O que é circulação forçada?
A circulação natural do refrigerante ocorre de acordo com as leis físicas: a água aquecida ou anticongelante sobe para o topo do sistema e, gradualmente esfriando, desce, retornando à caldeira. Para uma circulação bem-sucedida, é necessário manter rigorosamente o ângulo de inclinação dos tubos diretos e de retorno. Com um pequeno comprimento do sistema em uma casa de um andar, isso não é difícil de fazer, e a diferença de altura será pequena.
Para casas grandes, bem como edifícios de vários andares. esse sistema é mais frequentemente inadequado - pode formar bloqueios de ar, interrupção da circulação e, como resultado, superaquecimento do refrigerante na caldeira. Esta situação é perigosa e pode causar danos aos componentes do sistema.
Portanto, uma bomba de circulação é instalada no tubo de retorno, imediatamente antes de entrar no trocador de calor da caldeira, que cria a pressão necessária e a taxa de circulação de água no sistema. Ao mesmo tempo, o refrigerante aquecido é desviado para os dispositivos de aquecimento em tempo hábil, a caldeira funciona normalmente e o microclima da casa permanece estável.
Esquema: elementos do sistema de aquecimento
- o sistema funciona de forma estável em edifícios de qualquer comprimento e número de andares;
- é possível usar tubos de diâmetro menor do que com circulação natural, o que economiza o custo de sua compra;
- é permitido colocar tubos sem inclinação e colocá-los escondidos no chão;
- pisos de água quente podem ser conectados ao sistema de aquecimento forçado;
- condições de temperatura estáveis prolongam a vida útil das conexões, tubos e radiadores;
- É possível regular o aquecimento para cada quarto.
Desvantagens de um sistema de circulação forçada:
- é necessário cálculo e instalação da bomba, sua conexão à rede, o que torna o sistema volátil;
- A bomba faz barulho durante a operação.
As desvantagens são resolvidas com sucesso pelo posicionamento correto do equipamento: a bomba é colocada em uma sala de caldeira separada ao lado da caldeira de aquecimento e uma fonte de energia de backup é instalada - uma bateria ou gerador.
O princípio de funcionamento de um sistema de aquecimento por gravidade
O princípio de funcionamento do aquecimento parece simples: a água se move pela tubulação, impulsionada pela pressão hidrostática, que apareceu devido às diferentes massas de água aquecida e resfriada. Outro projeto desse tipo é chamado gravidade ou gravidade. A circulação é o movimento de resfriamento em baterias e líquido mais pesado sob a pressão de sua própria massa até o elemento de aquecimento e o deslocamento de água leve aquecida para o tubo de alimentação. O sistema funciona quando a caldeira de circulação natural está localizada abaixo dos radiadores.
Em circuitos abertos, ele se comunica diretamente com o ambiente externo, e o excesso de ar escapa para a atmosfera. O volume de água aumentado do aquecimento é eliminado, a pressão constante é normalizada.
A circulação natural também é possível em um sistema de aquecimento fechado se estiver equipado com um tanque de expansão com membrana. Às vezes, as estruturas do tipo aberto são convertidas em fechadas. Os circuitos fechados são mais estáveis em operação, o refrigerante não evapora neles, mas também são independentes da eletricidade. O que afeta a pressão de circulação
A circulação da água na caldeira depende da diferença de densidade entre os líquidos quente e frio e da magnitude da diferença de altura entre a caldeira e o radiador mais baixo. Estes parâmetros são calculados mesmo antes da instalação do circuito de aquecimento. A circulação natural ocorre porque a temperatura de retorno no sistema de aquecimento é baixa. O refrigerante tem tempo de esfriar, passando pelos radiadores, torna-se mais pesado e com sua massa empurra o líquido aquecido para fora da caldeira, forçando-o a se movimentar pelas tubulações.
Esquema de circulação de água na caldeira
A altura do nível da bateria acima da caldeira aumenta a pressão, ajudando a água a vencer mais facilmente a resistência das tubulações. Quanto mais altos os radiadores estiverem localizados em relação à caldeira, maior será a altura da coluna de retorno refrigerada e com maior pressão empurrará a água aquecida para cima ao chegar à caldeira.
A densidade também regula a pressão: quanto mais a água aquece, menor se torna sua densidade em comparação com o retorno. Como resultado, ele é empurrado para fora com mais força e a pressão aumenta. Por esse motivo, as estruturas de aquecimento por gravidade são consideradas auto-reguladoras, pois se você alterar a temperatura do aquecimento da água, a pressão no refrigerante também mudará, o que significa que seu consumo mudará.
Durante a instalação, a caldeira deve ser colocada no fundo, abaixo de todos os outros elementos, para garantir pressão suficiente do líquido de refrigeração.
Tubulações para sistemas com circulação natural
Ao escolher o diâmetro dos tubos, não apenas as dimensões do sistema e o número de radiadores desempenham um papel, mas também o material do qual são feitos, ou melhor, a suavidade das paredes. Para sistemas gravitacionais, este é um parâmetro muito importante. A pior situação é com tubos metálicos comuns: a superfície interna é áspera e após o uso torna-se ainda mais irregular devido a processos de corrosão e depósitos acumulados nas paredes. Portanto, esses tubos têm o maior diâmetro.
Tubos de aço em alguns anos podem ficar assim
Deste ponto de vista, são preferíveis metal-plástico e polipropileno reforçado. Mas são usados acessórios de metal-plástico que reduzem significativamente a folga, o que pode se tornar crítico para os sistemas de gravidade. Portanto, o polipropileno reforçado parece mais preferível. Mas eles têm limitações na temperatura do refrigerante: a temperatura de operação é de 70 ° C, a temperatura de pico é de 95 ° C. Para produtos feitos de plástico PPS especial, a temperatura de operação é de 95 ° C, a temperatura de pico é de até 110 ° C. Assim, dependendo da caldeira e do sistema como um todo, é possível utilizar estes tubos, desde que sejam produtos de marca de qualidade e não falsificados. Leia mais sobre tubos de polipropileno aqui.
Metal-plástico e polipropileno também podem ser usados para a instalação de sistemas de aquecimento
Mas se está planejado instalar uma caldeira de combustível sólido. então nenhum polipropileno pode suportar tais cargas térmicas. Neste caso, use aço ou aço galvanizado e inox nas conexões rosqueadas (não use solda ao instalar aço inox, pois as costuras vazam muito rapidamente)
O cobre também é adequado (está escrito sobre tubos de cobre aqui), mas também tem características próprias e deve ser manuseado com cuidado: não se comportará normalmente com todos os refrigerantes e é melhor não usá-lo em um sistema com alumínio radiadores (eles colapsam rapidamente)
Uma característica dos sistemas com circulação natural é que eles não podem ser calculados devido à formação de fluxos turbulentos que não podem ser calculados. Eles são projetados com base na experiência e em normas e regras médias, derivadas empiricamente. Basicamente as regras são:
- eleve o ponto de aceleração o mais alto possível;
- não estreite os tubos de alimentação;
- colocar um número suficiente de seções de radiadores.
Em seguida, outro é usado: do local da primeira ramificação e de cada subsequente, eles conduzem um tubo de diâmetro menor por um degrau. Por exemplo, um tubo de 2 polegadas vem da caldeira, depois 1 ¾ da primeira ramificação, depois 1 ½, etc. Os resíduos são coletados de um diâmetro menor para um maior.
Existem vários outros recursos da instalação de sistemas de gravidade. Primeiro - é desejável fazer tubos com uma inclinação de 1-5%, dependendo do comprimento da tubulação. Em princípio, com uma diferença suficiente de temperatura e altura, a fiação horizontal também pode ser feita, o principal é que não há seções com inclinação negativa (inclinada na direção oposta), que, devido à formação de bolsas de ar em eles, irá bloquear o movimento do fluxo de água.
Sistema de tubo único por gravidade com fiação vertical para duas asas (circuitos)
A segunda característica é que um tanque de expansão e/ou um respiro devem ser instalados no ponto mais alto do sistema. O tanque de expansão pode ser do tipo aberto (o sistema também será aberto) ou membrana (fechado).Ao instalar uma saída de ar aberta, não há necessidade de coletar no ponto mais alto - no tanque e sair para a atmosfera. Ao instalar um tanque do tipo membrana, também é necessária a instalação de um purgador de ar automático. Com a fiação horizontal, as torneiras de Mayevsky em cada um dos radiadores não interferem - com a ajuda deles, é mais fácil remover todos os plugues de ar no ramo.
Esquema de instalação de sistemas de aquecimento por gravidade
Como a circulação da água no sistema de aquecimento ocorre sem a participação de uma bomba, para o fluxo desobstruído do fluido pelas linhas, elas devem ter diâmetro maior do que no esquema onde a circulação da água é forçada. O sistema de gravidade funciona reduzindo a resistência que a água tem que vencer: quanto mais distante o tubo da caldeira, mais largo ele é.
O aquecimento de água com circulação natural pode ter uma fiação superior ou inferior. Quando a fiação é projetada como dois tubos, a água aquecida entra diretamente em cada bateria e não passa por eles um por um, como em um esquema de tubo único.
A fiação superior, na qual o refrigerante sobe primeiro até o teto e de lá desce para as baterias, é mais adequada para instalar esse design. Se a fiação for planejada mais baixa. em seguida, está sendo construído um circuito de aceleração: uma diferença de altura na qual a água da caldeira sobe primeiro, entra no tanque de expansão no ponto superior da tubulação e depois desce para os radiadores de aquecimento.
Quanto mais alto o dispositivo de aquecimento estiver localizado, maior a pressão dentro da tubulação. Portanto, as baterias dos andares superiores costumam aquecer melhor do que as dos andares inferiores. Assim, se você fizer aquecimento com circulação natural de dois tubos, as baterias colocadas no mesmo nível da caldeira ou abaixo não aquecem o suficiente.
Para evitar tal situação, a sala da caldeira é completamente enterrada, proporcionando uma pressão suficientemente alta para que o refrigerante passe pelos tubos na velocidade necessária. A caldeira é colocada no porão, aproximadamente 3 metros abaixo do centro do elemento de aquecimento mais baixo. Os tubos com água quente, pelo contrário, são elevados o mais alto possível, colocando um tanque de expansão no ponto mais alto da estrutura e, em seguida, a água do tubo de abastecimento desce para os radiadores.
Tipos de fiação do sistema de tubo único
Em um sistema de tubo único, não há separação entre um tubo direto e um tubo de retorno. Os radiadores são conectados em série e o refrigerante, passando por eles, esfria gradualmente e retorna à caldeira. Este recurso torna o sistema econômico e simples, mas requer a configuração do regime de temperatura e o cálculo correto da potência dos radiadores.
Uma versão simplificada de um sistema de tubo único é adequada apenas para uma pequena casa de um andar. Neste caso, a tubulação passa diretamente por todos os radiadores, sem válvulas de controle de temperatura. Como resultado, as primeiras baterias ao longo do refrigerante acabam sendo muito mais quentes que as últimas.
Para sistemas estendidos, esta fiação não é adequada. afinal, o resfriamento do refrigerante será significativo. Para eles, eles usam o sistema de tubo único Leningradka, no qual o tubo comum possui saídas ajustáveis para cada radiador. Como resultado, o refrigerante no tubo principal é distribuído de forma mais uniforme em todas as salas. O layout de um sistema de tubulação única em edifícios de vários andares é dividido em horizontal e vertical.
Fiação horizontal
Com a fiação horizontal, um tubo reto sobe até o piso superior ao longo do riser principal. Um tubo horizontal parte dele em cada andar, passando sequencialmente por todas as baterias desse andar.
Eles são combinados em um riser de linha de retorno e realimentados para a caldeira ou caldeira. As torneiras de controle de temperatura estão localizadas em cada andar e as torneiras Mayevsky estão em cada radiador.A fiação horizontal pode ser realizada tanto por fluxo quanto pelo sistema Leningradka.
Fiação vertical
Com esse tipo de fiação, o refrigerante quente sobe até o piso superior ou sótão e, de lá, passa por tirantes verticais por todos os andares até o mais baixo. Lá, os tirantes são combinados em uma linha de retorno. Uma desvantagem significativa deste sistema é o aquecimento desigual em diferentes andares, que não pode ser ajustado com um sistema de fluxo.
A escolha do sistema de fiação para uma casa particular depende principalmente de seu layout. Com uma grande área de piso de praia e um pequeno número de andares da casa, é melhor escolher a fiação vertical, para que você possa obter uma temperatura mais uniforme em cada cômodo. Se a área for pequena, é melhor escolher a fiação horizontal, pois é mais fácil de ajustar. Além disso, com um tipo de fiação horizontal, você não precisa fazer furos extras nos tetos.
Vídeo: sistema de aquecimento de um tubo
O princípio de funcionamento do sistema com circulação natural
O esquema de aquecimento de uma casa particular com circulação natural é popular devido às seguintes vantagens:
- Fácil instalação e manutenção.
- Não há necessidade de instalar equipamentos adicionais.
- Independência energética - não são necessários custos adicionais de eletricidade durante a operação. Em caso de falta de energia, o sistema de aquecimento continua a funcionar.
O princípio de funcionamento do aquecimento de água, usando a circulação por gravidade, é baseado em leis físicas. Quando aquecido, a densidade e o peso do líquido diminuem e, quando o meio líquido esfria, os parâmetros retornam ao seu estado original.
Ao mesmo tempo, praticamente não há pressão no sistema de aquecimento. Em fórmulas termotécnicas, a razão é de 1 atm. para cada 10 m de pressão da coluna de água. O cálculo do sistema de aquecimento de um edifício de 2 andares mostrará que a pressão hidrostática não excede 1 atm. em edifícios de um andar 0,5-0,7 atm.
Como o líquido aumenta de volume quando aquecido, para circulação natural, será necessário um tanque de expansão. A água que passa pelo circuito de água da caldeira é aquecida, o que leva a um aumento de volume. O tanque de expansão deve estar localizado no suprimento de refrigerante, na parte superior do sistema de aquecimento. A tarefa do tanque tampão é compensar o aumento do volume de líquido.
O sistema de aquecimento auto-circulante pode ser utilizado em casas particulares, possibilitando as seguintes ligações:
- Ligação ao piso radiante - requer a instalação de uma bomba de circulação, apenas num circuito de água colocado no chão. O restante do sistema continuará operando com circulação natural. Após uma queda de energia, a sala continuará a ser aquecida usando radiadores instalados.
- Trabalho com caldeira de aquecimento indireto de água - é possível a conexão a um sistema com circulação natural, sem a necessidade de conectar equipamentos de bombeamento. Para isso, a caldeira é instalada na parte superior do sistema, logo abaixo do tanque de expansão de ar do tipo fechado ou aberto. Se isso não for possível, a bomba é instalada diretamente no tanque de armazenamento, instalando adicionalmente uma válvula de retenção para evitar a recirculação do líquido de arrefecimento.
Em sistemas com circulação gravitacional, o movimento do refrigerante é realizado por gravidade. Devido à expansão natural, o líquido aquecido sobe a seção de aceleração e, em seguida, sob um declive, “desce” pelos tubos conectados aos radiadores de volta à caldeira.
Temperaturas crescentes
Outro fator é a diferença entre a densidade da água fria e quente. Observamos o seguinte fato - o aquecimento com circulação natural é um tipo auto-regulador. Assim, se você aumentar a temperatura da água de aquecimento, sua vazão mudará e a pressão de circulação aumentará.
O forte aquecimento do líquido contribui em grande parte para uma circulação mais rápida. Mas isso só acontece em uma câmara fria: quando a temperatura do ar atinge um certo ponto, as baterias esfriarão muito mais lentamente.
A densidade da água aquecida na caldeira e da água já nos radiadores é quase igual. A pressão diminuirá, a circulação rápida da água será substituída por uma circulação medida dentro do sistema.
Assim que a temperatura das instalações de uma casa particular cair novamente para um certo nível, isso servirá como um sinal para aumentar a pressão. O sistema tentará equalizar as condições de temperatura. Para fazer isso, você terá que reiniciar o processo de circulação rápida. É daí que vem a capacidade de autorregulação.
Em suma, a regra é a seguinte - uma mudança única na temperatura e no volume de água permite obter a saída de calor desejada das baterias para aquecimento do ambiente.
Como resultado, as condições de temperatura confortável são mantidas.
Esquema de ação
O sistema de aquecimento de água inclui uma caldeira (aquecedor de água), condutas de retorno e alimentação, bem como equipamentos de aquecimento, um tanque de expansão e uma válvula de segurança. O líquido é aquecido até a temperatura desejada na caldeira e sobe para a tubulação de suprimento e os risers devido à expansão.
A partir daí, passa para equipamentos de aquecimento - baterias e radiadores, para os quais emite parte do calor. Em seguida, a tubulação de retorno envia água para a caldeira, onde é novamente aquecida até a temperatura desejada. O ciclo se repete enquanto o sistema estiver operacional.
É importante lembrar que os tubos horizontais são montados com inclinação em relação ao movimento do meio de trabalho.
Projetar aquecimento com circulação forçada
Esquema de aquecimento doméstico detalhado
A principal tarefa para a auto-instalação de aquecimento de água com uma bomba de circulação é elaborar o esquema correto. Para fazer isso, você precisa de um plano da casa, no qual é aplicada a localização de tubos, radiadores, válvulas e grupos de segurança.
Cálculo do sistema
Na fase de elaboração dos esquemas, é necessário calcular corretamente os parâmetros da bomba para o sistema de aquecimento forçado de uma casa particular. Para fazer isso, você pode usar programas especiais ou fazer os cálculos você mesmo. Existem várias fórmulas simples que ajudarão a fazer o cálculo:
Onde Rn é a potência nominal da bomba, kW, p é a densidade do refrigerante, para a água este indicador é 0,998 g/cm³, Q é a vazão do refrigerante, l, N é a pressão necessária, m.
Um exemplo de um programa de cálculo de aquecimento
Para calcular o indicador de pressão no sistema de aquecimento forçado de uma casa, é necessário conhecer a resistência total da tubulação e o fornecimento de calor como um todo. Infelizmente, é quase impossível fazer isso sozinho. Para fazer isso, você deve usar sistemas de software especiais.
Tendo calculado a resistência da tubulação em um sistema de aquecimento de água com circulação, é possível calcular o indicador de pressão necessário usando a seguinte fórmula:
Onde H é a altura calculada, m, R é a resistência da tubulação, L é o comprimento da maior seção reta da tubulação, m, ZF é um coeficiente, que geralmente é igual a 2,2.
Com base nos resultados obtidos, é selecionado o modelo ideal da bomba de circulação.
Se os indicadores de potência da bomba calculados para um sistema de aquecimento de circulação forçada auto-instalado forem grandes, recomenda-se a compra de modelos emparelhados.
Instalação de aquecimento com circulação
Exemplo de instalação oculta de aquecimento do coletor
Com base nos dados calculados, os tubos do diâmetro necessário são selecionados e as válvulas de fechamento são selecionadas para eles. No entanto, o diagrama não mostra o método de montagem do tronco. Os pipelines podem ser instalados de forma oculta ou aberta. O primeiro é recomendado para ser usado apenas com total confiança na confiabilidade de todo o sistema de aquecimento de uma casa particular com circulação forçada.
Deve-se lembrar que a qualidade dos componentes do sistema dependerá de seu desempenho e desempenho. Em particular, isso se aplica ao material para a fabricação de tubos e válvulas. Além disso, para um esquema de dois tubos de um sistema de aquecimento de circulação forçada, recomenda-se seguir os conselhos dos profissionais:
- Instalação de alimentação de emergência para a bomba de circulação em caso de falta de energia;
- Ao usar anticongelante como refrigerante, verifique sua compatibilidade com os materiais para fabricação de tubos, radiadores e caldeira;
- De acordo com o esquema de aquecimento da casa com circulação forçada, a caldeira deve estar localizada no ponto mais baixo do sistema;
- Além da potência da bomba, é necessário calcular o tanque de expansão.
A tecnologia para instalar o aquecimento do tipo circulação não é diferente do padrão
É importante levar em consideração as características da casa de contorno - o material para fazer as paredes, sua perda de calor. Este último afeta diretamente o poder de todo o sistema.
A análise dos parâmetros dos sistemas de aquecimento com circulação forçada ajudará a formar uma opinião objetiva sobre isso:
O que é isso
Se um sistema com circulação forçada requer uma queda de pressão criada por uma bomba de circulação ou fornecida por uma conexão a uma rede de aquecimento, o quadro é diferente. O aquecimento por circulação natural usa um efeito físico simples - a expansão de um líquido quando aquecido.
Se descartarmos as sutilezas técnicas, o esquema básico de trabalho é o seguinte:
- A caldeira aquece uma certa quantidade de água. Então, é claro, ele se expande e, devido à sua menor densidade, é deslocado para cima por uma massa mais fria de refrigerante.
- Tendo subido ao ponto mais alto do sistema de aquecimento, a água, arrefecendo gradualmente, por gravidade descreve um círculo através do sistema de aquecimento e retorna à caldeira. Ao mesmo tempo, emite calor para os aquecedores e, quando está novamente no trocador de calor, tem uma densidade maior do que no início. Então o ciclo se repete.
Útil: claro, nada impede de incluir uma bomba de circulação no circuito. No modo normal, proporcionará circulação de água mais rápida e aquecimento uniforme e, na ausência de eletricidade, o sistema de aquecimento funcionará com circulação natural.
A operação da bomba em um sistema de circulação natural.
A foto mostra como o problema de interação entre a bomba e o sistema de circulação natural é resolvido. Quando a bomba está funcionando, a válvula de retenção é acionada e toda a água passa pela bomba. Vale a pena desligá-lo - a válvula se abre e a água circula por um tubo mais grosso devido à expansão térmica.
Caldeira para sistemas de gravidade
Como esses esquemas são necessários principalmente para um dispositivo independente de eletricidade, as caldeiras também devem funcionar sem o uso de eletricidade. Podem ser quaisquer unidades não automatizadas, exceto pellets e elétricas.
Na maioria das vezes, as caldeiras de combustível sólido operam em sistemas com circulação natural. Eles são bons para todos, mas em muitos modelos o combustível queima rapidamente. E se houver geadas severas do lado de fora da janela e a casa não estiver suficientemente isolada, para manter uma temperatura aceitável à noite, você deve se levantar e jogar combustível. Especialmente esta situação é frequentemente encontrada onde a lenha é aquecida. A saída é comprar uma caldeira de queima longa (não volátil, é claro). Por exemplo, nas caldeiras de combustível sólido da Lituânia Stropuva, sob certas condições, a lenha queima até 30 horas e o carvão (antracito) até vários dias. As especificações para caldeiras de vela são um pouco piores: o tempo mínimo de queima para lenha é de 7 horas, para carvão - 34 horas. Existem caldeiras sem automação e bombas e a empresa alemã Buderus, a tcheca Viadrus e a polaco-ucraniana Wikchlach, além de fabricantes russos: Energiya, Ogonyok.
Caldeira não volátil de queima longa Stropuva
Existem caldeiras não voláteis a gás fabricadas na Rússia, por exemplo, Conord. que são produzidos em Rostov-on-Don. Podem ser utilizados em sistemas com circulação natural. A mesma planta produz caldeiras universais independentes de energia "Don", que também são adequadas para operação sem eletricidade. As caldeiras a gás de piso da empresa italiana Bertta - o modelo Novella Autonom e algumas outras unidades de fabricantes europeus e asiáticos trabalham em sistemas com circulação natural.
A segunda maneira, que ajudará a aumentar o tempo entre as fornalhas, é aumentar a inércia do sistema. Para isso, são instalados acumuladores de calor (TA). Funcionam bem com caldeiras de combustível sólido, que não têm a capacidade de regular a intensidade da combustão: o excesso de calor é removido para o acumulador de calor, no qual a energia é acumulada e consumida à medida que o refrigerante esfria no sistema principal. A conexão de tal dispositivo tem características próprias: deve ser colocada na tubulação de alimentação na parte inferior. Além disso, para extração de calor eficiente e operação normal - o mais próximo possível da caldeira. No entanto, para sistemas gravitacionais, esta solução está longe de ser a melhor. Eles atingem lentamente o modo de circulação normal, mas são autorregulados: quanto mais frio estiver na sala, mais o refrigerante esfria, passando pelos radiadores. Quanto maior a diferença de temperaturas, maior a diferença de densidade e mais rápido o refrigerante se move. E o TA instalado torna o aquecimento mais inercial, e muito mais tempo e combustível são necessários para a aceleração. É verdade, e o calor é liberado por mais tempo. Em geral, depende de você.
Para estabilizar a temperatura no sistema, é instalado um acumulador térmico.
Aproximadamente os mesmos problemas com o aquecimento do fogão com circulação natural. Aqui, a própria matriz do forno desempenha o papel de um acumulador de calor e também é necessária muita energia (combustível) para acelerar o sistema. Mas no caso de usar TA, geralmente é possível excluí-lo e, no caso de um forno, isso não é realista.
Das leis da física
Suponha que em radiadores e caldeiras, a temperatura do líquido mude em saltos ao longo dos eixos centrais: as partes superiores contêm líquido quente e as partes inferiores contêm líquido frio.
A água quente tem uma densidade menor, o que reduz seu peso em comparação com a água fria. Como resultado, o sistema de aquecimento consiste em dois vasos comunicantes fechados um ao outro, nos quais o líquido se move de cima para baixo.
Uma coluna alta formada por água resfriada com grande peso, ao atingir os radiadores, empurra uma coluna baixa. Como resultado, o fluido quente é empurrado e ocorre a circulação.
Tipos de sistemas de aquecimento com circulação por gravidade
Apesar do design simples de um sistema de aquecimento de água com autocirculação do refrigerante, existem pelo menos quatro esquemas de instalação populares. A escolha do tipo de fiação depende das características do próprio edifício e do desempenho esperado.
Para determinar qual esquema funcionará, em cada caso individual, é necessário realizar um cálculo hidráulico do sistema, levar em consideração as características da unidade de aquecimento, calcular o diâmetro do tubo, etc. Você pode precisar da ajuda de um profissional ao fazer os cálculos.
Sistema fechado com circulação por gravidade
Nos países da UE, os sistemas fechados são os mais populares entre outras soluções. Na Federação Russa, o esquema ainda não foi amplamente utilizado. Os princípios de funcionamento de um sistema de aquecimento de água do tipo fechado com circulação sem bomba são os seguintes:
- Quando aquecido, o refrigerante se expande, a água é deslocada do circuito de aquecimento.
- Sob pressão, o líquido entra em um tanque de expansão de membrana fechado. O design do recipiente é uma cavidade dividida por uma membrana em duas partes. Metade do tanque está cheio de gás (a maioria dos modelos usa nitrogênio).A segunda parte permanece vazia para enchimento com refrigerante.
- Quando o líquido é aquecido, a pressão é criada o suficiente para empurrar a membrana e comprimir o nitrogênio. Após o resfriamento, ocorre o processo inverso e o gás espreme a água para fora do tanque.
Caso contrário, os sistemas do tipo fechado funcionam como outros esquemas de aquecimento por circulação natural. Como desvantagens, pode-se destacar a dependência do volume do tanque de expansão. Para salas com grande área aquecida, você precisará instalar um recipiente espaçoso, o que nem sempre é aconselhável.
Sistema aberto com circulação por gravidade
O sistema de aquecimento do tipo aberto difere do tipo anterior apenas no design do tanque de expansão. Este esquema foi mais frequentemente usado em edifícios antigos. As vantagens de um sistema aberto é a possibilidade de autofabricação de recipientes a partir de materiais improvisados. O tanque geralmente tem dimensões modestas e é instalado no teto ou sob o teto da sala.
A principal desvantagem das estruturas abertas é a entrada de ar nos tubos e radiadores de aquecimento, o que leva ao aumento da corrosão e à falha rápida dos elementos de aquecimento. Arejar o sistema também é um "convidado" frequente em circuitos abertos. Portanto, os radiadores são instalados em ângulo, os guindastes Mayevsky são necessários para sangrar o ar.
Sistema de tubo único com auto-circulação
Esta solução tem várias vantagens:
- Não há tubulação emparelhada sob o teto e acima do nível do piso.
- Economize dinheiro na instalação do sistema.
As desvantagens de tal solução são óbvias. A saída de calor dos radiadores de aquecimento e a intensidade do seu aquecimento diminuem com a distância da caldeira. Como mostra a prática, um sistema de aquecimento de tubulação única de uma casa de dois andares com circulação natural, mesmo que todas as inclinações sejam observadas e o diâmetro correto da tubulação seja selecionado, muitas vezes é refeito (instalando equipamentos de bombeamento).
Sistema de dois tubos com auto-circulação
O sistema de aquecimento de dois tubos em uma casa particular com circulação natural tem as seguintes características de design:
- Fornecimento e retorno de fluxo através de tubos separados.
- O tubo de alimentação é conectado a cada radiador através de uma entrada.
- A bateria é conectada à linha de retorno com o segundo delineador.
Como resultado, um sistema do tipo radiador de dois tubos oferece as seguintes vantagens:
- Distribuição uniforme do calor.
- Não há necessidade de adicionar seções de radiador para melhor aquecimento.
- Mais fácil de ajustar o sistema.
- O diâmetro do circuito de água é pelo menos um tamanho menor do que nos esquemas de tubo único.
- Falta de regras estritas para a instalação de um sistema de dois tubos. São permitidos pequenos desvios em relação às inclinações.
A principal vantagem de um sistema de aquecimento de dois tubos com fiação inferior e superior é a simplicidade e ao mesmo tempo a eficiência do design, que permite nivelar os erros cometidos nos cálculos ou durante o trabalho de instalação.
Cálculo de potência
A potência calorífica efetiva da caldeira é calculada da mesma forma que em todos os outros casos.
Por área
A maneira mais simples é o cálculo recomendado pelo SNiP para a área da sala. 1 kW de energia térmica deve cair em 10 m2 da área da sala. Para as regiões do sul, é tomado um coeficiente de 0,7 - 0,9, para a zona média do país - 1,2 - 1,3, para as regiões do extremo norte - 1,5-2,0.
Como qualquer cálculo aproximado, este método negligencia muitos fatores:
- Alturas do teto. Está longe de ser o padrão de 2,5 metros em todos os lugares.
- O calor vaza através das aberturas.
- A localização da sala dentro da casa ou contra paredes externas.
Todos os métodos de cálculo dão grandes erros, então a energia térmica geralmente é incluída no projeto com alguma margem.
Por volume, levando em consideração fatores adicionais
Uma imagem mais precisa fornecerá outro método de cálculo.
- A potência térmica de 40 watts por metro cúbico de volume de ar na sala é tomada como base.
- Coeficientes regionais também se aplicam neste caso.
- Cada janela de tamanho padrão adiciona 100 watts aos nossos cálculos. Cada porta é 200.
- A localização da sala perto da parede externa dará, dependendo de sua espessura e material, um coeficiente de 1,1 - 1,3.
- Uma casa particular, na qual abaixo e acima não há apartamentos vizinhos quentes, mas uma rua, é calculada com um coeficiente de 1,5.
No entanto: e este cálculo será MUITO aproximado. Basta dizer que em casas particulares construídas com tecnologias de economia de energia, o projeto inclui uma potência de aquecimento de 50 a 60 watts por metro quadrado. Muito é determinado pelo vazamento de calor através das paredes e tetos.
Vantagens de instalar um sistema de dois tubos
Ao projetar aquecimento de água com circulação forçada para uma casa particular, eles escolhem, com base nas capacidades materiais do proprietário, um esquema de um ou dois tubos. Um sistema de tubo único é mais barato, mais fácil de instalar e um sistema de dois tubos é mais eficiente em operação. Ao instalar um sistema de aquecimento horizontal de dois tubos, são possíveis três esquemas de colocação de tubulação: beco sem saída, associado e coletor.
Três esquemas para o dispositivo de um sistema de aquecimento horizontal de dois tubos em uma casa particular: A) beco sem saída; B) passagem; B) coletor (viga)
Notamos desde já que este último, ou seja, o layout do tubo coletor, tem a maior eficiência. No entanto, sua implementação aumenta o consumo de materiais, bem como a complexidade do trabalho de instalação.
