En pequeñas casas y apartamentos privados se valora la calefacción independiente de la electricidad. Para pueblos y aldeas pequeñas, una situación típica es cuando, por diversas razones, una subestación se descompone, el cableado está dañado, etc. El sistema de calefacción de circulación natural no incluye ningún módulo que sea alimentado por la red.
Características del sistema de calefacción por circulación natural.
Cualquier esquema de calefacción incluye varios elementos obligatorios:
- La caldera que calienta el agua: gas, leña, turba. Un requisito previo es el encendido piezoeléctrico; de lo contrario, será imposible arrancar el dispositivo sin electricidad.
- La línea de suministro suministra agua caliente a los radiadores. Las tuberías se colocan con cierta pendiente, 0,5-1 cm por 1 m, para que el agua pueda moverse por gravedad. Los conductos de agua "caliente" se colocan con pendiente hacia los radiadores.
- Dispositivos de calefacción: baterías de cualquier tipo. La principal transferencia de calor se realiza a través de ellos.
- Tubería de retorno: a través de ella, el refrigerante enfriado regresa a la caldera. Las tuberías "frías" se instalan con una pendiente de 0,5-1 cm por 1 m hacia la caldera.
- Tanque de expansión: ubicado en el punto más alto del sistema. Cuando el agua se calienta, se expande. El tanque compensa este exceso.
El sistema funciona así: el agua se calienta en la caldera, se expande, su densidad disminuye y el líquido sube por el tubo ascendente central. El tanque de expansión se llena para igualar la presión entre agua fría y caliente. Luego, desde arriba, el agua baja por la tubería de suministro a cada batería, donde se enfría, emitiendo calor al aire y las superficies. El líquido enfriado se mueve a través de las tuberías de retorno a la caldera. Dado que la densidad del agua enfriada es menor, al regresar a la caldera, exprime el líquido calentado menos denso, lo que lo obliga a subir.
Además de la función de compensación de presión, el tanque de expansión también tiene otra función. El aire entra en las tuberías junto con el agua. Cuando se acumula, se produce un bloqueo de aire, que no permite que el refrigerante se mueva a través de las tuberías. Sin embargo, en los sistemas convectivos, las burbujas de aire suben al tanque de expansión debido a la tubería inclinada. Dado que este dispositivo está abierto y en contacto con el aire, las burbujas abandonan el sistema.
El diseño es simple, pero requiere cálculos muy precisos. El agua que se mueve a través de la tubería crea fricción, se ralentiza y emite calor más rápido. Al cambiar de dirección - giros, ramas, canales en baterías - aumenta la fricción. Si no se tiene en cuenta la resistencia al agua en los cálculos, el sistema no funcionará.
La calefacción por convección funciona bien en áreas pequeñas. Por lo tanto, puede quemar una casa o apartamento privado de uno o dos pisos. Esta opción no es adecuada para un edificio de 9 pisos.
Ventajas y desventajas del sistema
La circulación natural proporciona al sistema de calefacción las siguientes ventajas:
- La principal ventaja es la independencia de la electricidad. La calefacción por convección funciona en todas las condiciones.
- Con una instalación y un mantenimiento adecuados, la versión por gravedad funciona durante más de 30 años.
- La instalación es muy simple, la inspección preventiva y la reparación tampoco son difíciles.
- Alta inercia térmica: aquí circula un gran volumen de agua. Se enfría más lentamente y emite calor por más tiempo.
- El calentamiento del agua por convección es silencioso: no hay bombas eléctricas que generen ruido.
- El consumo de energía es mínimo. Sin embargo, esto es cierto si las tuberías y el edificio están bien aislados.
- El costo mínimo del sistema en sí y de la instalación.
No es difícil integrar una bomba en el circuito de circulación. Esto se puede hacer durante la instalación o más tarde. Cuando hay electricidad, la calefacción funciona en modo de circulación forzada y, en ausencia de ella, cambia automáticamente al modo de movimiento natural del agua.
La versión de gravedad tiene importantes inconvenientes, lo que limita notablemente la aplicación:
- El sistema solo sirve a cabañas pequeñas de uno o dos pisos.
- Para reducir la resistencia hidráulica, se utilizan tuberías con el mayor diámetro permitido. Esto dificulta la instalación y el costo de las tuberías de agua de gran diámetro es mayor.
- Se recomienda utilizar solo tubos de acero. Está permitido utilizar polipropileno. Se prohíben otros modelos no metálicos.
- No es posible ajustar la temperatura en cada habitación de forma manual o automática.
- Las calderas de calefacción indirecta no se pueden incluir en el esquema, lo que aumenta el costo de obtener agua caliente.
- Es imposible equipar un piso cálido.
El funcionamiento del calentamiento por convección se ve afectado significativamente por las constricciones. No puede usar tuberías de metal y plástico, ya que están conectadas con accesorios, cuyo diámetro es más pequeño.
Tipos de sistemas de calefacción
El circuito de calefacción puede incluir 1 o más circuitos de diferentes longitudes, con diferentes radiadores. Sin embargo, cualquier opción es una modificación de solo dos modelos: un tubo o dos tubos.
Tubo único
El dispositivo es lo más simple posible. La misma tubería, a su vez, suministra el refrigerante a cada radiador y regresa a la caldera. La opción más barata y sin problemas es la calefacción solo con tuberías, sin radiadores. Si se incluyen baterías en el circuito, debe haber un mínimo de tuberías y válvulas.
El agua, que se mueve constantemente hasta el último radiador, se enfría cada vez más. Esta característica se tiene en cuenta al calcular el número de secciones.
Hay 2 esquemas de versión de un solo tubo:
- Con la conexión superior, el agua ingresa a la batería desde arriba a través del ramal superior y sale por el inferior. La eficiencia del sistema es máxima para calentar agua caliente.
- Con una conexión inferior: el refrigerante ingresa al radiador desde la parte inferior y también sale a través del tubo de ramificación inferior. El camino de paso del agua aumenta, por lo que la transferencia de calor del sistema es notablemente menor. Aquí no se deben instalar radiadores con una gran cantidad de secciones. Sin embargo, a pesar de la menor eficiencia, prefiere instalar dicho esquema en apartamentos, ya que es más estético.
La versión clásica se puede actualizar instalando un bypass: derivaciones con válvula de tres vías y derivaciones con válvulas. Con su ayuda, puede regular el suministro de agua a un radiador diferente y apagarlo si es necesario.
Sistemas de dos tubos
La versión con tubo de retorno se llama versión de dos tubos. El agua caliente se suministra al radiador debajo de una tubería y el agua enfriada se descarga de cada dispositivo de calefacción a través de la tubería de retorno. El sistema es mucho más eficiente: cada radiador recibe casi la misma cantidad de calor. El grado de calentamiento se puede ajustar en cada batería, si es necesario, excluirlo del circuito de calefacción. Una gran ventaja es un cálculo más simple de los parámetros de la tubería y las baterías.
Se realizan tanto la conexión superior como la inferior:
- En el primer caso, las tuberías se encuentran por encima de los radiadores.
- En el segundo, el tubo de suministro se coloca debajo de la batería. Esta opción es más agradable desde el punto de vista estético, pero la caída de presión es demasiado baja, por lo que el esquema se usa muy raramente.
Los cálculos tienen en cuenta la dirección del drenaje del agua. Si coincide con la dirección del líquido caliente, un esquema de paso, la duración de los ciclos es igual. En este caso, los radiadores se calientan de la misma forma. Si se usa un callejón sin salida, el agua fría y el agua caliente se mueven en diferentes direcciones, las baterías que tienen un ciclo más corto se calientan más rápido.
¿Cómo aparece la cabeza circulante?
El movimiento del agua en el calentamiento por convección solo proporciona una diferencia en la densidad del agua fría y caliente. Cuando se calienta, la densidad del refrigerante disminuye y aumenta; cuando se enfría, aumenta y desplaza un líquido más caliente. Cuanto mayor sea la diferencia en la presión hidrostática de la columna de agua fría y caliente, cuanto mayor sea la altura de circulación, mejor funcionará la calefacción.
La tarea principal en la organización del sistema es lograr la máxima caída de presión.
- Un elemento obligatorio del circuito es el colector de aceleración o el elevador principal. Es una tubería vertical que se eleva desde el intercambiador de calor hasta la parte superior del sistema. Aquí se monta un tanque de expansión: un diafragma abierto o cerrado con una válvula de aire para la extracción de aire.
- El tubo ascendente principal debe tener una temperatura máxima, por lo que el colector está aislado. Su altura no supera los 10 m, lo ideal es que el tubo ascendente no entre en contacto con las tuberías de retorno.
- Para crear una caída de presión suficiente, se debe crear una gran columna de líquido frío. Esto se logra instalando la caldera en el punto más bajo del sistema. En una casa privada, el dispositivo se coloca en un sótano, en un apartamento, en un hueco. Cuanto más alto sea el nivel de las baterías por encima del nivel de la caldera, más presión se formará el agua fría y más activamente desplazará el agua caliente.
Para mejorar la presión de circulación, se seleccionan baterías con la mayor superficie de trabajo posible. Cuanto mejor emite calor el refrigerante y cuanto más fría entra el agua en la caldera, mejor funciona la calefacción.
El principio de construir un sistema de calefacción con circulación natural.
Los principales parámetros del calentamiento por circulación natural son el cabezal de circulación y la resistencia hidrostática. El primer indicador se calcula de la siguiente manera:
P = h (p0-p1) = m (kg / m3-kg / m3) = kg / m2 = mm Hgdónde:
- PAG - presión en el sistema;
- h - la diferencia de altura entre el centro de la batería más baja y el centro de la caldera;
- p0 - densidad del líquido calentado;
- p1Es la densidad del agua fría.
Cuanto mayor sea la diferencia de altura, mayor será la caída de presión. Sin embargo, el indicador tiene una limitación: no más de 3 m.
Es casi imposible calcular el valor del segundo factor: la resistencia hidráulica. El modelo que lo describe es extremadamente complejo e incluye muchas variables. Aquí estamos limitados a cálculos aproximados.
Para mejorar la eficiencia del sistema, se siguen las recomendaciones:
- Se seleccionan las tuberías con el mayor diámetro posible. En este caso, el caudal disminuye ligeramente, pero la resistencia cae con más fuerza.
- Instale la menor cantidad de válvulas posible. Asegúrese de que el circuito incluya un mínimo de vueltas y constricciones.
- En la conexión inferior, los radiadores deben estar provistos de grifos Mayevsky para purgar el exceso de aire.
- Se utiliza una tubería de metal para el colector, ya que es importante lograr el máximo calentamiento para crear una caída de presión. Los tubos que sirven a las baterías pueden estar hechos de polipropileno.
El aislamiento térmico adecuado mejora el rendimiento de calefacción. Aísle el colector de aceleración, las tuberías de suministro y retorno si pasan por habitaciones sin calefacción.
