Système de chauffage avec circulation naturelle(utilisant la pression gravitationnelle) est utilisé dans les maisons privées. Le principal avantage d’un tel système est son indépendance presque totale par rapport à l’approvisionnement énergétique de la maison.
La circulation de l'eau (liquide de refroidissement) dans un tel système est déterminée par la pression gravitationnelle. Les conditions d'apparition d'une telle pression sont la différence de température de l'eau et la position relative en hauteur de la chaudière et des appareils de chauffage (batteries, etc.).
En utilisant l'exemple d'un système simple, vous pouvez comprendre le principe de fonctionnement du système. L'eau chauffée par une chaudière est connue pour se dilater et sa densité ( densité spécifique) diminue. Comme ça devient plus facile eau froide, elle flotte vers le haut comme du beurre. L'eau froide prend place dans la chaudière et est également chauffée.
Bien entendu, ce processus n’est possible que dans un système fermé. Dans les appareils de chauffage, l’eau chauffée se refroidit, devient plus lourde et, par conséquent, tend vers le bas, favorisant ainsi activement la circulation. Le système recherche toujours l’équilibre. Cela ne doit pas être oublié lors de l’examen de certaines options.
Ainsi, la pression gravitationnelle dépend de la différence de température. Comment la distance verticale affecte-t-elle ? Sur la figure on voit que la batterie est située légèrement au-dessus de la chaudière. C'est dans la batterie que l'eau se refroidit et s'alourdit. Étant donné que l'eau refroidie est plus haute que l'eau chauffée dans la chaudière, elle tend naturellement vers le bas et déplace l'eau chauffée de la chaudière pour prendre sa place.
Dans d'autres conditions, lorsque la batterie est au niveau de la chaudière (généralement les niveaux sont déterminés par les centres de la chaudière et de la batterie), le niveau d'eau glacée dans la batterie est au même niveau que l'eau froide dans la chaudière.
Le résultat est évident : la pression gravitationnelle diminue et la circulation se détériore. Juste assez pour maintenir le niveau d'eau plus froide dans la batterie au niveau de l'eau de même température dans la chaudière.
Cependant, le système reste opérationnel et la batterie continue de dégager de la chaleur. La chaudière continue de fonctionner, l'eau refroidie dans la batterie est toujours à une température assez élevée et un effet de réchauffement complet de la batterie est créé.
Mais les choses sont complètement différentes lorsque la batterie est située en dessous de la chaudière. Sa température est basse et l'eau refroidie ne peut pas déplacer l'eau chaude de la chaudière, car elle se trouve déjà en dessous. La pression gravitationnelle est sur le point de disparaître, la circulation disparaît pratiquement.
Une situation paradoxale se présente : la batterie est froide, mais il n'est plus possible de monter en température avec la chaudière, elle est déjà au bord de l'ébullition. Il s'agit de la dépendance de la pression gravitationnelle sur la hauteur des batteries par rapport à la chaudière.
À quoi ressemble un système de circulation naturelle d’un point de vue mathématique ? Revenons à notre première option et considérons la pression d'une colonne d'eau de hauteur H dans la zone de la chaudière (P cat) et dans la zone de la batterie (P baht).
La pression dans la zone de la batterie sera déterminée par la formule :
et la pression de la même colonne d'eau dans la chaudière :
La pression gravitationnelle effective sera égale à la différence de pression :
- p o – densité de l'eau glacée, kg/m3 ;
- p g – densité de l'eau chaude, kg/m3 ;
- g – accélération de chute libre, 9,81 m/s2 ;
- h – distance verticale du centre de chauffage au centre de refroidissement (du milieu de la hauteur de la chaudière au milieu de l'appareil de chauffage), m.
Sur la base de ce qui précède, nous pouvons affirmer avec certitude que la pression gravitationnelle dépend très peu de l'emplacement du tuyau d'alimentation en eau chaude, car le tuyau n'est pas l'élément de refroidissement principal du système. Cela affecte la pression exactement dans la mesure où il peut refroidir l'eau.
Par conséquent, parfois les colonnes montantes de la chaudière au tuyau d'alimentation supérieur sont isolées avec lui, et du tuyau d'alimentation à la batterie, l'eau est fournie par un tuyau de diamètre accru sans isolation, ce qui est tout à fait justifié. De cette manière, une température élevée est maintenue sur toute la longueur du tuyau d'alimentation horizontal et un refroidissement est créé dans la colonne montante d'alimentation.
En raison d'un léger refroidissement dans la conduite, le point médian du dispositif de refroidissement augmente légèrement, ce qui entraîne une légère augmentation de la pression gravitationnelle effective dans un système à circulation naturelle.
La fiabilité de la circulation naturelle dans le système de chauffage dépend également de la résistance globale au mouvement de l'eau dans le système, ainsi que de la conception de sa construction.
L’avantage d’un système de chauffage à circulation naturelle est qu’il fonctionne indépendamment de l’électricité. Cependant, obtenez conditions confortables Avec un tel schéma, c'est très difficile, et parfois tout simplement impossible. Par conséquent, une pompe est le plus souvent utilisée pour assurer la circulation du liquide de refroidissement. Mais parfois, par exemple, sur chalets d'été là où il n’y a pas d’électricité, un système de chauffage sans pompe est la seule version possible.
Un système à circulation naturelle (NC) ou mouvement forcé de fluide est également appelé gravitationnel car il fonctionne sur le principe de la gravité. On l’appelle aussi écoulement gravitaire. Tous ces noms signifient que le système de chauffage fonctionne sans pompe.
Comment fonctionne le système de circulation naturelle ?
Comme liquide de refroidissement, on utilise le plus souvent de l'eau ordinaire, qui se déplace le long des circuits de la chaudière aux batteries et vice-versa en raison des changements dans ses propriétés thermodynamiques. C'est-à-dire que lorsqu'il est chauffé, la densité du liquide diminue et le volume augmente ; il est expulsé par un flux froid qui remonte et monte à travers les tuyaux. Tandis que le liquide de refroidissement se disperse le long des branches horizontales, sa température diminue et retourne vers la chaudière. Donc le cercle se ferme.
Si le chauffage avec de l'eau à circulation naturelle a été choisi pour une maison privée, tous les tuyaux horizontaux sont posés avec une pente dans le sens d'écoulement du liquide de refroidissement. Cela permet aux radiateurs de ne pas « s'aérer ». L'air est plus léger que le liquide, il monte donc dans les tuyaux, pénètre dans le vase d'expansion, puis, en conséquence, dans l'air.
Le liquide est versé dans le réservoir, dont le volume augmente avec l'augmentation de la température et crée une pression continue.
Pour créer la pression de circulation nécessaire, il est nécessaire de calculer l'ensemble du système de chauffage lors de la conception d'une maison privée. Ça dépend de niveau intermédiaire de la chaudière et la batterie la plus basse. Plus la différence de hauteur est grande, plus le fluide circule mieux dans le système. Elle est également influencée par la différence de densité des liquides chauds et refroidis.
Un système de chauffage à circulation naturelle se caractérise par un changement de température dans les radiateurs et dans la chaudière, qui se produit le long de l'axe central des appareils. L'eau chaude est en haut, l'eau froide est en bas. Sous l’influence de la gravité, le liquide refroidi descend dans les canalisations.
Le mouvement dépend directement de la hauteur d'installation des radiateurs. Son augmentation est facilitée par l'angle d'inclinaison de la conduite d'alimentation, qui est dirigée vers les batteries, et la pente de la conduite de retour, dirigée vers la chaudière. Cela permet au liquide de surmonter plus facilement la résistance locale des tuyaux.
Lors de l'installation d'un système de chauffage dans une maison privée à circulation naturelle, la chaudière est placée au point le plus bas afin que toutes les batteries soient situées au dessus.
Schémas du système de chauffage
Schéma du système de chauffage dépend de plusieurs critères :
- méthode de connexion des batteries pour alimenter les colonnes montantes. Il existe des systèmes monotubes et bitubes ;
- l'emplacement de la conduite d'alimentation en eau chaude. Vous devez choisir entre le câblage supérieur et inférieur ;
- schémas de pose de lignes : système sans issue ou mouvement d'eau associé dans les voies ;
- les contremarches peuvent être situées horizontalement ou verticalement.
Quelle est la différence entre la circulation forcée et naturelle ?
Le mouvement forcé du liquide de refroidissement implique la circulation du liquide le long de la conduite en raison de la force de travail de la pompe. Le système naturel ne nécessite l'utilisation d'aucun équipement, ici le liquide de refroidissement se déplace en raison de la différence de poids du liquide chaud et déjà refroidi.
Circuit monotube : comment réguler la température ?
Un système de chauffage monotube à circulation naturelle ne peut avoir qu'une seule option de câblage : celle du haut. Il n'y a pas de colonne montante de retour, le liquide refroidi dans les radiateurs retourne donc vers la conduite d'alimentation. Mouvement du liquide de refroidissement fournit une différence de température eau dans les batteries inférieures et supérieures.
Pour garantir la même température dans les pièces des différents étages, la surface des appareils de chauffage à l'étage inférieur doit être légèrement plus grande qu'aux étages supérieurs. Le liquide chaud et refroidi dans les appareils de chauffage supérieurs pénètre dans les radiateurs inférieurs.
Dans un système monotube, il peut y avoir deux versions de mouvement du fluide : dans le premier cas, une partie va à la batterie, l'autre partie va plus loin le long de la colonne montante jusqu'aux radiateurs inférieurs.
Dans le second cas, la totalité du liquide de refroidissement traverse chaque appareil, en commençant par le haut. La particularité de ce câblage est que les batteries des étages inférieurs ne reçoivent que du liquide de refroidissement refroidi.
Et si dans la première option vous pouvez réguler la température dans les pièces à l'aide de robinets, alors dans la seconde vous ne pouvez pas les utiliser, car cela entraînerait pour réduire l'apport de liquide de refroidissementà toutes les batteries suivantes. De plus, fermer complètement le robinet arrêtera la circulation du liquide dans le système.
Lors de l'installation d'un système monotube, il est préférable de choisir un câblage permettant de réguler l'alimentation en eau de chaque batterie. Cela vous permettra d'ajuster la température dans les pièces individuelles et de rendre le système de chauffage plus flexible, et donc plus efficace.
Étant donné qu'un système monotube ne peut être monté qu'en haut, son installation n'est possible que dans des bâtiments avec grenier. C'est là que devrait être situé le pipeline d'approvisionnement. Le principal inconvénient est que le chauffage ne peut être démarré que dans toute la maison en même temps. Les principaux avantages du système sont la facilité d’installation et le moindre coût.
Avantages et inconvénients de la circulation naturelle
Avantages d'un système de chauffage avec circulation naturelle de fluide :
Principal inconvénient systèmes de chauffage à circulation naturelle - restrictions sur la superficie de la maison et le rayon d'action. Ils l'installent dans des maisons privées dont la superficie n'excède pas cent mètres carrés. En raison de la faible pression de circulation, le rayon du système de chauffage est limité à 30 mètres dans le sens horizontal. Une exigence indispensable est la présence d'un grenier dans la maison dans lequel sera situé le vase d'expansion.
L’inconvénient le plus important est également le chauffage lent de toute la maison. Dans un système à mouvement naturel, il est nécessaire d'isoler les tuyaux qui passent dans des pièces non chauffées, car il existe un risque de gel du liquide.
Généralement, un tel système nécessite peu de matériaux, mais si la résistance locale du pipeline doit être réduite, les coûts augmentent en raison de la nécessité d'utiliser des tuyaux plus gros.
Principales exigences pour la pose de canalisations :
- un système avec le moins de tours qui gêneront l'écoulement du fluide ;
- respect strict de l'angle d'inclinaison recommandé ;
- utilisation de tuyaux d'un diamètre conçu.
L'installation d'un système de chauffage nécessite un strict respect les pré-requis techniques. Le non-respect des règles menace de réduire la circulation des fluides. S'il y a des erreurs grossières dans l'organisation du système, il ne sera pas possible d'assurer le mouvement du liquide de refroidissement le long de la ligne principale.
Nous calculons nous-mêmes un système de chauffage monotube
Les principales étapes du calcul du chauffage de l'eau :
Calcul de la puissance de la chaudière
Les indicateurs de puissance de la chaudière sont calculés en tenant compte des déperditions de chaleur par les sols, les murs et le toit de la maison. Lors de la détermination de la puissance, vous devez faire attention à la surface, au matériau de fabrication, ainsi qu'à la différence de température à l'extérieur et à l'intérieur de la pièce lors du chauffage de la maison.
Calcul de la puissance de la batterie et de la taille des tuyaux
- Déterminer la pression de circulation, qui dépend de la hauteur et de la longueur des canalisations, ainsi que de la différence de température du liquide en sortie de chaudière ;
- calculer les pertes de charge sur les sections droites, les virages et dans chaque appareil de chauffage.
Il est très difficile pour une personne sans connaissances particulières d'effectuer de tels calculs, ainsi que de calculer l'ensemble du système de chauffage à circulation naturelle. Une petite erreur entraînera d’énormes pertes de chaleur. Par conséquent, il est préférable de confier les calculs et l'installation ultérieure du système de chauffage à des spécialistes.
En l'absence d'alimentation électrique instable, les systèmes de chauffage des maisons privées sont souvent organisés sur la base d'un système à circulation naturelle du liquide de refroidissement. Ce système est totalement indépendant en énergie et peut répondre aux besoins de chauffage petites maisons superficie jusqu'à 60 – 70 m2. Le contenu de l'article décrit le principe de fonctionnement, la conception et les types de systèmes de circulation par gravité, et fournit des recommandations sur la sélection des matériaux et de l'installation.
Le principe de fonctionnement du circuit de circulation naturelle
Le principe de fonctionnement d’un système de chauffage par gravité repose sur les propriétés thermophysiques de l’eau. Lorsqu'il est chauffé, le liquide acquiert moins de densité et, par conséquent, de masse. Le liquide de refroidissement chaud chauffé dans la chaudière monte à travers une canalisation verticale, souvent appelée collecteur accélérateur.
L'espace libéré est naturellement occupé par un liquide de refroidissement plus froid, de densité et de masse plus élevées, concentré dans la partie inférieure du système. En raison de la formation d'une différence dans les densités du liquide de refroidissement froid et chaud, un cycle constant de mouvement de l'eau se produit dans le système de chauffage.
La composante gravitationnelle de la circulation est améliorée en construisant des canalisations du système avec une pente standard d'au moins 2 mm par mètre linéaire de longueur. La pente est orientée vers le mouvement du liquide de refroidissement.
Pendant le fonctionnement du système, l'eau se déplace à faible vitesse ; la qualité de la circulation est affectée négativement par toute résistance hydraulique. Le système fonctionne sans la présence d'équipements de pompage et sans consommation d'énergie électrique.
Conception d'un système de circulation naturelle
L'élément de base du système de chauffage - la chaudière - est situé au point le plus bas du système. Un collecteur accélérateur vertical s'élève du générateur de chaleur. La hauteur recommandée du collecteur est de 2,5 mètres, le diamètre du pipeline est d'au moins 50 mm.
Au point haut du collecteur accélérateur, à l'endroit où la canalisation se dirige vers les radiateurs, se trouve un vase d'expansion de type ouvert. Le vase d'expansion peut être équipé en option d'une conduite de trop-plein reliée au réseau d'égouts. À travers lui, l'excès d'eau formé lors du chauffage et de la dilatation s'écoule dans les égouts.
Le vase d'expansion peut être équipé d'une conduite d'appoint reliée au système d'alimentation en eau. En l'absence de ligne d'appoint, le système est rempli d'eau manuellement. Les vases d’expansion, lorsqu’ils sont placés dans une pièce non chauffée, doivent être correctement isolés.
Le détendeur, en plus des fonctions de compensation de la dilatation thermique et de réapprovisionnement, remplit la fonction d'un évent naturel. Les canalisations sont installées avec une pente de manière à ce que les bulles d'air ne soient pas emportées dans le système, car l'eau a une faible vitesse, mais montent jusqu'au point le plus élevé auquel le RB est installé.
À partir du point haut, le collecteur accélérateur change de direction et devient horizontal et est posé avec une pente standard jusqu'aux radiateurs de chauffage. Le système de chauffage en termes de tuyauterie de radiateur se décline en 2 variétés :
- Monotube ;
- Bitube.
Un système monotube à circulation naturelle a la propriété de réduire la température de chaque radiateur suivant d'affilée.
Système de chauffage monotube à circulation naturelle
La construction de contournements pour améliorer la qualité de la régulation crée une résistance hydraulique excessive, de sorte que le système est le plus souvent construit selon le principe le plus simple - les radiateurs sont connectés en série à la canalisation d'alimentation, une canalisation de retour sort du dernier radiateur et est connectée à la chaudière.
Le plus efficace en termes de transfert de chaleur est considéré comme un raccordement diagonal du radiateur, tandis que le raccordement latéral est de moindre qualité (avec câblage vertical) et plus bas. L'imperfection d'un système monotube - une baisse de température sur les radiateurs - peut être partiellement compensée en augmentant le nombre de tronçons sur les derniers radiateurs.
Le système de chauffage à deux tuyaux est plus pratique à régler. Ici, les radiateurs sont connectés en parallèle aux conduites d'alimentation et de retour.
Système de chauffage bitube à circulation naturelle Pour installer un système de ce type, il faut une plus grande quantité de tuyaux et, par conséquent, le circuit présente une plus grande résistance hydraulique. Le contrôle de la température des radiateurs s'effectue selon 2 méthodes :
- Forcé, à l'aide de vannes d'arrêt ;
- Naturel, en raison d'une modification progressive du diamètre des canalisations.
La régulation forcée peut être effectuée avec des vannes à bille ayant une section transversale à passage complet. Les vannes de régulation ne conviennent pas à cette tâche, car elles ont une résistance hydraulique élevée et une zone de débit réduite.
Un changement progressif de diamètre s'effectue selon le principe de réduire progressivement le diamètre d'arrivée du dernier radiateur et d'élargir progressivement le retour de celui-ci vers la chaudière. La mise en œuvre d'un tel schéma nécessite un calcul minutieux, ce qui est assez difficile à réaliser soi-même.
Les deux méthodes de contrôle augmentent dans tous les cas considérablement la résistance hydraulique du système dans son ensemble, ce qui affecte négativement la qualité de la circulation et peut conduire à son arrêt. Par conséquent, le système monotube est encore plus populaire, même avec son inconvénient : la différence de température au début et à la fin du circuit de chauffage.
Pour les systèmes de chauffage à circulation naturelle, destinés au chauffage de maisons d'une superficie ne dépassant pas 70 m2, la baisse de température au niveau du dernier radiateur peut être de 5 à 10 0 C. Habituellement, cet inconvénient est partiellement compensé par une augmentation du nombre de sections de la dernière d'une rangée d'appareils de chauffage. De plus, les circuits monotubes sont souvent améliorés en installant pompe de circulation.
Une chaudière est parfois intégrée dans un système de chauffage à circulation naturelle chauffage indirect. Il est recommandé de l'installer au point haut du collecteur accélérateur ; la canalisation de sortie du liquide de refroidissement de la chaudière est dirigée dans le sens horizontal avec une pente vers les radiateurs. Le fonctionnement d'une chaudière en circuit gravitaire n'est pas différent haute qualité– la température de l'eau n'y est pas régulée, la température de l'eau dépend directement de la température du liquide de refroidissement.
Les circuits de plancher chauffant ne sont pas reliés à des systèmes de type gravitaire. Cela est dû au fait que les circuits individuels des planchers chauffants à eau ont une résistance élevée ; la circulation n'est possible qu'à l'aide d'une pompe de circulation. L'installation d'une pompe aux points de connexion des étages à un système de circulation gravitaire introduira un déséquilibre hydrodynamique important et pourrait perturber les principes de circulation naturelle.
Matériaux et équipements du système de chauffage
- La chaudière doit être placée au point le plus bas du système ;
- La pente des canalisations doit être d'au moins 2 mm pour 1 mètre linéaire de longueur ;
- Le système est installé avec un minimum de résistance hydraulique - tours, contractions et un nombre minimum de vannes d'arrêt.
En tant que générateurs de chaleur pour les systèmes à gravité, on utilise principalement des chaudières au sol, qui ont des diamètres de raccordement et des tailles d'échangeur de chaleur accrus par rapport aux modèles muraux.
Le principal type d'appareils de chauffage pour circuits gravitaires sont les radiateurs en fonte. Ils ont une zone d'écoulement accrue des sections de l'appareil.
Radiateur en fonte dans un système à circulation naturelle D'autres types de radiateurs (ainsi que les convecteurs) ont une petite section interne et créent une résistance inutile.
Souvent, les systèmes à circulation naturelle sont réalisés sans aucun appareil de chauffage - ils sont posés le long du périmètre des locaux. tubes d'acier. Dans ce cas, la circulation a de meilleurs paramètres, mais pour atteindre la surface d'échange thermique requise, une augmentation du diamètre des canalisations peut être nécessaire. De plus, cette configuration de chauffage est peu esthétique et prend beaucoup de place.
Les tuyaux en acier sont principalement utilisés pour l'installation de chauffage.
Conduites de chauffage en acier Dans tous les cas, la colonne montante accélératrice est construite en acier, car la température dans la zone de la chaudière atteint des valeurs élevées. Les tuyaux en polypropylène stabilisé sont utilisés un peu moins fréquemment. Le diamètre recommandé des canalisations est de 32 mm ou plus.
Les autres canalisations en polymère - tuyaux métal-plastique en polypropylène réticulé - ne sont pas recommandées. Les raccords de ces systèmes réduisent considérablement la surface d'écoulement et créent une résistance hydraulique excessive, qui empêche la circulation naturelle.
Les conduites de chauffage doivent être posées à découvert. Le routage caché implique une augmentation significative du nombre de connexions et de virages.
Avantages et inconvénients d'un système de circulation naturelle
Les avantages du schéma avec mouvement gravitationnel du liquide de refroidissement sont les indicateurs suivants :
- Indépendance énergétique totale ;
- Simplicité d'appareil et de fonctionnement.
Un système de circulation naturelle présente également de nombreux inconvénients :
- Complexité de la réglementation ;
- Répartition inégale de la chaleur ;
- Apparence peu attrayante ;
- Limitations de la puissance thermique ;
- Difficulté d'auto-installation - nécessite l'intervention d'un soudeur.
Un système de chauffage à circulation naturelle est désormais davantage utilisé comme mesure nécessaire. La principale raison de la construction d'un chauffage à eau par gravité est de graves interruptions de l'alimentation électrique. Cependant, dans certaines situations, la construction d'un chauffage par gravité est la seule solution technique possible pour chauffer les maisons privées et les chalets.
Le système de chauffage à circulation naturelle de liquide est un dispositif fermé de type gravitationnel (gravité), permettant chauffer les pièces d'une maison privée quelle que soit l'alimentation électrique.
Cet avantage de conception permet de l'utiliser dans des régions en difficulté ou en absence totale de réseau électrique central. Système économique, mais pour son bon fonctionnement vous devrez faire des calculs précis.
Description d'un système de chauffage à circulation sans pompe
Appareil chauffage de l'eau, fonctionnant par gravité, comprend un élément chauffant(Chaudière), tuyaux, posé de différentes manières, vase d'expansion et radiateurs.
Principe de fonctionnement
Le rôle de liquide de refroidissement dans le circuit est joué par l'eau, qui se déplace dans les canalisations sous l'influence des forces thermodynamiques. Le principe de fonctionnement du système est basé sur la différence des propriétés physiques de l'eau chaude et froide.
Pendant le fonctionnement de la chaudière, il y a toujours de l'eau chaude dans les canalisations, qui se refroidit progressivement au fur et à mesure de son passage dans le circuit et libère de la chaleur dans l'environnement.
La densité et la masse de l'eau diminuent lorsqu'elle est chauffée, elle est donc facilement est poussé vers le haut par le liquide refroidi.
Après avoir atteint le point haut du circuit, l'eau chaude est distribuée à travers des tuyaux reliés aux radiateurs, dégage de la chaleur à travers le matériau des batteries, puis s'écoule vers le bas du circuit jusqu'à la chaudière, où elle est à nouveau chauffée.
Avantages de l'installation
Principal avantages Les circuits de chauffage gravitaires sont :
- facilité d'installation et d'utilisation;
- transfert de chaleur élevé et microclimat stable locaux;
- efficacité des ressources sous réserve d'une isolation de haute qualité du bâtiment ;
- pas de bruit;
- indépendance totale vis-à-vis de l'électricité;
- pannes rares et longue durée de vie soumis à des mesures préventives périodiques.
Référence! Vous pouvez concevoir un système de chauffage à circulation naturelle tout seul. Le calcul correct des paramètres, le choix du schéma de circuit et l'installation correcte de tous les composants garantissent la durée de vie de la structure jusqu'à 35 ans.
Principal inconvénient— la conception peut chauffer des maisons privées d'une superficie ne dépassant pas 100 m2, ayant un rayon environ 30 m.
Il y en a plusieurs autres lacunes, limitant l'utilisation de la conception gravitationnelle :
- présence obligatoire d'un grenier pour installer un vase d'expansion;
- chauffage lent locaux;
- la nécessité d'isoler le circuit dans des endroits non chauffés pour éviter que l'eau ne gèle dans les canalisations.
Types de systèmes de chauffage à circulation naturelle
Les conceptions peuvent être mises en œuvre en version monotube ou bitube. Selon le type de systèmes, on distingue les schémas d'installation fermés et ouverts. Le bon type de système garantira son efficacité maximale.
Type fermé
Conception de circulation type fermé s'est répandu dans les pays européens, et en Russie seulement commence à gagner en popularité.
Diagramme schématique
Après chauffage, l'eau monte sous pression jusqu'à vase d'expansion, divisé en 2 parties par une membrane. La partie inférieure du réservoir est remplie d'eau, qui comprime le gaz (généralement de l'azote ou de l'air) situé dans la partie supérieure au-dessus de la membrane. Une pression de travail supplémentaire est créée, favorisant un mouvement fluide.
Photo 1. Système de chauffage de type fermé à circulation naturelle. Doit être équipé d'un vase d'expansion étanche.
Particularités
La principale caractéristique de la conception de type fermé est l'étanchéité du réservoir et la création d'une pression supplémentaire dans le pipeline. Parfois, pour les circuits fermés, ils utilisent pompes circulaires, qui fonctionnent sur secteur. En raison de la faible consommation électrique de la pompe, une panne de courant temporaire n'affectera pas le fonctionnement du système.
Avantages et inconvénients
Les principaux avantages des circuits de chauffage fermés sont liés à leur étanchéité. Grâce à cela, le système ne souffre presque pas de poches d'air, est moins sensible à la corrosion et consomme moins de liquide de refroidissement, qui peut être utilisé non seulement de l'eau, mais également de l'antigel. Schème ne nécessite pas de grandes pentes de pipeline, surtout si une pompe est utilisée.
Attention! Le principal inconvénient de la conception est la nécessité d'installer un grand réservoir, ce qui nécessite de l'espace. Des pannes de courant prolongées entraîneront pour réduire l'efficacité du circuit de pompe.
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Type ouvert
Un système de chauffage ouvert comprend un vase d’expansion ouvert et qui fuit. Cette conception est plus souvent utilisée dans les locaux anciens. Même s’il perd en popularité, le circuit ouvert reste fiable et efficace.
Plan de travail
Un système de chauffage à circulation naturelle de type ouvert ne diffère d'un système fermé que par la conception du réservoir et pas besoin d’installer une unité électriquement dépendante.
Photo 2. Système de chauffage à circulation de type ouvert, équipé d'un vase d'expansion qui fuit, sans pompe électrique.
Différence de conception
Réservoir pour appareil ouvert peut être fabriqué à partir de matériaux de récupération et de petite taille. Il n’est pas nécessaire de placer le conteneur au point le plus haut.
Côtés positifs et négatifs
Les avantages de la conception incluent la facilité d'installation, la sécurité et l'indépendance des sources d'alimentation externes. Inconvénients des systèmes ouverts associé à l'entrée dans le circuit d'air, ce qui provoque la formation d'embouteillages, l'évaporation de l'eau et la nécessité d'en contrôler la quantité, ainsi que l'impossibilité d'utiliser de l'antigel en raison de ses effets nocifs.
Monotube
La conception monotube utilise uniquement une ligne de pipeline. Il a un faible rendement et est donc utilisé pour chauffer de petites pièces.
Circuit
Les tuyaux de la chaudière de chauffage parcourent tout le périmètre de la pièce et se connectent en série aux registres.
L'eau chaude pénètre dans la batterie par le raccord supérieur et s'écoule par le bas. Du dernier enregistrement le liquide refroidi est renvoyé par gravité vers la chaudière.
Description de la conception
Pour que le système fonctionne bien, le circuit est installé sous le plafond, et les tuyaux transportant le liquide refroidi vers la chaudière se trouvent sous la surface du sol. Lors du choix d'un système monotube, la chaudière avec batteries peut être placée au même niveau. Le vase d'expansion est installé au point le plus haut du circuit.
Avantages et inconvénients
L'avantage incontestable de la conception est sa facilité d'installation et sa rentabilité grâce au nombre minimum de tuyaux. Les inconvénients d'un circuit monotube incluent perte de chaleur d'un registre à l'autre. Pour chauffer des bâtiments à deux étages, l'utilisation d'un tel système n'est pas recommandée.
Bitube
Pour créer un système à deux tuyaux, un pipeline d'alimentation directe est posé et courant inverse liquides.
Planification et l'installation de la structure est assez compliquée, mais assurent un chauffage efficace.
Principe d'opération
Le circuit doit être soigneusement pensé et conçu comme suit :
- La colonne montante principale provenant de la chaudière est reliée au vase d'expansion à une distance d'environ 1/3 de la hauteur totale du contour.
- Après le réservoir, le tuyau principal est connecté au tuyau de distribution à travers lequel le liquide de refroidissement chaud est fourni.
- Pour éliminer l'excès de liquide, le réservoir est équipé d'un tuyau de trop-plein, en le connectant avec système de canalisation.
- Tuyaux à travers lesquels l'eau refroidie sera acheminée vers la chaudière installés en partie basse des registres parallèlement aux canalisations contenant le liquide de refroidissement chaud.
Caractéristiques structurelles
La colonne montante principale, ainsi que la pièce dans laquelle se trouve le réservoir, sont isolées, ce qui empêchera la perte de chaleur et le gel du système. La chaudière de chauffage est située le plus bas dans une niche ou au sous-sol.
Avantages et faiblesses
Les principaux avantages d'un système de chauffage par gravité à deux tuyaux sont la répartition uniforme de la chaleur entre les nœuds du circuit, la facilité de réglage, possibilité d'utiliser des tuyaux de plus petit diamètre.
La conception vous permet de corriger les erreurs de calcul et d'installation sans réduire l'efficacité thermique.
Le système ne présente pratiquement aucun inconvénient, à l'exception de de longues activités préparatoires. Mais créer un circuit de chauffage parfaitement fonctionnel vaut le temps et les efforts nécessaires.
Créer une pente adaptée à l'écoulement gravitaire
Les exigences et normes de base appliquées à la création de systèmes de chauffage sont présentées dans SNIP 41-01-2003.
Pour réduire les facteurs qui s'opposent à l'écoulement normal du liquide de refroidissement dans les canalisations (coudes de circuit, poches d'air), suivez les recommandations relatives à la pente des canalisations du système. Les pentes sont faites le long de l'écoulement du liquide sur la base du calcul de 1 à 5% selon la longueur du pipeline. Grâce à une pente correcte, l'air accumulé dans les canalisations passera vers le vase d'expansion, où il sera libéré.
Si vous décidez d'installer un système de chauffage pour un chalet ou maison de campagne, alors vous devez penser à l'efficacité, à la fiabilité maximale et à la facilité de travail.
Caractéristiques de l'arrangement
Si nous parlons de circulation forcée liquide de refroidissement dans le système de canalisations, puis pendant les travaux, il sera nécessaire d'installer une pompe, qui doit être située sur une section de la conduite de chauffage. Grâce à une telle interaction, il sera possible d'assurer un mouvement de l'eau plus rapide et plus constant. L'inconvénient dans ce cas est le coût d'installation d'équipements supplémentaires. Si vous êtes intéressé par le projet d'une maison privée, l'installation d'une pompe ne sera pas nécessaire. Cela est dû au fait que la densité de l’eau chaude est bien inférieure à celle de l’eau froide. De ce fait, un liquide est expulsé par un autre. Le liquide de refroidissement, se déplaçant le long de la conduite, transfère une certaine partie de la chaleur aux batteries, se refroidissant progressivement. En revenant, le liquide froid déplace le liquide chaud et léger dans les canalisations. Ce cycle se répète constamment. Le processus ne peut en aucun cas être arrêté pendant que la chaudière se réchauffe. Si nécessaire, le système de chauffage à circulation naturelle (cela s'applique principalement à une maison privée) peut être complété à tout moment par une pompe, que les propriétaires peuvent utiliser si nécessaire pour chauffer la maison rapidement et uniformément.
Principales caractéristiques positives
La présence d'une pompe entraîne des coûts énergétiques supplémentaires. Alors que son absence, au contraire, permet d'économiser beaucoup. De tels systèmes sont totalement silencieux et ne provoquent pas de vibrations inutiles. Le système Leningradka (à circulation naturelle) présente de nombreux avantages, parmi lesquels la capacité unique d'autorégulation, une très longue période de fonctionnement sans problème de 30 ans, une stabilité thermique et une grande facilité d'entretien.
Préparation au travail
Si vous décidez de le faire vous-même, vous devriez alors envisager le système de chauffage (à circulation naturelle) d'une maison privée. Le plan contiendra un ensemble spécifique d’éléments. Il contient entre autres : un vase d'expansion situé au point le plus haut ; pipeline, qui peut être simple ou double ; radiateurs de chauffage, ainsi que équipement de chaudière. Ce dernier va chauffer le liquide de refroidissement. Avant de commencer les travaux, il est important de se rappeler que la vitesse et la force avec lesquelles l'eau se déplacera dans le système de chauffage dépendent du volume, du poids et de la densité du liquide chaud. Un rôle tout aussi important est joué par le diamètre intérieur des tuyaux, le coefficient de résistance dépend de ce paramètre, ainsi que la hauteur d'installation des radiateurs de chauffage par rapport à la chaudière. Le technicien doit savoir que des exigences particulières s'appliquent aux canalisations orientées horizontalement. Ils doivent être installés avec une pente obligatoire de 5 millimètres par mètre, les tuyaux étant orientés dans le sens du déplacement. Ce n'est qu'ainsi que l'eau refroidie sera acheminée vers la chaudière. Le système de chauffage (à circulation naturelle) d'une maison privée implique l'installation d'un plus petit nombre d'éléments le long du trajet du liquide de refroidissement, ce qui pourrait augmenter la résistance.
Calcul de puissance avant installation
Si vous avez choisi un système de chauffage pour une maison privée à circulation naturelle, avant de commencer à aménager le système, vous devez déterminer la puissance de l'équipement de la chaudière. De tels calculs peuvent être effectués en utilisant l'une des méthodes suivantes. Le premier implique l'utilisation du volume, le second - la zone. Le technicien doit se rappeler que chacune de ces options ne fournit que des résultats approximatifs dans les conditions les plus idéales. Si le bâtiment n'est pas isolé, vous devez acheter du matériel avec une petite marge. En revanche, pour les bâtiments économes en énergie, il suffira de prendre comme valeur de puissance par mètre carré une valeur de 60 W maximum.
Détermination de la puissance en volume
Si vous vendez une maison privée à circulation naturelle, le calcul le plus précis sera basé sur le volume de la pièce chauffée. Dans un premier temps, vous devez déterminer cette valeur en la multipliant par 40 W. L'étape suivante consiste à ajouter des facteurs de correction. Si nous parlons d'une maison privée et que la pièce borde la rue au-dessus et en dessous, vous devez alors multiplier le résultat par 1,5. S'il y a une pièce située près d'un mur isolé, la valeur doit être multipliée par 1,1. S'il y a un mur non isolé, multipliez par 1,3. Quant à chaque porte qui donne sur l'extérieur, il faut leur ajouter 200 W. Pour une fenêtre, il faut ajouter 100 W, la valeur minimale est de 70, le coefficient dans chaque cas particulier dépendra des dimensions de l'ouverture.
Détermination de la puissance par zone
Si un système de chauffage fermé pour une maison privée à circulation naturelle est installé, cela peut être réalisé par zone. La méthode la plus simple consiste à déterminer la puissance de la chaudière selon les recommandations du SNiP. On suppose qu'il faut 1 kW de puissance pour 10 mètres carrés. La superficie totale de la maison doit être multipliée par 0,1. Il est important de prendre en compte les différents coefficients, chacun étant utilisé pour certaines zones territoriales. Par exemple, pour le Grand Nord, ce chiffre peut varier de 1,5 à 2. Pour la zone médiane, ces chiffres varient, allant de 1,2 à 1,4. Si nous parlons des régions du sud du pays, le coefficient peut être égal à 0,8-0,9.
Réalisation des travaux d'installation : système bitube
Le système de chauffage de l'eau d'une maison privée à circulation naturelle peut être aménagé selon un schéma à deux tuyaux. Bien que travaux d'installation dans ce cas sont plus complexes, ce schéma particulier s'est répandu. Une fois mis en œuvre, le liquide circulera dans deux tuyaux, dont l'un sera posé sur le dessus, où circulera l'eau chauffée ; tandis que le second doit être placé en bas, là où coulera le liquide refroidi.
Technologie de travail
Si vous envisagez le schéma et les caractéristiques de l'installation de chauffage (à circulation naturelle) d'une maison privée, vous pouvez utiliser système à deux tuyaux. La réalisation de ces travaux nécessite de suivre certaines instructions. Dans un premier temps, le capitaine doit choisir l'emplacement où sera située l'unité de stockage.
Un vase d'expansion est monté au-dessus de la chaudière et ces éléments peuvent être reliés entre eux par un tuyau vertical qui, après l'installation, doit être enveloppé d'isolant. Environ au niveau d'un tiers du vase d'expansion, il faut couper le tuyau supérieur, destiné au transport du liquide chauffé. Nous mesurons la distance entre le point supérieur et le sol, puis nous nous connectons au câblage. Ce travail est réalisé à une hauteur de 2/3. Plus près du haut du vase d'expansion, un autre tuyau est découpé, qui servira de trop-plein. Avec son aide, l'excédent sera évacué dans les égouts. A l'étape suivante, les tuyaux sont raccordés aux radiateurs de chauffage. Les batteries doivent être connectées au pipeline inférieur, qui est installé parallèlement au pipeline supérieur.
Lors de l'installation de vos propres mains d'un système de chauffage pour une maison privée (à circulation naturelle), il est important d'essayer de positionner les tuyaux aussi précisément que possible. Dans ce cas, il faut garantir une différence de hauteur optimale entre la chaudière et les radiateurs. Le premier doit être monté sous les appareils de chauffage, il est donc préférable d'acheter un appareil au sol qui sera idéalement situé au sous-sol ou dans un renfoncement spécial.
Nuances du travail
Les combles doivent être isolés thermiquement. Si la température est trop basse, il est possible que le liquide contenu dans les tuyaux gèle. Il est important de respecter plusieurs règles, dont l'une consiste à placer le tuyau supérieur avec une certaine pente, qui doit être d'environ 7 degrés. Si possible, l'équipement de la chaudière doit être situé nettement plus bas que les appareils de chauffage. Après avoir visité le magasin avant de commencer les travaux, vous devez choisir des tuyaux en métal-plastique ou en polymères. Le diamètre interne des produits doit être de 32 millimètres. Il n'est pas nécessaire d'équilibrer le chauffage bitube si les tuyaux ont été correctement sélectionnés. Il faudra cependant installer des papillons sur les connexions de chaque radiateur.
Il convient de noter qu'une somme d'argent assez importante sera dépensée pour la pose de deux circuits. Cela prendra beaucoup de temps au maître, mais ce système est plus efficace et préférable.
Installation d'un système monotube
Si vous installez un système de chauffage pour une maison privée (à circulation naturelle), il est conseillé de prendre en compte des photos de ces projets avant de commencer les travaux. Si vous décidez d'utiliser un système monotube, vous pouvez réduire les coûts d'installation. Dans ce cas, un seul tuyau devra être posé. Le système aura une boucle fermée cyclique, qui consiste à placer des radiateurs parallèlement à l'anneau principal. Il n'est pas nécessaire de le déchirer à certains endroits. Il sera possible d'équiper chaque radiateur d'une bouche d'aération. Une telle solution permettra d'évacuer l'air dans chacune des zones individuelles. Pour égaliser la température, vous devrez installer des selfs et des têtes thermiques. Aujourd'hui, un système de chauffage fermé monotube est très populaire. Dans certains cas, vous pouvez négliger la présence d'un vase d'expansion, isolant ainsi le liquide de refroidissement. Comme on le sait, dans système forcé la vitesse de déplacement du liquide de refroidissement dans le système de canalisations dépend des performances de l'équipement de pompage. Avec la circulation naturelle, les choses sont différentes. Pour augmenter la vitesse de déplacement de l'eau, vous devez respecter certaines règles. Les vannes d'arrêt doivent être sélectionnées le plus correctement possible, il est important de surveiller les transitions de diamètre. Il ne faut pas équiper le système de nombreux tours, ce qui peut devenir un obstacle insurmontable pour le liquide de refroidissement. Le capitaine doit minimiser les obstacles en essayant de rendre les sections aussi droites que possible.
Un système de chauffage similaire (à circulation naturelle) d'une maison privée, dont la conception suppose la présence d'un seul tuyau, est équipé de produits dont le diamètre interne peut varier de 32 à 40 millimètres. La surface intérieure des tuyaux doit être aussi lisse et idéale que possible, c'est le seul moyen d'éviter l'accumulation de dépôts, mais les analogues métalliques ne doivent pas du tout être envisagés.
Conclusion
Le système de chauffage d'une maison privée à circulation naturelle, sans radiateurs, vous permettra d'économiser beaucoup d'argent. Cependant, avant de réaliser ces travaux, il convient de réfléchir à la faisabilité de leur mise en œuvre.