- Principios del proceso de circulación natural.
- Reglas para la selección e instalación de tuberías.
- Esquemas de calefacción de un tubo y dos tubos.
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
¡Ayuda al desarrollo del sitio, compartiendo el artículo con amigos!
Se elige la construcción de una red autónoma de calefacción del tipo gravitacional, si es inapropiada, y algunas veces es imposible instalar una bomba de circulación o conectarse a una fuente de alimentación centralizada.
Tal sistema es más barato en su disposición y es completamente independiente de la electricidad. Sin embargo, su rendimiento depende en gran medida de la precisión del diseño.
Para que el sistema de calefacción con circulación natural funcione sin problemas, es necesario calcular sus parámetros, instalar correctamente los componentes y elegir razonablemente un circuito de agua. Le ayudaremos a resolver estos problemas.
Describimos los principios fundamentales del sistema gravitatorio, proporcionamos consejos para elegir una tubería, describimos las reglas para ensamblar el contorno y colocar los nodos de trabajo. Prestamos especial atención a las características del diseño y operación de los esquemas de calefacción de una y dos tuberías.
Principios del proceso de circulación natural.
El proceso de movimiento de agua en el circuito de calefacción sin el uso de una bomba de circulación ocurre debido a las leyes físicas naturales.
Comprender la naturaleza de estos procesos le permitirá desarrollar de manera competente el diseño de un sistema de calefacción para casos típicos y no estándar.
La opción natural, que predetermina el movimiento del refrigerante bajo la influencia de la gravedad, se utiliza en casas de campo y apartamentos con sistemas de calefacción independientes. 
El volumen de reserva necesario para la expansión del portador de calor en el curso de la calefacción es proporcionado por un tanque ancho abierto 
En la construcción de sistemas con el movimiento natural del refrigerante hay esquemas de una y dos tuberías. Contornos monotubos arreglados con cableado superior. 
Los sistemas de gravedad de dos tuberías están construidos con cableado superior e inferior. Las áreas horizontales siempre se colocan con una pendiente de 2-3 mm por metro lineal 
Una desventaja importante de los sistemas de calentamiento por gravedad es una cabeza débil, por lo que no construyen contornos de más de 30 m horizontalmente. 
En sistemas con un movimiento gravitacional del refrigerante, un mínimo de dispositivos técnicos, como resultado, un mínimo de problemas de ajuste y reparación 
En la preparación del refrigerante se utilizó fuel oil sólido y todo tipo de calderas de gas. 
Dejar que el refrigerante se caliente a la temperatura de vaporización + 105º a la salida de la caldera. Este hecho debe tenerse en cuenta al seleccionar equipos y tuberías para la construcción.
Diferencia máxima de la presión hidrostática.
La propiedad física principal de cualquier refrigerante (agua o anticongelante) que contribuye a su movimiento a lo largo del contorno durante la circulación natural es una disminución de la densidad al aumentar la temperatura.
La densidad del agua caliente es menor que la del frío y, por lo tanto, existe una diferencia en la presión hidrostática de la columna de líquido caliente y frío. El agua fría, que fluye hacia el intercambiador de calor, desplaza el tubo caliente.
Durante la circulación natural, la fuerza impulsora del agua en el circuito es la caída de la presión hidrostática entre las columnas de líquido frío y caliente.
El circuito de calefacción de la casa se puede dividir en varios fragmentos. En los fragmentos "calientes" el agua sube, y en el "frío" - abajo. Los límites de los fragmentos son el punto superior e inferior del sistema de calefacción.
La tarea principal en el modelado de un sistema con circulación natural de agua es lograr la máxima diferencia posible entre la presión de la columna de líquido en los fragmentos "calientes" y "fríos".
El colector de aceleración (elevador principal), una tubería vertical dirigida hacia arriba desde el intercambiador de calor, es un elemento clásico para la circulación natural del circuito de agua.
El colector de aceleración debe tener una temperatura máxima, por lo que se calienta en toda la longitud. Aunque, si la altura del colector no es grande (como en las casas de una sola planta), es posible que no se realice el aislamiento, ya que el agua no tendrá tiempo de enfriarse.
Por lo general, el sistema está diseñado de tal manera que el punto superior del colector de aceleración coincida con el punto superior de todo el contorno. Allí, si se usa un tanque de diafragma, se instala una salida para un tanque de expansión de tipo abierto o una válvula de ventilación de aire.
Entonces, la longitud del fragmento de contorno "caliente" es la mínima posible, lo que conduce a una disminución de la pérdida de calor en esta área.
También es deseable que el fragmento de contorno "caliente" no se combine con una sección larga que transporte el refrigerante enfriado. Idealmente, el punto inferior del circuito de agua coincide con el punto inferior del intercambiador de calor colocado en el dispositivo de calentamiento.
Cuanto más baja esté la caldera en el sistema de calefacción, más baja será la presión hidrostática de la columna de líquido en la sección caliente del circuito
Para el segmento del circuito de agua "fría", también hay reglas que aumentan la presión del fluido:
- Cuanto mayor es la pérdida de calor en la parte "fría" de la red de calefacción, menor es la temperatura del agua y mayor su densidad, por lo tanto, el funcionamiento de los sistemas con circulación natural es posible solo con una transferencia de calor significativa;
- cuanto mayor sea la distancia desde el punto más bajo del contorno hasta la conexión de los radiadores, mayor será la porción de la columna de agua con la temperatura mínima y la densidad máxima.
Para garantizar que se cumple la última regla, a menudo la estufa o la caldera se instalan en el punto más bajo de la casa, por ejemplo, en el sótano. Esta colocación de la caldera proporciona la distancia máxima posible entre el nivel inferior de los radiadores y el punto de entrada de agua en el intercambiador de calor.
Sin embargo, la altura entre los puntos inferior y superior del circuito de agua durante la circulación natural no debe ser demasiado grande (en la práctica, no más de 10 metros). El horno o la caldera, calientan solo el intercambiador de calor y la parte inferior del colector de aceleración.
Si este fragmento es insignificante en relación con la altura total del circuito de agua, entonces la caída de presión en el fragmento del circuito "caliente" será insignificante y el proceso de circulación no comenzará.
El uso de sistemas con circulación natural para edificios de dos pisos está totalmente justificado, y será necesaria una bomba de circulación para un mayor número de pisos.
Minimizando la resistencia al movimiento del agua.
Al diseñar un sistema con circulación natural, es necesario considerar la velocidad del refrigerante a lo largo del contorno.
En primer lugar, cuanto más rápida sea la velocidad, más rápida será la transferencia de calor a través del sistema "caldera - intercambiador de calor - circuito de agua - radiadores de calefacción - sala".
En segundo lugar, cuanto más rápida sea la velocidad del líquido a través del intercambiador de calor, es menos probable que hierva, lo que es especialmente importante en el calentamiento del horno.
Hervir el agua en el sistema puede ser muy costoso: el costo de desmantelar, reparar y volver a instalar el intercambiador de calor requiere mucho tiempo y dinero.
En los sistemas de calefacción con circulación forzada, la velocidad del movimiento del agua depende principalmente de los parámetros de la bomba de circulación.
Cuando el calentamiento del agua con circulación natural depende de los siguientes factores:
- diferencias de presión entre los fragmentos de contorno en su punto más bajo;
- Resistencia hidrodinámica del sistema de calefacción.
Las formas de maximizar la diferencia de presión se discutieron anteriormente. La resistencia hidrodinámica de un sistema real no se puede calcular precisamente debido a un modelo matemático complejo y un gran número de datos entrantes, cuya precisión es difícil de garantizar.
Sin embargo, existen reglas generales, cuyo cumplimiento reducirá la resistencia del circuito de calefacción.
Las razones principales de la disminución de la velocidad del agua son la resistencia de las paredes de la tubería y la presencia de constricciones debido a la presencia de accesorios o válvulas de cierre. En caudales bajos, la resistencia de las paredes está prácticamente ausente.
La excepción la hacen los tubos largos y delgados, característicos de la calefacción mediante un suelo con aislamiento térmico. Como regla general, los contornos separados con circulación forzada se distinguen por ello.
Al elegir los tipos de tubería para un circuito con circulación natural, se deberá tener en cuenta el estrechamiento técnico al instalar el sistema. Por lo tanto, es indeseable utilizar tuberías de metal y plástico para la circulación natural del agua debido a su conexión con accesorios con un diámetro interno mucho más pequeño.
La instalación de tuberías de metal y plástico reduce un poco el diámetro interior y es un serio obstáculo para el camino del agua con una cabeza débil (+)
Reglas para la selección e instalación de tuberías.
La elección entre tuberías de acero o polipropileno durante cualquier circulación se realiza según el criterio de la posibilidad de su uso para agua caliente, así como desde el punto de vista del precio, la facilidad de instalación y la vida útil.
El soporte de suministro se monta desde una tubería de metal, ya que el agua de la temperatura más alta pasa a través de él, y en el caso de la calefacción del horno o de un mal funcionamiento del intercambiador de calor, puede pasar vapor.
Cuando es necesaria la circulación natural, el diámetro de la tubería es ligeramente mayor que en el caso de la bomba de circulación. Por lo general, para calefacción de espacio hasta 200 metros cuadrados. m, el diámetro de la aceleración del colector y la tubería en la entrada del retorno al intercambiador de calor es de 2 pulgadas.
Esto se debe a una menor velocidad del agua en comparación con la opción de circulación forzada, lo que conduce a los siguientes problemas:
- disminución en la cantidad de calor transferido por unidad de tiempo desde la fuente a la habitación climatizada;
- La aparición de obstrucciones o atascos de tráfico aéreo, que no pueden soportar una pequeña presión.
Se debe prestar especial atención al usar el sistema de circulación natural con un esquema de flujo de suministro más bajo para el problema de eliminar el aire del sistema. No se puede extraer completamente del refrigerante a través del tanque de expansión, porque El agua hirviendo entra en los dispositivos primero a lo largo de la línea más baja que ellos mismos.
Durante la circulación forzada, la presión del agua impulsa el aire al colector de aire instalado en el punto más alto del sistema: un dispositivo con control automático, manual o semiautomático. Con la ayuda de las grúas Mayevsky, el ajuste de la transferencia de calor se realiza principalmente.
En las redes de calefacción por gravedad con un suministro ubicado debajo de los instrumentos, los grifos de Mayevsky se utilizan directamente para la purga de aire.
En todos los radiadores de tipo moderno, hay dispositivos de escape de aire, por lo tanto, para evitar la formación de atascos en el circuito, puede hacer una pendiente conduciendo el aire hacia el radiador.
El aire también puede ser expulsado por medio de un respiradero instalado en cada canalización vertical o en una línea aérea colocada paralela a las líneas principales del sistema. Debido a la impresionante cantidad de dispositivos de escape de aire, los esquemas de gravedad del cableado inferior se usan extremadamente raramente.
Con una cabeza débil, un pequeño bloque de aire puede detener completamente el sistema de calefacción. Por lo tanto, de acuerdo con la norma SNiP 41-01-2003, no está permitido instalar tuberías de sistemas de calefacción sin una pendiente a una velocidad del agua de menos de 0.25 m / s.
Con la circulación natural, tales velocidades son inalcanzables. Por lo tanto, además de aumentar el diámetro de las tuberías, es necesario observar pendientes constantes para eliminar el aire del sistema de calefacción. La pendiente está diseñada a una velocidad de 2–3 mm por 1 metro, en las redes de apartamentos la pendiente alcanza los 5 mm por metro lineal de la línea horizontal.
La desviación de alimentación se realiza en el curso del movimiento del agua, de modo que el aire se mueve hacia el tanque de expansión o el sistema de purga de aire ubicado en el punto superior del contorno. Aunque puede hacer una contra-polarización, pero en este caso, adicionalmente debe instalar una válvula para el escape de aire.
La pendiente de la línea de retorno se hace generalmente en la dirección del agua enfriada. Luego, el punto más bajo del circuito coincidirá con la entrada del tubo de retorno al generador de calor.
La combinación más común de dirección de inclinación de las tuberías de flujo y retorno para eliminar los tapones de aire del circuito de agua con circulación natural
Al instalar un piso cálido de un área pequeña en un circuito con circulación natural, es necesario evitar que el aire ingrese a las tuberías estrechas y horizontales de este sistema de calefacción. Es necesario colocar el dispositivo de extracción de aire delante del piso cálido.
Esquemas de calefacción de un tubo y dos tubos.
Al diseñar un esquema de calefacción de una casa con circulación de agua natural, es posible diseñar uno o varios circuitos separados. Pueden diferir significativamente entre sí. Independientemente de la longitud, el número de radiadores y otros parámetros, se realizan mediante un esquema de un solo tubo o dos tubos.
Contorno de una sola línea
El sistema de calefacción que usa la misma tubería para el suministro secuencial de agua a los radiadores se llama una tubería. La opción más simple de un tubo es calentar tubos de metal sin usar radiadores.
Esta es la forma más barata y menos problemática de resolver la calefacción doméstica cuando se elige la circulación natural del refrigerante. El único inconveniente importante es la aparición de tubos voluminosos.
Con la versión más económica del circuito de una tubería con radiadores de calefacción, el agua caliente fluye a través de cada dispositivo sucesivamente. Aquí necesitas un número mínimo de tuberías y válvulas.
A medida que pasa, el refrigerante se enfría, de modo que los radiadores subsiguientes enfrían el agua, lo que debe tenerse en cuenta al calcular el número de secciones.
Un esquema simple de una tubería (arriba) requiere una cantidad mínima de trabajo de instalación e inversión. Una opción más compleja y costosa en la parte inferior le permite apagar los radiadores sin detener todo el sistema
La forma más efectiva de conectar dispositivos de calefacción a una red de un solo tubo se considera la opción diagonal.
De acuerdo con este esquema de circuitos de calefacción con un tipo natural de circulación, el agua caliente ingresa al radiador desde la parte superior, luego del enfriamiento se descarga a través de la tubería ubicada en la parte inferior. Al pasar de manera similar, el agua calentada emite la máxima cantidad de calor.
Con una conexión más baja a la batería como entrada y salida, la transferencia de calor se reduce significativamente, ya que el refrigerante caliente debe pasar por el camino más largo. Debido al enfriamiento significativo en tales esquemas, no se utilizan baterías con un gran número de secciones.
"Leningradka" se caracteriza por una impresionante pérdida de calor, que debe considerarse al calcular el sistema. Su ventaja es que, cuando se usan válvulas de cierre en la entrada y en la salida, los dispositivos se pueden apagar selectivamente para su reparación sin detener el ciclo de calentamiento (+)
Los circuitos de calefacción con una conexión similar de radiadores se denominan "Leningradka". A pesar de la marcada pérdida de calor, se les da preferencia en la disposición de los sistemas de calefacción de apartamentos, lo que se debe a una forma más estética de colocar la tubería.
Un inconveniente importante de las redes de un solo tubo es la incapacidad de apagar una de las secciones de calefacción sin detener la circulación de agua en todo el circuito.
Por lo tanto, generalmente se usa para actualizar el esquema clásico con la instalación de un "bypass" para desviar el radiador utilizando una rama con dos válvulas de bola o una válvula de tres vías. Esto le permite ajustar el flujo de agua al radiador, hasta su cierre completo.
Para edificios de dos o más pisos, se utilizan versiones de una tubería con elevadores verticales. En este caso, la distribución de agua caliente es más uniforme que con elevadores horizontales. Además, las bandas verticales son menos extensas y se adaptan mejor al interior de la casa.
Un circuito de una sola tubería con cableado vertical se utiliza con éxito para calentar habitaciones de dos pisos con circulación natural. Se presenta una variante con la capacidad de apagar los radiadores superiores.
Opción de retorno de tubería
Cuando una tubería se usa para suministrar agua caliente a los radiadores, y la segunda se usa para drenar el enfriado a la caldera o al horno, tal esquema de calefacción se llama dos tuberías. En presencia de radiadores, un sistema similar se usa con más frecuencia que uno de tubo único.
Es más caro porque requiere la instalación de una tubería adicional, pero tiene una serie de ventajas importantes:
- Distribución más uniforme de la temperatura del refrigerante suministrado a los radiadores.
- es más fácil calcular la dependencia de los parámetros de los radiadores en el área de la habitación climatizada y los valores de temperatura requeridos;
- Ajuste más eficiente del suministro de calor a cada radiador.
Dependiendo de la dirección de movimiento del agua enfriada es relativamente caliente, los sistemas de dos tuberías se dividen en pases y en callejones sin salida. Al pasar los diagramas, el movimiento del agua fría se produce en la misma dirección que la caliente, por lo tanto, la duración del ciclo para todo el circuito coincide.
En los circuitos sin salida, el agua enfriada se mueve hacia el calor, por lo tanto, para diferentes radiadores, las longitudes de los ciclos de rotación del refrigerante son diferentes. Dado que la velocidad en el sistema es pequeña, el tiempo de calentamiento puede variar significativamente. Aquellos radiadores cuya duración del ciclo sea menor que el ciclo del agua se calentarán más rápido.
Cuando se elige un callejón sin salida y los esquemas de calefacción pasados provienen principalmente de la comodidad del tubo de retorno
Hay dos tipos de ubicación del revestimiento en relación con los radiadores: superior e inferior. En el revestimiento superior, la tubería que suministra agua caliente se encuentra por encima de los radiadores, y en el revestimiento inferior, por debajo.
En el revestimiento inferior es posible eliminar el aire a través de los radiadores y no es necesario mantener los tubos en la parte superior, lo que es bueno desde el punto de vista del diseño de la habitación.
Sin embargo, sin el colector de aceleración, la caída de presión será mucho menor que cuando se usa el revestimiento superior. Por lo tanto, el delineador de ojos inferior cuando se calientan las habitaciones según el principio de circulación natural prácticamente no se utiliza.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
La organización del esquema de una tubería sobre la base de una caldera eléctrica para una casa pequeña:
El trabajo de un sistema de dos tuberías para una casa de madera de un piso en base a una caldera de combustible sólido de larga combustión:
El uso de la circulación natural durante el movimiento de agua en el circuito de calefacción requiere cálculos precisos y trabajos de instalación técnicamente competentes. Cuando se cumplan estas condiciones, el sistema de calefacción calentará los locales de una casa privada y liberará a los propietarios del ruido de la bomba y la dependencia de la electricidad.
Si tiene alguna pregunta sobre el tema o desea compartir experiencias personales sobre la organización y el funcionamiento del sistema de calefacción de tipo gravitacional, deje comentarios sobre este artículo. El cuadro de comentarios se encuentra a continuación.