Dans les petites maisons et appartements privés, le chauffage indépendant de l'électricité est valorisé. Pour les petites villes et villages, une situation typique est lorsque, pour diverses raisons, une sous-station tombe en panne, le câblage est endommagé, etc. Le système de chauffage à circulation naturelle ne comprend aucun module qui serait alimenté par le secteur.
Caractéristiques du système de chauffage à circulation naturelle
Tout schéma de chauffage comprend plusieurs éléments obligatoires :
- La chaudière qui chauffe l'eau - gaz, bois, tourbe. Une condition préalable est l'allumage piézo, sinon il sera impossible de démarrer l'appareil sans électricité.
- La conduite d'alimentation alimente les radiateurs en eau chauffée. Les tuyaux sont placés avec une certaine pente - 0,5-1 cm par 1 m, afin que l'eau puisse se déplacer par gravité. Les conduits d'eau "chaude" sont placés avec une pente vers les radiateurs.
- Appareils de chauffage - batteries de tout type. Le principal transfert de chaleur s'effectue à travers eux.
- Canalisation de retour - à travers elle, le liquide de refroidissement refroidi retourne à la chaudière. Les tuyaux "froids" sont installés avec une pente de 0,5-1 cm par 1 m vers la chaudière.
- Vase d'expansion - situé au point le plus élevé du système. Lorsque l'eau se réchauffe, elle se dilate. Le réservoir compense cet excès.
Le système fonctionne ainsi : l'eau chauffe dans la chaudière, se dilate, sa densité diminue et le liquide monte le long de la colonne montante centrale. Le vase d'expansion est rempli pour égaliser la pression entre l'eau froide et l'eau chaude. Ensuite, d'en haut, l'eau descend par la canalisation d'alimentation jusqu'à chaque batterie, où elle est refroidie, dégageant de la chaleur dans l'air et les surfaces. Le liquide refroidi passe par des tuyaux de retour vers la chaudière. Comme la densité de l'eau refroidie est plus faible, retournant à la chaudière, elle expulse le liquide chauffé moins dense, le forçant à monter.
En plus de la fonction de compensation de pression, le vase d'expansion a également un autre rôle. L'air pénètre dans les tuyaux avec l'eau. Lorsqu'il s'accumule, un sas d'air se forme, ce qui ne permet pas au liquide de refroidissement de circuler dans les tuyaux. Cependant, dans les systèmes convectifs, des bulles d'air montent dans le vase d'expansion en raison de la tuyauterie en pente. Cet appareil étant ouvert et en contact avec l'air, des bulles quittent le système.
La conception est simple, mais nécessite des calculs très précis. L'eau qui circule dans le tuyau crée une friction, ralentit et dégage de la chaleur plus rapidement. Lors du changement de direction - virages, branches, canaux dans les batteries - le frottement augmente. Si la résistance à l'eau n'est pas prise en compte dans les calculs, le système ne fonctionnera pas.
Le chauffage par convection fonctionne bien dans les petites zones. Ainsi, vous pouvez brûler une maison ou un appartement privé à un ou deux étages. Cette option ne convient pas à un immeuble de 9 étages.
Avantages et inconvénients du système
La circulation naturelle offre au système de chauffage les avantages suivants :
- Le principal avantage est l'indépendance vis-à-vis de l'électricité. Le chauffage par convection fonctionne dans toutes les conditions.
- Avec une installation et un entretien appropriés, la version à gravité fonctionne pendant plus de 30 ans.
- L'installation est très simple, l'inspection préventive et la réparation ne sont pas non plus difficiles.
- Forte inertie thermique - un grand volume d'eau circule ici. Il refroidit plus lentement et dégage de la chaleur plus longtemps.
- Le chauffage par convection de l'eau est silencieux : il n'y a pas de pompes électriques génératrices de bruit.
- La consommation d'énergie est minime. Cependant, cela est vrai si les tuyaux et le bâtiment sont bien isolés.
- Le coût minimum du système lui-même et de l'installation.
Il n'est pas difficile d'intégrer une pompe dans le circuit de circulation. Cela peut être fait pendant l'installation ou plus tard. Lorsqu'il y a de l'électricité, le chauffage fonctionne en mode circulation forcée, et en son absence, il passe automatiquement en mode de circulation naturelle de l'eau.
La version gravitaire présente des inconvénients importants, ce qui limite notablement l'application :
- Le système ne dessert que les petits chalets à un ou deux étages.
- Pour réduire la résistance hydraulique, des tuyaux avec le plus grand diamètre admissible sont utilisés. Cela rend l'installation difficile et le coût des conduites d'eau de grand diamètre est plus élevé.
- Il est recommandé d'utiliser uniquement des tuyaux en acier. Il est permis d'utiliser du polypropylène. Les autres modèles non métalliques sont interdits.
- Il n'est pas possible de régler la température dans chaque pièce manuellement ou automatiquement.
- Les chaudières à chauffage indirect ne peuvent pas être incluses dans le régime, ce qui augmente le coût d'obtention de l'eau chaude.
- Il est impossible d'équiper un sol chaud.
Le fonctionnement du chauffage par convection est considérablement affecté par les étranglements. Vous ne pouvez pas utiliser de tuyaux en métal-plastique, car ils sont connectés à des raccords dont le diamètre est plus petit.
Types de systèmes de chauffage
Le circuit de chauffage peut comprendre 1 ou plusieurs circuits de longueurs différentes, avec des radiateurs différents. Cependant, toute option est une modification de seulement deux modèles - monotube ou bitube.
Tuyau simple
L'appareil est aussi simple que possible. Le même tuyau, à son tour, fournit le liquide de refroidissement à chaque radiateur et retourne à la chaudière. L'option la moins chère et la plus sans problème est de chauffer uniquement avec des tuyaux, sans radiateurs. Si des batteries sont incluses dans le circuit, il doit y avoir un minimum de tuyaux et de vannes.
L'eau, se déplaçant constamment vers le dernier radiateur, se refroidit de plus en plus. Cette caractéristique est prise en compte lors du calcul du nombre de sections.
Il existe 2 schémas de version monotube :
- Avec la connexion supérieure - l'eau pénètre dans la batterie par le haut par le tuyau de dérivation supérieur, sort par le bas. L'efficacité du système est maximale pour le chauffage de l'eau chaude.
- Avec une connexion inférieure - le liquide de refroidissement pénètre dans le radiateur par le bas et sort également par le tuyau de dérivation inférieur. Le chemin de passage de l'eau augmente, de sorte que le transfert de chaleur du système est sensiblement plus faible. Les radiateurs avec un grand nombre de sections ne doivent pas être installés ici. Cependant, malgré l'efficacité moindre, il préfère installer un tel système dans les appartements, car il est plus esthétique.
La version classique peut être améliorée en installant un by-pass - dérivations avec vanne à trois voies et dérivations avec vannes. Avec leur aide, vous pouvez réguler l'alimentation en eau d'un autre radiateur et l'éteindre si nécessaire.
Systèmes à deux tuyaux
La version avec un tuyau de retour est appelée version à deux tuyaux. L'eau chaude est fournie au radiateur sous un tuyau et l'eau refroidie est évacuée de chaque appareil de chauffage par le tuyau de retour. Le système est beaucoup plus efficace : chaque radiateur reçoit presque la même quantité de chaleur. Le degré de chauffe peut être réglé sur chaque batterie, si nécessaire, l'exclure du circuit de chauffage. Un gros plus est un calcul plus simple des paramètres du pipeline et des batteries.
Les connexions supérieures et inférieures sont effectuées :
- Dans le premier cas, les tuyaux sont situés au-dessus des radiateurs.
- Dans le second, le tuyau d'alimentation est placé sous la batterie. Cette option est plus esthétique, mais la perte de charge est trop faible, le schéma est donc très rarement utilisé.
Les calculs tiennent compte du sens d'évacuation de l'eau. Si elle coïncide avec la direction du liquide chaud, un schéma de passage, la durée des cycles est égale. Dans ce cas, les radiateurs chauffent de la même manière. Si une impasse est utilisée, l'eau froide et l'eau chaude se déplacent dans des directions différentes, les batteries qui ont un cycle plus court chauffent plus rapidement.
Comment apparaît la tête circulante ?
Le mouvement de l'eau dans le chauffage par convection ne fournit qu'une différence dans la densité de l'eau chaude et froide. Lorsqu'il est chauffé, la densité du liquide de refroidissement diminue et elle augmente; lorsqu'il est refroidi, il augmente et il déplace un liquide plus chaud. Plus la différence de pression hydrostatique de la colonne d'eau froide et chaude est grande, plus la hauteur de refoulement est élevée, meilleur est le fonctionnement du chauffage.
La tâche principale dans l'organisation du système est d'atteindre la perte de charge maximale.
- Un élément obligatoire du circuit est le collecteur d'accélération ou la colonne montante principale. Il s'agit d'un tuyau vertical qui monte de l'échangeur de chaleur au sommet du système. Un vase d'expansion est monté ici - un diaphragme ouvert ou fermé avec une vanne d'air pour l'évacuation de l'air.
- La colonne montante principale doit avoir une température maximale, le collecteur est donc isolé. Sa hauteur ne dépasse pas 10 m. Idéalement, la colonne montante n'entre pas en contact avec les tuyaux de retour.
- Pour créer une chute de pression suffisante, une grande colonne de liquide froid doit être créée. Ceci est réalisé en installant la chaudière au point le plus bas du système. Dans une maison privée, l'appareil est placé dans un sous-sol, dans un appartement - dans un renfoncement. Plus le niveau des batteries est au-dessus du niveau de la chaudière, plus l'eau froide se forme sous pression et plus elle déplace activement l'eau chaude.
Pour améliorer la pression de circulation, des batteries avec la plus grande surface de travail possible sont sélectionnées. Plus le liquide de refroidissement dégage de la chaleur et plus l'eau entre dans la chaudière est froide, mieux le chauffage fonctionne.
Le principe de la construction d'un système de chauffage à circulation naturelle
Les principaux paramètres du chauffage par circulation naturelle sont la hauteur de refoulement et la résistance hydrostatique. Le premier indicateur est calculé comme suit :
P = h (p0-p1) = m (kg / m3-kg / m3) = kg / m2 = mm Hgoù:
- P - la pression dans le système ;
- h - la différence de hauteur entre le centre de la batterie la plus basse et le centre de la chaudière ;
- p0 - densité du liquide chauffé ;
- p1Est la densité de l'eau froide.
Plus la différence de hauteur est grande, plus la chute de pression est importante. Cependant, l'indicateur a une limitation - pas plus de 3 m.
Il est presque impossible de calculer la valeur du deuxième facteur - la résistance hydraulique. Le modèle qui le décrit est extrêmement complexe et comprend de nombreuses variables. Ici, nous sommes limités à des calculs approximatifs.
Pour améliorer l'efficacité du système, les recommandations sont suivies :
- Les tuyaux avec le plus grand diamètre possible sont sélectionnés. Dans ce cas, le débit diminue légèrement, mais la résistance diminue plus fortement.
- Installez le moins de vannes possible. Assurez-vous que le circuit comprend un minimum de virages et d'étranglements.
- Au niveau du raccordement inférieur, les radiateurs doivent être équipés de robinets Mayevsky afin d'évacuer l'excès d'air.
- Un tuyau métallique est utilisé pour le collecteur, car il est important d'atteindre un chauffage maximal pour créer une perte de charge. Les tuyaux desservant les batteries peuvent être en polypropylène.
Une bonne isolation thermique améliore les performances de chauffage. Isoler le collecteur d'accélération, les tuyaux d'alimentation et de retour s'ils traversent des pièces non chauffées.
