La planification et l'installation de chauffage à circulation naturelle est considérée comme le moyen le plus simple et le moins cher de chauffer une maison. Cependant, pour la mise en œuvre pratique d'un tel projet, il faut connaître toutes les nuances et les règles de choix des composants. Par conséquent, le système de chauffage d'une maison privée à circulation naturelle doit être correctement calculé et élaboré le schéma de son installation.
Le principe de fonctionnement du 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. Lors du chauffage dans la chaudière, l'eau chaude doit circuler dans les batteries et les radiateurs pour transférer la chaleur dans les locaux de la maison. Le chauffage de l'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 à l'état chauffé. Lorsqu'une chaudière en fonctionnement entre dans l'échangeur de chaleur, une augmentation de la température de l'eau se produit et, par conséquent, une diminution de la densité. Étant donné que la gravité spécifique du liquide de refroidissement froid est plus élevée, il commence à déplacer celui chauffé. À la suite de cela, un mouvement de masse se forme.
Avant de faire vous-même le chauffage de l'eau à circulation naturelle, vous devez vous familiariser avec les caractéristiques techniques et les caractéristiques de fonctionnement:
- Haut degré de fiabilité. L'absence d'éléments mobiles (roue de la pompe de circulation) et la pression 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 petite différence de pression. Par conséquent, le taux d'entrée d'eau chaude dans 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 être conforme aux données calculées. Les tuyaux sont montés avec une pente depuis la chaudière et pour le tuyau de retour vers la chaudière. Cela garantit des performances système optimales.
Il convient également de noter que l'installation d'un système de chauffage à circulation naturelle est recommandée pour les circuits d'une longueur de canalisation ne dépassant 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 comprendre l'installation d'une chaudière à gaz, à combustible solide ou électrique. Il est important que leur conception offre un système de protection contre la surchauffe en cas de mouvement inverse du liquide de refroidissement ou de l'apparition de bouchons d'air.
Circuits de chauffage à circulation naturelle
Tout d'abord, vous devez choisir la disposition correcte des canalisations, des radiateurs et d'une chaudière. Puisqu'il est possible de faire un chauffage à circulation naturelle correctement uniquement selon un plan préalablement établi, cette étape de travail doit recevoir une attention maximale.
Dans un premier temps, une première analyse de la pièce (maison) est réalisée, 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 le chauffage de l'eau sont pris en compte. Actuellement, il existe de nombreux systèmes avec lesquels vous pouvez faire du chauffage à circulation naturelle de vos propres mains. Les plus populaires sont:
- Tube simple. La meilleure option pour les petites maisons et les appartements;
- Double tuyau. Il est sélectionné pour fournir le chauffage de l'air dans les maisons de moyennes et grandes surfaces, les bâtiments de deux étages.
Cependant, compte tenu du principe de fonctionnement du système de chauffage à circulation naturelle, il convient de garder à l'esprit les principales limitations - la longueur totale de l'autoroute, le nombre minimum de nœuds rotatifs. Par conséquent, ce schéma ne peut pas être utilisé pour les tuyaux collecteurs ou en T. Des pertes hydrauliques trop importantes affectent négativement la vitesse du liquide de refroidissement.
Lors du calcul d'un système de chauffage à circulation naturelle, il convient de garder à l'esprit que seule l'eau peut être utilisée dans ce système. L'antigel a une densité trop élevée qui ne peut pas fournir la bonne pression dans les pipelines.
Système monotube
Pour les petites maisons de campagne et les maisons de campagne, lors du calcul du 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 fabriqué.
Une caractéristique de ce système est la présence d'un tronc. Des radiateurs et des batteries y sont connectés en parallèle, formant un circuit unique. Les principaux avantages d'un système de chauffage monotube à circulation naturelle sont le nombre minimum de composants, la faible consommation de matière et la facilité d'installation. Cependant, il faut garder à l'esprit que la vitesse de refroidissement du liquide de refroidissement dans ce système est assez élevée 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 de tels composants:
- Dérivation du faisceau 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 lui, vous pouvez éteindre complètement le radiateur pour le remplacer ou le réparer sans arrêter l'alimentation en chaleur;
- Thermostats sur piles. Ils sont montés dans un système de chauffage à circulation naturelle couplé à une dérivation. Un élément thermique automatique modifiera la section transversale du diamètre de passage du tuyau de radiateur, régulant ainsi le degré de chauffage du dispositif;
- Grue Mayevsky. Composant obligatoire dans le faisceau de radiateur. Puisqu'il n'est pas toujours exact de calculer un système de chauffage à circulation naturelle, vous devriez envisager un système pour éliminer l'air. À cet effet, la grue Maevsky est prévue.
Un autre avantage du système d'alimentation en chaleur monotube à circulation naturelle est son faible encombrement. L'installation du coffre peut se faire à la fois ouverte et fermée. Il est seulement important de s'assurer que les radiateurs y sont connectés.
Pour un système de chauffage à eau à circulation naturelle avec un seul tuyau, la chaudière et les radiateurs peuvent être situés au même niveau, ce qui est interdit pour les autres systèmes.
Système double tube
Un fonctionnement stable du chauffage dans les maisons moyennes et grandes ne peut être assuré qu'avec la séparation des flux d'eau chaude et froide. Dans ce cas, la meilleure option serait un système de chauffage à deux tuyaux à circulation naturelle.
Pour un fonctionnement normal du système, il est nécessaire d'installer la chaudière en dessous du niveau des radiateurs. Cela est nécessaire pour créer une pression d'eau refroidie, ce qui crée une circulation naturelle dans un système de chauffage fermé. Pour une meilleure tête immédiatement après la chaudière, il est nécessaire de faire une colonne montante accélératrice. Un vase d'expansion est installé à son point le plus élevé. De là, un tuyau de tirage est monté à un angle auquel les radiateurs sont connectés.
Un système de chauffage à deux tuyaux correctement calculé et installé avec une 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, les nuances suivantes doivent être prises en compte:
- Emplacement de la chaudière chauffe-eau bricolage à circulation naturelle. Le plus souvent, il est situé dans un sous-sol ou un sous-sol. Il est nécessaire d'assurer des conditions de température normales, une ventilation et une lumière naturelle;
- Tuyau d'inspection sur le vase d'expansion. Même si vous calculez correctement le système de chauffage à circulation naturelle, il y aura toujours une chance d'une diminution critique du volume d'eau. À l'aide du tuyau de contrôle, vous pouvez suivre cet indicateur;
- Unités de recharge et de vidange d'eau. Ils sont situés au point le plus bas - sur le tuyau de retour. Afin de réaliser correctement le chauffage à circulation naturelle, il est nécessaire de prévoir des méthodes de réapprovisionnement automatique (semi-automatique) du système, ainsi qu'une vidange rapide de l'eau.
Grâce à l'avènement de nouveaux matériaux, il est possible de réaliser un système de chauffage à deux tuyaux avec une circulation naturelle à faire soi-même à partir de tuyaux en acier ou en plastique. Tout dépend du budget, de la disponibilité des outils et du matériel appropriés.
Dans un système de chauffage à deux tuyaux à circulation naturelle, l'installation de dérivation est facultative. Il est seulement important de prévoir l'installation de vannes d'arrêt pour la déconnexion éventuelle de l'appareil de la ligne commune.
Calcul de la puissance de chauffage avec circulation naturelle
Pour calculer les principaux paramètres de l'apport de chaleur, il est recommandé d'utiliser des programmes spécialisés. Avec leur aide, vous pouvez calculer le système de chauffage avec une circulation naturelle aussi précisément que possible. Mais si cela n'est pas possible, d'autres méthodes simplifiées sont utilisées.
Le moyen le plus simple consiste à calculer la puissance de chaudière requise en utilisant le rapport de 1 kW d'énergie thermique pour 10 m² de surface. Dans ce cas, le résultat obtenu doit être multiplié par un coefficient qui dépend des conditions climatiques de la région.
Ses valeurs pour le système de chauffe-eau à circulation naturelle sont données dans le tableau. Ces ratios sont recommandés et peuvent être remplacés par d'autres en fonction des caractéristiques réelles de la maison. Mais dans tous les cas, cette méthode déterminera les paramètres approximatifs du système de chauffage. Par conséquent, son utilisation est une étape obligatoire dans la conception de l'apport de chaleur.
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Région |
Facteur de correction |
| Sud de la Russie |
0,7 à 0,9 |
| Voie du milieu |
1 à 1,3 |
| Régions du Nord |
1,4 à 2 |
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 méthodologie différente pour calculer un système d'approvisionnement en chaleur à circulation naturelle. Étapes des calculs:
- Pour 1 m³ de bâtiment résidentiel, 400 W de chaleur seront nécessaires. En multipliant la puissance par le volume du bâtiment, on obtient la valeur initiale de l'énergie thermique.
- Pour compenser la perte de chaleur à travers les fenêtres, le nombre de structures est multiplié par 100 watts. La même technique s'applique aux portes extérieures, mais avec une compensation de 200 watts chacune.
- 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.
- Pour les habitations privées, les déperditions de chaleur par le toit et le plancher 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 approvisionnement en chaleur à circulation naturelle pour une grande maison, il est recommandé de contacter des spécialistes pour calculer avec précision les principales caractéristiques du système.
Pour minimiser les pertes de chaleur dans le bâtiment, une bonne isolation thermique des murs extérieurs, du plafond et du toit est nécessaire.Cela permettra de réduire les coûts de chauffage à faire soi-même à circulation naturelle.
Règles d'établissement d'un circuit de chauffage à circulation naturelle
Connaissant les principes de base du fonctionnement du système d'alimentation en chaleur à circulation naturelle et en choisissant le schéma optimal, vous pouvez procéder à la réalisation de l'ensemble. Cette étape n'est pas moins importante que les précédentes, car les travaux de chauffage ultérieurs dépendront des paramètres techniques des composants.
Il est nécessaire de considérer toutes les fonctionnalités de ce système. Dans les circuits à circulation forcée, la compensation des pertes hydrauliques se produit du fait du 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 prêter attention aux points suivants dans la conception et la sélection des composants:
- Tubes de chauffage. Leur diamètre doit être de DN32 à DN40. Cela compense le frottement de l'eau sur la surface intérieure. Il est également recommandé de choisir des produits en polymère à paroi lisse. Leur diamètre extérieur réel est de 40 à 50 mm;
- Disposition des lignes. Il faut éviter de tourner les unités qui augmentent la résistance hydraulique du système;
- Hauteur de rehausseur Booster. Dans le schéma de chauffage d'une maison à deux étages avec circulation naturelle, il devrait être plus élevé 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 de fonctionnement du circuit de chauffage d'une maison à deux étages à circulation naturelle, une analogie peut être établie avec les vases communicants connus. Dans ce cas, la chaudière sera en dessous du niveau des radiateurs, par conséquent, le flux de fluide circulera dans sa direction. C'est pourquoi lors du développement d'un circuit et de l'installation d'un système de chauffage à circulation naturelle, il doit être positionné le plus bas possible.
Pour éviter des changements dans le 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 le liquide de refroidissement est faible.
Pente de chauffage à tirage naturel
L'installation d'un système d'alimentation en chaleur à circulation naturelle n'est pratiquement pas différente du schéma technologique standard. Pour ce faire, utilisez les mêmes matériaux et outils. La différence réside dans le biais obligatoire du système de chauffage à circulation naturelle.
Pour assurer le fonctionnement du système, le tuyau d'alimentation de la colonne montante doit avoir une pente vers les radiateurs. Le degré de changement dans la position des points supérieur et inférieur de la ligne d'alimentation est déterminé par le rapport de 1:10. C'est-à-dire pour chaque mètre de tuyau, une pente de 10 mm est requise.
Pour la ligne de retour, la direction de la pente doit être modifiée. Dans cette section du système, il doit aller des radiateurs au côté de la chaudière. Ainsi, une condition supplémentaire est créée pour l'impact gravitationnel sur le liquide de refroidissement.
Un des avantages d'un système de chauffage à circulation naturelle est sa maintenabilité. Le propriétaire de la maison peut éliminer indépendamment la fuite ou remplacer le radiateur défectueux. Mais pour cela, il est nécessaire d'acheter des kits de réparation à l'avance.
La vidéo montre un circuit de chauffage à circulation naturelle avec une description détaillée de son fonctionnement et de sa configuration:
