Calcul des paramètres d'un système de chauffage à circulation naturelle : comment obtenir un fonctionnement ininterrompu ?
Un système de chauffage à circulation naturelle de liquide est un dispositif fermé de type gravitationnel (gravité), permettant chauffer les locaux d'une maison privée indépendamment de l'alimentation électrique.
Cet avantage de conception permet son utilisation dans des régions présentant des problèmes ou une absence totale de réseau électrique central. économique, mais pour son bon fonctionnement il faudra faire des calculs précis.
Contenu
Description du système de chauffage de type à circulation sans pompe
Appareil chauffage de l'eau, fonctionnant par gravité, allume l'élément chauffant (chaudière), tuyaux, disposés de différentes manières, vase d'expansion et radiateurs.
Principe de fonctionnement
Le rôle du fluide caloporteur dans le circuit est joué par l'eau, qui circule dans les canalisations sous l'effet des forces thermodynamiques. Le principe de fonctionnement du système repose sur sur la différence des propriétés physiques de l'eau chaude et de l'eau froide.
Pendant que la chaudière fonctionne, il y a toujours de l'eau chaude dans les tuyaux, qui se refroidit progressivement, traverse le circuit et dégage de la chaleur dans l'environnement.
La densité et la masse de l'eau diminuent lorsqu'elle est chauffée, elle peut donc facilement est poussé vers le haut par le liquide refroidi.
Après avoir atteint le sommet du circuit, l'eau chaude est distribuée par des tuyaux reliés aux radiateurs, dégage de la chaleur à travers le matériau des batteries, puis s'écoule dans la partie inférieure du circuit jusqu'à la chaudière, où elle est à nouveau chauffée.
Avantages de l'installation
Les principaux avantages Les circuits de chauffage de type gravitaire sont :
- facile à installer et à utiliser ;
- rendement thermique élevé et stabilité du microclimat locaux;
- efficacité des ressources à condition que le bâtiment soit bien isolé ;
- absence de bruit;
- indépendance totale vis-à-vis de l’électricité ;
- pannes rares et longue durée de vie soumis à des mesures préventives périodiques.
Référence! Il est possible de concevoir un système de chauffage à circulation naturelle tout seul. Le calcul correct des paramètres, la sélection du schéma de circuit et l'installation compétente de tous les composants garantissent la durée de vie de la structure jusqu'à 35 ans.
Le principal inconvénient est que la conception ne peut chauffer que des maisons privées zone ne dépassant pas 100 m2, ayant un rayon environ 30 m.
Il y en a plusieurs autres inconvénients, limitant l'utilisation de la conception à écoulement gravitaire :
- présence obligatoire d'un grenier pour l'installation du vase d'expansion;
- chauffage lent locaux;
- la nécessité d'isoler le circuit dans les zones non chauffées pour empêcher l'eau de geler dans les tuyaux.
Types de systèmes de chauffage à circulation naturelle
Les conceptions peuvent être mises en œuvre en versions monotube ou bitube. Selon le type de système, on distingue les schémas d'installation fermés et ouverts. Un schéma bien choisi garantira une efficacité maximale.
Type fermé
La conception de circulation de type fermé s'est répandue dans les pays européens, et seulement en Russie commence à gagner en popularité.
Schéma de principe
Après chauffage, l'eau monte sous pression jusqu'au vase d'expansion, divisé en 2 parties par une membrane. La partie inférieure du réservoir est remplie d'eau, ce qui comprime le gaz (généralement de l'azote ou de l'air) situé dans la partie supérieure, au-dessus de la membrane. Une pression de travail supplémentaire est créée, facilitant le mouvement du liquide.
Photo 1. Système de chauffage fermé à circulation naturelle. Doit être équipé d'un vase d'expansion étanche.
Particularités
La principale caractéristique de la conception fermée est l'étanchéité du réservoir et la création d'une pression supplémentaire dans la canalisation. On utilise parfois des circuits fermés. Pompes de circulation, Fonctionnant sur secteur, la pompe consomme peu d'énergie, ce qui permet de garantir le bon fonctionnement du système en cas de coupure de courant temporaire.
Avantages et inconvénients
Les principaux avantages des systèmes de chauffage fermés résident dans leur étanchéité. De ce fait, le système est quasiment exempt de poches d'air, moins sensible à la corrosion et consomme moins de liquide de refroidissement, qui peut être de l'eau ou de l'antigel. Schéma ne nécessite pas de grandes pentes de canalisation, surtout si une pompe est utilisée.
Attention! Le principal inconvénient de cette conception est la nécessité d'installer un grand réservoir, ce qui nécessite de l'espace. De longues coupures de courant peuvent entraîner des à une diminution de l'efficacité du circuit de la pompe.
Type ouvert
Un système de chauffage ouvert comprend un vase d'expansion ouvert et non hermétique. Ce type de système est souvent utilisé dans les bâtiments anciens. Bien que de moins en moins populaire, le système ouvert demeure. fiable et efficace.
Schéma de travail
Le système de chauffage à circulation naturelle de type ouvert diffère du type fermé uniquement par la conception du réservoir et pas besoin d'installer une unité dépendante de l'électricité.
Photo 2. Système de chauffage à circulation de type ouvert, équipé d'un vase d'expansion non hermétique, sans pompe électrique.
Différence de conception
Réservoir pour appareil ouvert peut être fabriqué à partir de matériaux de récupération et de petite taille. Le conteneur ne doit pas nécessairement être situé au point le plus élevé.
Côtés positifs et négatifs
Les avantages de cette conception incluent la facilité d'installation, la sécurité et l'indépendance vis-à-vis des sources d'alimentation externes. Les inconvénients des systèmes ouverts associé à l'air entrant dans le circuit, qui est la cause de la formation de bouchons, de l'évaporation de l'eau et de la nécessité de contrôler sa quantité, ainsi que de l'impossibilité d'utiliser de l'antigel en raison de ses effets nocifs.
Tuyau unique
La conception à tuyau unique utilise uniquement une ligne de pipeline. Son efficacité est faible, il est donc utilisé pour chauffer de petites pièces.
Circuit
Les tuyaux de la chaudière de chauffage parcourent tout le périmètre de la pièce, se connectant séquentiellement aux registres.
L'eau chaude entre dans le radiateur par le raccord supérieur et s'écoule par celui du bas. Depuis le dernier registre Le liquide refroidi retourne à la chaudière par gravité.
Description du design
Pour que le système fonctionne bien, le contour est installé sous le plafondLes tuyaux acheminant le liquide refroidi vers la chaudière sont situés sous le plancher. En cas de choix d'un système monotube, la chaudière et les batteries peuvent être placées au même niveau. Le vase d'expansion est installé au point le plus haut du circuit.
Avantages et inconvénients
L'avantage incontestable de cette conception réside dans sa facilité d'installation et sa rentabilité grâce au nombre minimal de tuyaux. Les inconvénients d'un circuit monotube sont les suivants : perte de chaleur d'un registre à l'autre. Il n'est pas recommandé d'utiliser un tel système pour chauffer des bâtiments à deux étages.
Double tuyau
Pour créer un système à deux tuyaux, une canalisation est posée pour l'alimentation directe et le retour du liquide.
Planification et l'installation de la structure est assez compliquée, mais assurent un chauffage efficace.
Principe de fonctionnement
Le plan doit être soigneusement pensé et conçu comme suit :
- La colonne montante principale provenant de la chaudière est reliée au vase d'expansion à une distance d'environ 1/3 de la hauteur totale du contour.
- Après le réservoir, le tuyau principal est relié aux tuyaux de distribution par lesquels le liquide de refroidissement chaud est fourni.
- Pour évacuer l'excédent de liquide, le réservoir est équipé d'un tuyau de trop-plein., en le reliant au réseau d'égouts.
- Les tuyaux par lesquels l'eau refroidie se déplacera vers la chaudière, sont installés dans la partie inférieure des registres parallèlement aux tuyaux contenant le liquide de refroidissement chaud.
Caractéristiques structurelles
La colonne montante principale, ainsi que la pièce dans laquelle se trouve le réservoir, sont isolées, ce qui empêchera la perte de chaleur et le gel du système. La chaudière de chauffage est située au plus bas dans le renfoncement ou au sous-sol.
Avantages et inconvénients
Les principaux avantages d'un système de chauffage par gravité à deux tuyaux sont la répartition uniforme de la chaleur entre les nœuds du circuit, la facilité de réglage, la possibilité d'utiliser des tuyaux de plus petit diamètre.
La conception permet de corriger les erreurs de calcul et d’installation sans réduire l’efficacité thermique.
Le système ne présente pratiquement aucun inconvénient, à l’exception de activités préparatoires à long terme. Mais cela vaut la peine de consacrer du temps et des efforts à créer un circuit de chauffage qui fonctionne bien.
Création d'une pente adaptée à l'écoulement gravitaire
Les principales exigences et normes appliquées à la création de systèmes de chauffage sont présentées dans SNiP 41-01-2003.
Afin de réduire les facteurs qui entravent l'écoulement normal du liquide de refroidissement dans les canalisations (coudes, poches d'air), respectez les recommandations relatives à la pente des canalisations du système. Les pentes sont calculées selon le sens d'écoulement du liquide. de 1 à 5% selon la longueur du pipeline. Grâce à la pente correcte, l'air accumulé dans les tuyaux passera vers le vase d'expansion, où il sera libéré.
Important! Quelle que soit la pente des tuyaux, des vannes de purge d'air sont installées dans un système de chauffage par gravité de type ouvert. Pour les structures à deux tubes l'installation est en cours en tenant compte de la pente des deux parties du contour.
Calcul du diamètre des tuyaux du circuit
Pour les structures à écoulement gravitaire, il est nécessaire d'utiliser des tuyaux d'un diamètre plus grand que pour les systèmes à circulation forcée.
Les éléments suivants vous aideront à calculer correctement le diamètre : règles:
- Après avoir calculé l'énergie thermique nécessaire pour chauffer la pièce, le résultat obtenu est augmenté de 20%.
- Selon les formules données dans SNiP à l'aide d'une calculatrice en ligne calculer la section transversale des tuyaux.
- Le matériau du futur pipeline est pris en compte : Les tuyaux en acier doivent avoir un diamètre d’au moins 50 mm. Il est recommandé de raccorder ce type de tuyau à la chaudière en tant que colonne montante.
- Après chaque branchement du circuit réduire le diamètre des tuyaux d'une taille, pour le courant inverse, au contraire, ils augmentent.
Le calcul correct du diamètre des tuyaux utilisés, ainsi que de leur pente, vous permet de créer un système de chauffage qui fonctionne sans aucun problème.
Vidéo utile
La vidéo donne un aperçu du système de chauffage, qui peut fonctionner à la fois avec une circulation naturelle et une pompe.
Brèves conclusions
Le chauffage des locaux pendant la saison froide, avec une alimentation électrique instable, est un problème résolu. Les systèmes de chauffage à circulation naturelle du fluide caloporteur créent conditions de confort dans les maisons privées Sans consommation d'électricité. Ces conceptions sont économiques, efficaces et sûres si les circuits sont correctement planifiés et installés.
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