Para criar uma temperatura confortável na casa, vários esquemas de aquecimento são usados. Fornecer a circulação forçada do refrigerante é eficaz, mas nem sempre possível. Se houver queda de energia ou falta de eletricidade em uma casa de campo (residência de verão), outro esquema seria a melhor opção. Um sistema de aquecimento gravitacional de tipo fechado auto-projetado e auto-instalado executará suas funções sem instalar uma bomba e outro equipamento elétrico.
Características do sistema de aquecimento gravitacional
O princípio de operação é baseado na propriedade da água de se expandir com o aumento da temperatura. A criação de uma diferença de pressão em um circuito fechado de tubos é a base para a circulação do fluido. Graças a este efeito, o sistema de aquecimento fechado gravitacional recebeu outro nome - gravidade.
Estruturalmente, deve consistir nos seguintes elementos:
- Caldeira... Um dispositivo projetado para transferir a energia da queima de combustível (lenha, carvão, gás, etc.) para um transportador de calor (água, anticongelante). Em um sistema de aquecimento fechado por gravidade, isso é feito por meio de um trocador de calor localizado o mais próximo possível da câmara de combustão da caldeira;
- Pipelines... Necessário para o transporte de líquido aquecido do trocador de calor para os dispositivos de aquecimento;
- Radiadores... Eles são a principal fonte de calor na sala. A sua grande área garante a máxima troca de calor entre a água aquecida e o ar da divisão;
- Dispositivos de controle e segurança... Isso inclui um vaso de expansão, uma válvula de gravidade para aquecimento, válvulas e estranguladores.
Durante o aquecimento da água no trocador de calor, ela se expande, o que cria um excesso de pressão. Por sua vez, o transportador de calor frio do tubo de retorno tem uma densidade maior e começa a deslocar o líquido com uma temperatura elevada. Como resultado, ocorre a circulação.
Um dos principais elementos do sistema é o coletor de reforço - um tubo de ramificação vertical conectado à caldeira. Se for feito um sistema de aquecimento gravitacional faça você mesmo, ele precisa prestar atenção especial - começando pelo material de confecção dos tubos e terminando pelo diâmetro.
Quanto maior o volume do coletor de boost, maior será a velocidade do refrigerante. Para fazer isso, você precisa calcular sua seção e altura ideais.
O sistema de aquecimento gravitacional de uma casa de dois andares deve ser projetado de forma que o refrigerante possa ser distribuído o mais uniformemente possível em vários circuitos.
Descrição detalhada do sistema
No processo de aquecimento de água, parte dela inevitavelmente evaporará na forma de vapor. Para a remoção oportuna, um tanque de expansão é instalado na parte superior do sistema. Ele executa 2 funções - o excesso de vapor é removido pelo orifício superior e a perda de volume de líquido é compensada automaticamente. Este esquema é denominado aberto.
No entanto, tem uma desvantagem significativa - a evaporação relativamente rápida da água. Portanto, para grandes sistemas ramificados, eles preferem fazer um sistema de aquecimento gravitacional do tipo fechado com as próprias mãos. As principais diferenças entre seu esquema são as seguintes.
- Em vez de um tanque de expansão aberto, um respiradouro automático é instalado no ponto mais alto da tubulação. Um sistema de aquecimento gravitacional do tipo fechado, no processo de aquecimento do refrigerante, produz uma grande quantidade de oxigênio da água, que, além do excesso de pressão, é fonte de ferrugem de elementos metálicos. Para a remoção oportuna de vapor com alto teor de oxigênio, um respiradouro automático é instalado;
- Para compensar a pressão do refrigerante já resfriado, um tanque de expansão de membrana de tipo fechado é montado na frente do coletor de entrada da caldeira. Se a pressão gravitacional no sistema de aquecimento ultrapassar a norma permitida, a membrana elástica compensa isso aumentando o volume total.
Caso contrário, ao projetar e instalar um sistema de aquecimento gravitacional apenas com suas próprias mãos, você pode seguir as regras e recomendações usuais.
Esquemas de aquecimento gravitacional para uma casa de um e dois andares
Se estiver planejado que o aquecimento gravitacional sob pressão seja instalado em uma casa térrea, você pode usar o esquema de um tubo "Leningrado".
Uma característica deste esquema é um tubo ao qual vários dispositivos de aquecimento são conectados em paralelo. No entanto, isso leva a uma distribuição desigual de calor - quanto mais longe o radiador está da caldeira, mais baixa é a temperatura da água que entra nele. Para resolver este problema, você pode atualizar o sistema de aquecimento gravitacional de tipo fechado:
- Instalação de válvulas. Com sua ajuda, você pode reduzir o volume do refrigerante para dispositivos de aquecimento localizados mais próximos da caldeira. Assim, a produção de calor de energia nas primeiras seções do sistema diminuirá;
- Aumentar o número de seções do radiador com distância da caldeira;
- Instale tubos de maior diâmetro no ponto onde os tubos ramificados são conectados aos dispositivos de aquecimento. Isso reduzirá a pressão gravitacional do sistema de aquecimento nesta área, o que reduzirá a velocidade de circulação da água no radiador.
Esse esquema é aceitável para uma pequena extensão da rodovia. No entanto, não é recomendável instalá-lo em uma casa de dois andares. Neste caso, será necessário um sistema de aquecimento gravitacional ramificado de dois tubos, cujo cálculo é realizado em seções separadas.
Sua peculiaridade reside no fato de que circuitos separados conduzem ao tubo central localizado na parte superior da linha. Dispositivos de aquecimento são conectados a cada um deles. É importante que tenham o mesmo comprimento. Caso contrário, todo o líquido correrá para a área de menor resistência - em um curto-circuito.
Para evitar o movimento do refrigerante para a saída da caldeira, é instalada uma válvula anti-gravidade para aquecimento. Este é um elemento indispensável para o sistema de aquecimento gravitacional de uma casa de dois andares.
Cálculo do sistema de aquecimento gravitacional
Antes de prosseguir com a instalação de tubos e dispositivos de aquecimento, é necessário calcular os parâmetros de todo o sistema. Para isso, são calculadas as características hidráulicas, que posteriormente afetarão a seleção do diâmetro ideal da tubulação. Antes de calcular um sistema de aquecimento gravitacional, você precisa conhecer os parâmetros básicos. Eles serão obrigados a calcular o valor real da cabeça de circulação (Рц):
- Distância do centro da caldeira ao centro do aquecedor (h). Quanto maior for, melhor será a circulação do fluido. Portanto, ao instalar um sistema de aquecimento gravitacional com as próprias mãos, é recomendável montar a caldeira no ponto mais baixo da casa - o porão;
- Pressão de circulação do refrigerante aquecido (Pr) e resfriado (Po).
Independentemente de o sistema de aquecimento gravitacional ser calculado para casas de dois ou um andar, o valor dos últimos parâmetros depende diretamente da diferença na temperatura da água. Esses dados podem ser obtidos de dados tabulares.
Por exemplo, com um valor de h-4 me uma diferença de temperatura de 20 ° (80/60), o aquecimento gravitacional terá uma pressão de 4 * 112 = 448 Pa. Para cálculos posteriores, é recomendado o uso de sistemas de software especializados que levam em consideração todos os parâmetros de um sistema de aquecimento gravitacional do tipo fechado.
Muitas vezes o diâmetro do tubo conectado à saída da caldeira deve ser DN 40 ou DN 50. Isso garantirá perdas mínimas decorrentes do atrito da água contra as paredes do tubo.
Outra característica é a diferença nas temperaturas do refrigerante. Quanto maior for, maior será a pressão de circulação. Portanto, além da distribuição uniforme do calor entre os aquecedores, durante o projeto do sistema de aquecimento gravitacional, é necessário garantir de forma independente a temperatura mínima do líquido antes de entrar no trocador de calor da caldeira.
Seleção de componentes e materiais de fabricação
Após o advento dos tubos de polímero, o sistema de aquecimento gravitacional feito de polipropileno (PP) se tornou muito popular. Este material é fácil de processar; um mínimo de equipamento é necessário para conectar as seções individuais.
No entanto, nem todos os tipos de tubos se destinam à instalação como elemento de aquecimento. Considere os principais critérios de seleção:
- A presença de uma camada de reforço... O sistema de aquecimento gravitacional de polipropileno pode ser afetado por altas temperaturas - até 95 ° C. Para preservar a forma original do tubo, é necessário um reforço, que é uma camada de folha metálica ou fibra de vidro;
- espessura da parede... Em um sistema de aquecimento gravitacional com um vaso de expansão fechado, a alta pressão pode se acumular. Para evitar danos à linha, os tubos de polipropileno devem ser PN20 ou superior. A espessura de suas paredes depende do diâmetro.
Este tubo pode ser usado para equipar um coletor de reforço. Porém, para atingir a diferença de temperatura, recomenda-se que a linha de retorno seja de aço. Além de baixar a temperatura do refrigerante antes de entrar na caldeira, esse material ajuda a diminuir a resistência hidráulica.
Recomendações de instalação
Depois de concluir o cálculo de um sistema de aquecimento gravitacional feito de polipropileno ou tubos de aço, você pode começar a instalá-lo. Para alcançar a eficiência ideal, os especialistas recomendam fazer pequenas, mas importantes mudanças no esquema padrão:
- Declive de rodovias... A pressão gravitacional ótima para o sistema de aquecimento pode ser alcançada pela inclinação dos tubos após a saída de ar e na linha de retorno após o último dispositivo de aquecimento;
- Instalação de bomba de circulação no desvio... Isso ajudará a reduzir a inércia do sistema. O tempo de aquecimento do refrigerante pode ser muito longo, de forma que a bomba pode aumentar a velocidade de seu movimento ao longo da linha até que o regime de temperatura desejado seja alcançado;
- Pontos de inflexão mínimos no pipeline... Eles criam uma resistência hidráulica desnecessária, o que afeta a diminuição da velocidade do movimento da água;
- Instalação de elementos de proteção... Ao instalar uma válvula de retenção para aquecimento por gravidade, é possível evitar a circulação de água na direção errada. Isso é especialmente necessário para um sistema com roteamento superior e vários circuitos.
Os principais componentes de um aquecimento por gravidade sob pressão bem feito são cálculos preliminares calculados profissionalmente, seleção dos materiais corretos e aderência à tecnologia de instalação. Isso permitirá criar um sistema eficaz para manter uma temperatura confortável na casa.
Dicas para organizar e usar uma válvula de gravidade para aquecimento ao instalar um piso quente, elementos adicionais, podem ser vistos no vídeo:
