Sistema de aquecimento por circulação natural: regras do dispositivo + análise de esquemas típicos

Não importa como engenheiros e construtores previram nos anos oitenta, o sistema de aquecimento com circulação natural vive e vive no século XXI e até aquece nossas casas. O equipamento de bombeamento aumenta significativamente o custo da caldeira e a torna dependente da rede elétrica, muitos a recusam. O sistema de gravidade é o mais barato e mais fácil em design. Obviamente, ele tem suas desvantagens, a principal delas é a restrição na área do edifício. Devido à baixa inércia, é adequado para casas de até cem metros quadrados.

Como funciona o princípio da circulação natural?

O líquido de refrigeração, na maioria das vezes água comum, se move ao longo dos contornos da caldeira para os radiadores e vice-versa devido a uma alteração em suas características termodinâmicas. Quando, quando aquecido, a densidade do líquido diminui e o volume aumenta, ele é espremido por uma corrente fria que volta ao seu retorno e sobe pelos canos. Como o refrigerante é distribuído por gravidade ao longo dos ramos horizontais, a temperatura cai e retorna à caldeira. Então o ciclo fecha.

Diagrama de um sistema de aquecimento com circulação natural: 1 - caldeira de combustível sólido, 2 - riser principal, 3 - tubos de distribuição, 4 - tanque de expansão, 5 - tanque de água para reabastecer o expansor, 6 - tubo que remove o excesso de líquido refrigerante para o esgoto (capacidade), 7 - trocadores de calor, 8 - válvulas de esfera, 9 - caldeira, 10 - retorno, 11 - riser reverso

Se o aquecimento da água com circulação natural foi escolhido para a casa, todas as seções horizontais dos tubos são assentadas com uma inclinação que segue a direção do líquido. Isso permite que você lide efetivamente com "arejamento»Baterias. O ar é mais leve que a água e, por isso, corre pelos canos, entra no tanque de expansão e, em seguida, na atmosfera.

O tanque recebe água, cujo volume aumenta com o aumento da temperatura e cria uma pressão constante.

O que determina a pressão de circulação?

A criação da pressão de circulação desejada deve ser calculada ao projetar um sistema de aquecimento. Depende da diferença entre os níveis do meio da caldeira e do radiador mais baixo. Quanto maior a diferença de elevação, melhor o fluido se move pelo sistema. Também é afetado pela diferença de densidade entre a água quente e a água resfriada.

A pressão de circulação no sistema de aquecimento depende, antes de tudo, da diferença de altura da caldeira e do radiador inferior.Quanto maior essa diferença (h), maior a pressão

O aquecimento por circulação natural é caracterizado por uma mudança cíclica de temperatura nos trocadores de calor e na caldeira, que ocorre ao longo do eixo central dos dispositivos. A água quente está no topo, a água fria está no fundo. Sob a influência da gravidade, o líquido de refrigeração resfriado se move pelos tubos.

A pressão de circulação depende diretamente da altura das baterias. Seu aumento é facilitado pelo ângulo de inclinação da linha de suprimento, direcionado aos radiadores, e pela inclinação do tubo de retorno voltado para a caldeira. Isso permite que o refrigerante supere com mais facilidade a resistência local dos tubos.

Ao instalar um sistema de aquecimento com circulação natural em uma casa particular, a caldeira é instalada no ponto mais baixo para que todos os radiadores sejam mais altos.

Na casa de campo, ao instalar um sistema de aquecimento com circulação natural, a caldeira é instalada no ponto mais baixo. Todos os trocadores de calor (radiadores) devem ser maiores

Para prédios de apartamentos, os circuitos de aquecimento com circulação natural são muito raramente utilizados, pois, ao instalar em um apartamento, a caldeira afunda no "buraco" - diretamente na laje. O piso ao redor é cortado e o recesso e o perímetro ao redor devem ser protegidos por materiais à prova de fogo.

Esquemas de tais sistemas de aquecimento

O esquema do sistema de aquecimento, independentemente da forma como o líquido de refrigeração circula, depende de vários fatores:

• um método para conectar radiadores para fornecer risers. Os sistemas de um tubo e dois tubos são distinguidos aqui;
• locais para colocar uma linha de abastecimento de água quente. Você precisa escolher entre a fiação inferior e superior;
• esquemas de assentamento de rodovias: sistema de impasse ou movimento associado de refrigerante nas rodovias;
• a localização dos risers, que podem ser horizontais ou verticais.

Sistema monotubo: como regular a temperatura?

Sistema de aquecimento de tubo único Possui apenas uma opção de fiação - a de cima. Como não há aumento de retorno, o refrigerante resfriado nas baterias retorna à linha de suprimento. O movimento do líquido é proporcionado pela diferença de temperatura do líquido nos radiadores inferior e superior.

Para garantir a mesma temperatura nas salas em pisos diferentes, a superfície dos dispositivos de aquecimento no primeiro andar deve ser um pouco maior que no segundo e nos seguintes. Uma mistura de água quente e fria nos trocadores de calor superiores entra nos radiadores inferiores.

Em um único sistema de tubulação, pode haver duas opções de movimento refrigerante: na primeira parte vai para o radiador, a outra - mais para baixo do riser para os aparelhos inferiores.

Com a fiação paralela de um tubo, os trocadores de calor nos pisos superiores recebem água quente e os inferiores são resfriados. Portanto, a área deste último deve ser aumentada para igualar o aquecimento de todos os cômodos.

No segundo caso, todo o volume de água passa por cada trocador de calor, começando pelos mais altos. A principal característica dessa fiação é que os radiadores no primeiro e no porão recebem apenas água gelada.

Com uma versão de fluxo de uma fiação de tubo único, você não pode desligar ou limitar o fluxo de líquido de arrefecimento a um radiador separado. A sobreposição de um deles interromperia a circulação em todo o sistema

E se, no primeiro caso, é possível regular a temperatura nas salas com a ajuda de torneiras, no segundo elas não podem ser usadas, pois isso levará a uma diminuição no suprimento de líquido para todos os trocadores de calor subsequentes. Além disso, um fechamento completo da torneira significaria interromper a circulação de água no sistema.

Ao instalar um sistema de tubo único, é melhor parar na fiação, o que possibilita ajustar o suprimento de água a cada radiador. Isso permitirá que você ajuste a temperatura em salas individuais e, é claro, torna o sistema de aquecimento mais flexível e, portanto, mais eficiente.

Como uma fiação de tubo único só pode ser superior, sua instalação é possível apenas em edifícios com sótão. É aqui que o tubo de alimentação deve estar localizado. A principal desvantagem é que o início do aquecimento é possível apenas em todo o edifício de uma só vez. O sistema também tem vantagens, é claro. Os principais são instalação simples e menor custo. Em termos de estética, quanto menores os tubos, mais fácil é escondê-los.

Como deve ser organizado um sistema de dois tubos?

Esta versão do esquema de aquecimento pressupõe a presença de uma linha de suprimento e saída. O líquido de refrigeração quente circula na parte superior do sistema e é resfriado na parte inferior.

O sistema de aquecimento de dois tubos é mais flexível em relação ao controle de temperatura em salas individuais. No entanto, requer mais materiais que o tubo único

Um tubo está conectado à caldeira conectada ao tanque de expansão. Do tanque, há um tubo da linha quente do circuito, que é conectada à fiação. Dependendo do tamanho do tanque e do volume de água no sistema, um tubo de transbordamento pode sair do tanque. Nele, o excesso de água é descarregado no esgoto.

Os tubos que saem do fundo dos trocadores de calor são combinados em uma linha de retorno. Nele, o líquido refrigerante entra novamente na caldeira. O retorno deve passar pelas mesmas salas que o tubo de suprimento.

Fiação do riser horizontal ou vertical?

O sistema de aquecimento com um riser vertical envolve a conexão de radiadores a partir de diferentes pisos. Sua vantagem: menor risco de "arejamento" do sistema, a desvantagem é um custo maior.

Quando trocadores de calor de um andar são conectados ao tubo de alimentação, este é um sistema de elevação horizontal. Essa opção custará menos aos proprietários, mas terá que resolver o problema de congestionamento de ar. Como regra, é suficiente instalar saídas de ar.

Prós e contras de organizar esse tipo de aquecimento

Quanto às vantagens de um sistema de aquecimento com circulação natural de água, existem vários deles:

• falta de dificuldades durante a instalação, comissionamento e operação;
• estabilidade térmica do sistema. Com base na circulação gravitacional do refrigerante, ele fornece a máxima transferência de calor e mantém o microclima nas instalações no nível especificado;
• rentabilidade (com isolamento adequado do edifício);
• trabalho silencioso. Sem bomba - sem ruído e vibração;
• independência de quedas de energia. Naturalmente, no caso em que a caldeira instalada possa funcionar sem eletricidade;
• longo prazo de operação. Com manutenção pontual sem grandes reparos, o sistema pode funcionar por 35 anos ou mais.

A principal desvantagem do sistema de aquecimento gravitacional são as restrições sobre a área do edifício e o raio de ação. É instalado em casas, cuja área geralmente não excede 100 metros quadrados. Devido à pequena pressão de circulação, o raio do sistema é limitado a trinta metros na horizontal. Um requisito obrigatório é a presença de um sótão no edifício em que o tanque de expansão será instalado.

Uma desvantagem significativa é o aquecimento lento de toda a casa. Com um sistema de circulação natural, é necessário isolar os tubos que passam em ambientes sem aquecimento, pois existe o risco de congelamento da água.

Geralmente, um pouco de material é usado para essa fiação, mas quando a resistência local da tubulação precisa ser reduzida, os custos aumentam devido à necessidade de tubos maiores.