Em pequenas casas e apartamentos particulares, o aquecimento é independente da eletricidade. Para pequenas cidades e vilarejos, uma situação é típica quando, por várias razões, uma subestação falha, a fiação é danificada etc. O sistema de aquecimento por circulação natural não inclui um único módulo que funcione da rede elétrica.
Características do sistema de aquecimento por circulação natural
Qualquer esquema de aquecimento inclui vários elementos obrigatórios:
- A caldeira que aquece a água - gás, madeira, turfa. Um pré-requisito é a ignição piezo, caso contrário, será impossível iniciar o dispositivo sem eletricidade.
- O tubo de suprimento fornece água aquecida aos radiadores. Os tubos são colocados com uma certa inclinação - 0,5–1 cm por 1 m, para que a água possa se mover por gravidade. Os condutos de água "quentes" são colocados com uma inclinação em direção aos radiadores.
- Aparelhos de aquecimento - baterias de qualquer tipo. Através deles, ocorre a principal transferência de calor.
- Tubo de retorno - através dele, o líquido de arrefecimento é devolvido à caldeira. Os tubos "frios" são montados 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 é aquecida, aumenta de volume. O tanque compensa esse excesso.
O sistema funciona da seguinte maneira: a água aquece na caldeira, expande, sua densidade diminui e o líquido sobe ao longo do riser central. O tanque de expansão é preenchido para equalizar a pressão entre água fria e quente. Então, de cima, a água é baixada através do tubo de alimentação para cada bateria, onde é resfriada, liberando calor para o ar e as superfícies. O líquido resfriado se move através dos tubos de retorno para a caldeira. Como a densidade da água resfriada é menor, retornando à caldeira, ela espreme o líquido aquecido menos denso, fazendo com que ela suba.
Além da função de compensação de pressão, o tanque de expansão desempenha outra função. Juntamente com a água, o ar entra nos canos. Quando se acumula, ocorre um bujão de ar, o que não permite que o líquido de refrigeração se mova pelos tubos. No entanto, em sistemas convectivos, devido à localização da tubulação sob uma inclinação, bolhas de ar sobem para o tanque de expansão. Como este dispositivo está aberto e em contato com o ar, as bolhas saem do sistema.
O design é simples, mas requer cálculos muito precisos. A água que se move ao longo do tubo cria fricção, diminui a velocidade e libera calor mais rapidamente. Quando a direção muda - giros, ramificações, canais nas baterias - o atrito aumenta. Se a resistência à água não for levada em consideração nos cálculos, o sistema não funcionará.
O aquecimento por convecção funciona bem em pequenas áreas. Assim, você pode queimar uma casa ou apartamento particular de um ou dois andares. Para um edifício de 9 andares, esta opção não é adequada.
Vantagens e desvantagens do sistema
A circulação natural fornece ao sistema de aquecimento os seguintes benefícios:
- A principal vantagem é a independência da eletricidade. O aquecimento por convecção funciona em todas as condições.
- Com instalação e cuidados adequados, a versão com fluxo automático dura mais de 30 anos.
- A instalação é muito simples, a inspeção e o reparo de rotina também não causam dificuldades.
- Alta inércia térmica - um grande volume de água circula aqui. Ele esfria mais lentamente e libera calor por mais tempo.
- O aquecimento de água por convecção é silencioso: não existem bombas elétricas que geram ruído.
- O consumo de energia é mínimo. No entanto, isso é verdade se os tubos e o edifício estiverem bem isolados.
- O custo mínimo do sistema e instalação.
Não é difícil integrar uma bomba no circuito de circulação. Isso pode ser feito durante a instalação ou posterior. Quando existe eletricidade, o aquecimento funciona no modo de circulação forçada e, na sua ausência, muda automaticamente para o movimento natural da água.
A versão gravitacional possui desvantagens significativas, o que limita significativamente a aplicação:
- O sistema é servido apenas por pequenas casas de um ou dois andares.
- Para reduzir a resistência hidráulica, use tubos com o maior diâmetro possível. Isso dificulta a instalação e o custo dos canos de água com um diâmetro maior é maior.
- Apenas tubos de aço são recomendados. É permitido o uso de polipropileno. Outros modelos não metálicos são proibidos.
- Não é possível ajustar a temperatura em cada quarto manual ou automaticamente.
- Caldeiras de aquecimento indireto não podem ser incluídas no esquema, o que aumenta o custo da produção de água quente.
- Não é possível equipar um piso quente.
O trabalho de aquecimento por convecção é significativamente afetado por constrições. Não use tubos de metal-plástico, pois eles são conectados por conexões 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 tubo ou dois tubos.
Tubo único
O dispositivo é o mais simples possível. O mesmo tubo, por sua vez, leva o líquido de arrefecimento a cada radiador e retorna à caldeira. A opção mais barata e sem problemas é o aquecimento apenas com tubos, sem radiadores. Se as pilhas estiverem incluídas no circuito, deve haver um mínimo de tubos e válvulas.
A água, movendo-se sequencialmente para o último radiador, esfria cada vez mais. Esse recurso é levado em consideração ao calcular o número de seções.
Existem 2 esquemas de uma versão de tubo único:
- Com a conexão superior - a água entra na bateria de cima através do bico superior e sai pela inferior. A eficiência do sistema é máxima para aquecimento de água.
- Com a conexão inferior - o líquido de refrigeração entra no radiador por baixo e também sai pelo tubo inferior. O caminho da água aumenta, então a transferência de calor do sistema é notavelmente mais baixa. Aqui você não pode colocar radiadores com um grande número de seções. No entanto, apesar da menor eficiência, ele prefere instalar esse esquema em apartamentos, pois é mais estético.
A versão clássica pode ser atualizada com a instalação de derivação - ramificações com válvula de três vias e ramificações com guindastes. Com a ajuda deles, você pode ajustar o fluxo de água para um radiador diferente e desligá-lo, se necessário.
Sistemas de tubo duplo
A opção com um tubo de retorno é chamada de dois tubos. A água quente é fornecida ao radiador sob um tubo e o resfriado de cada dispositivo de aquecimento é descarregado 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-a do circuito de aquecimento. Uma grande vantagem é um cálculo mais simples dos parâmetros da tubulação e das baterias.
Execute a conexão superior e inferior:
- No primeiro caso, os tubos estão localizados acima dos radiadores.
- No segundo, o tubo de alimentação está localizado abaixo da bateria.Essa opção é mais estética, mas a queda de pressão é muito baixa, portanto o circuito é usado muito raramente.
Nos cálculos, leve em consideração a direção da drenagem da água. Se coincidir com a direção do líquido quente, um esquema de passagem, a duração do ciclo é igual. Nesse caso, os radiadores aquecem da mesma maneira. Se forem usadas águas sem saída, frias e quentes, elas se movem em direções diferentes; as baterias nas quais o ciclo do ciclo se torna mais rápido são aquecidas.
Como a pressão de circulação aparece
A movimentação de água no aquecimento convectivo fornece apenas a diferença na densidade da água quente e fria. Quando aquecido, a densidade do líquido de arrefecimento diminui e aumenta; após o resfriamento, aumenta e desloca um líquido mais quente. Quanto maior a diferença na pressão hidrostática de uma coluna de água fria e quente, quanto maior a pressão de circulação, melhor o aquecimento.
A principal tarefa na organização do sistema é alcançar a queda de pressão máxima.
- Um elemento obrigatório do circuito é o coletor de aceleração ou o riser principal. Este é um tubo vertical que sobe do trocador de calor para a parte superior do sistema. Aqui é montado um tanque de expansão - um diafragma aberto ou fechado com uma válvula de ar para ventilação.
- 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 os tubos de retorno.
- Para criar uma queda de pressão suficiente, você precisa criar uma grande coluna de líquido frio. Isso é conseguido instalando a caldeira no ponto mais baixo do sistema. Em uma casa particular, o dispositivo é colocado no porão, no apartamento - no recesso. Quanto mais alto o nível da bateria acima da caldeira, maior a pressão gerada pela água fria e mais ativamente desloca a água quente.
Para melhorar a pressão de circulação, são selecionadas baterias com a maior superfície de trabalho. Quanto melhor o transportador de calor transfere calor e mais fria a água entra na caldeira, melhor o aquecimento funciona.
O princípio de construir um sistema de aquecimento com circulação natural
Os principais parâmetros de aquecimento com circulação natural são pressão de circulação e resistência hidrostática. O primeiro indicador é calculado da seguinte forma:
P = h (p0-p1) = m (kg / cbm-kg / cbm) = kg / m2 = mmHgOnde:
- P - pressão no sistema;
- h - diferença de altura entre o centro da bateria mais baixa e o centro da caldeira;
- p0 - a densidade do líquido aquecido;
- p1- densidade de água fria.
Quanto maior a diferença de altura, maior a queda de pressão. No entanto, o indicador tem uma limitação não superior a 3 m.
É praticamente impossível calcular o valor do segundo fator - resistência hidráulica. O modelo que o descreve é extremamente complexo e inclui muitas variáveis. Aqui estão limitados a cálculos aproximados.
Para melhorar a eficiência do sistema, observe as recomendações:
- Tubos com o maior diâmetro são selecionados. Nesse caso, a vazão diminui um pouco, mas a resistência diminui mais fortemente.
- Instale o menor número possível de válvulas de corte. Verifique se o esquema inclui um mínimo de voltas e mais voltas.
- Com uma conexão mais baixa, os radiadores devem estar equipados com torneiras Mayevsky para drenar o excesso de ar.
- Um tubo de metal é usado para o coletor, pois é importante atingir o máximo de aquecimento para criar uma queda de pressão. Os tubos que servem as baterias podem ser feitos de polipropileno.
O isolamento térmico adequado melhora o trabalho de aquecimento. O coletor de aceleração, os tubos de suprimento e retorno são isolados se passarem por salas sem aquecimento.
