Em pequenas casas particulares e apartamentos, o aquecimento independente de eletricidade é valorizado. Para pequenas cidades e vilas, uma situação típica é quando, por vários motivos, uma subestação quebra, a fiação é danificada e assim por diante. O sistema de aquecimento por circulação natural não inclui nenhum módulo alimentado pela rede.
Características do sistema de aquecimento por circulação natural
Qualquer esquema de aquecimento inclui vários elementos obrigatórios:
- A caldeira que aquece água - gás, lenha, turfa. Um pré-requisito é a ignição piezoelétrica, caso contrário, será impossível ligar o dispositivo sem eletricidade.
- A linha de abastecimento fornece água aquecida aos radiadores. Os tubos são colocados com alguma inclinação - 0,5-1 cm por 1 m, de modo que a água pode se mover pela gravidade. Os condutos de água "quente" são colocados com uma inclinação em direção aos radiadores.
- Dispositivos de aquecimento - baterias de qualquer tipo. A principal transferência de calor ocorre por meio deles.
- Tubulação de retorno - através dela o refrigerante resfriado retorna à caldeira. Os tubos "frios" são instalados com uma inclinação de 0,5-1 cm por 1 m em direção à caldeira.
- Tanque de expansão - localizado no ponto mais alto do sistema. Quando a água esquenta, ela se expande. O tanque compensa esse excesso.
O sistema funciona assim: a água esquenta na caldeira, se expande, sua densidade diminui e o líquido sobe ao longo do riser central. O tanque de expansão é enchido para equalizar a pressão entre a água fria e quente. Depois, de cima, a água desce pela tubulação de abastecimento de cada bateria, onde é resfriada, liberando calor para o ar e as superfícies. O líquido resfriado passa por tubos de retorno para a caldeira. Como a densidade da água resfriada é menor, voltando para a caldeira, ela espreme o líquido aquecido menos denso, forçando-o a subir.
Além da função de compensação de pressão, o tanque de expansão também tem outra função. O ar entra nos tubos junto com a água. Quando se acumula, ocorre um bloqueio de ar, que não permite que o refrigerante se mova pelos tubos. No entanto, em sistemas convectivos, as bolhas de ar sobem para o tanque de expansão devido à inclinação da tubulação. Como este dispositivo está aberto e em contato com o ar, bolhas deixam o sistema.
O design é simples, mas requer cálculos muito precisos. A água que se move através do tubo cria atrito, diminui a velocidade e emite calor mais rapidamente. Ao mudar de direção - voltas, ramificações, canais nas baterias - aumenta o atrito. Se você não levar em consideração a resistência à água nos cálculos, o sistema não funcionará.
O aquecimento convectivo funciona bem em áreas pequenas. Assim, você pode queimar uma casa ou apartamento particular de um ou dois andares. Esta opção não é adequada para um edifício de 9 andares.
Vantagens e desvantagens do sistema
A circulação natural fornece ao sistema de aquecimento as seguintes vantagens:
- A principal vantagem é a independência da eletricidade. O aquecimento convectivo funciona em todas as condições.
- Com instalação e manutenção adequadas, a versão por gravidade funciona há mais de 30 anos.
- A instalação é muito simples, a inspeção preventiva e o reparo também não são difíceis.
- Alta inércia térmica - um grande volume de água circula aqui. Ele esfria mais lentamente e emite calor por mais tempo.
- O aquecimento por convecção de água é silencioso: não há bombas elétricas barulhentas.
- O consumo de energia é mínimo. No entanto, isso é verdade se os tubos e o prédio forem bem isolados.
- O custo mínimo do próprio sistema e instalação.
Não é difícil integrar uma bomba no circuito de circulação. Isso pode ser feito durante a instalação ou posteriormente. Quando existe eletricidade, o aquecimento funciona em modo de circulação forçada e, na sua ausência, muda automaticamente para o modo de movimento natural da água.
A versão de gravidade tem desvantagens significativas, o que limita visivelmente a aplicação:
- O sistema atende apenas pequenas cabanas de um ou dois andares.
- Para reduzir a resistência hidráulica, são usados tubos com o maior diâmetro permitido. Isso torna a instalação difícil e o custo de tubulações de água de grande diâmetro é mais alto.
- Recomenda-se usar apenas tubos de aço. É permitido o uso de polipropileno. Outros modelos não metálicos são proibidos.
- Não é possível ajustar a temperatura em cada divisão manual ou automaticamente.
- As caldeiras de aquecimento indireto não podem ser incluídas no esquema, o que aumenta o custo de obtenção de água quente.
- É impossível equipar um pavimento quente.
O funcionamento do aquecimento convectivo é significativamente afetado por constrições. Você não pode usar tubos de metal-plástico, pois eles estão conectados com acessórios cujo diâmetro é menor.
Tipos de sistemas de aquecimento
O circuito de aquecimento pode incluir 1 ou mais circuitos de comprimentos diferentes, com radiadores diferentes. No entanto, qualquer opção é uma modificação de apenas dois modelos - um ou dois tubos.
Tubo único
O dispositivo é o mais simples possível. O mesmo tubo, por sua vez, fornece o refrigerante para cada radiador e retorna para a caldeira. A opção mais barata e mais livre de problemas é o aquecimento apenas com tubos, sem radiadores. Se as baterias forem incluídas no circuito, deve haver um mínimo de tubos e válvulas.
A água, movendo-se consistentemente para o último radiador, esfria cada vez mais. Este recurso é levado em consideração no cálculo do número de seções.
Existem 2 esquemas de versão de um tubo:
- Com a conexão superior - a água entra na bateria por cima pelo tubo do ramal superior, sai pelo inferior. A eficiência do sistema é máxima para aquecimento de água quente.
- Com uma conexão inferior - o refrigerante entra no radiador pela parte inferior e também sai pelo tubo de derivação inferior. O caminho da passagem da água aumenta, de modo que a transferência de calor do sistema é visivelmente menor. Radiadores com um grande número de seções não devem ser instalados aqui. Porém, apesar da menor eficiência, ele prefere instalar esse esquema em apartamentos, por ser mais estético.
A versão clássica pode ser atualizada instalando um bypass - ramais com válvula de três vias e ramais com válvulas. Com a ajuda deles, você pode regular o fornecimento de água para um radiador diferente e desligá-lo, se necessário.
Sistemas de dois tubos
A versão com um canal de retorno é chamada de versão de dois tubos. A água quente é fornecida ao radiador sob um tubo e a água resfriada é descarregada de cada dispositivo de aquecimento através do tubo de retorno. O sistema é muito mais eficiente: cada radiador recebe quase a mesma quantidade de calor. O grau de aquecimento pode ser ajustado em cada bateria, se necessário, exclua-o do circuito de aquecimento. Uma grande vantagem é um cálculo mais simples dos parâmetros do gasoduto e das baterias.
Tanto a conexão superior quanto a inferior são realizadas:
- No primeiro caso, os tubos estão localizados acima dos radiadores.
- No segundo, o tubo de alimentação é colocado abaixo da bateria. Esta opção é esteticamente mais agradável, mas a queda de pressão é muito baixa, então o esquema é usado muito raramente.
Os cálculos levam em consideração a direção de escoamento da água. Se coincidir com a direção do líquido quente, um esquema de passagem, a duração dos ciclos é igual. Neste caso, os radiadores aquecem da mesma forma. Se for usado um beco sem saída, a água fria e quente se movem em direções diferentes, as baterias que têm um ciclo mais curto esquentam mais rápido.
Como a cabeça circulante aparece?
O movimento da água no aquecimento convectivo fornece apenas uma diferença na densidade da água quente e fria. Quando aquecido, a densidade do refrigerante diminui e aumenta; quando resfriado, ele aumenta e desloca um líquido mais quente. Quanto maior for a diferença na pressão hidrostática da coluna de água fria e quente, quanto maior for a altura manométrica de circulação e melhor será o funcionamento do aquecimento.
A principal tarefa na organização do sistema é atingir a queda de pressão máxima.
- Um elemento obrigatório do circuito é o coletor de aceleração ou o riser principal. É um tubo vertical que sobe do trocador de calor até o topo do sistema. Um tanque de expansão é montado aqui - um diafragma aberto ou fechado com uma válvula de ar para remoção de ar.
- O riser principal deve ter uma temperatura máxima, para que o coletor seja isolado. Sua altura não é superior a 10 m. Idealmente, o riser não entra em contato com tubos de retorno.
- Para criar uma queda de pressão suficiente, uma grande coluna de líquido frio deve ser criada. Isso é conseguido instalando a caldeira no ponto mais baixo do sistema. Em uma casa particular, o dispositivo é colocado em um porão, em um apartamento - em um recesso. Quanto mais alto o nível das baterias estiver acima do nível da caldeira, mais pressão a água fria se forma e mais ativamente desloca a água quente.
Para melhorar a pressão de circulação, as baterias com a maior superfície de trabalho possível são selecionadas. Quanto melhor o refrigerante emite calor e quanto mais fria a água entrar na caldeira, melhor será o funcionamento do aquecimento.
O princípio da construção de um sistema de aquecimento com circulação natural
Os principais parâmetros do aquecimento de circulação natural são cabeça de circulação e resistência hidrostática. O primeiro indicador é calculado da seguinte forma:
P = h (p0-p1) = m (kg / m3-kg / m3) = kg / m2 = mm HgOnde:
- P - pressão no sistema;
- h - a diferença de altura entre o centro da bateria mais baixa e o centro da caldeira;
- p0 - densidade do líquido aquecido;
- p1É a densidade da água fria.
Quanto maior for a diferença de altura, maior será a queda de pressão. No entanto, o indicador tem uma limitação - não mais do que 3 m.
É quase impossível calcular o valor do segundo fator - resistência hidráulica. O modelo que o descreve é extremamente complexo e inclui muitas variáveis. Aqui, estamos limitados a cálculos aproximados.
Para melhorar a eficiência do sistema, as recomendações são seguidas:
- Os tubos com o maior diâmetro possível são selecionados. Nesse caso, a taxa de fluxo diminui ligeiramente, mas a resistência cai mais fortemente.
- Instale o mínimo de válvulas possível. Certifique-se de que o circuito inclui um mínimo de curvas e contrações.
- Na conexão inferior, os radiadores devem ser fornecidos com torneiras Mayevsky para purgar o ar em excesso.
- Um tubo de metal é usado para o manifold, pois é importante atingir o aquecimento máximo para criar uma queda de pressão. Os tubos de alimentação das baterias podem ser de polipropileno.
O isolamento térmico adequado melhora o desempenho de aquecimento. Isole o coletor de aceleração e os tubos de alimentação e retorno se eles passarem por salas não aquecidas.
