Divers systèmes de chauffage sont utilisés pour créer une température confortable dans la maison. Assurer une circulation forcée du liquide de refroidissement est efficace, mais pas toujours possible. S'il peut y avoir des pannes de courant ou un manque d'électricité dans une maison de campagne (résidence d'été), un autre système serait la meilleure option. Un système de chauffage gravitationnel de type fermé auto-conçu et auto-installé remplira ses fonctions sans installer de pompe ni d'autre équipement électrique.
Caractéristiques du système de chauffage gravitationnel
Le principe de fonctionnement est basé sur la propriété de l'eau de se dilater avec l'augmentation de la température. La création d'une différence de pression dans une boucle fermée de tuyaux est la base de la circulation du fluide. Grâce à cet effet, le système de chauffage fermé gravitationnel a reçu un autre nom - la gravité.
Structurellement, il devrait comprendre les éléments suivants :
- Chaudière... Dispositif conçu pour transférer l'énergie de la combustion d'un combustible (bois, charbon, gaz, etc.) à un caloporteur (eau, antigel). Dans un système de chauffage fermé gravitationnel, cela se fait à l'aide d'un échangeur de chaleur situé le plus près possible de la chambre de combustion dans la chaudière ;
- Pipelines... Nécessaire pour le transport du liquide chauffé de l'échangeur de chaleur aux appareils de chauffage ;
- Radiateurs... Ils sont la principale source de chaleur dans la pièce. Leur grande surface assure un échange thermique maximal entre l'eau chauffée et l'air de la pièce ;
- Dispositifs de contrôle et de sécurité... Ceux-ci comprennent un vase d'expansion, une vanne gravitaire pour le chauffage, des vannes et des papillons.
Lors du chauffage de l'eau dans l'échangeur de chaleur, elle se dilate, ce qui crée une surpression. À son tour, le caloporteur froid du tuyau de retour a une densité plus élevée et commence à déplacer le liquide à haute température. En conséquence, la circulation se produit.
L'un des principaux éléments du système est le collecteur de surpression - un tuyau de dérivation vertical connecté à la chaudière. Si un système de chauffage gravitationnel est fabriqué de vos propres mains, il doit porter une attention particulière - du matériau utilisé pour la fabrication des tuyaux et se terminant par leur diamètre.
Plus le volume du collecteur de suralimentation est grand, plus la vitesse du liquide de refroidissement est élevée. Pour ce faire, vous devez calculer sa section et sa hauteur optimales.
Le système de chauffage par gravitation d'une maison à deux étages doit être conçu de manière à ce que le liquide de refroidissement puisse être réparti le plus uniformément possible sur plusieurs circuits.
Description détaillée du système
Lors du chauffage de l'eau, une partie s'évapore inévitablement sous forme de vapeur. Pour un retrait rapide, un vase d'expansion est installé tout en haut du système. Il remplit 2 fonctions - l'excès de vapeur est évacué par le trou supérieur et la perte de volume de liquide est automatiquement compensée. Ce schéma est dit ouvert.
Cependant, il présente un inconvénient important - l'évaporation relativement rapide de l'eau. Par conséquent, pour les grands systèmes ramifiés, ils préfèrent fabriquer de leurs propres mains un système de chauffage gravitationnel de type fermé. Les principales différences entre son schéma sont les suivantes.
- Au lieu d'un vase d'expansion ouvert, un évent automatique est installé au point le plus élevé de la canalisation. Un système de chauffage gravitationnel de type fermé, en train de chauffer le liquide de refroidissement, produit une grande quantité d'oxygène à partir de l'eau, qui, en plus de la surpression, est une source de rouille des éléments métalliques. Pour l'élimination rapide de la vapeur à forte teneur en oxygène, un évent automatique est installé;
- Pour compenser la pression du liquide de refroidissement déjà refroidi, un vase d'expansion à membrane de type fermé est monté devant le collecteur d'entrée de la chaudière. Si la pression gravitationnelle dans le système de chauffage dépasse la norme admissible, la membrane élastique compense cela en augmentant le volume total.
Sinon, lors de la conception et de l'installation d'un système de chauffage par gravitation uniquement de vos propres mains, vous pouvez respecter les règles et recommandations habituelles.
Systèmes de chauffage gravitationnel pour une maison à un étage et à deux étages
S'il est prévu que le chauffage gravitationnel sous pression soit installé dans une maison à un étage, vous pouvez utiliser le schéma monotube "Leningrad".
Une caractéristique de ce schéma est un tuyau auquel plusieurs appareils de chauffage sont connectés en parallèle. Cependant, cela conduit à une répartition inégale de la chaleur - plus le radiateur est éloigné de la chaudière, plus la température de l'eau qui y pénètre est basse. Pour résoudre ce problème, vous pouvez mettre à niveau le système de chauffage gravitationnel de type fermé :
- Installation de vannes. Avec son aide, vous pouvez réduire le volume de liquide de refroidissement pour les appareils de chauffage situés plus près de la chaudière. Ainsi, la puissance calorifique de l'énergie dans les premières sections du système diminuera;
- Augmenter le nombre de sections de radiateurs en s'éloignant de la chaudière ;
- Installer des tuyaux de plus grand diamètre à l'endroit où les tuyaux de dérivation sont raccordés aux appareils de chauffage. Cela réduira la pression gravitationnelle du système de chauffage dans cette zone, ce qui réduira la vitesse de circulation de l'eau dans le radiateur.
Ce schéma est acceptable pour une petite longueur de l'autoroute. Cependant, il n'est pas recommandé de l'installer pour une maison à deux étages. Dans ce cas, un système de chauffage gravitationnel ramifié à deux tuyaux sera nécessaire, dont le calcul est effectué pour des sections individuelles.
Sa particularité réside dans le fait que des circuits séparés aboutissent à la canalisation centrale située en partie haute de la ligne. Des appareils de chauffage sont connectés à chacun d'eux. Il est important qu'ils soient de la même longueur. Sinon, tout le liquide se précipitera dans la zone de moindre résistance - dans un court-circuit.
Pour empêcher le mouvement du liquide de refroidissement vers la sortie de la chaudière, un clapet anti-retour à gravité est installé pour le chauffage. C'est un élément indispensable pour le système de chauffage gravitationnel d'une maison à deux étages.
Calcul du système de chauffage gravitationnel
Avant de procéder à l'installation de tuyaux et d'appareils de chauffage, il est nécessaire de calculer les paramètres de l'ensemble du système. Pour cela, des caractéristiques hydrauliques sont calculées, ce qui affectera par la suite le choix du diamètre optimal du pipeline. Avant de calculer un système de chauffage gravitationnel, vous devez connaître les paramètres de base. Ils seront nécessaires pour calculer la valeur réelle de la hauteur manométrique (Рц) :
- Distance du centre de la chaudière au centre du réchauffeur (h). Plus il est grand, meilleure sera la circulation du fluide. Par conséquent, lors de l'installation d'un système de chauffage par gravitation de vos propres mains, il est recommandé de monter la chaudière au point le plus bas de la maison - le sous-sol;
- Pression de circulation du liquide de refroidissement chauffé (Pr) et refroidi (Po).
Que le système de chauffage gravitationnel soit calculé pour des maisons à deux étages ou à un étage, la valeur de ces derniers paramètres dépend directement de la différence de température de l'eau. Ces données peuvent être extraites de données tabulaires.
Par exemple, avec une valeur de h-4 m et une différence de température de 20° (80/60), le chauffage gravitationnel aura une pression de 4 * 112 = 448 Pa. Pour des calculs ultérieurs, il est recommandé d'utiliser des systèmes logiciels spécialisés qui prennent en compte tous les paramètres d'un système de chauffage gravitationnel de type fermé.
Souvent, le diamètre du tuyau raccordé à la sortie de la chaudière doit être DN 40 ou DN 50. Cela garantira des pertes minimales résultant du frottement de l'eau contre les parois du tuyau.
Une autre caractéristique est la différence de température du liquide de refroidissement. Plus il est grand, plus la pression de circulation est élevée. Par conséquent, en plus de la répartition uniforme de la chaleur entre les appareils de chauffage, lors de la conception du système de chauffage par gravité, il est nécessaire de garantir indépendamment la température minimale du liquide avant d'entrer dans l'échangeur de chaleur de la chaudière.
Sélection des composants et du matériel de fabrication
Après l'avènement des tuyaux en polymère, le système de chauffage gravitationnel en polypropylène (PP) est devenu très populaire. Ce matériau est facile à traiter, un minimum d'équipement est nécessaire pour connecter les sections individuelles.
Cependant, tous les types de ces tuyaux ne sont pas destinés à être installés comme élément chauffant. Considérez les principaux critères de sélection :
- La présence d'une couche de renfort... Le système de chauffage gravitationnel en polypropylène peut être affecté par des températures élevées - jusqu'à 95 ° C. Pour préserver la forme originale du tuyau, un raidisseur est nécessaire, qui est une couche de papier d'aluminium ou de fibre de verre;
- épaisseur du mur... Dans un système de chauffage gravitationnel avec un vase d'expansion fermé, une pression élevée peut s'accumuler. Pour éviter d'endommager le pipeline, les tuyaux en polypropylène doivent être PN20 ou supérieur. L'épaisseur de leurs parois dépend du diamètre.
Ce tuyau peut être utilisé pour équiper un collecteur de surpression. Cependant, pour atteindre la différence de température, il est recommandé que la conduite de retour soit en acier. En plus d'abaisser la température du liquide de refroidissement avant d'entrer dans la chaudière, ce matériau permet de réduire la résistance hydraulique.
Recommandations d'installation
Après avoir terminé le calcul d'un système de chauffage gravitationnel composé de tuyaux en polypropylène ou en acier, vous pouvez commencer à l'installer. Pour atteindre une efficacité optimale, les experts recommandent d'apporter des modifications mineures mais importantes au schéma standard :
- Pente des autoroutes... La pression gravitationnelle optimale pour le système de chauffage peut être obtenue par la pente des tuyaux après l'évent et sur le tuyau de retour après le dernier appareil de chauffage ;
- Installation d'une pompe de circulation sur le by-pass... Cela contribuera à réduire l'inertie du système. Le temps de chauffage de l'agent de chauffage peut être très long, de sorte que la pompe peut augmenter la vitesse de son avance le long de la ligne jusqu'à ce que le régime de température requis soit atteint ;
- Points de retournement minimaux dans le pipeline... Ils créent une résistance hydraulique inutile, ce qui affecte la diminution de la vitesse de déplacement de l'eau;
- Installation d'éléments de protection... En installant un clapet anti-retour pour le chauffage par gravité, il est possible d'éviter la circulation de l'eau dans le mauvais sens. Ceci est particulièrement nécessaire pour un système avec un routage supérieur et plusieurs circuits.
Les principaux composants d'un chauffage par gravité sous pression correctement réalisé sont des calculs préliminaires calculés par des professionnels, la sélection des bons matériaux et le respect de la technologie d'installation. Cela permettra de créer un système efficace pour maintenir une température confortable dans la maison.
Des conseils pour organiser et utiliser une vanne à gravité pour le chauffage lors de l'installation d'un sol chaud, des éléments supplémentaires, peuvent être vus dans la vidéo:
