Come funziona il sistema di riscaldamento a circolazione naturale
Il compito principale di un sistema di riscaldamento dell'acqua - questo per far circolare il liquido di raffreddamento attraverso i tubi. Affinché la casa si riscaldi, l'acqua calda della caldaia deve fluire nei tubi e nei radiatori. Il sistema di riscaldamento a circolazione naturale funziona secondo il principio della gravità. Il liquido si muove attraverso i tubi per gravità senza utilizzare una pompa. La densità e il peso del liquido diminuiscono quando riscaldato e dopo il raffreddamento ritorna al suo stato originale.
In un tale dispositivo, non c'è praticamente pressione. Secondo i calcoli, si può vedere che con una pressione di una colonna d'acqua di 10 metri, c'è una pressione di 1 atmosfera. Si scopre che nel dispositivo di riscaldamento di una casa a un piano la pressione sarà compresa tra 0,5 e 0,7 atm., e in una casa a due piani - non più di 1 atm.
Vantaggi e svantaggi del riscaldamento a circolazione naturale
Come con qualsiasi dispositivo, il riscaldamento dell'acqua con circolazione naturale ha i suoi vantaggi, ma anche svantaggi. Perché il sistema è buono?
- Installazione e manutenzione semplici, facile avvio del sistema. Tutta l'installazione può essere eseguita da solo.
- Non è necessario acquistare attrezzature costose.
- Il sistema funziona stabilmente. Il vettore di calore fornisce la massima potenza termica e mantiene la temperatura richiesta nella stanza.
- Nessuna dipendenza dall'elettricità. Il dispositivo continuerà a funzionare se l'alimentazione viene interrotta.
- Se la casa è ben isolata, con un tale sistema puoi risparmiare molto.
- Nessuna pompa che fa molto rumore.
- Se la manutenzione viene eseguita in tempo, il dispositivo di riscaldamento può funzionare per oltre 35 anni.
Contro del sistema:
- Nonostante il fatto che il sistema di riscaldamento richieda pochi materiali, i costi diventeranno molto più alti quando la resistenza locale della tubazione diminuirà. Perché dovrai installare tubi più grandi.
- La casa si riscalda molto più lentamente.
- Se i tubi passano attraverso stanze non riscaldate, queste aree dovrebbero essere isolate. In caso contrario, c'è il rischio che il liquido si congeli.
- Un tale sistema di riscaldamento è adatto solo per case private con una superficie non superiore a 100 mq. m., poiché opera entro un raggio fino a 30 metri. Ciò è dovuto al fatto che il sistema ha una piccola testa circolare.
- La condizione principale è una soffitta nella casa. È lì che è installato il vaso di espansione.
Impianti di riscaldamento monotubo e bitubo:
Il più diffuso è lo schema monotubo per la creazione di riscaldamento in una casa privata, che viene utilizzato per oggetti con una vasta area e per condomini. I sistemi di questo tipo vengono installati in due modi. La prima opzione, la più comune in vista dell'installazione semplificata, si chiama flow-through e collega in serie tutti i radiatori. Nella seconda versione, una parte del liquido di raffreddamento dal montante si sposta alle batterie superiori, mentre l'altra parte viene trasmessa attraverso il montante ai dispositivi di riscaldamento situati sotto. In questo caso è possibile regolare il volume di acqua calda in ingresso tramite rubinetti installati su ogni batteria.
| Schema monotubo | Schema a due tubi | ||
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Lo schema offre molti vantaggi, che vanno da un notevole risparmio di materiali di consumo alla riduzione del numero di tubi nel design degli interni.
Limitazioni:
- Tuttavia, questa tecnica è caratterizzata da molti svantaggi. Il liquido di raffreddamento riscaldato viene trasportato dal basso verso l'alto e, passando attraverso i radiatori, riscalda i locali. Successivamente, l'acqua scende nelle stanze dei piani inferiori, perdendo una notevole quantità di calore. Come risultato di una rapida diminuzione della temperatura, il liquido di raffreddamento scende quasi raffreddato. Di conseguenza, i punti di riscaldamento inferiori devono essere costituiti da un maggior numero di radiatori per avere una superficie di dissipazione del calore ottimale. Inoltre, non è possibile avviare l'impianto di riscaldamento di un edificio residenziale per un solo piano, il che crea difficoltà ai proprietari di immobili con più piani.
- Per l'installazione del cablaggio monotubo del circuito di riscaldamento, vengono utilizzati solo tubi in acciaio, nonché radiatori in ghisa, alluminio o acciaio, che hanno un elevato trasferimento di calore.
- L'uso di sistemi monotubo è possibile solo in quelle case che hanno uno spazio sottotetto libero, dove dovrebbe essere eseguita la tubazione superiore.
In uno schema di riscaldamento a due tubi per una casa privata, il refrigerante ad acqua passa simultaneamente attraverso i radiatori e lungo la linea principale, il che consente di ottenere un riscaldamento uniforme di tutte le batterie di riscaldamento in ogni stanza. Il consumatore in questo caso ha la possibilità di scegliere qualsiasi radiatore per l'installazione, in base alle proprie preferenze e al design degli interni. Inoltre, vengono rimosse le restrizioni sull'installazione delle batterie all'interno del muro o dietro i pannelli decorativi. Un ulteriore vantaggio di un tale schema è l'eccellente capacità di regolare le modalità operative in ciascun punto di fornitura di calore.
Restrizioni!
Un sistema di fornitura di calore ad acqua a due tubi non ha tali requisiti: avendo montanti verticali con cablaggio inferiore o superiore, può essere efficacemente utilizzato sia per case a un piano che per oggetti con più piani.
Tipi di sistemi di circolazione naturale
Prima di creare un circuito per il riscaldamento di una casa privata, calcolare innanzitutto la quantità di calore richiesta per i locali. Il calcolo include i dati della caldaia, posizionamento e diametro dei tubi, nonché il livello di isolamento termico delle pareti esterne. Anche i più piccoli errori nei calcoli possono influire sulla qualità del riscaldamento domestico. Pertanto, è meglio se tutti i calcoli vengono eseguiti da specialisti. I sistemi di riscaldamento sono di diversi tipi:
- Tipo aperto e chiuso (differiscono per vaso di espansione).
- Tipo monotubo e bitubo (i radiatori per riscaldamento sono collegati in modi diversi).
Sistema aperto
Il dispositivo aperto include un serbatoio (serbatoio aperto), che è dotato di un tubo (troppo pieno di emergenza). Il tubo è collegato alla rete fognaria o portato in strada. Il serbatoio è installato sotto il soffitto, a volte in soffitta. Un serbatoio di tipo aperto può essere realizzato di qualsiasi dimensione con le tue mani, il che è il suo principale vantaggio. Ha un prezzo contenuto... Svantaggi del dispositivo:
- È costantemente necessario aggiungere acqua a un serbatoio di tipo aperto, poiché evapora rapidamente. Per non aggiungere acqua costantemente manualmente, è possibile portare un tubo dell'acqua nel serbatoio.
- Spesso, la corrosione si forma sugli elementi metallici del circuito. A causa del fatto che l'ossigeno scorre costantemente nel serbatoio aperto.
- L'aria entra nella tubazione. Fissando i radiatori in leggera pendenza e installando prese d'aria automatiche, è possibile eliminare il problema.
Sistema chiuso
Sistema di circolazione naturale un refrigerante di tipo chiuso è adatto sia per case a un piano che a due piani. Un serbatoio a membrana è installato nel circuito di riscaldamento. Grazie al serbatoio, le parti metalliche del dispositivo sono meno suscettibili alla corrosione.Un dispositivo chiuso funziona come segue:
- Il vaso chiuso a membrana flessibile è un vaso di espansione a membrana. La membrana crea due sezioni nel serbatoio. La prima sezione è destinata al refrigerante, l'altra contiene aria o azoto. Durante l'espansione del liquido di raffreddamento, l'acqua in eccesso dal circuito di riscaldamento entra nel serbatoio.
- La membrana inizia ad allungarsi a causa dell'acqua calda e il gas nella seconda parte si contrae.
- Quando l'acqua si raffredda, il gas aumenta di nuovo e respinge il liquido di raffreddamento nel sistema. Pertanto, vi è un riempimento continuo del circuito dell'acqua con il liquido di raffreddamento.
Se scegli tra un sistema aperto e uno chiuso, è più economico acquistare o creare un serbatoio aperto con le tue mani. Il serbatoio a membrana costa molte volte di più, quindi è usato raramente.
Sistema monotubo
Per le case a un piano con una piccola area, è adatto il riscaldamento monotubo. In una casa a due piani, questo tipo di riscaldamento sarà inefficace. I vantaggi del sistema sono l'installazione economica, il design semplice, i tubi non sono installati sotto il soffitto, il che significa che l'interno generale della stanza non si deteriorerà. Il tipo di riscaldamento monotubo funziona secondo il seguente principio:
- Il liquido sale lungo la sezione verticale del tubo.
- Quindi il liquido di raffreddamento si sposta in un tubo orizzontale. Questo tubo collega i radiatori del riscaldamento.
- Il liquido raffreddato ritorna in caldaia dal radiatore esterno.
Questo sistema ha i suoi svantaggi. Più lontano è il montante di alimentazione, più bassa è la temperatura dei radiatori. I bypass aiuteranno ad aumentare la produttività. Per stabilire un riscaldamento uniforme della casa, i ponticelli vengono posizionati nei punti in cui sono collegati i radiatori. Anche dopo aver effettuato calcoli accurati, un tipo di sistema a un tubo sarà inefficace se una casa a un piano ha più di tre stanze. Il problema può essere risolto aggiornando il sistema con una pompa circolare.
Schema di riscaldamento dell'acqua a due tubi per una casa privata a circolazione naturale
Il tipo di riscaldamento a due tubi è adatto per il riscaldamento di una casa a due piani. Se confrontiamo un sistema monotubo e due tubi, nel secondo il liquido viene fornito a tutti i radiatori caldi. Il circuito a due tubi ha un design speciale costituito da due tubi. Uno per la fornitura, l'altro per il ritorno. Un tubo di alimentazione è collegato a ciascun dispositivo di riscaldamento. La connessione avviene tramite un rubinetto di ingresso separato. E il tubo di ritorno è collegato separatamente. I vantaggi di un sistema di riscaldamento con cablaggio superiore e inferiore sono che la sua installazione è molto semplice e le caratteristiche di funzionamento sono efficaci. Con un sistema come questo:
- È possibile non aggiungere ulteriori sezioni al radiatore per migliorare il riscaldamento.
- A differenza di un circuito monotubo, per la posa della tubazione in questo sistema vengono utilizzati tubi di diametro inferiore.
- Facile regolazione del sistema.
- Il calore è distribuito uniformemente.
Attualmente è possibile creare con le proprie mani un tipo di riscaldamento a due tubi a circolazione naturale... Per la sua fabbricazione vengono utilizzati tubi in acciaio o polimero..
Schema di calcolo di un impianto di riscaldamento a circolazione naturale
La cosa più difficile nella progettazione di un sistema di riscaldamento è il calcolo corretto. Le prestazioni di un dispositivo dipendono dalla lunghezza e dall'angolo dei tubi, nonché dal numero di giri su di esso. Devi saperlo perché non c'è pressione nel circuito. Cosa è necessario considerare quando si redige un diagramma e un calcolo:
- Qual è il diametro dei tubi e il materiale con cui sono realizzati.
- Angolo di inclinazione dei tubi.
- Tipi di refrigeranti.
- Metodi di alimentazione del refrigerante.
Circolazione naturale nei circuiti di riscaldamento
Impianto di riscaldamento di una casa a due piani a circolazione forzata
I principali elementi funzionali del sistema di riscaldamento a circolazione naturale di un edificio residenziale sono:
- Una caldaia che riscalda un portatore di calore ad acqua;
- Vaso di espansione, che è un contenitore per lo scarico dell'acqua in eccesso che appare quando il volume del liquido di raffreddamento dell'acqua nel circuito aumenta quando viene riscaldato;
- Le tubazioni per la fornitura di acqua calda dalla caldaia ai radiatori del riscaldamento e il ritorno del liquido raffreddato dai radiatori alla caldaia (per la quale la parte di ritorno della rete di riscaldamento nella vita di tutti i giorni è chiamata linea di ritorno). Insieme formano un circuito chiuso di circolazione del refrigerante;
- Riscaldamento a termosifoni.
Schema di una rete di riscaldamento a circolazione naturale per il riscaldamento di una casa privata
Quando il liquido di raffreddamento si riscalda, il suo volume aumenta, l'acqua riscaldata in eccesso sale verticalmente fino al vaso di espansione, si crea una pressione idrostatica nel sistema, a seconda della differenza dei pesi delle colonne d'acqua calda (linea di alimentazione) e fredda ( linea di ritorno) acqua.
Sotto questa pressione, l'acqua calda scorre dal punto superiore della conduttura del riscaldamento (linea rossa nel diagramma) ai radiatori del riscaldamento. L'acqua raffreddata nei radiatori fluisce attraverso il ritorno (linea blu) fino all'ingresso della caldaia. Un sistema di riscaldamento a gravità in una casa a un piano oa due piani è operativo solo se, durante l'installazione, le pendenze delle sezioni orizzontali della conduttura di riscaldamento principale sono fornite nella direzione del movimento del fluido. Quindi il liquido di raffreddamento sarà in grado di muoversi verso il basso sotto il proprio peso con la minima resistenza idraulica.
Un altro fattore che influenza il movimento del liquido è la prevalenza di circolazione, indicata in figura con la lettera H. Maggiore è la differenza tra i livelli dei termosifoni e della caldaia, più veloce è il movimento dell'acqua nel circuito.
Nei sistemi di riscaldamento gravitazionale, il vaso di espansione non è chiuso con un coperchio, quindi questo sistema viene spesso chiamato aperto. Tutte le sacche d'aria dalla rete di riscaldamento sono spostate nella parte superiore del circuito, dove è installato un serbatoio, aperto al contatto con l'atmosfera. Un sistema che utilizza serbatoi sigillati è chiamato chiuso. Utilizza una pompa, secondo il principio di funzionamento, è già obbligatoria.
Qual è il miglior materiale per tubi?
Il metodo di installazione del circuito, protezione contro la corrosione e resistenza idraulica, tutti questi indicatori dipenderanno dal materiale di cui è composta la tubazione. Per il sistema di riscaldamento, puoi usare il polipropilene, tubi in acciaio, metallo-plastica e rame.
- Materiale polipropilene. I tubi in polipropilene resistono bene alle alte temperature, hanno una lunga durata (oltre 25 anni) e sono lisci all'interno. L'installazione richiede strumenti speciali ed è costosa.
- Acciaio. Nonostante il fatto che tali tubi siano abbastanza resistenti e abbiano un prezzo accessibile, sono soggetti a corrosione e crescita eccessiva. Inoltre, l'installazione richiede saldatura o più raccordi.
- Metallo-plastica. I tubi leggeri hanno una superficie interna perfettamente liscia. Di conseguenza, sono privi di corrosione e depositi. Ma dopo l'installazione, dovrai tirare costantemente i raccordi filettati, il che è un grosso inconveniente. La loro durata è di circa 15 anni e per i tubi è molto breve. Hanno un costo elevato.
- Tubi di rame. I tubi di rame hanno un bell'aspetto e una durata di oltre 100 anni. La saldatura è utilizzata per l'installazione, molto costosa.
Per determinare quale diametro del tubo adatto per riscaldare la tua casa, devi sapere che:
- Il diametro del tubo viene selezionato in base al materiale con cui sono realizzati i tubi e dai calcoli di ingegneria termica effettuati.
- Calcola la quantità di calore necessaria per la stanza e aggiungi il 20% al risultato.
- Utilizzando i valori indicati nelle tabelle SNiP, viene calcolata la sezione trasversale della pipeline. Per il calcolo vengono prese le letture della capacità termica e delle dimensioni del tubo (sezione interna).
Se, dopo ogni diramazione, installare il tubo di alimentazione 1 di dimensioni inferiori al precedente, la circolazione dello scambiatore di calore diventerà molte volte più intensa. Il tubo di ritorno è montato con una prolunga.Calcola il diametro minimo di due tubi. Rispettando i valori ottenuti, per ogni sezione di tubo, viene stabilita la propria dimensione.
Tipi di sistemi
In un sistema a circolazione forzata, il liquido di raffreddamento si muove lungo le autostrade utilizzando una pompa di circolazione. Esistono due tipi di sistemi di riscaldamento a circolazione forzata: monotubo e bitubo.
Il sistema monotubo viene solitamente utilizzato nelle case con una piccola area. In un tale schema, c'è una linea ad anello. Un liquido di raffreddamento circola attraverso di essa. Il tubo che si trova prima del radiatore è chiamato alimentazione e il tubo che si trova dopo è chiamato ritorno.
Il sistema a due tubi è più spesso utilizzato per case con una vasta area e per quelle a un piano. Un tale sistema riscalda efficacemente la casa e funziona meglio di un sistema monotubo. Ad ogni batteria di riscaldamento è collegato un tubo di ritorno e di mandata. Più avanti nell'articolo, considereremo più in dettaglio ciascun sistema di riscaldamento.
Metodi di alimentazione del refrigerante
Il mezzo di riscaldamento può circolare dalla caldaia al dispositivo di riscaldamento in due modi. Attraverso il riempimento inferiore o superiore.
- Riempimento inferiore. Questo metodo di riempimento viene utilizzato solo per i sistemi monotubo. La tubazione è posata a livello del pavimento, mentre i tubi verticali possono essere omessi. Il riempimento del fondo è inefficace senza una pompa circolare.
- Riempimento superiore. Sono utilizzati sia per sistemi monotubo che bitubo. A causa del fatto che il tubo di distribuzione è installato sotto il soffitto, il refrigerante caldo viene fornito attivamente a ciascun radiatore. Inoltre, raffreddandosi, l'acqua entra in un tubo di ritorno montato lungo il pavimento.
Opzioni di cablaggio
Forniremo tutti i possibili diagrammi schematici del riscaldamento dell'acqua di una casa a un piano; tuttavia, l'autore raccomanda vivamente di abbandonarne due a favore del terzo. Giustificazione? Cominciamo con un conoscente.
Tubi in polipropilene per riscaldamento - caratteristiche tecniche, caratteristiche di selezione - vedere qui.
Due tubi
Lo schema di un sistema di riscaldamento a due tubi di una casa a un piano si presenta così:
- Due condutture corrono lungo il perimetro della casa (sotto il pavimento o nel soggiorno): fornitura e ritorno.
- Radiatori, registri, ventilconvettori o convettori sono incorporati in essi come ponticelli, creando una sorta di cortocircuito.
È chiaro che l'acqua tenderà a circolare attraverso dispositivi di riscaldamento vicini alla pompa di circolazione. Affinché anche quelle lontane ottengano calore, il sistema di riscaldamento è bilanciato: il passaggio dell'acqua attraverso una parte delle batterie è limitato da strozzature.
Ci sono due svantaggi di questo schema:
- Consumo di tubi irragionevolmente elevato.
- Pericolo di sbrinamento senza equilibratura.
È sufficiente che un bambino curioso apra le manette vicine al guasto - e dopo breve tempo la circolazione nelle batterie lontane diminuirà a zero. L'autore ha avuto occasione di ripristinare gli impianti di riscaldamento a due tubi dopo tali eventi: sia i tubi che i radiatori sono stati lacerati dal ghiaccio.
Riscaldamento a due tubi. È possibile e così, ma esiste un'opzione più semplice e affidabile.
Fascio
Questo diagramma del sistema di riscaldamento di una casa a un piano si presenta così:
- I collettori sono montati sulle tubazioni dirette e di ritorno: pettini con farfalle su ciascun ramo.
- Da ogni coppia di curve (una dalla mandata e una dal ritorno) parte una coppia di tubi per la batteria.
In termini di adattamento, capacità e praticità, un tale schema è al di là delle lodi. Ma l'installazione sta peggiorando: ti troverai di fronte alla necessità di nascondere almeno una mezza dozzina di tubi nel massetto o dietro falsi muri. Più spesso, molto di più. Naturalmente, anche il loro costo totale non piacerà.
Un cablaggio semplice ed economico non è sicuramente il nome.
Monotubo
Lo schema più semplice di un sistema di riscaldamento monotubo per una casa a un piano, la cosiddetta Leningrado, è montato come segue:
- Un tubo di grande diametro corre lungo il perimetro della casa (non inferiore a DU32. Di più è meglio).
Il tubo è montato all'interno dell'abitazione: quindi tutto il calore che viene sprigionato dalla sua superficie servirà a riscaldare l'ambiente. E dove è più necessario: alle pareti esterne. Sul lato di mandata il cablaggio dovrebbe essere leggermente più alto rispetto al punto in cui la linea di ritorno ritorna in caldaia.
1 caldaia. Vaso a 2 espansione. 3 registri di riscaldamento.4 strozzatori. Porta anteriore a 5 tempi. 6-reset. Le frecce mostrano la pendenza dei tubi. Questo circuito consente la circolazione naturale.
- Radiatori o convettori vengono tagliati nel circuito con un tubo di diametro inferiore (solitamente DU20). Sulle connessioni, è opportuno installare induttanze e valvole che interrompano il riscaldatore; anche una presa d'aria nel tappo superiore non farà male. Tuttavia, questo schema di riscaldamento per una casa a un piano consente di avviare il riscaldamento senza accessori aggiuntivi.
Gli strozzatori sono utili per equalizzare la temperatura dei dissipatori lungo l'anello; le prese d'aria faranno uscire l'aria, che senza di esse verrà espulsa dall'acqua nella parte superiore del riscaldatore e ridurranno in qualche modo l'efficienza del trasferimento di calore.
Cosa otteniamo?
- Il riscaldamento descritto di una casa privata a un piano con le proprie mani viene montato molto rapidamente e con costi minimi.
- Il calore non si perde: tutte le comunicazioni sono all'interno dei soggiorni.
- Quando la pompa di circolazione si ferma, il movimento del liquido di raffreddamento rallenterà, ma non si fermerà. La dilatazione termica dell'acqua è sufficiente per continuare la circolazione.
Il punto chiave qui è il diametro dell'anello attorno al perimetro della casa. Più è piccolo, più lenta è la circolazione naturale dell'acqua.
