En cases i apartaments particulars petits es valora la calefacció independent de l’electricitat. Per a les ciutats i pobles petits, una situació típica és quan, per diversos motius, una subestació es trenca, es fa malbé el cablejat, etc. El sistema de calefacció de circulació natural no inclou cap mòdul alimentat per la xarxa elèctrica.
Característiques del sistema de calefacció de circulació natural
Qualsevol sistema de calefacció inclou diversos elements obligatoris:
- La caldera que escalfa aigua: gas, llenya, torba. Un requisit previ és la ignició piezoelèctrica, en cas contrari serà impossible arrencar el dispositiu sense electricitat.
- La línia de subministrament subministra aigua calenta als radiadors. Les canonades es col·loquen amb una mica de pendent: 0,5-1 cm per 1 m, de manera que l’aigua es pugui moure per gravetat. Els conductes d'aigua "calenta" es col·loquen amb una inclinació cap als radiadors.
- Dispositius de calefacció: bateries de qualsevol tipus. La principal transferència de calor té lloc a través d’ells.
- Canalització de retorn: a través d'ell, el refrigerant refredat torna a la caldera. S'instal·len canonades "fredes" amb un pendent de 0,5-1 cm per 1 m cap a la caldera.
- Tanc d’expansió: situat al punt més alt del sistema. Quan l’aigua s’escalfa s’expandeix. El tanc compensa aquest excés.
El sistema funciona així: l’aigua s’escalfa a la caldera, s’expandeix, disminueix la seva densitat i el líquid puja al llarg de la central central. El dipòsit d’expansió s’omple per igualar la pressió entre l’aigua freda i l’aigua calenta. Després, des de dalt, l’aigua baixa a través de la canonada de subministrament fins a cada bateria, on es refreda, donant calor a l’aire i a les superfícies. El líquid refredat es mou a través de les canonades de retorn a la caldera. Com que la densitat de l’aigua refredada és menor, tornant a la caldera, extreu el líquid escalfat menys dens, cosa que l’obliga a pujar.
A més de la funció de compensació de pressió, el tanc d’expansió també té un altre paper. L’aire entra a les canonades juntament amb l’aigua. Quan s’acumula, es produeix un bloqueig d’aire que no permet moure el refrigerant per les canonades. No obstant això, en sistemes convectius, les bombolles d’aire pugen al tanc d’expansió a causa de la canonada inclinada. Com que aquest dispositiu està obert i està en contacte amb l’aire, les bombolles surten del sistema.
El disseny és senzill, però requereix càlculs molt precisos. L’aigua que es mou a través del tub crea fricció, es ralenteix i desprèn calor més ràpidament. En canviar de direcció: girs, derivacions, canals a les bateries, augmenta la fricció. Si no es té en compte la resistència a l'aigua en els càlculs, el sistema no funcionarà.
La calefacció per convecció funciona bé en zones petites. Per tant, podeu cremar una casa o apartament privats d’un o dos pisos. Aquesta opció no és adequada per a un edifici de 9 plantes.
Avantatges i desavantatges del sistema
La circulació natural proporciona al sistema de calefacció els següents avantatges:
- El principal avantatge és la independència de l’electricitat. La calefacció per convecció funciona en totes les condicions.
- Amb una instal·lació i manteniment adequats, la versió per gravetat funciona durant més de 30 anys.
- La instal·lació és molt senzilla, la inspecció preventiva i la reparació tampoc són difícils.
- Alta inèrcia tèrmica: aquí hi circula un gran volum d’aigua. Es refreda més lentament i desprèn calor més temps.
- La calefacció per convecció d’aigua és silenciosa: no hi ha bombes elèctriques sorolloses.
- El consum energètic és mínim. Tanmateix, això és cert si les canonades i l'edifici estan ben aïllats.
- El cost mínim del sistema i de la instal·lació.
No és difícil integrar una bomba al circuit de circulació. Això es pot fer durant la instal·lació o posteriorment. Quan hi ha electricitat, la calefacció funciona en mode de circulació forçada i, en absència, canvia automàticament al mode de moviment natural de l'aigua.
La versió de gravetat té desavantatges significatius, cosa que limita notablement l’aplicació:
- El sistema només serveix casetes petites d’un o dos pisos.
- Per reduir la resistència hidràulica, s’utilitzen canonades amb el diàmetre més gran permès. Això dificulta la instal·lació i el cost de les canonades d’aigua de gran diàmetre és més elevat.
- Es recomana utilitzar només tubs d'acer. Es permet l’ús de polipropilè. Es prohibeixen altres models no metàl·lics.
- No és possible ajustar la temperatura de cada habitació manualment o automàticament.
- Les calderes de calefacció indirectes no es poden incloure en el pla, cosa que augmenta el cost d’obtenir aigua calenta.
- És impossible equipar un terra càlid.
El funcionament de la calefacció per convecció es veu significativament afectat per les constriccions. No es poden fer servir tubs metàl·lics-plàstics, ja que estan connectats amb accessoris el diàmetre dels quals és menor.
Tipus de sistemes de calefacció
El circuit de calefacció pot incloure un o més circuits de diferents longituds, amb radiadors diferents. No obstant això, qualsevol opció és una modificació de només dos models: un tub o dos tubs.
Tub únic
El dispositiu és el més senzill possible. La mateixa canonada, al seu torn, subministra el refrigerant a cada radiador i torna a la caldera. L’opció més barata i la més lliure de problemes és escalfar només amb canonades, sense radiadors. Si s’inclouen les bateries al circuit, hi hauria d’haver un mínim de canonades i vàlvules.
L’aigua, que es mou constantment fins a l’últim radiador, es refreda cada vegada més. Aquesta característica es té en compte quan es calcula el nombre de seccions.
Hi ha 2 esquemes de versió one-pipe:
- Amb la connexió superior: l’aigua entra a la bateria des de dalt per la canonada de la branca superior, surt per la inferior. L'eficiència del sistema és màxima per escalfar aigua calenta.
- Amb una connexió inferior: el refrigerant entra al radiador des de la part inferior i també surt pel tub de derivació inferior. La trajectòria del pas de l’aigua augmenta, de manera que la transferència de calor del sistema és sensiblement inferior. Els radiadors amb un gran nombre de seccions no s’han d’instal·lar aquí. No obstant això, tot i la menor eficiència, prefereix instal·lar un esquema d’aquest tipus als apartaments, ja que és més estètic.
La versió clàssica es pot actualitzar instal·lant una derivació: branques amb una vàlvula de tres vies i branques amb vàlvules. Amb la seva ajuda, podeu regular el subministrament d’aigua a un radiador diferent i apagar-lo si cal.
Sistemes de dues canonades
La versió amb tub de retorn s’anomena versió de dos canals. L’aigua calenta es subministra al radiador sota una canonada i l’aigua refrigerada es descarrega de cada dispositiu de calefacció per la canonada de retorn. El sistema és molt més eficient: cada radiador rep gairebé la mateixa quantitat de calor. El grau de calefacció es pot ajustar a cada bateria, si cal, excloeu-la del circuit de calefacció. Un gran avantatge és un càlcul més senzill dels paràmetres de la canonada i les bateries.
Tant la connexió superior com la inferior es realitzen:
- En el primer cas, les canonades es situen per sobre dels radiadors.
- A la segona, la canonada de subministrament es col·loca a sota de la bateria. Aquesta opció és més estèticament agradable, però la caiguda de pressió és massa baixa, de manera que l’esquema s’utilitza molt poques vegades.
Els càlculs tenen en compte la direcció del drenatge de l'aigua. Si coincideix amb la direcció del líquid calent, un esquema de pas, la durada dels cicles és igual. En aquest cas, els radiadors s’escalfen de la mateixa manera. Si s’utilitza un carreró sense sortida, l’aigua freda i calenta es mou en direccions diferents, les bateries que tenen un cicle més curt s’escalfen més ràpidament.
Com apareix el cap circulant?
El moviment de l'aigua en calefacció per convecció només proporciona una diferència en la densitat d'aigua calenta i freda. Quan s’escalfa, la densitat del refrigerant disminueix i augmenta; quan es refreda, augmenta i desplaça un líquid més calent. Com més gran sigui la diferència de pressió hidrostàtica de la columna d’aigua freda i calenta, més gran serà el cap de circulació, millor serà la calefacció.
La tasca principal en l’organització del sistema és aconseguir la màxima caiguda de pressió.
- Un element obligatori del circuit és el col·lector d’acceleració o el pujador principal. És una canonada vertical que puja de l'intercanviador de calor a la part superior del sistema. Aquí s’instal·la un tanc d’expansió: un diafragma obert o tancat amb una vàlvula d’aire per eliminar l’aire.
- L'aixecador principal ha de tenir una temperatura màxima, de manera que el col·lector està aïllat. La seva alçada no supera els 10 m. L’ideal és que el remuntador no entri en contacte amb les canonades de retorn.
- Per crear una caiguda de pressió suficient, s’ha de crear una gran columna de líquid fred. Això s’aconsegueix instal·lant la caldera al punt més baix del sistema. En una casa privada, el dispositiu es col·loca en un soterrani, en un apartament, en un recés. Com més alt és el nivell de les bateries per sobre del nivell de la caldera, més pressió es forma aigua freda i més activa desplaça l’aigua calenta.
Per millorar la pressió de circulació, es seleccionen bateries amb la major superfície de treball possible. Com millor sigui el refrigerant que desprengui calor i com més freda entri l’aigua a la caldera, millor funcionarà la calefacció.
El principi de construir un sistema de calefacció amb circulació natural
Els principals paràmetres de l’escalfament de circulació natural són el cap circulant i la resistència hidrostàtica. El primer indicador es calcula de la següent manera:
P = h (p0-p1) = m (kg / m3-kg / m3) = kg / m2 = mm Hgon:
- Pàg - pressió al sistema;
- h - la diferència d’altura entre el centre de la bateria més baixa i el centre de la caldera;
- p0 - densitat del líquid escalfat;
- p1És la densitat de l’aigua freda.
Com més gran sigui el desnivell, major serà la caiguda de pressió. No obstant això, l'indicador té una limitació: no més de 3 m.
És gairebé impossible calcular el valor del segon factor: la resistència hidràulica. El model que el descriu és extremadament complex i inclou moltes variables. Aquí ens limitem a càlculs aproximats.
Per millorar l'eficiència del sistema, es segueixen les recomanacions:
- Es seleccionen les canonades amb el diàmetre més gran possible. En aquest cas, el cabal disminueix lleugerament, però la resistència cau amb més força.
- Instal·leu el mínim de vàlvules possibles. Assegureu-vos que el circuit inclou un mínim de girs i contraccions.
- A la connexió inferior, els radiadors s’han de subministrar amb aixetes de Mayevsky per purgar l’excés d’aire.
- S'utilitza una canonada metàl·lica per al col·lector, ja que és important aconseguir el màxim escalfament per crear una caiguda de pressió. Les canonades que serveixen les bateries poden ser de polipropilè.
Un aïllament tèrmic adequat millora el rendiment de la calefacció. Aïllar el col·lector d’acceleració, subministrar i retornar les canonades si passen per habitacions sense escalfar.
