas;
- Las bandas se pueden ubicar horizontal o verticalmente.
¿Cuál es la diferencia entre circulación forzada y natural?
El movimiento forzado del refrigerante implica la circulación de líquido a lo largo de la línea debido a la fuerza de trabajo de la bomba. El sistema natural no requiere el uso de ningún equipo, aquí el refrigerante se mueve debido a la diferencia en el peso del líquido caliente y ya enfriado.
Circuito monotubo: ¿cómo regular la temperatura?
Un sistema de calefacción monotubo con circulación natural solo puede tener una opción de cableado: la superior. No hay tubo ascendente de retorno, por lo que el líquido enfriado en los radiadores regresa a la línea de suministro. Movimiento de refrigerante proporciona diferencia de temperatura agua en las baterías inferior y superior.
Para garantizar la misma temperatura en habitaciones de diferentes pisos, la superficie de los dispositivos de calefacción en el piso inferior debe ser ligeramente mayor que en los pisos superiores. El líquido que se calienta y se enfría en los dispositivos de calefacción superiores ingresa a los radiadores inferiores.
En un sistema de tubería única, puede haber dos versiones del movimiento del fluido: en el primer caso, una parte va a la batería y la otra parte va más allá del tubo ascendente hasta los radiadores inferiores.
En el segundo caso, todo el refrigerante pasa por cada dispositivo, comenzando desde arriba. La peculiaridad de este cableado es que las baterías de los pisos inferiores reciben únicamente refrigerante enfriado.
Y si en la primera opción puedes regular la temperatura de las habitaciones mediante grifos, entonces en la segunda no podrás utilizarlos, ya que esto conducirá a para reducir el suministro de refrigerante a todas las baterías siguientes. Además, cerrar completamente el grifo detendrá la circulación de líquido en el sistema.
Al instalar un sistema monotubo, es mejor elegir un cableado que permita regular el suministro de agua a cada batería. Esto le permitirá ajustar la temperatura en habitaciones individuales y hacer que el sistema de calefacción sea más flexible y, por tanto, más eficiente.
Dado que un sistema monotubo solo se puede montar en la parte superior, su instalación solo es posible en edificios con ático. Aquí es donde debería ubicarse la tubería de suministro. La principal desventaja es que la calefacción sólo se puede encender en toda la casa a la vez. Las principales ventajas del sistema son la facilidad de instalación y el menor coste.
Pros y contras de la circulación natural.
Ventajas de un sistema de calefacción. con circulación natural de fluido:
Principal desventaja Sistemas de calefacción con circulación natural: restricciones en el área de la casa y radio de acción. Lo instalan en casas particulares, cuya superficie no supera los cien. metros cuadrados. Debido a la pequeña presión de circulación, el radio del sistema de calefacción está limitado a 30 metros en dirección horizontal. Un requisito indispensable es la presencia de un ático en la casa en el que se ubicará el tanque de expansión.
La desventaja más importante es también el lento calentamiento de toda la casa. En un sistema con movimiento natural, es necesario aislar las tuberías que pasan por habitaciones sin calefacción, ya que existe riesgo de congelación del líquido.
Normalmente, un sistema de este tipo requiere pocos materiales; sin embargo, si es necesario reducir la resistencia local de la tubería, los costos aumentan debido a la necesidad de utilizar tuberías más grandes.
Requisitos principales para el tendido de tuberías:
- un sistema con el menor número de vueltas que interferirán con el flujo de fluido;
- estricto cumplimiento del ángulo de inclinación recomendado;
- Uso de tuberías con un diámetro diseñado.
La instalación de un sistema de calefacción requiere un cumplimiento estricto. requerimientos técnicos. El incumplimiento de las normas amenaza con reducir la circulación de líquidos. Si hay errores graves en la organización del sistema, no será posible garantizar el movimiento del refrigerante a lo largo de la línea principal.
Calculamos nosotros mismos un sistema de calefacción monotubo.
Las principales etapas al calcular el calentamiento de agua:
Cálculo de potencia de caldera.
Los indicadores de potencia de la caldera se calculan teniendo en cuenta la pérdida de calor a través de los pisos, las paredes y el techo de la casa. Al determinar la potencia, es necesario prestar atención a la superficie, el material de fabricación y la diferencia de temperatura dentro y fuera de la habitación cuando se calienta la casa.
Cálculo de la potencia de la batería y el tamaño de la tubería.
- Determine la presión de circulación, que depende de la altura y longitud de las tuberías, así como de la diferencia de temperatura del líquido a la salida de la caldera;
- Calcular las pérdidas de presión en tramos rectos, curvas y en cada dispositivo de calefacción.
Es muy difícil para una persona sin conocimientos especiales realizar tales cálculos, así como calcular todo el esquema de calefacción con circulación natural. Un pequeño error provocará enormes pérdidas de calor. Por tanto, lo mejor es confiar los cálculos y la posterior instalación del sistema de calefacción a especialistas.
En ausencia de un suministro de energía inestable, los sistemas de calefacción para casas privadas a menudo se organizan según un esquema con circulación natural del refrigerante. Este esquema es completamente independiente de la energía y puede satisfacer las necesidades de calefacción. Casas pequeñasÁrea hasta 60 – 70 m2. El material del artículo describe el principio de funcionamiento, el diseño y los tipos de sistemas de circulación por gravedad y proporciona recomendaciones sobre la selección de materiales y la instalación.
El principio de funcionamiento del circuito de circulación natural.
El principio de funcionamiento de un sistema de calefacción por gravedad se basa en las propiedades termofísicas del agua. Cuando se calienta, el líquido adquiere menos densidad y, en consecuencia, masa. El refrigerante caliente que se calienta en la caldera sube a través de una tubería vertical, a menudo llamada colector de aceleración.
El espacio desocupado lo ocupa naturalmente un refrigerante más frío, que tiene mayor densidad y masa, concentrado en la parte inferior del sistema. Debido a la formación de una diferencia en las densidades del refrigerante frío y caliente, se produce un ciclo constante de movimiento de agua en el sistema de calefacción.
El componente gravitacional de la circulación se mejora mediante la construcción de tuberías del sistema con una pendiente estándar de al menos 2 mm por 1 metro lineal de longitud. La pendiente está orientada hacia el movimiento del refrigerante.
Durante el funcionamiento del sistema, el agua se mueve a baja velocidad; la calidad de la circulación se ve afectada negativamente por cualquier resistencia hidráulica. El esquema funciona sin la presencia de equipos de bombeo y sin consumo de energía eléctrica.
Diseño de un sistema de circulación natural.
El elemento básico del sistema de calefacción, la caldera, se encuentra en el punto más bajo del sistema. Del generador de calor sale un colector de aceleración vertical. La altura recomendada del colector es de 2,5 metros y el diámetro de la tubería es de al menos 50 mm.
En el punto superior del colector de aceleración, en el punto donde la tubería gira hacia los radiadores, se encuentra un tanque de expansión de tipo abierto. Opcionalmente, el depósito de expansión puede equiparse con un tubo de rebose conectado al sistema de alcantarillado. A través de él, el exceso de agua formado durante el calentamiento y la expansión fluye hacia la alcantarilla.
El tanque de expansión puede equiparse con una línea de reposición conectada al sistema de suministro de agua. En ausencia de línea de reposición, el sistema se rellena con agua manualmente. Los tanques de expansión, cuando se colocan en una habitación sin calefacción, deben estar debidamente aislados.
La válvula de expansión, además de las funciones de compensación de expansión térmica y reposición, realiza la función de salida de aire natural. Las tuberías se instalan con pendiente de tal manera que las burbujas de aire no sean arrastradas al sistema, ya que el agua tiene una velocidad baja, sino que sube hasta el punto más alto en el que está instalado el RB.
Desde el punto superior, el colector de aceleración cambia de dirección a horizontal y se coloca con una pendiente estándar hacia los radiadores de calefacción. El sistema de calefacción en cuanto a tuberías de radiadores tiene 2 variedades:
- Monotubo;
- De dos tubos.
Un sistema monotubo con circulación natural tiene la propiedad de reducir la temperatura en cada radiador sucesivo.
Sistema de calefacción monotubo con circulación natural.
La construcción de derivaciones para mejorar la calidad de la regulación crea una resistencia hidráulica excesiva, por lo que el sistema suele construirse según el principio más simple: los radiadores se conectan en serie a la tubería de suministro, una tubería de retorno sale del último radiador y se conecta a la caldera.
Se considera que la más efectiva en términos de transferencia de calor es una conexión diagonal del radiador, mientras que la conexión lateral es de menor calidad (con cableado vertical) y más abajo. La imperfección de un sistema monotubo (una disminución de la temperatura en los radiadores) se puede compensar parcialmente aumentando el número de secciones en los últimos radiadores.
Es más conveniente regular el sistema de calefacción de dos tubos. Aquí los radiadores están conectados en paralelo a las tuberías de suministro y retorno.
Sistema de calefacción bitubular con circulación natural. Para instalar un sistema de este tipo se requiere una mayor cantidad de tubería, por lo que el circuito tiene mayor resistencia hidráulica. El control de temperatura de los radiadores se realiza mediante 2 métodos:
- Forzado, mediante válvulas de cierre;
- Natural, debido a un cambio paulatino en el diámetro de las tuberías.
La regulación forzada se puede realizar con válvulas de bola que tengan una sección transversal de paso total. Las válvulas de control no son adecuadas para esta tarea, ya que tienen una alta resistencia hidráulica y un área de flujo reducida.
Se realiza un cambio gradual de diámetro según el principio de reducir gradualmente el diámetro del suministro al último radiador y ampliar gradualmente el retorno desde él a la caldera. La implementación de un esquema de este tipo requiere un cálculo cuidadoso, lo cual es bastante difícil de hacer por su cuenta.
En cualquier caso, ambos métodos de control aumentan significativamente la resistencia hidráulica del sistema en su conjunto, lo que afecta negativamente a la calidad de la circulación y puede provocar su parada. Por lo tanto, el sistema de tubería única sigue siendo más popular, incluso con su inconveniente: la diferencia de temperatura al principio y al final del circuito de calefacción.
Para los sistemas de calefacción con circulación natural, destinados a calentar casas con un área de no más de 70 m2, la caída de temperatura en el último radiador puede ser de 5 a 10 0 C. Por lo general, esta desventaja se compensa parcialmente con un aumento en el número de secciones de los últimos dispositivos de calefacción de una fila. Además, los circuitos de un solo tubo a menudo se mejoran instalando bomba de circulación.
A veces se integra una caldera en un sistema de calefacción de circulación natural. calentamiento indirecto. Se recomienda instalarlo en el punto superior del colector de aceleración, la tubería de salida del refrigerante de la caldera está dirigida en dirección horizontal con pendiente hacia los radiadores. El funcionamiento de una caldera en circuito por gravedad no es diferente. alta calidad– la temperatura del agua que contiene no está regulada; la temperatura del agua depende directamente de la temperatura del refrigerante.
Los circuitos de suelo radiante no están conectados a sistemas de gravedad. Esto se debe al hecho de que los circuitos individuales de los suelos calentados por agua tienen una alta resistencia, la circulación sólo es posible con la ayuda de una bomba de circulación. La instalación de una bomba en los puntos donde los pisos se conectan a un sistema de circulación por gravedad introducirá un desequilibrio hidrodinámico agudo y puede alterar los principios de la circulación natural.
Materiales y equipos del sistema de calefacción.
- La caldera debe colocarse en el punto más bajo del sistema;
- La pendiente de las tuberías debe ser de al menos 2 mm por 1 metro lineal de longitud;
- El sistema se instala con un mínimo de resistencia hidráulica: giros, contracciones y un número mínimo de válvulas de cierre.
Las calderas de suelo, que tienen mayores diámetros de conexión y tamaños de intercambiadores de calor en comparación con los modelos de pared, se utilizan principalmente como generadores de calor para sistemas de gravedad.
El principal tipo de dispositivos de calefacción para circuitos por gravedad son los radiadores de hierro fundido. Tienen un área de flujo aumentada de las secciones del dispositivo.
Radiador de hierro fundido en sistema de circulación natural. Otros tipos de radiadores (así como convectores) tienen una sección transversal interna pequeña y crean una resistencia innecesaria.
A menudo, los sistemas con circulación natural se fabrican sin ningún dispositivo de calefacción: se colocan a lo largo del perímetro de la habitación. tubos de acero. En este caso, la circulación tiene mejores parámetros, pero para lograr la superficie de intercambio de calor requerida, puede ser necesario aumentar el diámetro de las tuberías. Además, esta configuración de calefacción tiene un aspecto poco atractivo y ocupa mucho espacio.
Los tubos de acero se utilizan principalmente para instalaciones de calefacción.
Tuberías de calefacción de acero. En cualquier caso, el tubo ascendente de aceleración está construido en acero, ya que la temperatura en la zona de la caldera alcanza valores elevados. Los tubos de polipropileno estabilizado se utilizan con menor frecuencia. El diámetro recomendado de las tuberías es de 32 mm o más.
No se recomiendan otras tuberías de polímero (tuberías de polipropileno reticulado, metal-plástico). Los accesorios de estos sistemas reducen significativamente el área de flujo y crean una resistencia hidráulica excesiva, lo que impide la circulación natural.
Las tuberías de calefacción deben tenderse al aire libre. El enrutamiento oculto implica un aumento significativo en el número de conexiones y giros.
Ventajas y desventajas de un sistema de circulación natural.
Las ventajas del esquema con movimiento gravitacional del refrigerante son los siguientes indicadores:
- Completa independencia energética;
- Simplicidad de dispositivo y funcionamiento.
Un sistema de circulación natural también tiene muchas desventajas:
- Complejidad de la regulación;
- Distribución desigual del calor;
- Apariencia poco atractiva;
- Limitaciones de la energía térmica;
- Dificultad en la autoinstalación: requiere la participación de un soldador.
Un sistema de calefacción con circulación natural se utiliza ahora más como medida necesaria. El motivo principal de la construcción del calentamiento de agua por gravedad son las graves interrupciones en el suministro de energía. Sin embargo, en algunas situaciones, la construcción de calefacción por gravedad es la única solución técnica posible para calentar casas y cabañas privadas.
El sistema de calefacción con circulación natural de líquido es un dispositivo cerrado de tipo gravitacional (gravedad), que permite calentar habitaciones en una casa privada independientemente del suministro de energía.
Esta ventaja del diseño permite su uso en regiones con problemas o ausencia total de una red eléctrica central. Sistema económico, sino para su correcto funcionamiento necesitarás hacer cálculos precisos.
Descripción de un sistema de calefacción de circulación sin bomba.
Dispositivo calentamiento de agua, trabajando por gravedad, incluye elemento calefactor(caldera), tubería, colocado de diferentes maneras, tanque de expansión y radiadores.
Principio de operación
El papel del refrigerante en el circuito lo desempeña el agua, que se mueve a través de las tuberías bajo la influencia de fuerzas termodinámicas. El principio de funcionamiento del sistema se basa sobre la diferencia en las propiedades físicas del agua fría y caliente.
Mientras la caldera está en funcionamiento, siempre hay agua caliente en las tuberías, que progresivamente se va enfriando a su paso por el circuito y libera calor al ambiente.
La densidad y masa del agua disminuye cuando se calienta, por lo que es fácilmente es empujado hacia arriba por el líquido enfriado.
Una vez alcanzado el punto superior del circuito, el agua caliente se distribuye a través de tuberías conectadas a radiadores, desprende calor a través del material de las baterías y luego fluye por el fondo del circuito hasta la caldera, donde se calienta nuevamente.
Ventajas de la instalación
Principal ventajas Los circuitos de calefacción por gravedad son:
- facilidad de instalación y uso;
- alta transferencia de calor y microclima estable instalaciones;
- eficiencia de recursos sujeto a un aislamiento de alta calidad del edificio;
- ningun ruido;
- total independencia de la electricidad;
- Averías raras y larga vida útil. sujeto a medidas preventivas periódicas.
¡Referencia! Puedes diseñar un sistema de calefacción con circulación natural. por propia cuenta. El cálculo correcto de los parámetros, la elección del diagrama de circuito y la instalación adecuada de todos los componentes garantizan la vida útil de la estructura. hasta 35 años.
Principal desventaja— el diseño puede calentar casas privadas con una superficie no mayor a 100 m2, teniendo un radio unos 30 metros.
Hay varios mas deficiencias, limitando el uso del diseño por gravedad:
- presencia obligatoria de un ático para instalar un tanque de expansión;
- calentamiento lento instalaciones;
- la necesidad de aislar el circuito en lugares sin calefacción para evitar que el agua se congele en las tuberías.
Tipos de sistemas de calefacción con circulación natural.
Los diseños se pueden implementar. en versión monotubo o bitubo. Según el tipo de sistemas, se distinguen esquemas de instalación cerrados y abiertos. El tipo correcto de esquema asegurará su máxima eficiencia.
tipo cerrado
Diseño de circulación tipo cerrado Se generalizó en los países europeos, y solo en Rusia. está empezando a ganar popularidad.
Diagrama esquemático
Después del calentamiento, el agua sube bajo presión hasta Tanque de expansión, dividido en 2 partes por una membrana. La parte inferior del tanque se llena con agua, que comprime el gas (generalmente nitrógeno o aire) ubicado en la parte superior sobre la membrana. Se crea una presión de trabajo adicional, lo que promueve el movimiento del fluido.
Foto 1. Sistema de calefacción tipo cerrado con circulación natural. Debe estar equipado con un tanque de expansión sellado.
Peculiaridades
La característica principal del diseño de tipo cerrado es la estanqueidad del tanque y la creación de presión adicional en la tubería. A veces para circuitos cerrados utilizan bombas circulares, que funcionan desde la red eléctrica. Debido al bajo consumo de energía de la bomba, un corte de energía temporal no afectará el funcionamiento del sistema.
Ventajas y desventajas
Las principales ventajas de los circuitos de calefacción cerrados están asociadas a su estanqueidad. Gracias a esto, el sistema casi no sufre esclusas de aire, es menos susceptible a la corrosión y consume menos refrigerante, del que se puede utilizar no solo agua, sino también anticongelante. Esquema no requiere grandes pendientes de tubería, especialmente si se utiliza una bomba.
¡Atención! La principal desventaja del diseño es la necesidad de instalar un tanque grande, que requiere espacio. Los cortes de energía prolongados provocarán para reducir la eficiencia del circuito de la bomba.
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De tipo abierto
Un sistema de calefacción abierto incluye un tanque de expansión abierto con fugas. Este diseño se utiliza con mayor frecuencia en locales antiguos. Aunque está perdiendo popularidad, el circuito abierto sigue confiable y eficiente.
Esquema de trabajo
Un esquema de calefacción con circulación natural de tipo abierto se diferencia de uno cerrado solo en el diseño del tanque y no es necesario instalar una unidad eléctricamente dependiente.
Foto 2. Sistema de calefacción por circulación de tipo abierto, equipado con tanque de expansión con fugas, sin bomba eléctrica.
Diferencia de diseño
Tanque para dispositivo abierto se puede hacer con materiales de desecho y tamaño pequeño. No es necesario colocar el contenedor en el punto más alto.
Lados positivos y negativos.
Las ventajas del diseño incluyen facilidad de instalación, seguridad e independencia de fuentes de energía externas. Desventajas de los sistemas abiertos asociado con la entrada al circuito de aire, lo que provoca la formación de atascos, la evaporación del agua y la necesidad de controlar su cantidad, así como la imposibilidad de utilizar anticongelante por sus efectos nocivos.
Monotubo
El diseño de tubería única utiliza sólo una línea de tubería. Tiene baja eficiencia, por lo que se utiliza para calentar habitaciones pequeñas.
Circuito
Las tuberías de la caldera de calefacción recorren todo el perímetro de la habitación y se conectan en serie con los registros.
El agua caliente ingresa a la batería a través de la conexión superior y se drena por la parte inferior. Desde el último registro el líquido enfriado es dirigido por gravedad de regreso a la caldera.
Descripción del diseño
Para que el sistema funcione bien, el circuito está instalado debajo del techo, y las tuberías que llevan el líquido enfriado a la caldera están debajo de la superficie del piso. Al elegir un esquema de tubería única, la caldera con baterías se puede colocar al mismo nivel. El depósito de expansión se instala en el punto más alto del circuito.
Ventajas y desventajas
La indudable ventaja del diseño es su facilidad de instalación y rentabilidad debido al número mínimo de tuberías. Las desventajas de un circuito de un solo tubo incluyen Pérdida de calor de registro a registro. Para calentar edificios de dos pisos, no se recomienda el uso de dicho sistema.
Dos tubos
Para crear un sistema de dos tuberías, se coloca una tubería de suministro directo y corriente inversa líquidos.
Planificación y La instalación de la estructura es bastante complicada., pero proporciona un calentamiento eficaz.
Principio de funcionamiento
El circuito debe pensarse y diseñarse cuidadosamente de la siguiente manera:
- El tubo ascendente principal que sale de la caldera está conectado al depósito de expansión a una distancia de aproximadamente 1/3 de la altura total del contorno.
- Después del tanque, la tubería principal se conecta a la tubería de distribución a través de la cual se suministra refrigerante caliente.
- Para eliminar el exceso de líquido, el tanque está equipado con un tubo de rebose., conectándolo con drenaje.
- Tuberías por las que pasará el agua enfriada hasta la caldera. instalados en la parte inferior de los registros paralelos a los tubos que contienen el refrigerante caliente.
Características estructurales
El elevador principal, así como la habitación en la que se encuentra el tanque, están aislados, lo que evitará la pérdida de calor y la congelación del sistema. La caldera de calefacción se encuentra en la parte más baja, en un hueco o en el sótano.
Ventajas y debilidades
Las principales ventajas de un sistema de calefacción por gravedad de dos tubos son la distribución uniforme del calor entre los nodos del circuito, la facilidad de ajuste, Posibilidad de utilizar tuberías de menor diámetro.
El diseño permite corregir errores de cálculo e instalación sin reducir la eficiencia térmica.
El sistema prácticamente no tiene desventajas, a excepción de largas actividades preparatorias. Pero crear un circuito de calefacción que funcione perfectamente merece la pena y el esfuerzo.
Crear una pendiente adecuada para el flujo por gravedad.
Los requisitos y estándares básicos aplicados a la creación de sistemas de calefacción se presentan en SNIP 41-01-2003.
Para reducir los factores que se oponen al flujo normal de refrigerante en las tuberías (curvas del circuito, bolsas de aire), siga las recomendaciones para la pendiente de las tuberías del sistema. Se realizan pendientes a lo largo del flujo de líquido según el cálculo. del 1 al 5% dependiendo de la longitud de la tubería. Gracias a la correcta pendiente, el aire acumulado en las tuberías pasará al depósito de expansión, donde será liberado.
Si decide instalar un sistema de calefacción para una cabaña o casa de Campo Entonces hay que pensar en la eficiencia, la máxima fiabilidad y la facilidad de trabajo.
Características del arreglo.
Si estamos hablando de circulación forzada refrigerante en el sistema de tuberías, durante el trabajo será necesario instalar una bomba, que debe ubicarse en una sección de la tubería de calefacción. Gracias a esta interacción, será posible garantizar un movimiento del agua más rápido y constante. La desventaja en este caso es el costo de instalar equipos adicionales. Si está interesado en el esquema de una casa privada, no será necesario instalar una bomba. Esto se debe a que la densidad del agua caliente es mucho menor que la del agua fría. Debido a esto, un líquido es expulsado por otro. El refrigerante, que se mueve a lo largo de la línea, transfiere una cierta parte del calor a las baterías y se enfría gradualmente. Al regresar, el líquido frío desplaza al líquido caliente y ligero hacia las tuberías. Este ciclo se repite constantemente. El proceso no se puede detener de ningún modo mientras la caldera se calienta. Si es necesario, el sistema de calefacción con circulación natural (esto se aplica principalmente a una casa privada) se puede complementar en cualquier momento con una bomba, que los propietarios pueden utilizar si es necesario para calentar la casa de manera rápida y uniforme.
Principales características positivas.
La presencia de una bomba conlleva costes energéticos adicionales. Mientras que su ausencia, por el contrario, permite ahorrar mucho. Estos sistemas son completamente silenciosos y no provocan vibraciones innecesarias. El sistema Leningradka (con circulación natural) tiene muchas ventajas, entre ellas la capacidad única de autorregulación, un período de funcionamiento muy largo y sin problemas de 30 años, estabilidad térmica y alta capacidad de mantenimiento.
Preparación para el trabajo
Si decide hacerlo usted mismo, debería considerar el esquema de calefacción (con circulación natural) de una casa privada. El esquema contendrá un conjunto específico de elementos. Contiene, entre otras cosas: un depósito de expansión situado en el punto más alto; tubería, que puede ser simple o doble; radiadores de calefacción, así como equipo de caldera. Este último calentará el refrigerante. Antes de comenzar a trabajar, es importante recordar que la velocidad y fuerza con la que el agua se moverá a través del sistema de calefacción dependen del volumen, peso y densidad del líquido caliente. Un papel igualmente importante lo juega el diámetro interior de las tuberías, de este parámetro depende el coeficiente de resistencia, así como la altura de instalación de los radiadores de calefacción en relación con la caldera. El técnico debe saber que se aplican requisitos especiales a las tuberías orientadas horizontalmente. Deben instalarse con una pendiente obligatoria de 5 milímetros por metro, con las tuberías orientadas al sentido de circulación. Sólo así el agua enfriada tenderá a la caldera. El esquema de calefacción (con circulación natural) de una casa particular implica la instalación de un menor número de elementos a lo largo del camino del refrigerante, lo que podría aumentar la resistencia.
Cálculo de potencia antes de la instalación.
Si ha elegido un esquema de calefacción para una casa privada con circulación natural, antes de comenzar a organizar el sistema, debe determinar la potencia del equipo de la caldera. Estos cálculos se pueden realizar utilizando cualquiera de los siguientes métodos. El primero implica el uso de volumen, el segundo, área. El técnico debe recordar que cada una de estas opciones proporciona sólo resultados aproximados en las condiciones más ideales. Si el edificio no está aislado, conviene comprar equipo con un pequeño margen. Mientras que para los edificios que ahorran energía, bastará con tomar una cifra de 60 W como valor de potencia por metro cuadrado.
Determinación de potencia por volumen.
Si vende una casa privada con circulación natural, el cálculo más preciso se basará en el volumen de la habitación con calefacción. Inicialmente, debes determinar este valor multiplicándolo por 40 W. El siguiente paso es agregar factores de corrección. Si estamos hablando de una casa privada, y la habitación limita con la calle arriba y abajo, entonces es necesario multiplicar el resultado por 1,5. Si hay una habitación que está ubicada cerca de una pared aislada, el valor debe multiplicarse por 1,1. Si hay una pared sin aislamiento, multiplíquela por 1,3. En cuanto a cada puerta que sale al exterior, es necesario añadirles 200 W. Para una ventana es necesario agregar 100 W, el valor mínimo es 70, el coeficiente en cada caso específico dependerá de las dimensiones de la abertura.
Determinación de potencia por área.
Si se instala un sistema de calefacción cerrado para una casa privada con circulación natural, se puede realizar por área. El método más sencillo es determinar la potencia de la caldera de acuerdo con las recomendaciones de SNiP. Se supone que se requiere 1 kW de potencia por cada 10 metros cuadrados. El área total de la casa debe multiplicarse por 0,1. Es importante tener en cuenta los diferentes coeficientes, cada uno de los cuales se utiliza para determinados ámbitos territoriales. Por ejemplo, para el Extremo Norte, esta cifra puede variar de 1,5 a 2. Para la zona media, estas cifras varían, oscilando entre 1,2 y 1,4. Si hablamos de las regiones del sur del país, entonces el coeficiente puede ser de 0,8 a 0,9.
Realización de trabajos de instalación: sistema de dos tubos.
El sistema de calentamiento de agua de una casa privada con circulación natural se puede organizar según un esquema de dos tuberías. A pesar de trabajo de instalación en este caso son más complejos, este esquema particular se ha generalizado. Cuando se implemente, el líquido se moverá a través de dos tuberías, una de las cuales se colocará en la parte superior, por donde fluirá el agua caliente; mientras que el segundo debe colocarse en el fondo, por donde fluirá el líquido enfriado.
tecnología de trabajo
Si está considerando el esquema y las características de la instalación de calefacción (con circulación natural) de una casa privada, puede utilizar sistema de dos tubos. La realización de este trabajo requiere seguir ciertas instrucciones. En la primera etapa, el maestro debe elegir el lugar donde se ubicará la unidad de almacenamiento.
Se monta un tanque de expansión encima de la caldera, y estos elementos se pueden conectar entre sí mediante un tubo vertical, que después de la instalación debe envolverse con aislamiento. Aproximadamente al nivel de un tercio del tanque de expansión, es necesario cortar el tubo superior destinado a transportar líquido calentado. Medimos la distancia desde el punto superior hasta el piso y luego nos conectamos al cableado. Este trabajo se realiza a una altura de 2/3. Más cerca de la parte superior del tanque de expansión, se corta otro tubo, que servirá como rebosadero. Con su ayuda, el exceso se eliminará al alcantarillado. En la siguiente etapa, las tuberías se conectan a los radiadores de calefacción. Las baterías deben conectarse a la tubería inferior, que se instala paralela a la superior.
Al instalar un sistema de calefacción para una casa privada (con circulación natural) con sus propias manos, es importante intentar colocar las tuberías con la mayor precisión posible. En este caso se debe garantizar una diferencia de altura óptima entre la caldera y los radiadores. El primero debe montarse debajo de los dispositivos de calefacción, por lo que es mejor comprar un dispositivo de suelo que estará convenientemente ubicado en el sótano o en un hueco especial.
Matices de la obra.
El espacio del ático debe estar aislado térmicamente. Si la temperatura es demasiado baja, existe la posibilidad de que el líquido de las tuberías se congele. Es importante seguir varias reglas, una de las cuales consiste en colocar el tubo superior con una cierta pendiente, que debe ser de aproximadamente 7 grados. Si es posible, el equipo de caldera debe ubicarse significativamente más bajo que los aparatos de calefacción. Después de visitar la tienda antes de comenzar a trabajar, debe elegir tuberías de metal-plástico o polímeros. El diámetro interno de los productos debe ser de 32 milímetros. No es necesario equilibrar la calefacción de dos tubos si los tubos se han seleccionado correctamente. Sin embargo, será necesario instalar aceleradores en las conexiones de cada radiador.
Cabe señalar que se gastará una cantidad bastante grande de dinero en el tendido de dos circuitos. Esto le llevará mucho tiempo al maestro, pero este sistema es más eficaz y preferible.
Instalación de un sistema monotubo.
Si está instalando un sistema de calefacción para una casa privada (con circulación natural), es recomendable considerar fotografías de dichos esquemas antes de comenzar a trabajar. Si decide utilizar un sistema monotubo, puede reducir los costos de instalación. En este caso, será necesario colocar solo una tubería. El sistema tendrá un circuito cerrado cíclico, que implica colocar radiadores paralelos al anillo principal. No es necesario romperlo en determinados puntos. Será posible equipar cada radiador con una salida de aire. Esta solución permitirá eliminar el aire en cada una de las áreas individuales. Para igualar la temperatura, deberá instalar estranguladores y cabezales térmicos. Hoy en día, un sistema de calefacción cerrado de un solo tubo es bastante popular. En algunos casos, se puede descuidar la presencia de un tanque de expansión, aislando así el refrigerante. Como es sabido, en sistema forzado la velocidad de movimiento del refrigerante a través del sistema de tuberías depende del rendimiento del equipo de bombeo. Con la circulación natural las cosas son diferentes. Para aumentar la velocidad del movimiento del agua, es necesario cumplir con ciertas reglas. Las válvulas de cierre deben seleccionarse lo más correctamente posible; es importante controlar las transiciones de diámetro. No es necesario equipar el sistema con numerosas vueltas, que pueden convertirse en un obstáculo insuperable para el refrigerante. El maestro debe minimizar los obstáculos, intentando que los tramos sean lo más rectos posible.
Un sistema de calefacción similar (con circulación natural) de una casa privada, cuyo diseño supone la presencia de una sola tubería, está equipado con productos cuyo diámetro interno puede variar de 32 a 40 milímetros. La superficie interior de las tuberías debe ser lo más lisa e ideal posible, solo así se puede evitar la acumulación de depósitos, pero no se deben considerar en absoluto análogos metálicos.
Conclusión
El sistema de calefacción de una casa particular con circulación natural, sin radiadores, te permitirá ahorrar mucho dinero. Sin embargo, antes de realizar este trabajo conviene considerar la viabilidad de su implementación.