Como funciona o sistema de aquecimento por circulação natural
A principal tarefa do sistema de aquecimento de água - faz com que o refrigerante circule pelos tubos. Para que a casa aqueça, a água quente da caldeira deve fluir para os canos e radiadores. O sistema de aquecimento por circulação natural funciona com base no princípio da gravidade. O líquido se move pelos tubos por gravidade, sem o uso de bomba. A densidade e o peso do líquido diminuem quando aquecido e, após o resfriamento, ele retorna ao seu estado original.
Em tal dispositivo, virtualmente não há pressão. Pelos cálculos, você pode ver que com uma pressão de coluna d'água de 10 metros, há uma pressão de 1 atmosfera. Acontece que no dispositivo de aquecimento de uma casa térrea a pressão será de 0,5 a 0,7 atm., e em uma casa de dois andares - não mais do que 1 atm.
Vantagens e desvantagens do aquecimento por circulação natural
Como acontece com qualquer aparelho, o aquecimento de água com circulação natural tem suas vantagens, mas também desvantagens. Por que o sistema é bom?
- Instalação e manutenção simples, inicialização fácil do sistema. Toda a instalação pode ser feita por você.
- Não há necessidade de comprar equipamentos caros.
- O sistema funciona de forma estável. O transportador de calor fornece a maior saída de calor e mantém a temperatura necessária na sala.
- Sem dependência de eletricidade. O dispositivo continuará a funcionar se a energia for cortada.
- Se a casa estiver bem isolada, então, com esse sistema, você pode economizar muito.
- Nenhuma bomba que faça muito barulho.
- Se a manutenção for realizada a tempo, o dispositivo de aquecimento pode funcionar por mais de 35 anos.
Contras do sistema:
- Apesar de o sistema de aquecimento exigir poucos materiais, os custos serão muito maiores quando a resistência local do duto diminuir. Porque você terá que instalar tubos maiores.
- A casa aquece muito mais lentamente.
- Se os tubos passarem por salas não aquecidas, essas áreas devem ser isoladas. Caso contrário, existe o risco de o líquido congelar.
- Esse sistema de aquecimento só é adequado para casas particulares com uma área não superior a 100 m². m., uma vez que opera em um raio de até 30 metros. Isso se deve ao fato do sistema possuir uma pequena cabeça circular.
- A condição principal é sótão na casa. É aí que está instalado o tanque de expansão.
Sistemas de aquecimento de um e dois tubos:
O mais difundido é o esquema de um tubo para a criação de aquecimento em uma casa particular, que é usado para objetos com uma grande área e para prédios de apartamentos. Os sistemas deste tipo são instalados de duas maneiras. A primeira opção - a mais comum tendo em vista a instalação simplificada - é chamada de flow-through e conecta todos os radiadores em série. Na segunda versão, parte do refrigerante do riser se move para as baterias superiores, enquanto a outra parte é transmitida através do riser para os dispositivos de aquecimento localizados abaixo. Nesse caso, é possível ajustar o volume de água quente que entra por meio de torneiras instaladas em cada bateria.
| Esquema de um tubo | Esquema de dois tubos | ||
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O esquema oferece muitos benefícios, que vão desde uma economia impressionante em consumíveis até a redução do número de tubos no design de interiores.
Limitações:
- No entanto, esta técnica é caracterizada por uma série de desvantagens. O refrigerante aquecido é transportado de baixo para cima e, passando pelos radiadores, aquece as instalações. Depois disso, a água desce para os cômodos dos andares inferiores, perdendo uma quantidade significativa de calor. Como resultado de uma rápida redução nas temperaturas, o refrigerante desce quase resfriado. Como consequência, os pontos de aquecimento mais baixos devem consistir em um número maior de radiadores para ter uma superfície de dissipação de calor ideal. Além disso, não é possível iniciar o sistema de aquecimento de um edifício residencial apenas por um piso, o que cria dificuldades para os proprietários de imóveis com vários pisos.
- Para a instalação da cablagem unifilar do circuito de aquecimento, são utilizados apenas tubos de aço, bem como radiadores de ferro fundido, alumínio ou aço, que apresentam elevada transferência de calor.
- A utilização de sistemas monotubo só é possível nas habitações que disponham de sótão livre, onde deverá ser efectuada a tubagem superior.
Em um esquema de aquecimento de dois tubos para uma casa particular, o refrigerante de água passa simultaneamente através dos radiadores e ao longo da linha principal, o que possibilita o aquecimento uniforme de todas as baterias de aquecimento em cada ambiente. Neste caso, o consumidor tem a oportunidade de escolher qualquer radiador para instalação, de acordo com as suas preferências e design de interiores. Além disso, as restrições à instalação de baterias dentro da parede ou atrás de painéis decorativos foram removidas. Uma vantagem adicional de tal esquema é a excelente capacidade de regular os modos de operação em cada ponto de fornecimento de calor.
Restrições!
Um sistema de fornecimento de calor de água de dois tubos não tem esses requisitos: tendo risers verticais com fiação inferior ou superior, pode ser usado com eficácia tanto para casas térreas quanto para objetos com vários andares.
Tipos de sistemas de circulação natural
Antes de criar um circuito para aquecimento de uma casa particular, primeiro calcule a quantidade de calor necessária para as instalações. O cálculo inclui dados sobre a caldeira, colocação e diâmetro dos tubos, bem como o nível de isolamento térmico das paredes exteriores. Mesmo os menores erros nos cálculos podem afetar a qualidade do aquecimento doméstico. Portanto, é melhor que todos os cálculos sejam feitos por especialistas. Os sistemas de aquecimento são de vários tipos:
- Tipo aberto e fechado (diferem por tanques de expansão).
- Tipo de um e dois tubos (os radiadores de aquecimento são conectados de maneiras diferentes).
Sistema aberto
O dispositivo aberto inclui um reservatório (tanque aberto), que é equipado com um tubo (transbordamento de emergência). O tubo é conectado à rede de esgoto ou levado para a rua. O tanque é instalado sob o teto, às vezes no sótão. Um tanque aberto pode ser feito de qualquer tamanho com suas próprias mãos, o que é sua principal vantagem. Tem um preço acessível... Desvantagens do dispositivo:
- Você precisa constantemente adicionar água a um tanque aberto, pois ela evapora rapidamente. Para não adicionar água constantemente à mão, um cano de água pode ser trazido para o tanque.
- Freqüentemente, a corrosão se forma nos elementos metálicos do circuito. Devido ao fato de que o oxigênio está constantemente fluindo para o tanque aberto.
- O ar entra na tubulação. Fixando os radiadores em uma ligeira inclinação e instalando saídas de ar automáticas, você pode se livrar do problema.
Sistema fechado
Sistema de circulação natural um refrigerante de tipo fechado é adequado para casas de um ou dois andares. Um tanque de membrana é instalado no circuito de aquecimento. Graças ao tanque, as partes metálicas do dispositivo são menos suscetíveis à corrosão.Um dispositivo fechado funciona da seguinte maneira:
- O tanque de diafragma flexível fechado é um tanque de expansão de diafragma. A membrana cria duas seções no tanque. A primeira seção é para o refrigerante, a outra contém ar ou nitrogênio. Durante a expansão do refrigerante, o excesso de água do circuito de aquecimento vai para o tanque.
- A membrana começa a esticar devido à água quente e o gás na segunda parte começa a encolher.
- Quando a água esfria, o gás aumenta novamente e empurra o refrigerante de volta para o sistema. Assim, há um enchimento contínuo do circuito de água com o refrigerante.
Se você escolher entre um sistema aberto e um fechado, é mais barato comprar ou criar um tanque aberto com suas próprias mãos. Tanque de diafragma custa várias vezes mais, por isso raramente é usado.
Sistema de um tubo
Para casas térreas com uma área pequena, o aquecimento de um tubo é adequado. Em uma casa de dois andares, esse tipo de aquecimento será ineficaz. As vantagens do sistema são a instalação barata, o design simples, os tubos não são instalados sob o teto, o que significa que o interior geral da sala não se deteriorará. O tipo de aquecimento de um tubo funciona de acordo com o seguinte princípio:
- O líquido sobe ao longo da seção vertical do tubo.
- Em seguida, o refrigerante se move para um tubo horizontal. Este tubo conecta os radiadores de aquecimento.
- O líquido resfriado retorna à caldeira do radiador externo.
Este sistema tem suas desvantagens. Quanto mais o aumento do suprimento, mais baixa a temperatura dos radiadores. Os desvios ajudarão a aumentar a produtividade. Para estabelecer o aquecimento uniforme da casa, jumpers são colocados nos locais onde os radiadores estão conectados. Mesmo depois de fazer cálculos precisos, um tipo de sistema de um tubo será ineficaz se uma casa de um andar tiver mais de três quartos. O problema pode ser resolvido atualizando o sistema com uma bomba circular.
Esquema de aquecimento de água por dois tubos para uma casa privada com circulação natural
O tipo de aquecimento de dois tubos é adequado para aquecer uma casa de dois andares. Se compararmos um sistema de um e dois tubos, então no segundo - o líquido é fornecido a todos os radiadores quente. O circuito de dois tubos tem um design especial composto por dois tubos. Um para abastecimento, outro para devolução. Um tubo de alimentação é conectado a cada dispositivo de aquecimento. A conexão é feita por meio de uma torneira de entrada separada. E o tubo de retorno é conectado separadamente. As vantagens de um sistema de aquecimento com cablagem superior e inferior são que a sua instalação é muito simples e as características de funcionamento são eficazes. Com um sistema como este:
- É possível não adicionar seções adicionais ao radiador para melhorar o aquecimento.
- Ao contrário de um circuito de tubo único, tubos de diâmetro menor são usados para colocar a tubulação neste sistema.
- Fácil ajuste do sistema.
- O calor é distribuído uniformemente.
Atualmente é possível criar com as próprias mãos um tipo de aquecimento bicubo com circulação natural... Para sua fabricação são utilizados tubos de aço ou polímero..
Diagrama de cálculo de um sistema de aquecimento com circulação natural
A coisa mais difícil no projeto de um sistema de aquecimento é o cálculo correto. O desempenho do dispositivo depende do comprimento e do ângulo dos tubos, bem como do número de voltas nele. Você precisa saber disso porque não há pressão no circuito. O que você precisa considerar ao elaborar um diagrama e cálculo:
- Qual é o diâmetro dos tubos e o material de que são feitos.
- Ângulo de inclinação dos tubos.
- Tipos de refrigerantes.
- Métodos de fornecimento de refrigerante.
Circulação natural em circuitos de aquecimento
Esquema de aquecimento de uma casa de dois andares com circulação forçada
Os principais elementos funcionais do sistema de aquecimento por circulação natural de um edifício residencial são:
- Uma caldeira que aquece um refrigerante de água;
- Tanque de expansão, que é um recipiente para despejar o excesso de água que surge quando o volume do refrigerante de água no circuito aumenta quando é aquecido;
- As tubulações para fornecer água quente da caldeira aos radiadores de aquecimento e retornar o líquido resfriado dos radiadores de volta à caldeira (para a qual a parte de retorno da rede de aquecimento na vida cotidiana é chamada de linha de retorno). Juntos, eles formam um circuito fechado de circulação do refrigerante;
- Radiadores de aquecimento.
Esquema de rede de aquecimento com circulação natural para aquecimento de casa privada
Quando o refrigerante esquenta, seu volume aumenta, o excesso de água aquecida sobe verticalmente até o tanque de expansão, uma pressão hidrostática é criada no sistema, dependendo da diferença nos pesos das colunas de água quente (linha de abastecimento) e fria ( linha de retorno) água.
Sob essa pressão, a água quente flui do ponto superior da tubulação de aquecimento (linha vermelha no diagrama) para os radiadores de aquecimento. A água resfriada nos radiadores flui pelo retorno (linha azul) para a entrada da caldeira. Um sistema de aquecimento por gravidade em uma casa de um ou dois andares está operacional apenas se, durante a instalação, as inclinações das seções horizontais da tubulação principal de aquecimento forem fornecidas na direção do movimento do fluido. Então, o refrigerante será capaz de se mover para baixo sob seu próprio peso com a menor resistência hidráulica.
Outro fator que afeta o movimento do líquido é a pressão circulante, indicada na figura com a letra H. Quanto maior a diferença nos níveis dos radiadores e da caldeira, mais rápido o movimento da água no circuito.
Em sistemas de aquecimento gravitacional, o tanque de expansão não é fechado com tampa, portanto, esse sistema é frequentemente denominado aberto. Todas as eclusas de ar da rede de aquecimento são deslocadas para a parte superior do circuito, onde está instalado um tanque aberto para contato com a atmosfera. Um sistema que usa tanques selados é denominado fechado. Usa bomba, de acordo com o princípio de funcionamento, já é obrigatório.
Qual é o melhor material para tubo?
A forma de instalação do circuito, a proteção contra corrosão e a resistência hidráulica, todos esses indicadores vão depender do material de que a tubulação é feita. Para o sistema de aquecimento, você pode usar polipropileno, tubos de aço, metal-plástico e cobre.
- Material de polipropileno. Os tubos de polipropileno resistem bem a altas temperaturas, têm uma longa vida útil (mais de 25 anos) e são lisos por dentro. A instalação requer ferramentas especiais e é cara.
- Aço. Apesar de esses tubos serem bastante duráveis e de preço acessível, são propensos à corrosão e ao crescimento excessivo. Além disso, a instalação requer soldagem ou vários acessórios.
- Metal-plástico. Os tubos leves têm uma superfície interna perfeitamente lisa. Como resultado, eles estão livres de corrosão e depósitos. Mas após a instalação, você terá que puxar constantemente os acessórios roscados, o que é uma grande desvantagem. Sua vida útil é de cerca de 15 anos e, para tubos, é muito curta. Eles têm um custo alto.
- Tubos de cobre. Os tubos de cobre têm uma bela aparência e uma vida útil de mais de 100 anos. A solda é usada para instalação, muito cara no custo.
Para determinar o diâmetro do tubo adequado para aquecer sua casa, você precisa saber que:
- O diâmetro do tubo é selecionado de acordo com o material do qual os tubos são feitos e a partir dos cálculos de engenharia térmica feitos.
- Calcule a quantidade de calor necessária para o ambiente e acrescente 20% ao resultado.
- Usando os valores indicados nas tabelas SNiP, a seção transversal do pipeline é calculada. Para o cálculo, são feitas leituras da capacidade térmica e do tamanho do tubo (seção interna).
Se, após cada ramificação, instalar o tubo de alimentação 1 de tamanho menor que o anterior, a circulação do trocador de calor ficará várias vezes mais intensa. O tubo de retorno é montado com uma extensão.Isso calcula o diâmetro mínimo de dois tubos. Seguindo os valores obtidos, para cada seção do tubo é estabelecido o seu próprio tamanho.
Tipos de sistemas
Em um sistema com circulação forçada, o refrigerante se move ao longo das rodovias por meio de uma bomba de circulação. Existem dois tipos de sistemas de aquecimento por circulação forçada: um tubo e dois tubos.
O sistema de um tubo é geralmente usado em casas com uma pequena área. Nesse esquema, há uma linha de toque. Um refrigerante circula por ele. O tubo que está localizado antes do radiador é chamado de abastecimento e o tubo que está localizado depois é chamado de retorno.
O sistema de dois tubos é mais frequentemente usado para casas com uma grande área e para casas térreas. Esse sistema aquece efetivamente a casa e funciona melhor do que um sistema de um tubo. Um tubo de retorno e alimentação é conectado a cada bateria de aquecimento. Mais adiante no artigo, daremos uma olhada mais de perto em cada sistema de aquecimento.
Métodos de fornecimento de refrigerante
O meio de aquecimento pode circular da caldeira para o dispositivo de aquecimento de duas maneiras. Através do enchimento inferior ou superior.
- Enchimento inferior. Este método de enchimento é usado apenas para sistemas de um tubo. A tubulação é colocada no nível do chão, enquanto os tubos verticais podem ser omitidos. O enchimento inferior é ineficaz sem uma bomba circular.
- Enchimento superior. Eles são usados para sistemas de um ou dois tubos. Devido ao fato de que o tubo de distribuição é instalado sob o teto, o refrigerante quente é fornecido ativamente para cada radiador. Além disso, esfriando, a água vai para um tubo de retorno montado ao longo do chão.
Opções de fiação
Daremos todos os diagramas esquemáticos possíveis de aquecimento de água de uma casa térrea; no entanto, o autor recomenda fortemente abandonar dois deles em favor do terceiro. Justificação? Vamos começar com um conhecido.
Tubos de polipropileno para aquecimento - características técnicas, características de seleção - veja aqui.
Two-pipe
O diagrama de um sistema de aquecimento de dois tubos de uma casa térrea é assim:
- Duas tubagens percorrem o perímetro da casa (debaixo do chão ou na sala) - abastecimento e devolução.
- Radiadores, registros, unidades de fan coil ou convetores são embutidos neles como jumpers, criando uma espécie de curto-circuito.
É claro que a água tende a circular pelos dispositivos de aquecimento mais próximos da bomba de circulação. Para que os distantes também recebam calor, o sistema de aquecimento é balanceado: a passagem de água por parte das baterias é limitada por manetes.
Existem duas desvantagens neste esquema:
- Consumo de tubos excessivamente alto.
- Perigo de degelo sem equilíbrio.
Basta uma criança curiosa abrir os aceleradores próximos à falha - e depois de um curto período de tempo a circulação nas baterias distantes cairá a zero. O autor teve a oportunidade de restaurar os sistemas de aquecimento de dois tubos após esses eventos: tanto os tubos quanto os radiadores foram destruídos pelo gelo.
Aquecimento de dois tubos. É possível e assim, mas existe uma opção mais simples e confiável.
Feixe
Este diagrama do sistema de aquecimento de uma casa térrea é assim:
- Os coletores são montados nas tubulações diretas e de retorno - pentes com estranguladores em cada ramal.
- De cada par de curvas (uma da alimentação e outra da volta) há um par de tubos para a bateria.
Em termos de ajuste, suas capacidades e conveniência, tal esquema está além de elogios. Mas a instalação está a piorar: terá de esconder pelo menos meia dúzia de tubos na betonilha ou atrás de paredes falsas. Com mais frequência, muito mais. Claro, o custo total deles também não agradará.
Uma fiação de feixe simples e barata definitivamente não é o que você chama.
Tubo único
O diagrama mais simples de um sistema de aquecimento de um tubo para uma casa térrea, o chamado Leningrado, é montado da seguinte forma:
- Um tubo de grande diâmetro é executado ao longo do perímetro da casa (não inferior a DU32. Quanto mais, melhor).
O tubo é montado no interior da habitação: assim, todo o calor que é libertado pela sua superfície servirá para aquecer a divisão. E onde é mais necessário - nas paredes externas. Do lado da alimentação, a fiação deve ser ligeiramente mais alta do que onde a linha de retorno retorna para a caldeira.
1 caldeira. Tanque de 2 expansões. 3 registros de aquecimento. 4 choques. Porta frontal de 5 tempos. 6-reset. As setas mostram a inclinação dos tubos. Este circuito permite a circulação natural.
- Os radiadores ou convetores são cortados no circuito com um tubo de diâmetro menor (geralmente DU20). Nas conexões, é desejável instalar choques e válvulas que desliguem o aquecedor; uma saída de ar no tampão superior também não fará mal. No entanto, este esquema de aquecimento para uma casa térrea permite que você inicie o aquecimento sem acessórios adicionais.
Os bloqueadores são úteis para equalizar a temperatura dos dissipadores de calor ao longo do anel; as aberturas de ventilação sangram o ar, que sem elas será forçado para fora pela água na parte superior do aquecedor e reduzirá um pouco a eficiência da transferência de calor.
O que nós temos?
- O descrito aquecimento de uma casa privada térrea com as próprias mãos é montado muito rapidamente e com custos mínimos.
- O calor não se perde: todas as comunicações ocorrem dentro das salas de estar.
- Quando a bomba de circulação para, o movimento do refrigerante diminui, mas não para. A expansão térmica da água é suficiente para continuar a circulação.
O ponto chave aqui é o diâmetro do anel em torno do perímetro da casa. Quanto menor for, mais lenta é a circulação natural da água.
