¿Qué es la circulación forzada?
La circulación natural del refrigerante ocurre de acuerdo con las leyes físicas: el agua caliente o el anticongelante sube a la parte superior del sistema y, enfriándose gradualmente, desciende y regresa a la caldera. Para una circulación exitosa, es necesario mantener estrictamente el ángulo de inclinación de las tuberías directas y de retorno. Con una pequeña longitud del sistema en una casa de un piso, esto no es difícil de hacer y la diferencia de altura será pequeña.
Para casas grandes, así como edificios de varios pisos. dicho sistema a menudo no es adecuado: puede formar bolsas de aire, interrumpir la circulación y, como resultado, sobrecalentar el refrigerante en la caldera. Esta situación es peligrosa y puede causar daños a los componentes del sistema.
Por lo tanto, se instala una bomba de circulación en la tubería de retorno, inmediatamente antes de ingresar al intercambiador de calor de la caldera, que crea la presión y la tasa de circulación de agua necesarias en el sistema. Al mismo tiempo, el refrigerante calentado se desvía a los dispositivos de calefacción de manera oportuna, la caldera funciona normalmente y el microclima en la casa permanece estable.
Esquema: elementos del sistema de calefacción.
- el sistema funciona de forma estable en edificios de cualquier longitud y número de plantas;
- es posible utilizar tuberías de menor diámetro que con circulación natural, lo que ahorra el costo de su compra;
- está permitido colocar tuberías sin pendiente y colocarlas ocultas en el piso;
- los pisos de agua caliente se pueden conectar al sistema de calefacción forzada;
- las condiciones de temperatura estable prolongan la vida útil de accesorios, tuberías y radiadores;
- Es posible regular la calefacción para cada habitación.
Desventajas de un sistema de circulación forzada:
- se requiere el cálculo y la instalación de la bomba, su conexión a la red eléctrica, lo que hace que el sistema sea volátil;
- La bomba hace ruido durante el funcionamiento.
Las desventajas se resuelven con éxito mediante la ubicación correcta del equipo: la bomba se coloca en una sala de calderas separada al lado de la caldera de calefacción y se instala una fuente de energía de respaldo: una batería o un generador.
El principio de funcionamiento de un sistema de calefacción por gravedad.
El principio de funcionamiento de la calefacción parece simple: el agua se mueve a través de la tubería, impulsada por la presión hidrostática, que apareció debido a las diferentes masas de agua calentada y enfriada. Otro diseño de este tipo se llama gravedad o gravedad. La circulación es el movimiento del líquido enfriado en baterías y más pesado bajo la presión de su propia masa hacia el elemento calefactor, y el desplazamiento del agua liviana calentada hacia la tubería de suministro. El sistema funciona cuando la caldera de circulación natural se encuentra debajo de los radiadores.
En circuitos abiertos, se comunica directamente con el ambiente exterior y el exceso de aire se escapa a la atmósfera. El volumen de agua aumentado por el calentamiento se elimina, la presión constante se normaliza.
La circulación natural también es posible en un sistema de calefacción cerrado si está equipado con un tanque de expansión con membrana. A veces, las estructuras de tipo abierto se convierten en cerradas. Los circuitos cerrados son más estables en funcionamiento, el refrigerante no se evapora en ellos, pero también son independientes de la electricidad. Lo que afecta la presión de circulación
La circulación de agua en la caldera depende de la diferencia de densidad entre los líquidos fríos y calientes y de la magnitud de la diferencia de altura entre la caldera y el radiador más bajo. Estos parámetros se calculan incluso antes de la instalación del circuito de calefacción. La circulación natural ocurre porque la temperatura de retorno en el sistema de calefacción es baja. El refrigerante tiene tiempo para enfriarse, moviéndose a través de los radiadores, se vuelve más pesado y con su masa empuja el líquido calentado fuera de la caldera, obligándolo a moverse a través de las tuberías.
Esquema de circulación de agua en la caldera.
La altura del nivel de la batería por encima de la caldera aumenta la presión, ayudando al agua a vencer más fácilmente la resistencia de las tuberías. Cuanto más altos se encuentran los radiadores con respecto a la caldera, mayor es la altura de la columna de retorno enfriada y con mayor presión empuja hacia arriba el agua calentada al llegar a la caldera.
La densidad también regula la presión: cuanto más se calienta el agua, menor es su densidad en comparación con el retorno. Como resultado, es empujado con más fuerza y aumenta la presión. Por esta razón, las estructuras de calentamiento por gravedad se consideran autorreguladoras, porque si cambia la temperatura del calentamiento del agua, la presión sobre el refrigerante también cambiará, lo que significa que su consumo cambiará.
Durante la instalación, la caldera debe colocarse en la parte inferior, por debajo de todos los demás elementos, para garantizar una presión suficiente del refrigerante.
Tuberías para sistemas con circulación natural
A la hora de elegir el diámetro de las tuberías, no solo influyen las dimensiones del sistema y el número de radiadores, sino también el material del que están hechos, o mejor dicho, la suavidad de las paredes. Para los sistemas gravitacionales, este es un parámetro muy importante. La peor situación es con las tuberías de metal ordinarias: la superficie interna es áspera y, después del uso, se vuelve aún más irregular debido a los procesos de corrosión y los depósitos acumulados en las paredes. Por lo tanto, tales tuberías toman el diámetro más grande.
Las tuberías de acero en unos años pueden verse así
Desde este punto de vista, son preferibles el metal-plástico y el polipropileno reforzado. Pero se utilizan accesorios de metal y plástico que reducen significativamente el espacio libre, lo que puede volverse crítico para los sistemas de gravedad. Por lo tanto, el polipropileno reforzado parece más preferible. Pero tienen limitaciones en cuanto a la temperatura del refrigerante: la temperatura de funcionamiento es de 70 °C, la temperatura máxima es de 95 °C. Para los productos fabricados con plástico PPS especial, la temperatura de funcionamiento es de 95 °C, la temperatura máxima es de hasta 110 ° C. Por lo tanto, dependiendo de la caldera y el sistema en su conjunto, es posible utilizar estas tuberías, siempre que sean productos de marca de calidad y no falsos. Lea más sobre las tuberías de polipropileno aquí.
El metal-plástico y el polipropileno también se pueden utilizar para la instalación de sistemas de calefacción.
Pero si se planea instalar una caldera de combustible sólido. entonces ningún polipropileno puede soportar tales cargas térmicas. En este caso, use acero o acero galvanizado e inoxidable en las conexiones roscadas (no use soldadura al instalar acero inoxidable, ya que las costuras se filtran muy rápidamente)
El cobre también es adecuado (aquí está escrito sobre tuberías de cobre), pero también tiene sus propias características y debe manejarse con cuidado: no se comportará normalmente con todos los refrigerantes, y es mejor no usarlo en un sistema con aluminio radiadores (se colapsan rápidamente)
Una característica de los sistemas con circulación natural es que no se pueden calcular debido a la formación de flujos turbulentos que no se pueden calcular. Están diseñados con base en la experiencia y en normas y reglas promediadas, derivadas empíricamente. Básicamente las reglas son:
- elevar el punto de aceleración lo más alto posible;
- no estreche las tuberías de suministro;
- poner un número suficiente de secciones de radiadores.
Luego se usa otro: desde el lugar de la primera bifurcación y cada una de las siguientes, conducen una tubería de un diámetro más pequeño en un paso. Por ejemplo, sale un tubo de 2 pulgadas de la caldera, luego 1 ¾ del primer ramal, luego 1 ½, etc. Los residuos se recogen de un diámetro menor a uno mayor.
Hay varias características más de la instalación de sistemas de gravedad. Primero: es deseable hacer tuberías con una pendiente de 1-5%, según la longitud de la tubería. En principio, con una diferencia suficiente de temperatura y altura, también se puede hacer un cableado horizontal, lo principal es que no haya secciones con pendiente negativa (inclinadas en la dirección opuesta), que, debido a la formación de bolsas de aire en ellos, bloqueará el movimiento del flujo de agua.
Sistema monotubo por gravedad con cableado vertical para dos alas (circuitos)
La segunda característica es que se debe instalar un tanque de expansión y/o una salida de aire en el punto más alto del sistema. El vaso de expansión puede ser de tipo abierto (el sistema también será abierto) o de membrana (cerrado).Al instalar una salida de aire abierta, no es necesario que se acumule en el punto más alto: en el tanque y salga a la atmósfera. Al instalar un tanque tipo membrana, también se requiere la instalación de una ventilación automática. Con el cableado horizontal, los grifos de Mayevsky en cada uno de los radiadores no interferirán; con su ayuda, es más fácil quitar todos los tapones de aire en la rama.
Esquema de instalación de sistemas de calefacción por gravedad.
Dado que la circulación de agua en el sistema de calefacción se produce sin la participación de una bomba, para que el fluido fluya sin obstáculos a través de las líneas, deben tener un diámetro mayor que en el esquema donde se fuerza la circulación de agua. El sistema de gravedad funciona reduciendo la resistencia que tiene que vencer el agua: cuanto más lejos está el tubo de la caldera, más ancho es.
El calentamiento de agua con circulación natural puede tener un cableado superior o inferior. Cuando el cableado está diseñado como de dos tubos, el agua caliente entra directamente en cada batería y no pasa a través de ellos uno por uno, como en un esquema de un solo tubo.
El cableado superior, en el que el refrigerante sube primero al techo y desde allí desciende a las baterías, es el más adecuado para instalar dicho diseño. Si el cableado está planeado más bajo. luego se construye un circuito de aceleración: una diferencia de altura en la que primero sube el agua de la caldera, donde ingresa al tanque de expansión en el punto superior de la tubería y luego baja a los radiadores de calefacción.
Cuanto más alto se encuentre el dispositivo de calentamiento, mayor será la presión dentro de la tubería. Por lo tanto, las baterías de los pisos superiores suelen calentarse mejor que las de los inferiores. En consecuencia, si realiza una calefacción con circulación natural de dos tubos, las baterías colocadas al mismo nivel que la caldera o por debajo no se calientan lo suficiente.
Para evitar tal situación, la sala de calderas está completamente enterrada, proporcionando una presión suficientemente alta para que el refrigerante pase a través de las tuberías a la velocidad requerida. La caldera se coloca en el sótano, aproximadamente 3 metros por debajo del centro del elemento calefactor más bajo. Las tuberías con agua caliente, por el contrario, se elevan lo más alto posible, colocando un tanque de expansión en el punto más alto de la estructura, y luego el agua de la tubería de suministro desciende a los radiadores.
Tipos de cableado del sistema de tubería única
En un sistema de tubería única, no hay separación entre una tubería directa y una de retorno. Los radiadores están conectados en serie y el refrigerante, al pasar a través de ellos, se enfría gradualmente y regresa a la caldera. Esta característica hace que el sistema sea económico y simple, pero requiere configurar el régimen de temperatura y calcular correctamente la potencia de los radiadores.
Una versión simplificada de un sistema de tubería única solo es adecuada para una casa pequeña de un piso. En este caso, la tubería pasa directamente por todos los radiadores, sin válvulas de control de temperatura. Como resultado, las primeras baterías a lo largo del refrigerante resultan mucho más calientes que las últimas.
Para sistemas extendidos, este cableado no es adecuado. después de todo, el enfriamiento del refrigerante será significativo. Para ellos, utilizan el sistema de tubería única Leningradka, en el que la tubería común tiene salidas ajustables para cada radiador. Como resultado, el refrigerante en la tubería principal se distribuye de manera más uniforme en todas las habitaciones. El diseño de un sistema de tubería única en edificios de varios pisos se divide en horizontal y vertical.
cableado horizontal
Con cableado horizontal, una tubería recta sube al último piso a lo largo del elevador principal. Un tubo horizontal parte de él en cada piso, pasando secuencialmente a través de todas las baterías en este piso.
Se combinan en un tubo ascendente de la línea de retorno y se retroalimentan a la caldera o caldera. Los grifos de control de temperatura están ubicados en cada piso y los grifos Mayevsky están en cada radiador.El cableado horizontal se puede realizar tanto por flujo como por el sistema "Leningradka".
cableado vertical
Con este tipo de cableado, el refrigerante caliente sube hasta el último piso o ático, y desde allí pasa a través de elevadores verticales a través de todos los pisos hasta el más bajo. Allí, los elevadores se combinan en una línea de retorno. Un inconveniente importante de este sistema es el calentamiento desigual en diferentes pisos, que no se puede ajustar con un sistema de flujo.
La elección del sistema de cableado para una casa privada depende principalmente de su diseño. Con una gran área de piso de playa y una pequeña cantidad de pisos de la casa, es mejor elegir cableado vertical, para que pueda lograr una temperatura más uniforme en cada habitación. Si el área es pequeña, es mejor elegir cableado horizontal, ya que es más fácil de ajustar. Además, con un tipo de cableado horizontal, no es necesario hacer agujeros adicionales en los techos.
Video: sistema de calefacción de una tubería.
El principio de funcionamiento del sistema con circulación natural.
El esquema de calefacción de una casa privada con circulación natural es popular debido a las siguientes ventajas:
- Fácil instalación y mantenimiento.
- No es necesario instalar equipos adicionales.
- Independencia energética: no se requieren costos adicionales de electricidad durante la operación. En caso de un corte de energía, el sistema de calefacción continúa funcionando.
El principio de funcionamiento del calentamiento de agua, mediante circulación por gravedad, se basa en leyes físicas. Cuando se calienta, la densidad y el peso del líquido disminuyen, y cuando el medio líquido se enfría, los parámetros vuelven a su estado original.
Al mismo tiempo, prácticamente no hay presión en el sistema de calefacción. En fórmulas termotécnicas, la relación es de 1 atm. por cada 10 m de columna de agua de presión. El cálculo del sistema de calefacción de un edificio de 2 plantas mostrará que la presión hidrostática no supera 1 atm. en edificios de una planta 0,5-0,7 atm.
Dado que el líquido aumenta de volumen cuando se calienta, para la circulación natural, se requerirá un tanque de expansión. El agua que pasa por el circuito de agua de la caldera se calienta, lo que provoca un aumento de volumen. El tanque de expansión debe estar ubicado en el suministro de refrigerante, en la parte superior del sistema de calefacción. La tarea del tanque de compensación es compensar el aumento en el volumen de líquido.
El sistema de calefacción de circulación automática se puede utilizar en casas particulares, lo que permite las siguientes conexiones:
- Conexión a la calefacción por suelo radiante: requiere la instalación de una bomba de circulación, solo en un circuito de agua colocado en el piso. El resto del sistema seguirá operando con circulación natural. Después de un corte de energía, la habitación se seguirá calentando con los radiadores instalados.
- Trabajar con una caldera de calentamiento indirecto de agua: es posible la conexión a un sistema con circulación natural, sin necesidad de conectar equipos de bombeo. Para hacer esto, la caldera se instala en la parte superior del sistema, justo debajo del tanque de expansión de aire de tipo cerrado o abierto. Si esto no es posible, entonces la bomba se instala directamente en el tanque de almacenamiento, instalando adicionalmente una válvula de retención para evitar la recirculación del refrigerante.
En sistemas con circulación gravitatoria, el movimiento del refrigerante se realiza por gravedad. Debido a la expansión natural, el líquido calentado sube por la sección de aceleración y luego, bajo una pendiente, "fluye hacia abajo" a través de las tuberías conectadas a los radiadores de regreso a la caldera.
Aumento de las temperaturas
Otro factor es la diferencia entre la densidad del agua fría y caliente. Tomamos nota del siguiente hecho: la calefacción con circulación natural es de tipo autorregulador. Por lo tanto, si aumenta la temperatura del agua de calentamiento, su caudal cambia y la presión de circulación aumenta.
Un fuerte calentamiento del líquido contribuye en gran medida a una circulación más rápida. Pero esto solo sucede en una habitación fría: cuando la temperatura del aire en ellos alcanza un cierto punto, las baterías se enfriarán mucho más lentamente.
La densidad tanto del agua calentada en la caldera como del agua que ya está en los radiadores es casi igual. La presión disminuirá, la circulación rápida de agua será reemplazada por una circulación medida dentro del sistema.
Tan pronto como la temperatura de las instalaciones de una casa particular vuelva a bajar a un cierto nivel, esto servirá como una señal para aumentar la presión. El sistema intentará igualar las condiciones de temperatura. Para ello, tendrás que reiniciar el proceso de circulación rápida. De ahí viene la capacidad de autorregulación.
En resumen, la regla es la siguiente: un cambio único en la temperatura y el volumen de agua le permite obtener la salida de calor deseada de las baterías para calentar el espacio.
Como resultado, se mantienen condiciones de temperatura confortables.
Esquema de acción
El sistema de calentamiento de agua incluye una caldera (calentador de agua), tuberías de retorno y suministro, así como equipos de calefacción, un tanque de expansión y una válvula de seguridad. El líquido se calienta a la temperatura deseada en la caldera y se eleva hacia la tubería de suministro y los elevadores debido a la expansión.
De ahí pasa a los equipos de calefacción - baterías y radiadores, a los que cede parte del calor. Luego, la tubería de retorno envía agua a la caldera, donde se calienta nuevamente a la temperatura deseada. El ciclo se repite mientras el sistema esté operativo.
Es importante recordar que las tuberías horizontales se montan con una pendiente en relación con el movimiento del medio de trabajo.
Diseño de calefacción con circulación forzada
Esquema detallado de calefacción del hogar.
La tarea principal para la autoinstalación de calentamiento de agua con una bomba de circulación es elaborar el esquema correcto. Para hacer esto, necesita un plano de la casa, en el que se aplica la ubicación de tuberías, radiadores, válvulas y grupos de seguridad.
Cálculo del sistema
En la etapa de elaboración de los esquemas, es necesario calcular correctamente los parámetros de la bomba para el sistema de calefacción forzada de una casa privada. Para hacer esto, puede usar programas especiales o hacer los cálculos usted mismo. Hay una serie de fórmulas simples que ayudarán a hacer el cálculo:
Donde Rn es la potencia nominal de la bomba, kW, p es la densidad del refrigerante, para el agua este indicador es de 0,998 g/cm³, Q es el caudal del refrigerante, l, N es la presión requerida, m.
Un ejemplo de un programa de cálculo de calefacción.
Para calcular el indicador de presión en el sistema de calefacción forzada de una casa, es necesario conocer la resistencia total de la tubería y el suministro de calor en su conjunto. Por desgracia, es casi imposible hacerlo usted mismo. Para hacer esto, debe usar sistemas de software especiales.
Habiendo calculado la resistencia de la tubería en un sistema de calentamiento de agua con circulación, es posible calcular el indicador de presión requerido utilizando la siguiente fórmula:
Donde H es la cabeza calculada, m, R es la resistencia de la tubería, L es la longitud de la sección recta más grande de la tubería, m, ZF es un coeficiente, que generalmente es igual a 2.2.
En base a los resultados obtenidos, se selecciona el modelo óptimo de la bomba de circulación.
Si los indicadores de potencia de la bomba calculados para un sistema de calefacción de circulación forzada autoinstalado son grandes, se recomienda comprar modelos emparejados.
Instalación de calefacción con circulación.
Ejemplo de instalación oculta de calefacción por colector
Según los datos calculados, se seleccionan tuberías del diámetro requerido y se seleccionan válvulas de cierre para ellas. Sin embargo, el diagrama no muestra el método de montaje del maletero. Las tuberías se pueden instalar de forma oculta o abierta. Se recomienda usar el primero solo con plena confianza en la confiabilidad de todo el sistema de calefacción de una casa de campo privada con circulación forzada.
Debe recordarse que la calidad de los componentes del sistema dependerá de su rendimiento y rendimiento. En particular, esto se aplica al material para la fabricación de tuberías y válvulas. Además, para un esquema de dos tubos de un sistema de calefacción de circulación forzada, se recomienda seguir los consejos de profesionales:
- Instalación de una fuente de alimentación de emergencia para la bomba de circulación en caso de corte de energía;
- Cuando use anticongelante como refrigerante, verifique su compatibilidad con los materiales para la fabricación de tuberías, radiadores y la caldera;
- Según el esquema de calefacción de la casa con circulación forzada, la caldera debe ubicarse en el punto más bajo del sistema;
- Además de la potencia de la bomba, es necesario calcular el depósito de expansión.
La tecnología para instalar calefacción de circulación no es diferente de la estándar.
Es importante tener en cuenta las características de la casa de contorno: el material para hacer las paredes, su pérdida de calor. Este último afecta directamente la potencia de todo el sistema.
El análisis de los parámetros de los sistemas de calefacción con circulación forzada ayudará a formarse una opinión objetiva al respecto:
Lo que es
Si un sistema con circulación forzada requiere una caída de presión creada por una bomba de circulación o proporcionada por una conexión a una red de calefacción, entonces la imagen es diferente. El calentamiento por circulación natural utiliza un efecto físico simple: la expansión de un líquido cuando se calienta.
Si descartamos las sutilezas técnicas, el esquema básico de trabajo es el siguiente:
- La caldera calienta un cierto volumen de agua. Entonces, por supuesto, se expande y, debido a su menor densidad, es desplazado hacia arriba por una masa de refrigerante más fría.
- Habiendo subido al punto más alto del sistema de calefacción, el agua, enfriándose gradualmente, por gravedad describe un círculo a través del sistema de calefacción y regresa a la caldera. Al mismo tiempo, cede calor a los calentadores y cuando vuelve a estar en el intercambiador tiene una densidad mayor que al principio. Entonces el ciclo se repite.
Útil: por supuesto, nada te impide incluir una bomba de circulación en el circuito. En modo normal, proporcionará una circulación de agua más rápida y un calentamiento uniforme, y en ausencia de electricidad, el sistema de calefacción funcionará con circulación natural.
El funcionamiento de la bomba en un sistema de circulación natural.
La foto muestra cómo se resuelve el problema de interacción entre la bomba y el sistema de circulación natural. Cuando la bomba está funcionando, la válvula de retención se activa y toda el agua pasa por la bomba. Vale la pena apagarlo: la válvula se abre y el agua circula a través de una tubería más gruesa debido a la expansión térmica.
Caldera para sistemas de gravedad
Dado que dichos esquemas se necesitan principalmente para un dispositivo que es independiente de la electricidad, las calderas también deben funcionar sin el uso de electricidad. Pueden ser cualquier equipo no automatizado, excepto los de pellet y los eléctricos.
Muy a menudo, las calderas de combustible sólido funcionan en sistemas con circulación natural. Son buenos para todos, pero en muchos modelos el combustible se quema rápidamente. Y si hay heladas severas fuera de la ventana y la casa no está lo suficientemente aislada, entonces para mantener una temperatura aceptable por la noche, debe levantarse y arrojar combustible. Especialmente esta situación se encuentra a menudo cuando se calienta leña. La salida es comprar una caldera de larga duración (no volátil, por supuesto). Por ejemplo, en las calderas lituanas de combustible sólido Stropuva, bajo ciertas condiciones, la leña se quema hasta 30 horas y el carbón (antracita) hasta varios días. Las especificaciones para las calderas de velas son un poco peores: el tiempo mínimo de combustión de la leña es de 7 horas, el del carbón, de 34 horas. Hay calderas sin automatización y bombas y la empresa alemana Buderus, la checa Viadrus y la polaco-ucraniana Wikchlach, así como los fabricantes rusos: Energiya, Ogonyok.
Caldera no volátil de larga duración Stropuva
Hay calderas no volátiles de gas de fabricación rusa, por ejemplo, Conord. que se producen en Rostov-on-Don. Se pueden utilizar en sistemas con circulación natural. La misma planta produce calderas universales independientes de la energía "Don", que también son adecuadas para funcionar sin electricidad. Las calderas de gas de piso de la empresa italiana Bertta, el modelo Novella Autonom y algunas otras unidades de fabricantes europeos y asiáticos, funcionan en sistemas con circulación natural.
La segunda forma, que ayudará a aumentar el tiempo entre fogones, es aumentar la inercia del sistema. Para esto, se instalan acumuladores de calor (TA). Funcionan bien con calderas de combustible sólido, que no tienen la capacidad de regular la intensidad de la combustión: el exceso de calor se retira al acumulador de calor, en el que se acumula y consume energía a medida que el refrigerante se enfría en el sistema principal. La conexión de dicho dispositivo tiene sus propias características: debe colocarse en la tubería de suministro en la parte inferior. Además, para una extracción de calor eficiente y un funcionamiento normal, lo más cerca posible de la caldera. Sin embargo, para los sistemas gravitacionales, esta solución está lejos de ser la mejor. Alcanzan con bastante lentitud el modo de circulación normal, pero se autorregulan: cuanto más frío hace en la habitación, más se enfría el refrigerante, pasando a través de los radiadores. Cuanto mayor sea la diferencia de temperaturas, mayor será la diferencia de densidad y más rápido se moverá el refrigerante. Y el TA instalado hace que el calentamiento sea más inercial, y se requiere mucho más tiempo y combustible para la aceleración. Es cierto, y el calor se emite por más tiempo. En general, depende de ti.
Para estabilizar la temperatura en el sistema, se instala un acumulador térmico.
Aproximadamente los mismos problemas con la estufa de calefacción con circulación natural. Aquí, el conjunto de hornos en sí mismo desempeña el papel de un acumulador de calor, y también se requiere mucha energía (combustible) para acelerar el sistema. Pero en el caso de usar TA, generalmente es posible excluirlo, y en el caso de un horno, esto no es realista.
De las leyes de la física
Suponga que en los radiadores y una caldera, la temperatura del líquido cambia en saltos a lo largo de los ejes centrales: las partes superiores contienen líquido caliente y las partes inferiores contienen líquido frío.
El agua caliente tiene una menor densidad, lo que reduce su peso en comparación con el agua fría. Como resultado, el sistema de calentamiento consta de dos vasos comunicantes cerrados entre sí, en los que el líquido se mueve de arriba hacia abajo.
Una columna alta formada por agua enfriada de gran peso, al llegar a los radiadores, empuja hacia afuera una columna baja. Como resultado, el líquido caliente es empujado y se produce la circulación.
Tipos de sistemas de calefacción con circulación por gravedad.
A pesar del diseño simple de un sistema de calentamiento de agua con autocirculación del refrigerante, existen al menos cuatro esquemas de instalación populares. La elección del tipo de cableado depende de las características del propio edificio y del rendimiento esperado.
Para determinar qué esquema funcionará, en cada caso individual se requiere realizar un cálculo hidráulico del sistema, tener en cuenta las características de la unidad de calefacción, calcular el diámetro de la tubería, etc. Es posible que necesite la ayuda de un profesional al hacer los cálculos.
Sistema cerrado con circulación por gravedad
En los países de la UE, los sistemas cerrados son los más populares entre otras soluciones. En la Federación Rusa, el esquema aún no se ha utilizado ampliamente. Los principios de funcionamiento de un sistema de calentamiento de agua de tipo cerrado con circulación sin bomba son los siguientes:
- Cuando se calienta, el refrigerante se expande, el agua se desplaza del circuito de calefacción.
- Bajo presión, el líquido ingresa a un tanque de expansión de membrana cerrado. El diseño del contenedor es una cavidad dividida por una membrana en dos partes. La mitad del tanque está lleno de gas (la mayoría de los modelos usan nitrógeno).La segunda parte permanece vacía para llenar con refrigerante.
- Cuando el líquido se calienta, se crea suficiente presión para empujar a través de la membrana y comprimir el nitrógeno. Después del enfriamiento, ocurre el proceso inverso y el gas extrae el agua del tanque.
De lo contrario, los sistemas de tipo cerrado funcionan como otros esquemas de calefacción de circulación natural. Como desventajas, se puede señalar la dependencia del volumen del tanque de expansión. Para habitaciones con una gran área de calefacción, deberá instalar un contenedor de gran capacidad, lo que no siempre es recomendable.
Sistema abierto con circulación por gravedad
El sistema de calefacción de tipo abierto difiere del tipo anterior solo en el diseño del tanque de expansión. Este esquema se usó con mayor frecuencia en edificios antiguos. Las ventajas de un sistema abierto es la posibilidad de autofabricación de contenedores a partir de materiales improvisados. El tanque suele tener dimensiones modestas y se instala en el techo o debajo del techo de la sala de estar.
La principal desventaja de las estructuras abiertas es la entrada de aire en las tuberías y los radiadores de calefacción, lo que provoca una mayor corrosión y una falla rápida de los elementos de calefacción. Ventilar el sistema también es un "invitado" frecuente en los circuitos abiertos. Por lo tanto, los radiadores se instalan en ángulo, se requieren grúas Mayevsky para purgar el aire.
Sistema monotubo con autocirculación
Esta solución tiene varias ventajas:
- No hay tubería emparejada debajo del techo y sobre el nivel del piso.
- Ahorre dinero en la instalación del sistema.
Las desventajas de tal solución son obvias. La transferencia de calor de los radiadores de calefacción y la intensidad de su calentamiento disminuyen con la distancia a la caldera. Como muestra la práctica, un sistema de calefacción de tubería única de una casa de dos pisos con circulación natural, incluso si se observan todas las pendientes y se selecciona el diámetro de tubería correcto, a menudo se rehace (instalando equipo de bombeo).
Sistema bitubo con autocirculación
El sistema de calefacción de dos tubos en una casa privada con circulación natural tiene las siguientes características de diseño:
- Suministro y retorno de flujo a través de tuberías separadas.
- La tubería de suministro está conectada a cada radiador a través de una entrada.
- La batería está conectada a la línea de retorno con el segundo delineador.
Como resultado, un sistema tipo radiador de dos tubos proporciona las siguientes ventajas:
- Distribución uniforme del calor.
- No es necesario agregar secciones de radiador para un mejor calentamiento.
- Más fácil de ajustar el sistema.
- El diámetro del circuito de agua es al menos un tamaño más pequeño que en los esquemas de tubería única.
- Falta de reglas estrictas para instalar un sistema de dos tuberías. Se permiten pequeñas desviaciones en cuanto a pendientes.
La principal ventaja de un sistema de calefacción de dos tubos con cableado inferior y superior es la simplicidad y, al mismo tiempo, la eficiencia del diseño, que le permite nivelar los errores cometidos en los cálculos o durante el trabajo de instalación.
Cálculo de potencia
La potencia calorífica efectiva de la caldera se calcula de la misma manera que en todos los demás casos.
Por área
La forma más sencilla es el cálculo recomendado por SNiP para el área de la habitación. 1 kW de potencia térmica debe caer en 10 m2 del área de la habitación. Para las regiones del sur se toma un coeficiente de 0,7 - 0,9, para la zona media del país - 1,2 - 1,3, para las regiones del Extremo Norte - 1,5-2,0.
Como cualquier cálculo aproximado, este método ignora muchos factores:
- Alturas de techo. Está lejos de ser el estándar de 2,5 metros en todas partes.
- El calor se filtra a través de las aberturas.
- La ubicación de la habitación dentro de la casa o contra paredes externas.
Todos los métodos de cálculo dan grandes errores, por lo que la potencia térmica suele incluirse en el proyecto con cierto margen.
Por volumen, teniendo en cuenta factores adicionales
Una imagen más precisa dará otro método de cálculo.
- Se toma como base la potencia térmica de 40 vatios por metro cúbico de volumen de aire en la habitación.
- Los coeficientes regionales también se aplican en este caso.
- Cada ventana de tamaño estándar agrega 100 vatios a nuestros cálculos. Cada puerta son 200.
- La ubicación de la habitación cerca de la pared exterior dará, según su espesor y material, un coeficiente de 1,1 - 1,3.
- Una casa privada, en la que la parte inferior y superior no son cálidos apartamentos vecinos, sino la calle, se calcula con un coeficiente de 1,5.
Sin embargo: y este cálculo será MUY aproximado. Baste decir que en casas privadas construidas con tecnologías de ahorro de energía, el proyecto incluye una potencia de calefacción de 50-60 vatios por metro cuadrado. Demasiado está determinado por la fuga de calor a través de paredes y techos.
Ventajas de instalar un sistema bitubo
Al diseñar el calentamiento de agua con circulación forzada para una casa privada, eligen, según las capacidades materiales del propietario, un esquema de una o dos tuberías. Un sistema de tubería única es más económico, más fácil de instalar y un sistema de dos tuberías es más eficiente en su operación. Al instalar un sistema de calefacción horizontal de dos tubos, son posibles tres esquemas de tendido de tuberías: callejón sin salida, asociado y colector.
Tres esquemas para el dispositivo de un sistema de calefacción horizontal de dos tubos en una casa privada: A) callejón sin salida; B) pasar; B) colector (haz)
Notamos de inmediato que este último, es decir, el diseño de la tubería colectora, tiene la mayor eficiencia. Sin embargo, su implementación aumenta el consumo de materiales, así como la complejidad del trabajo de instalación.
