Principe de fonctionnement et schéma de chauffage d'une maison individuelle à circulation naturelle : caractéristiques de calcul

La circulation naturelle est le flux du liquide de refroidissement dans le système de chauffage par gravité, sans que la pompe de circulation ne fonctionne.

Tel le mouvement est généré par les forces de gravité en raison de la propriété du liquide à se dilater lorsqu'il est chauffé.

La gravité naturelle permet le chauffage travailler sans pompe et coûts d'électricité supplémentaires, en mode autonome. De quoi est composé un système de chauffage par gravité et comment fonctionne-t-il ?

Le principe de la circulation naturelle

Lorsqu'il est chauffé dans une chaudière l'eau se dilate, devient plus légère, s'élève vers le haut et fait place à l'afflux de liquide refroidi.

À sa place, l’eau refroidie entre dans la chaudière. L'eau du circuit de chauffage, qui a traversé les radiateurs, a cédé une partie de sa chaleur à l'espace environnant et s'est refroidie. Son coefficient de dilatation est plus faible, sa densité est plus élevée et son poids est plus élevé.

L'eau refroidie déplace l'eau chauffée de la chaudière. Cela crée une circulation constante de liquide dans le système de chauffage, appelée circulation naturelle du liquide de refroidissement dans le circuit.

La vitesse de déplacement de l'eau par gravité dépend de plusieurs facteurs :

• la différence de température entre l'entrée et la sortie de la chaudière – forme la pression gravitationnelle du liquide ;
• diamètre des passages internes du système de chauffage – peut réduire le débit ;
• mouvement indirect du liquide de refroidissement dans le système – angles, virages, rétrécissement du diamètre intérieur des tuyaux ou des émetteurs – réduisent la pression de l’eau et ralentissent son débit.

Avantages et inconvénients

La circulation naturelle du liquide de refroidissement dans une maison individuelle présente des avantages indéniables : autonomie et faible coût d'exploitation. accompagné d'inconvénients, dont il faut tenir compte lors de son aménagement.

Avantages de l’écoulement gravitaire :

• Fonctionnement autonome du chauffage, indépendamment de la disponibilité de l'électricité.
• Prix ​​abordable, l’une des options les moins chères pour organiser un système.
• Durabilité – l’utilisation de radiateurs en fonte et de tuyaux en fonte de grande section assure le chauffage à long terme d’une maison à deux étages depuis 40 à 50 ans ou plus.

Défauts:

• Le système de chauffage semble volumineux - gros tuyaux le long des murs, radiateurs en fonte.
• Il n'est pas possible d'utiliser des thermostats.
• Lors de l'installation d'un collecteur de distribution dans le grenier une bonne isolation thermique est nécessaire – pour éviter le refroidissement et le gel de l’eau.
• Des pertes de chaleur assez importantes se produisent dans les tuyaux du grenier et du sous-sol. Cela signifie des coûts de chauffage de la maison plus élevés.

Caractéristiques de construction

Organiser le mouvement du liquide par gravité procédez comme suit :

• La chaudière de chauffage est placée le plus bas possible – au premier étage ou au sous-sol. Le collecteur de distribution est surélevé – jusqu’au plafond ou jusqu’au grenier du bâtiment.

Ainsi, l'eau atteint la hauteur d'élévation maximale autorisée pour un bâtiment donné, ce qui crée la pression gravitationnelle maximale possible du liquide de refroidissement dans les canalisations.

• Ils installent des appareils avec de larges ouvertures internes. Tuyaux de grand diamètre – d'une section transversale d'au moins 40 mm. Les radiateurs à large passage interne sont des batteries traditionnelles en fonte. Si l'installation de dispositifs d'arrêt est nécessaire, des vannes à boisseau sphérique sont installées, réduisant ainsi le jeu interne en position ouverte.

• Les tuyaux sont posés avec un nombre minimum de tours, angles, sans bobines et sans spirales.
• Les conduites d'alimentation et de retour sont posées en biais.

Éléments d'un système d'écoulement gravitaire : en quoi il consiste

Listons-les appareils, à partir duquel un système de chauffage par gravité est assemblé :

• 

  Chaudière de chauffage – peut fonctionner avec différents types de combustibles – gaz, bois, charbon, électricité.
• Radiateurs – appareils de chauffage direct – diffusent la chaleur dans l’espace de la pièce.
• Tuyau d'alimentation et de retour principal.
• Collecteur de distribution – est situé au-dessus de la chaudière. L'eau chauffée dans la chaudière y pénètre, puis est distribuée dans la conduite principale.
• Vase d'expansion – pour le stockage temporaire du liquide de refroidissement, qui se dilate et augmente de volume lorsqu'il est chauffé. Il est situé au point le plus élevé du système et est de forme ouverte.
• Vannes à boisseau sphérique rotatives – à l’entrée et à la sortie des radiateurs de chauffage.
• Robinet de vidange d'eau (également boule) – au point le plus bas du système.

Voyons maintenant de plus près comment la pression maximale possible est assurée.

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Pente du tuyau

Pour assurer la circulation naturelle du liquide de refroidissement, plusieurs mesures sont prises pour faciliter sa circulation dans les radiateurs et les canalisations. L'une de ces mesures est : pose de conduites d'alimentation et de retour en légère pente. La taille de la pente est sélectionnée - 2-3° par mètre linéaire.

Les degrés de pente spécifiés ne perturbent pas visuellement la géométrie de la canalisation, mais assurent le mouvement de l'eau par gravité. Ils permettent également l'évacuation du liquide du système en cas de remplacement ou de réparation de la batterie.

Pression gravitationnelle

La pression gravitationnelle résulte d’une différence de pression de l’eau dans différents segments d’un pipeline.

Dans un système avec mouvement naturel du liquide de refroidissement, une pression gravitationnelle est créée chauffer l'eau et l'élever jusqu'à la hauteur du grenier ou au deuxième étage de la maison. Cela assure la circulation par gravité et le fonctionnement du chauffage.

Ampleur de la pression gravitationnelle déterminé par la hauteur de l'ascenseur eau et la différence de température.

Obstacles possibles

Pour assurer une circulation naturelle efficace, ils tentent de réduire le nombre de facteurs qui interfèrent avec la pression gravitationnelle.

Le projet est en cours d'organisation avec un nombre minimum de virages et de virages. Au lieu de plier les tuyaux à angle droit, on utilise autant que possible des courbes douces. Afin que l'eau ne rencontre pas d'obstacles, ceux-ci sont supprimés. rétrécissement des lumières et des valves.

Les sections internes des radiateurs doivent être suffisamment grandes. La conséquence de larges ouvertures est augmentation du volume de liquide de refroidissement, ainsi que l'inertie du système de chauffage.

Schéma d'un système de chauffage monotube dans un bâtiment privé

Un système monotube est le moyen le plus simple et le plus accessible d'organiser la circulation naturelle du liquide de refroidissement dans les canalisations. Son principe de fonctionnement est le suivant : mouvement de l'eau par gravité lorsqu'elle est chauffée dans une chaudière. Circulation du liquide de refroidissement dans la conduite principale, traversant successivement tous les radiateurs du système. La conduite principale de chauffage commence et se termine dans la chaudière.

Il y a deux options connexion en série de batteries dans un circuit monotube :

• L'autoroute passe directement à travers chaque radiateur de la pièce.
• L'autoroute passe à côté des batteries, Dans ce cas, une conduite secondaire alimentant en eau chaude part de chaque radiateur. Le liquide de refroidissement refroidi est ensuite évacué des radiateurs vers la conduite principale.

Photo 1. L’essence d’un système de chauffage monotube est le mouvement de l’eau par gravité lorsque la chaudière chauffe.

Dans les deux schémas L'eau refroidit progressivement, passant du premier au dernier radiateur. C'est pourquoi les premières batteries du circuit seront nettement plus chaudes que les dernières. Parallèlement, dans le premier diagramme La différence de température entre le liquide du premier et du dernier radiateur sera plus grande que celle du second. deuxième schéma assure un chauffage plus uniforme de toutes les pièces.

Avantages d'un système monotube à circulation naturelle :

• Facile à installer.
• Le prix le plus abordable – l’installation est moins chère que tous les autres types de chauffage.
• Accessibilité technologique – Un système monotube est plus facile à installer qu'un système de chauffage à deux circuits. Il est également plus facile d'organiser la circulation naturelle du liquide de refroidissement dans un système monotube.

Système de chauffage à deux tuyaux dans une maison à deux étages

Le système de chauffage à deux tuyaux se distingue la présence de deux autoroutes. L'eau chaude sort de la chaudière par une conduite : l'alimentation. L'eau refroidie y pénètre par une autre conduite : le retour.

Le système à deux tubes présente un nombre accru d'angles et de virages. il est plus difficile d'organiser un flux spontané Liquide de refroidissement. Il doit souvent être intégré à la pompe de circulation.

Le principal avantage d’un système à deux tuyaux est chauffage uniforme de toutes les pièces. L’inconvénient est la réduction de la pression gravitationnelle et la difficulté de circulation naturelle du liquide dans les tuyaux.

Photo 2. Un système de chauffage à deux tuyaux comporte deux lignes principales et un plus grand nombre d'angles et de virages.

Pour un écoulement gravitaire direct dans un système à deux tuyaux température élevée requise Le chauffage de l'eau. Par conséquent, selon sa taille, l'écoulement gravitaire peut être plus ou moins efficace. Pour le transfert du liquide de refroidissement vers le réseau principal ils ont coupé une pompe dans un circuit parallèle.Pour qu'il ne crée pas d'obstacle et permette un écoulement naturel.

Vidéo utile

La vidéo montre l'un des systèmes de chauffage basés sur l'écoulement gravitaire de l'eau dans une maison à deux étages.

Système monotube ou bitube : lequel est le meilleur ?

Organiser la circulation naturelle du liquide de refroidissement Le système monotube est le meilleur choix relations. Il crée une résistance minimale au mouvement de l'eau et réduit légèrement la pression. Son agencement est plus simple que celui d'un système à deux tuyaux.

Double tuyau Le système peut également être à circulation naturelle. Cependant, son installation nécessitera des connaissances professionnelles, des calculs et de l'expérience.