En pequeñas casas y apartamentos privados, la calefacción es independiente de la electricidad. Para ciudades y pueblos pequeños, una situación es típica cuando, por varias razones, una subestación falla, el cableado está dañado, etc. El sistema de calefacción de circulación natural no incluye un solo módulo que funcione desde la red eléctrica.
Características del sistema de calefacción de circulación natural.
Cualquier esquema de calefacción incluye varios elementos obligatorios:
- La caldera que calienta el agua: gas, madera, turba. Un requisito previo es el encendido piezoeléctrico, de lo contrario será imposible iniciar el dispositivo sin electricidad.
- La tubería de suministro suministra agua calentada a los radiadores. Las tuberías se colocan con una cierta pendiente: 0.5–1 cm por 1 m, para que el agua pueda moverse por gravedad. Los conductos de agua "caliente" se colocan con una pendiente hacia los radiadores.
- Dispositivos de calentamiento: baterías de cualquier tipo. A través de ellos, se produce la transferencia de calor principal.
- Tubo de retorno: a través de él, el refrigerante enfriado se devuelve a la caldera. Las tuberías "frías" se montan con una pendiente de 0.5–1 cm por 1 m hacia la caldera.
- Tanque de expansión: ubicado en el punto más alto del sistema. Cuando el agua se calienta, aumenta de volumen. El tanque compensa este exceso.
El sistema funciona de la siguiente manera: el agua se calienta en la caldera, se expande, su densidad disminuye y el líquido se eleva a lo largo del tubo ascendente central. El tanque de expansión se llena para igualar la presión entre agua fría y caliente. Luego, desde arriba, el agua se baja a través de la tubería de suministro a cada batería, donde se enfría, liberando calor al aire y las superficies. El líquido enfriado se mueve a través de los tubos de retorno a la caldera. Dado que la densidad del agua enfriada es más baja y regresa a la caldera, expulsa el líquido calentado menos denso y hace que suba.
Además de la función de compensación de presión, el tanque de expansión desempeña otra función. Junto con el agua, el aire ingresa a las tuberías. Cuando se acumula, se produce un tapón de aire, que no permite que el refrigerante se mueva a través de las tuberías. Sin embargo, en los sistemas convectivos, debido a la ubicación de la tubería bajo una pendiente, las burbujas de aire se elevan hacia el tanque de expansión. Como este dispositivo está abierto y en contacto con el aire, las burbujas salen del sistema.
El diseño es simple, pero requiere cálculos muy precisos. El agua que se mueve a lo largo de la tubería crea fricción, disminuye la velocidad y emite calor más rápido. Cuando cambia la dirección (giros, ramificaciones, canales en las baterías), aumenta la fricción. Si la resistencia al agua no se tiene en cuenta en los cálculos, el sistema no funcionará.
La calefacción por convección funciona bien en áreas pequeñas. Por lo tanto, puede quemar una casa o apartamento privado de uno o dos pisos. Para un edificio de 9 pisos, esta opción no es adecuada.
Ventajas y desventajas del sistema.
La circulación natural proporciona al sistema de calefacción los siguientes beneficios:
- La principal ventaja es la independencia de la electricidad. La calefacción convectiva funciona en todas las condiciones.
- Con una instalación y cuidado adecuados, la versión fluida dura más de 30 años.
- La instalación es muy simple, la inspección y reparación de rutina tampoco causan dificultades.
- Alta inercia térmica: aquí circula un gran volumen de agua. Se enfría más lentamente y emite calor por más tiempo.
- El calentamiento de agua por convección es silencioso: no hay bombas eléctricas que generen ruido.
- El consumo de energía es mínimo. Sin embargo, esto es cierto si las tuberías y el edificio están bien aislados.
- El costo mínimo del sistema y la instalación.
No es difícil integrar una bomba en el circuito de circulación. Esto se puede hacer durante la instalación o más tarde. Cuando hay electricidad, la calefacción funciona en modo de circulación forzada y, en su ausencia, cambia automáticamente al movimiento natural del agua.
La versión de gravedad tiene inconvenientes significativos, lo que limita significativamente la aplicación:
- El sistema es servido solo por pequeñas cabañas de uno o dos pisos.
- Para reducir la resistencia hidráulica, use tuberías con el mayor diámetro posible. Esto dificulta la instalación y el costo de los conductos de agua con un diámetro mayor es mayor.
- Solo se recomiendan tuberías de acero. Está permitido usar polipropileno. Otros modelos no metálicos están prohibidos.
- No es posible ajustar la temperatura en cada habitación de forma manual o automática.
- Las calderas de calefacción indirecta no se pueden incluir en el esquema, lo que aumenta el costo de producción de agua caliente.
- No es posible equipar un piso cálido.
El trabajo de calentamiento por convección se ve significativamente afectado por las constricciones. No use tuberías de metal y plástico, ya que están conectadas por accesorios cuyo diámetro es menor.
Tipos de sistemas de calefacción.
El circuito de calefacción puede incluir 1 o más circuitos de diferentes longitudes, con diferentes radiadores. Sin embargo, cualquier opción es una modificación de solo dos modelos: uno o dos tubos.
Tubo único
El dispositivo es lo más simple posible. A su vez, la misma tubería lleva el refrigerante a cada radiador y regresa a la caldera. La opción más barata y sin problemas es calentar solo con tuberías, sin radiadores. Si se incluyen baterías en el circuito, debe haber un mínimo de tuberías y válvulas.
El agua, que se mueve secuencialmente hasta el último radiador, se enfría cada vez más. Esta característica se tiene en cuenta al calcular el número de secciones.
Hay 2 esquemas de una versión de un solo tubo:
- Con la conexión superior: el agua ingresa a la batería desde arriba a través de la boquilla superior, sale por la inferior. La eficiencia del sistema es máxima para el calentamiento de agua.
- Con la conexión inferior, el refrigerante ingresa al radiador desde abajo y también sale a través del tubo inferior. La ruta del agua aumenta, por lo que la transferencia de calor del sistema es notablemente menor. Aquí no puede colocar radiadores con una gran cantidad de secciones. Sin embargo, a pesar de la menor eficiencia, prefiere instalar dicho esquema en los apartamentos, ya que es más estético.
La versión clásica se puede actualizar instalando derivación: derivaciones con una válvula de tres vías y derivaciones con grúas. Con su ayuda, puede ajustar el flujo de agua a un radiador diferente y apagarlo si es necesario.
Sistemas de doble tubo
La opción con una tubería de retorno se llama dos tuberías. Se suministra agua caliente al radiador debajo de una tubería, y el enfriado de cada dispositivo de calentamiento se descarga a través de la tubería de retorno. El sistema es mucho más eficiente: cada radiador recibe casi la misma cantidad de calor. El grado de calentamiento se puede ajustar en cada batería, si es necesario, excluirlo del circuito de calefacción. Una gran ventaja es un cálculo más simple de los parámetros de la tubería y las baterías.
Realice la conexión superior e inferior:
- En el primer caso, las tuberías se encuentran por encima de los radiadores.
- En el segundo, la tubería de alimentación se encuentra debajo de la batería.Esta opción es más estética, pero la caída de presión es demasiado baja, por lo que el circuito se usa muy raramente.
En los cálculos, tenga en cuenta la dirección del drenaje del agua. Si coincide con la dirección del líquido caliente, un esquema de paso, la duración del ciclo es igual. En este caso, los radiadores se calientan de la misma manera. Si se usa agua sin salida, fría y caliente, se mueven en diferentes direcciones, las baterías en las que el ciclo del ciclo resulta ser más rápido se calientan.
¿Cómo aparece la presión de circulación?
El agua en movimiento en la calefacción por convección proporciona solo la diferencia en la densidad del agua fría y caliente. Cuando se calienta, la densidad del refrigerante disminuye y aumenta; al enfriarse, aumenta y desplaza un líquido más cálido. Cuanto mayor sea la diferencia en la presión hidrostática de una columna de agua fría y caliente, cuanto mayor sea la presión de circulación, mejor será el calentamiento.
La tarea principal en la organización del sistema es lograr la máxima caída de presión.
- Un elemento obligatorio del circuito es el colector de aceleración o el elevador principal. Esta es una tubería vertical que se eleva desde el intercambiador de calor hasta la parte superior del sistema. Aquí se monta un tanque de expansión: un diafragma abierto o cerrado con una válvula de aire para la ventilación.
- El elevador principal debe tener una temperatura máxima, por lo que el colector está aislado. Su altura no es más de 10 m. Idealmente, el elevador no entra en contacto con los tubos de retorno.
- Para crear una caída de presión suficiente, debe crear una gran columna de líquido frío. Esto se logra instalando la caldera en el punto más bajo del sistema. En una casa privada, el dispositivo se coloca en el sótano, en el apartamento, en el receso. Cuanto mayor sea el nivel de la batería por encima de la caldera, mayor será la presión generada por el agua fría y más activamente desplazará el agua caliente.
Para mejorar la presión de circulación, se seleccionan baterías con la mayor superficie de trabajo. Cuanto mejor transfiera calor el portador de calor y más frío entre el agua en la caldera, mejor funcionará la calefacción.
El principio de construir un sistema de calefacción con circulación natural.
Los principales parámetros de calentamiento con circulación natural son la presión de circulación y la resistencia hidrostática. El primer indicador se calcula de la siguiente manera:
P = h (p0-p1) = m (kg / cbm-kg / cbm) = kg / m2 = mmHgdónde:
- PAGS - presión en el sistema;
- h - diferencia de altura entre el centro de la batería más baja y el centro de la caldera;
- p0 - la densidad del líquido calentado;
- p1- densidad de agua fría.
Cuanto mayor es la diferencia de altura, mayor es la caída de presión. Sin embargo, el indicador tiene una limitación de no más de 3 m.
Es prácticamente imposible calcular el valor del segundo factor: la resistencia hidráulica. El modelo que lo describe es extremadamente complejo e incluye muchas variables. Aquí se limitan a cálculos aproximados.
Para mejorar la eficiencia del sistema, observe las recomendaciones:
- Se seleccionan las tuberías con el diámetro más grande. En este caso, el caudal disminuye algo, pero la resistencia disminuye más fuertemente.
- Instale la menor cantidad posible de válvulas de cierre. Asegúrese de que el esquema incluya un mínimo de giros y vueltas.
- Con una conexión inferior, los radiadores deben estar equipados con grifos Mayevsky para purgar el exceso de aire.
- Se utiliza una tubería de metal para el colector, ya que es importante lograr el calentamiento máximo para crear una caída de presión. Las tuberías que sirven a las baterías pueden estar hechas de polipropileno.
El aislamiento térmico adecuado mejora el trabajo de calentamiento. El colector de aceleración, las tuberías de suministro y retorno están aisladas si pasan a través de habitaciones sin calefacción.
