Développement indépendant et installation d'un système de chauffage pour une maison privée à circulation naturelle

La planification et l'installation d'un chauffage à circulation naturelle sont considérées comme le moyen le plus simple et le moins coûteux de chauffer une maison. Cependant, pour la mise en œuvre pratique d'un tel projet, vous devez connaître toutes les nuances et règles de choix des composants. Par conséquent, le système de chauffage d'une maison privée à circulation naturelle doit être correctement calculé et un schéma pour son installation doit être élaboré.

Comment fonctionne le chauffage à circulation naturelle

Pour le fonctionnement de tout système de chauffage à eau, il est nécessaire d'assurer la circulation du liquide de refroidissement à travers les tuyaux. Lorsqu'elle est chauffée dans une chaudière, l'eau chaude doit s'écouler dans les batteries et les radiateurs pour transférer la chaleur aux locaux de la maison. Le système de chauffe-eau à circulation naturelle ne fait pas exception.

Le mouvement du liquide de refroidissement se produit en raison de la différence de densité à l'état normal et chauffé. Lorsqu'une chaudière en fonctionnement pénètre dans l'échangeur de chaleur, la température de l'eau augmente et, par conséquent, la densité diminue. Étant donné que la densité du liquide de refroidissement froid est plus élevée, il se lit pour déplacer celui qui est chauffé. En conséquence, le mouvement des masses est formé.

Avant de faire chauffer l'eau à circulation naturelle de vos propres mains, vous devez lire attentivement les caractéristiques techniques et les spécificités de fonctionnement:

• Haut degré de fiabilité... L'absence d'éléments mobiles (roue de la pompe de circulation) et la pression égale à l'atmosphérique assurent le fonctionnement à long terme du système de chauffage naturel d'une maison privée;
• Inertie du système... La circulation naturelle dans un système de chauffage fermé est assurée par une faible différence de pression. Par conséquent, le débit d'eau chaude vers les radiateurs sera minime;
• Respect obligatoire de la pente des autoroutes... Pour un fonctionnement normal, la pente du système de chauffage à circulation naturelle doit correspondre aux données calculées. Les tuyaux sont installés avec une pente depuis la chaudière et pour la conduite de retour - vers la chaudière. Cela garantit des performances optimales du système.

Il convient également de noter que l'installation d'un système de chauffage à circulation naturelle est recommandée pour les projets dont la longueur de canalisation ne dépasse pas 30 m. Sinon, un grand volume de liquide de refroidissement refroidi réduira considérablement sa vitesse.

Le système de chauffage traditionnel d'une maison à deux étages à circulation naturelle peut prévoir l'installation d'une chaudière à gaz, à combustible solide ou électrique. Il est important que leur conception prévoie un système de protection contre la surchauffe en cas de mouvement inverse du liquide de refroidissement ou d'apparition de bourrages d'air.

Chauffages à circulation naturelle

Tout d'abord, il est nécessaire de choisir la bonne disposition des canalisations, des radiateurs et de la chaudière. Étant donné que le chauffage à circulation naturelle ne peut être effectué correctement que selon un plan préétabli, une attention maximale doit être accordée à cette étape des travaux.

Au premier stade, une analyse primaire de la pièce (maison) est effectuée, où il est prévu d'équiper le système d'alimentation en chaleur. La surface habitable, le degré d'isolation thermique des murs extérieurs et le type de chaudière pour chauffer l'eau sont pris en compte.Actuellement, il existe de nombreux schémas avec lesquels vous pouvez faire du chauffage à circulation automatique de vos propres mains. Les plus populaires sont :

• Tuyau simple... La meilleure option pour les petites maisons et appartements ;
• Bitube... Il est sélectionné pour assurer le chauffage de l'air dans les maisons de moyenne et grande superficie, les bâtiments à deux étages.

Cependant, étant donné le principe de fonctionnement d'un système de chauffage à circulation naturelle, il convient de rappeler les principales restrictions - la longueur totale de la ligne, le nombre minimum de nœuds tournants. Par conséquent, ce schéma ne peut pas être utilisé pour le collecteur ou la tuyauterie en T. Des pertes hydrauliques trop importantes affecteront négativement la vitesse de déplacement du liquide de refroidissement.

Lors du calcul d'un système de chauffage à circulation naturelle, il convient de garder à l'esprit que seule de l'eau peut être utilisée dans ce système. L'antigel est trop dense pour ne pas fournir la pression requise dans les canalisations.

Système à un tuyau

Pour les petites maisons de campagne et les maisons de campagne, lors du calcul d'un système de chauffage à circulation naturelle, non seulement les caractéristiques techniques (opérationnelles) sont prises en compte, mais également le coût total du projet. En conséquence, un système de chauffage fiable et peu coûteux devrait être obtenu. Par conséquent, le plus souvent dans ces maisons, un système de chauffage monotube à circulation naturelle est réalisé.

Une caractéristique de ce système est la présence d'une autoroute. Des radiateurs et des batteries y sont connectés en parallèle, formant un seul circuit. Les principaux avantages d'un système de chauffage à circulation naturelle monotube sont le nombre minimum de composants, la faible consommation de matériaux et la facilité d'installation. Cependant, il convient de garder à l'esprit que le taux de refroidissement du liquide de refroidissement dans ce système est assez élevé en raison du transfert séquentiel de chaleur vers chaque radiateur du circuit.

Pour optimiser le régime thermique dans le système de chauffage naturel d'une maison privée, il est nécessaire de prévoir la présence des composants suivants :

• By-pass dans la tuyauterie de chaque radiateur... Il permettra de limiter le débit de liquide de refroidissement dans la batterie sans modifier les paramètres de l'ensemble du système. Avec son aide, vous pouvez éteindre complètement l'appareil de chauffage pour le remplacement ou la réparation, sans interrompre l'alimentation en chaleur;
• Thermostats à piles. Ils sont installés dans un système de chauffage à circulation naturelle couplé à un by-pass. Un élément thermique automatique modifiera la section transversale du diamètre d'écoulement du tuyau de radiateur, ajustant ainsi le degré de chauffage de l'appareil;
• Grue Mayevsky... Composant obligatoire dans la garniture de radiateur. Comme il n'est pas toujours précis de calculer un système de chauffage à circulation naturelle, vous devriez envisager un système d'évacuation d'air. C'est à cela que la grue Mayevsky est destinée.

Un autre avantage du système de chauffage monotube à circulation naturelle est son faible encombrement. L'installation de la ligne peut se faire à la fois ouverte et fermée. Il est seulement important d'assurer le raccordement des radiateurs à celui-ci.

Pour un système de chauffage de l'eau à circulation naturelle avec une seule canalisation, la chaudière et les radiateurs peuvent être situés au même niveau, ce qui est interdit pour les autres schémas.

Système à deux tuyaux

Le fonctionnement stable du chauffage dans les maisons moyennes et grandes ne peut être assuré qu'en séparant les courants d'eau chaude et froide. Dans ce cas, la meilleure option serait un système de chauffage à circulation naturelle à deux tuyaux.

Pour le fonctionnement normal du système, il est nécessaire de prévoir l'installation de la chaudière en dessous du niveau des radiateurs. Ceci est nécessaire pour créer une pression d'eau refroidie, ce qui crée une circulation naturelle dans un système de chauffage fermé. Pour la meilleure pression, il est nécessaire de réaliser une colonne montante accélératrice immédiatement après la chaudière. Un vase d'expansion est installé à son point le plus haut.À partir de celui-ci, un tuyau de coulée est monté en biais, auquel les radiateurs sont connectés.

Un système de chauffage à deux tuyaux correctement calculé et installé avec circulation naturelle fonctionnera même avec une différence de température minimale entre le liquide de refroidissement refroidi et chauffé. Pour mettre en œuvre un tel projet, vous devez prendre en compte les nuances suivantes:

• Emplacement de la chaudière chauffage de l'eau à faire soi-même avec circulation naturelle. Le plus souvent, il est situé dans un sous-sol ou une pièce en sous-sol. Il est nécessaire de fournir un régime de température, une ventilation et une lumière naturelle normaux;
• Test de connexion sur le vase d'expansion... Même si vous calculez correctement le système de chauffage à circulation naturelle, il y aura toujours une probabilité de diminution critique du volume d'eau. À l'aide d'un tuyau de contrôle, vous pouvez surveiller cet indicateur;
• Unités d'appoint et de vidange d'eau... Ils sont au point le plus bas - sur le tuyau de retour. Afin de réaliser correctement le chauffage à circulation naturelle, il est nécessaire de prévoir à l'avance les méthodes de remplissage automatique (semi-automatique) du système, ainsi que le drainage opérationnel de l'eau.

Grâce à l'émergence de nouveaux matériaux, vous pouvez créer de vos propres mains un système de chauffage à deux tuyaux à circulation naturelle à partir de tuyaux en acier ou en polymère. Tout dépend du budget, de la disponibilité des outils et des matériaux appropriés.

Dans un système de chauffage à circulation naturelle à deux tuyaux, l'installation de by-pass n'est pas nécessaire. Il est seulement important de prévoir l'installation de vannes d'arrêt pour une éventuelle déconnexion de l'appareil de la ligne commune.

Calcul de la puissance de chauffage avec circulation naturelle

Pour calculer les paramètres de base de l'apport de chaleur, il est recommandé d'utiliser des programmes spécialisés. Avec leur aide, vous pouvez calculer le système de chauffage à circulation naturelle aussi précisément que possible. Mais si cela n'est pas possible, d'autres méthodes simplifiées sont utilisées.

Le moyen le plus simple est de calculer la puissance requise de la chaudière en utilisant le rapport de 1 kW d'énergie thermique pour 10 m² de surface au sol. Dans ce cas, le résultat obtenu doit être multiplié par un coefficient qui dépend des conditions climatiques de la région.

Ses valeurs pour un système de chauffage de l'eau à circulation naturelle sont données dans le tableau. Ces coefficients sont recommandés et peuvent être remplacés par d'autres en fonction des caractéristiques réelles de la maison. Mais dans tous les cas, cette méthode vous permettra de déterminer les paramètres approximatifs du système de chauffage. Par conséquent, son application est une étape obligatoire dans la conception de l'alimentation en chaleur.

Cependant, cela ne prend pas en compte le degré d'isolation thermique du bâtiment, le nombre et les caractéristiques des structures de fenêtres et de portes. Par conséquent, il est préférable d'utiliser une méthode différente pour calculer un système d'alimentation en chaleur à circulation naturelle. Étapes de calcul :

1. 1 m³ d'un bâtiment résidentiel nécessitera 400 W de chaleur. En multipliant la puissance par le volume du bâtiment, on obtient la valeur initiale de l'énergie thermique.
2. Pour compenser les pertes de chaleur par les fenêtres, nous multiplions le nombre de structures par 100 W. La même technique est utilisée pour les portes extérieures, mais avec une compensation de 200 W chacune.
3. Si la pièce a un mur extérieur, alors pour le fonctionnement normal du système de chauffage naturel d'une maison privée, le résultat est multiplié par un facteur de correction de 1,2.
4. Pour les maisons individuelles, les déperditions thermiques par le toit et le sol sont prises en compte avec un coefficient de 1,5.

Il convient de noter que même ce calcul sera approximatif. Lors de la planification de l'installation d'un apport de chaleur à circulation naturelle de vos propres mains pour une grande maison, il est recommandé de contacter un spécialiste pour calculer avec précision les principales caractéristiques du système.

Pour minimiser les pertes de chaleur dans un bâtiment, une bonne isolation thermique des murs extérieurs, du plafond et du toit est requise.Cela réduira les coûts de fonctionnement du chauffage à eau chaude à circulation naturelle de bricolage.

Règles pour l'élaboration d'un schéma de chauffage à circulation naturelle

Connaissant les principes de base du fonctionnement d'un système d'alimentation en chaleur à circulation naturelle et en choisissant le schéma optimal, vous pouvez procéder à l'assemblage. Cette étape n'est pas moins importante que les précédentes, car le fonctionnement ultérieur du chauffage dépendra des paramètres techniques des composants.

Il est nécessaire de prendre en compte toutes les caractéristiques de ce système. Dans les schémas à circulation forcée, la compensation des pertes hydrauliques est due au fonctionnement de la pompe de circulation. Pour les systèmes à circulation naturelle en chauffage fermé, un tel mécanisme n'existe pas. Par conséquent, pour minimiser les pertes, vous devez faire attention aux points de conception et de sélection des composants suivants :

• Tuyaux de chauffage... Leur diamètre doit être compris entre DN32 et DN40. De cette façon, le frottement de l'eau contre la surface intérieure est compensé. Il est également recommandé de choisir des produits polymères à paroi lisse. Leur diamètre extérieur réel est de 40 à 50 mm ;
• Schéma de câblage de l'autoroute... Il est nécessaire d'éviter les nœuds tournants qui augmentent la résistance hydraulique dans le système;
• Hauteur de rehausseur... Dans le schéma de chauffage d'une maison à deux étages à circulation naturelle, il devrait être plus haut que le plafond du deuxième étage. Le vase d'expansion est situé dans le grenier;
• Caractéristiques des vannes d'arrêt... Sa présence ne doit pas affecter les paramètres du système.

Pour une meilleure compréhension des principes du schéma de chauffage d'une maison à deux étages à circulation naturelle, une analogie peut être établie avec les vases communicants bien connus. Dans ce cas, la chaudière sera en dessous du niveau des radiateurs, donc le flux de liquide circulera vers elle. C'est pourquoi, lors de l'élaboration d'un schéma et de l'installation d'un système de chauffage à circulation naturelle, il doit être placé le plus bas possible.

Pour éviter une modification du débit d'eau, une vanne spéciale est installée sur le tuyau de retour. Ce phénomène peut se produire lors du premier démarrage du système, lorsque la différence de température entre les fluides chauffants est faible.

Pente de chauffage à circulation naturelle

L'installation d'un système d'alimentation en chaleur à circulation naturelle n'est pratiquement pas différente d'un schéma technologique standard. Pour cela, les mêmes matériaux et outils sont utilisés. La différence réside dans la pente obligatoire du système de chauffage à circulation naturelle.

Pour assurer le fonctionnement du système, la canalisation d'alimentation de la colonne montante de surpression doit avoir une pente vers les radiateurs de chauffage. Le degré de changement dans la position des points supérieur et inférieur de la ligne d'alimentation est déterminé par un rapport de 1:10. Ceux. pour chaque mètre de tuyau, une pente de 10 mm est requise.

Pour la ligne de retour, modifiez la position de la direction de la pente. Dans cette section du système, il doit aller des radiateurs vers la chaudière. Ainsi, une condition supplémentaire est créée pour l'effet gravitationnel sur le liquide de refroidissement.

L'un des avantages d'un système de chauffage à circulation naturelle est sa facilité d'entretien. Le propriétaire de la maison peut réparer lui-même la fuite ou remplacer le radiateur défectueux. Mais pour cela, vous devez acheter des kits de réparation à l'avance.

Le matériel vidéo montre un circuit de chauffage à circulation naturelle avec une description détaillée de son fonctionnement et de son équipement :