Sistema de calefacción con circulación natural: reglas del dispositivo + análisis de esquemas típicos.

Para una casa de un piso

El esquema de calefacción de tubería única más simple, que ha sido utilizado por los desarrolladores durante más de medio siglo, es Leningradka.

La figura muestra un boceto de una versión modernizada de Leningradka, con una conexión diagonal de radiadores. La figura muestra los siguientes elementos (de izquierda a derecha):

• Instalación de calefacción. Las calderas que funcionan con combustible sólido, gas (natural o licuado) y electricidad son aptas para la implementación de este CO. Teóricamente, las calderas de combustible líquido también son adecuadas, pero surge el problema de almacenar combustible en una casa privada.
• Grupo de seguridad, que consta de una válvula de explosión regulada a una determinada presión en el sistema, un purgador de aire automático y un manómetro.
• Radiadores conectados al sistema a través de válvulas de bola de cierre.Las válvulas de equilibrio de aguja están instaladas en el puente entre la entrada y la salida de cada radiador.
• Se instala un tanque de expansión de membrana en la rama de retorno de la tubería para compensar la expansión térmica del refrigerante.
• Una bomba de circulación que crea un movimiento forzado del refrigerante a través del CO.

Ahora sobre lo que aún no se indica en este esquema, pero es un elemento indispensable para el funcionamiento confiable de este circuito. Solo la bomba se mencionó anteriormente, pero no se indicó su tubería, que incluye tres válvulas de cierre de bola, entre las cuales se instalan un filtro grueso y una bomba. Muy a menudo, un grupo de bombeo con una tubería se conecta al CO a través de un puente, formando así una derivación.

A menudo, los desarrolladores preguntan si necesitan derivación en un sistema de calefacción de tubería única? Lo que pasa es que este esquema de CO es autosuficiente y eficiente. Pero en caso de un corte de energía, la bomba de circulación se detendrá y el movimiento del refrigerante se detendrá. Un bypass es opcional, pero es mejor construirlo para cambiar de circulación forzada a circulación natural del refrigerante en caso de una emergencia.

En cuanto a la tubería: dado que la temperatura a la salida de la caldera puede alcanzar los 80 ° C, se recomienda utilizar tuberías de polipropileno reforzado del diámetro requerido para el circuito de Leningradka. ¿Por qué reforzado? El caso es que las tuberías de polímero son bastante baratas y prácticas, son fáciles de instalar y tienen poca masa. Pero, las tuberías de polímero cambian su longitud cuando se calientan. El polímero reforzado no sufre de tal "enfermedad".

Consejo: a pesar de que esta versión del CO proporciona una ventilación de aire automática, hay casos de aireación del circuito. Para resolver este problema, se recomienda usar grifos Mayevsky en los radiadores.

diagramas de sistemas cerrados

Los siguientes tipos de cableado se utilizan para calentar casas de campo y casas de campo:

1. Tubo único. Todos los radiadores están conectados a una sola línea que recorre el perímetro de la habitación o edificio. Dado que el refrigerante caliente y enfriado se mueven a lo largo de la misma tubería, cada batería subsiguiente recibe menos calor que la anterior.
2. Dos tubos. Aquí, el agua calentada ingresa a los dispositivos de calefacción a través de una línea y sale a través de la segunda. La opción más común y confiable para cualquier edificio residencial.
3. Asociado (bucle de Tikhelman). Igual que los dos tubos, solo el agua fría fluye en la misma dirección que el agua caliente y no regresa en la dirección opuesta (como se muestra en el diagrama a continuación).
4. Colector o viga. Cada batería recibe refrigerante a través de una tubería separada conectada a un peine común.

Cableado horizontal monotubo (Leningradka)

Un esquema horizontal de tubería única se justifica en casas de un piso de un área pequeña (hasta 100 m²), donde 4-5 radiadores proporcionan calefacción. No debe conectar más a una rama, las últimas baterías estarán demasiado frías. La opción con elevadores verticales es adecuada para un edificio de 2 o 3 pisos, pero en el proceso de implementación, casi todas las habitaciones deberán cubrirse con tuberías.

Esquema de tubería única con cableado superior y elevadores verticales

El circuito de dos tubos con ramas sin salida (que se muestra al comienzo del artículo) es bastante simple, confiable y definitivamente recomendado para su uso.Si usted es el propietario de una casa de campo con un área de hasta 200 m² con una altura de 2 pisos, realice el cableado de la red eléctrica con tuberías con una sección de flujo de DN 15 y 20 (diámetro exterior - 20 y 25 mm), y para conectar radiadores, tome DN 10 (exterior - 16 mm).

Esquema de paso del movimiento del agua (bucle de Tichelmann)

El circuito de Tichelman es el más balanceado hidráulicamente, pero más difícil de instalar. Las tuberías deberán colocarse alrededor del perímetro de las habitaciones o de toda la casa y pasar por debajo de las puertas. De hecho, un "paseo" costará más que uno de dos tubos, y el resultado será aproximadamente el mismo.

El sistema de vigas también es simple y confiable, además, todo el cableado se oculta con éxito en el piso. La conexión de las baterías más cercanas al peine se realiza con tubos de 16 mm, las distantes - 20 mm. El diámetro de la línea de la caldera es de 25 mm (DN 20). La desventaja de esta opción. - el precio de la unidad colectora y la complejidad de la instalación con el tendido de carreteras, cuando el solado ya está hecho.

Esquema con conexión individual de baterías al colector

Reglas para la selección e instalación de tuberías.

La elección entre tuberías de acero o polipropileno para cualquier circulación se da según el criterio de su uso para agua caliente, así como desde el punto de vista del precio, la facilidad de instalación y la vida útil.

El tubo ascendente de suministro se monta a partir de una tubería de metal, ya que el agua de la temperatura más alta pasa a través de él y, en el caso de que la estufa se caliente o el intercambiador de calor no funcione correctamente, puede pasar vapor.

Con circulación natural, es necesario utilizar un diámetro de tubería ligeramente mayor que en el caso de utilizar una bomba de circulación. Por lo general, para calefacción de espacios de hasta 200 pies cuadrados.m, el diámetro del colector de aceleración y la tubería a la entrada del retorno al intercambiador de calor es de 2 pulgadas.

Esto se debe a que la velocidad del agua es más lenta en comparación con opción de circulación forzada, lo que conduce a los siguientes problemas:

• reducción en el volumen de calor transferido por unidad de tiempo desde la fuente a la habitación calentada;
• la aparición de bloqueos o atascos de aire que una pequeña presión no puede hacer frente.

Cuando se utiliza circulación natural con un esquema de suministro inferior, se debe prestar especial atención al problema de eliminar el aire del sistema. No se puede eliminar completamente del refrigerante a través del tanque de expansión, porque

El agua hirviendo ingresa primero a los dispositivos a través de una línea ubicada más abajo que ellos.

Con circulación forzada, la presión del agua impulsa el aire hacia el colector de aire instalado en el punto más alto del sistema, un dispositivo con control automático, manual o semiautomático. Con la ayuda de las grúas Mayevsky, la transferencia de calor se ajusta principalmente.

En las redes de calefacción por gravedad con un suministro ubicado debajo de los aparatos, los grifos Mayevsky se usan directamente para purgar el aire.

Todos los radiadores de calefacción de tipo moderno tienen dispositivos de salida de aire, por lo tanto, para evitar la formación de tapones en el circuito, puede hacer una pendiente, conduciendo aire al radiador.

El aire también se puede eliminar mediante rejillas de ventilación instaladas en cada tubo ascendente o en una línea aérea que corre paralela a la red eléctrica del sistema. Debido a la impresionante cantidad de dispositivos de escape de aire, los circuitos de gravedad con cableado más bajo se usan muy raramente.

Con una presión baja, una pequeña bolsa de aire puede detener por completo el sistema de calefacción. Entonces, de acuerdo con SNiP 41-01-2003, no está permitido colocar tuberías de sistemas de calefacción sin pendiente a una velocidad del agua inferior a 0,25 m / s.

Con la circulación natural, tales velocidades son inalcanzables. Por lo tanto, además de aumentar el diámetro de las tuberías, es necesario observar pendientes constantes para eliminar el aire del sistema de calefacción. La pendiente está diseñada a razón de 2-3 mm por 1 metro, en redes de apartamentos la pendiente alcanza los 5 mm por metro lineal de una línea horizontal.

La pendiente de suministro se realiza en el sentido del flujo de agua para que el aire se desplace hacia el vaso de expansión o sistema de purga de aire situado en la parte superior del circuito. Aunque es posible hacer una contrapendiente, en este caso es necesario instalar adicionalmente una válvula de ventilación.

La pendiente de la línea de retorno se realiza, por regla general, en la dirección del agua enfriada. Luego, el punto inferior del contorno coincidirá con la entrada de la tubería de retorno al generador de calor.

La combinación más común de dirección de pendiente de flujo y retorno para remoción bolsas de aire de circuito de agua con circulación natural

Al instalar un piso cálido en un área pequeña en un circuito con circulación natural, es necesario evitar que entre aire en las tuberías estrechas y horizontales de este sistema de calefacción. Se debe colocar un extractor de aire delante de la calefacción por suelo radiante.

Selección de tubería

Además, la elección del material está muy influenciada por la caldera, ya que en el caso de combustible sólido, se debe dar preferencia al acero, tubos galvanizados o productos de acero inoxidable, debido a la alta temperatura del fluido de trabajo.

Sin embargo, las tuberías de metal-plástico y reforzadas requieren el uso de accesorios, lo que reduce significativamente la holgura, las tuberías de polipropileno reforzado serán una opción ideal, a una temperatura de operación de 70C y una temperatura máxima de 95C.

Los productos fabricados con plástico especial PPS tienen una temperatura de funcionamiento de 95C y una temperatura máxima de hasta 110C, lo que permite su uso en un sistema abierto.

Cómo elegir una bomba de calor

Las más adecuadas para la instalación son las bombas de circulación centrífugas especiales de bajo ruido con paletas rectas. No crean una presión excesivamente alta, pero empujan el refrigerante, acelerando su movimiento (la presión de trabajo de un sistema de calefacción individual con circulación forzada es de 1-1,5 atm, el máximo es de 2 atm). Algunos modelos de bombas tienen un accionamiento eléctrico incorporado. Dichos dispositivos se pueden instalar directamente en la tubería, también se denominan "húmedos" y existen dispositivos del tipo "seco". Se diferencian solo en las reglas de instalación.

A instalación de cualquier tipo de bomba de circulación es deseable una instalación con un bypass y dos válvulas de bola, lo que permite retirar la bomba para repararla/reemplazarla sin apagar el sistema.

Es mejor conectar la bomba con un bypass, para que pueda repararse / reemplazarse sin destruir el sistema

La instalación de una bomba de circulación le permite ajustar la velocidad del refrigerante que se mueve a través de las tuberías. Cuanto más activamente se mueve el refrigerante, más calor transporta, lo que significa que la habitación se calienta más rápido. Una vez que se alcanza la temperatura establecida (se monitorea el grado de calentamiento del refrigerante o el aire en la habitación, según las capacidades de la caldera y / o la configuración), la tarea cambia: se requiere mantener la temperatura establecida y el caudal disminuye.

Para un sistema de calefacción de circulación forzada, no es suficiente determinar el tipo de bomba

Es importante calcular su rendimiento. Para hacer esto, en primer lugar, debe conocer la pérdida de calor de los locales / edificios que se calentarán.

Se determinan en base a las pérdidas en la semana más fría. En Rusia, son normalizados e instalados por servicios públicos. Recomiendan usar los siguientes valores:

• para casas de uno y dos pisos, las pérdidas a la temperatura estacional más baja de -25 ° C son 173 W / m 2. a -30 ° C, las pérdidas son 177 W / m 2;
• los edificios de varios pisos pierden de 97 W / m 2 a 101 W / m 2.

Con base en ciertas pérdidas de calor (indicadas por Q), puede encontrar la potencia de la bomba usando la fórmula:

c es la capacidad calorífica específica del refrigerante (1,16 para agua u otro valor de los documentos adjuntos para anticongelante);

Dt es la diferencia de temperatura entre el suministro y el retorno. Este parámetro depende del tipo de sistema y es: 20 o C para sistemas convencionales, 10 o C para sistemas de baja temperatura y 5 o C para sistemas de suelo radiante.

El valor resultante debe convertirse en rendimiento, para lo cual debe dividirse por la densidad del refrigerante a la temperatura de funcionamiento.

En principio, al elegir la potencia de la bomba para la circulación forzada de calefacción, es posible guiarse por las normas promediadas:

• con sistemas que calientan un área de hasta 250 m 2. use unidades con una capacidad de 3,5 m 3 / hy una presión de cabeza de 0,4 atm;
• para un área de 250m 2 a 350m 2 se requiere una potencia de 4-4,5m 3 / hy una presión de 0,6 atm;
• Se instalan bombas con una capacidad de 11 m 3 / hy una presión de 0,8 atm en sistemas de calefacción para un área de 350 m2 a 800 m2.

Pero debe tener en cuenta que cuanto peor esté aislada la casa, mayor será la potencia del equipo (caldera y bomba) y viceversa: en una casa bien aislada, la mitad de los valores indicados puede ser necesario. Estos datos son promedio. Lo mismo puede decirse de la presión creada por la bomba: cuanto más estrechas sean las tuberías y más rugosa su superficie interior (cuanto mayor sea la resistencia hidráulica del sistema), mayor será la presión. El cálculo completo es un proceso complejo y tedioso, que tiene en cuenta muchos parámetros:

La potencia de la caldera depende del área de la habitación calentada y de la pérdida de calor.

• resistencia de tuberías y accesorios (lea cómo elegir el diámetro de las tuberías de calefacción aquí);
• longitud de la tubería y densidad del refrigerante;
• número, área y tipo de ventanas y puertas;
• el material del que están hechas las paredes, su aislamiento;
• espesor de pared y aislamiento;
• la presencia / ausencia de un sótano, sótano, ático, así como el grado de su aislamiento;
• tipo de techo, composición de la torta de cubierta, etc.

En general, el cálculo de la ingeniería térmica es uno de los más difíciles de la región. Entonces, si desea saber exactamente qué potencia necesita una bomba en el sistema, solicite un cálculo a un especialista. Si no, elige en base a datos medios, ajustándolos en un sentido u otro, según tu situación. Solo es necesario tener en cuenta que a una velocidad de movimiento del refrigerante insuficientemente alta, el sistema es muy ruidoso. Por lo tanto, en este caso, es mejor tomar un dispositivo más potente: el consumo de energía es pequeño y el sistema será más eficiente.

Esquema de dos tubos de sistemas de calefacción.

En esquemas de dos tubos, el refrigerante caliente se suministra al radiador y el refrigerante enfriado se extrae del radiador a través de dos tuberías diferentes de los sistemas de calefacción.

Hay varias opciones para esquemas de dos tubos: clásico o estándar, de paso, de abanico o de viga.

Cableado clásico de dos tubos

El clásico diagrama de cableado de dos tubos del sistema de calefacción.

En el esquema clásico, la dirección del movimiento del refrigerante en la tubería de suministro es opuesta al movimiento en la tubería de retorno. Este esquema es más común en los sistemas de calefacción modernos, tanto en edificios de varias plantas como en edificios privados individuales. El esquema de dos tubos le permite distribuir uniformemente el refrigerante entre los radiadores sin pérdida de temperatura y regular de manera efectiva la transferencia de calor en cada habitación, incluso automáticamente mediante el uso de válvulas termostáticas con cabezales térmicos instalados.

Tal dispositivo tiene un sistema de calefacción de dos tubos en un edificio de varios pisos.

Esquema de paso o "bucle de Tichelman"

Diagrama de cableado de calefacción asociado.

El esquema asociado es una variación del esquema clásico con la diferencia de que la dirección de movimiento del refrigerante en el suministro y retorno es la misma. Este esquema se utiliza en sistemas de calefacción con ramas largas y remotas. El uso de un esquema de paso le permite reducir la resistencia hidráulica de la rama y distribuir uniformemente el refrigerante en todos los radiadores.

Haz en abanico)

El esquema de ventilador o viga se utiliza en construcciones de varios pisos para calefacción de apartamentos con la posibilidad de instalación en cada apartamento. medidor de calor (contador de calor) y en la construcción de viviendas privadas en sistemas con tubería piso por piso.Con un esquema en forma de abanico en un edificio de varios pisos, se instala un colector en cada piso con salidas a todos los apartamentos de una tubería separada y un medidor de calor instalado. Esto permite que cada propietario de apartamento tenga en cuenta y pague solo por el calor que consume.

ventilador o sistema de calefacción radiante.

En una casa privada, se usa un patrón de ventilador para la distribución del piso de las tuberías y para la conexión de la viga de cada radiador a un colector común, es decir, se conecta una tubería de suministro y retorno separada del colector a cada radiador. Este método de conexión le permite distribuir el refrigerante de la manera más uniforme posible sobre los radiadores y reducir las pérdidas hidráulicas de todos los elementos del sistema de calefacción.

¿De qué está hecho el sistema de calefacción?

Por el nombre en sí, un sistema de calentamiento de agua, queda claro que se necesita agua para su funcionamiento. En este caso, es un refrigerante que circula constantemente en un circuito cerrado. El agua se calienta en una caldera especial y luego, a través de tuberías, se entrega al elemento de calefacción principal, que puede ser un sistema de "piso caliente" o radiadores.

Por supuesto, para una mejor, más segura y económica operación del sistema, puede utilizar una gran cantidad de equipos auxiliares. Sin embargo, el sistema de calentamiento de agua más simple se ve así:

Los elementos principales del sistema de calefacción.

Los sistemas de calefacción pueden diferir según el principio de circulación del refrigerante:

• calentamiento de agua con circulación forzada;
• con naturales.

Sistema de circulación natural

Un sistema con circulación natural es un ejemplo perfecto del uso que hace el hombre de las leyes elementales de la física. El principio de su funcionamiento es realmente simple: el movimiento del refrigerante en las tuberías se produce debido a la diferencia en la densidad del agua fría y caliente.

Sistema de calefacción con circulación natural

Es decir, el refrigerante calentado en la caldera se vuelve más liviano, su densidad disminuye. El agua caliente es desplazada de la caldera por el refrigerante frío que ingresa y sube fácilmente por el tubo ascendente central. Y de ahí, a los radiadores. Allí, el refrigerante emite su calor, se enfría y, habiendo recuperado su peso y densidad anteriores, regresa a través de las tuberías de retorno a la caldera de calefacción, desplazando una nueva porción del refrigerante caliente. Y este ciclo se repite sin cesar.

Para crear de forma independiente un sistema de calentamiento de agua con circulación natural del refrigerante, es importante recordar algunas reglas simples. En primer lugar, debe seleccionar tuberías del diámetro más adecuado para crear un elevador central y, además, observar el ángulo de inclinación requerido al colocar las tuberías. Sin embargo, el sistema de circulación natural también tiene varios inconvenientes significativos.

En primer lugar, la necesidad de utilizar tuberías de metal pesado (surgen dificultades durante la instalación). Además, dicho sistema excluye la posibilidad de regular el nivel de calefacción de cada habitación individual. Otra desventaja del sistema se puede llamar alto consumo de combustible.

Sin embargo, el sistema de circulación natural también tiene varios inconvenientes significativos. En primer lugar, la necesidad de utilizar tuberías de metal pesado (surgen dificultades durante la instalación).Además, dicho sistema excluye la posibilidad de regular el nivel de calefacción de cada habitación individual. Otra desventaja del sistema se puede llamar un alto consumo de combustible.

Sistema con circulación forzada del refrigerante

Sistema de calefacción con circulación forzada del refrigerante

Una característica distintiva de este tipo de sistema es la adición obligatoria de una bomba de circulación. Es él quien contribuye al movimiento del refrigerante a través de las tuberías. El diagrama del sistema se ve así:

Una de las principales ventajas de un sistema de circulación forzada es que dicho calentamiento de agua con electricidad permite controlar el nivel de presión en cada radiador a través de válvulas especiales; por lo tanto, también se controla el nivel de calefacción de la habitación. Este hecho permite, en cierta medida, reducir la cantidad de combustible utilizado para calentar el refrigerante.

La desventaja del sistema es su dependencia energética. En el caso de que existan posibles sobretensiones o cortes de energía en su hogar, la solución más razonable sería utilizar un sistema combinado que combine la circulación forzada y natural del refrigerante.

Instalación del sistema de calefacción

Lo más práctico es la creación de un sistema de calefacción de dos tubos en la casa. Consiste en dos circuitos combinados, a lo largo de uno de los cuales (tuberías de suministro) se mueve un refrigerante caliente a los radiadores. Y el agua enfriada del radiador regresa a la caldera a través del segundo circuito: las tuberías de retorno.

El movimiento del refrigerante en el sistema de calefacción.

Un sistema de calefacción de circulación forzada de dos tubos es una excelente solución para cualquier hogar privado.Le permite conectar termostatos especiales que le permiten controlar el grado de calentamiento en cada radiador individual. El sistema se puede complementar con colectores especiales, lo que lo hará aún más eficiente.

Tipos de calderas y otros calentadores de agua.

La eficiencia de la calefacción en una casa privada depende de la instalación que calienta el fluido de trabajo (agua). Una unidad seleccionada correctamente genera la cantidad de calor necesaria para los radiadores y una caldera de calefacción indirecta (si la hay), ahorrando energía.

El sistema de agua autónomo puede ser alimentado por:

• una caldera de agua caliente que utiliza un determinado combustible: gas natural, leña, carbón, combustible diesel;
• caldera eléctrica;
• estufas de leña con circuito de agua (metal o ladrillo);
• bomba de calor.

En la mayoría de los casos, las calderas se utilizan para organizar la calefacción en las casas de campo: gas, electricidad y combustible sólido. Estos últimos se fabrican solo en la versión de piso, el resto de los generadores de calor, de pared y estacionarios. Las unidades diesel se usan con menos frecuencia, la razón es el alto precio del combustible. En una guía detallada se explica cómo elegir la caldera de agua caliente sanitaria adecuada.

La calefacción por estufa combinada con registros de agua o radiadores modernos es una buena solución para calefacción de cabañas, un garaje y una pequeña casa residencial con una superficie de 50-100 m². Desventaja: el intercambiador de calor colocado dentro de la estufa calienta el agua sin control

Para evitar la ebullición, es importante garantizar la circulación forzada en el sistema.

Moderno sistema de gravedad sin unidad de bombeo, alimentado por circuito de agua del horno de ladrillos

Las bombas de calor no se utilizan mucho en los países de la antigua Unión Soviética.Las razones:

• el principal problema es el alto costo de los equipos;
• debido al clima frío, los dispositivos de aire a agua son simplemente ineficientes;
• los sistemas geotérmicos "tierra - agua" son difíciles de instalar;
• Las unidades electrónicas y los compresores de las bombas de calor son muy costosos de reparar y mantener.

Debido al alto precio, el período de amortización de las unidades supera los 15 años. Pero la eficiencia de las instalaciones (3-4 kW de calor por 1 kilovatio de electricidad consumida) atrae a los artesanos que intentan ensamblar análogos caseros de viejos acondicionadores de aire.

Cómo hacer la versión más simple de una bomba de calor con sus propias manos, vea el video: