Cálculo dos parâmetros de um sistema de aquecimento com circulação natural: como obter um funcionamento ininterrupto?
Um sistema de aquecimento com circulação natural de líquido é um dispositivo fechado do tipo gravitacional (gravidade), que permite aquecer as instalações de uma casa particular, independentemente do fornecimento de energia.
Essa vantagem de projeto permite sua utilização em regiões com problemas ou ausência total de rede elétrica central. O sistema econômico, mas para seu bom funcionamento será necessário fazer cálculos precisos.
Contente
Descrição do sistema de aquecimento do tipo circulação sem bomba
Dispositivo aquecimento de água, funcionando por gravidade, liga o elemento de aquecimento (caldeira), tubos, dispostas de diferentes maneiras, tanque de expansão e radiadores.
Princípio de funcionamento
O papel do refrigerante no circuito é desempenhado pela água, que se move através dos tubos sob a influência de forças termodinâmicas. O princípio de funcionamento do sistema é baseado em sobre a diferença nas propriedades físicas da água quente e fria.
Enquanto a caldeira está em funcionamento, há sempre água quente nas tubulações, que esfria gradualmente, passando pelo circuito e liberando calor para o ambiente.
A densidade e a massa da água diminuem quando aquecida, por isso é facilmente é forçado para cima pelo líquido resfriado.
Após atingir o topo do circuito, a água quente é distribuída por meio de tubulações conectadas aos radiadores, libera calor através do material das baterias e então desce pela parte inferior do circuito até a caldeira, onde é aquecida novamente.
Vantagens da instalação
Os principais vantagens Os circuitos de aquecimento do tipo gravidade são:
- fácil de instalar e usar;
- alta produção de calor e estabilidade do microclima instalações;
- eficiência de recursos desde que o edifício esteja bem isolado;
- ausência de ruído;
- independência completa da eletricidade;
- avarias raras e longa vida útil sujeito a medidas preventivas periódicas.
Referência! É possível projetar um sistema de aquecimento com circulação natural por conta própria. O cálculo correto dos parâmetros, a seleção do diagrama do circuito e a instalação competente de todos os componentes garantem a vida útil da estrutura até 35 anos.
A principal desvantagem é que o projeto só pode aquecer casas particulares área não superior a 100 m2, tendo um raio cerca de 30 m.
Existem vários outros desvantagens, limitando o uso do projeto de fluxo por gravidade:
- presença obrigatória de um sótão para instalação de tanque de expansão;
- aquecimento lento instalações;
- a necessidade de isolar o circuito em áreas não aquecidas para evitar que a água congele nos canos.
Tipos de sistemas de aquecimento com circulação natural
Os projetos podem ser implementados em versões de tubo único ou tubo duplo. De acordo com o tipo de sistema, distinguem-se esquemas de instalação fechados e abertos. O tipo de esquema corretamente selecionado garantirá sua máxima eficiência.
Tipo fechado
O projeto de circulação do tipo fechado tornou-se difundido nos países europeus e apenas na Rússia está começando a ganhar popularidade.
Diagrama esquemático
Após o aquecimento, a água sobe sob pressão para o tanque de expansão, dividido em 2 partes por uma membrana. A parte inferior do tanque é preenchida com água, que comprime o gás (geralmente nitrogênio ou ar) localizado na parte superior, acima da membrana. Uma pressão de trabalho adicional é criada, facilitando o movimento do líquido.
Foto 1. Sistema de aquecimento fechado com circulação natural. Deve ser equipado com tanque de expansão selado.
Peculiaridades
A principal característica do projeto do tipo fechado é a estanqueidade do tanque e a criação de pressão adicional na tubulação. Às vezes, para circuitos fechados, eles usam Bombas de circulação, que operam a partir da rede elétrica. Devido ao baixo consumo de energia da bomba, uma queda temporária de energia não afetará o funcionamento do sistema.
Prós e contras
As principais vantagens dos sistemas de aquecimento fechados estão relacionadas à sua estanqueidade. Graças a isso, o sistema quase não sofre com bolsas de ar, é menos suscetível à corrosão e consome menos líquido de arrefecimento, que pode ser não apenas água, mas também anticongelante. Esquema não requer grandes declives de tubulação, especialmente se for utilizada uma bomba.
Atenção! A principal desvantagem do projeto é a necessidade de instalação de um grande tanque, o que requer espaço. Longas interrupções de energia levarão a a uma diminuição na eficiência do circuito da bomba.
Tipo aberto
Um sistema de aquecimento aberto inclui um tanque de expansão aberto e não hermético. Este projeto é frequentemente utilizado em edifícios mais antigos. Embora esteja perdendo popularidade, o sistema aberto permanece confiável e eficiente.
Esquema de trabalho
O sistema de aquecimento com circulação natural do tipo aberto difere do tipo fechado apenas no design do tanque e não há necessidade de instalar uma unidade eletricamente dependente.
Foto 2. Sistema de aquecimento por circulação aberta, equipado com vaso de expansão não hermético, sem bomba elétrica.
Diferença de design
Tanque para dispositivo aberto pode ser feito de materiais de sucata e pequeno em tamanho. O contêiner não precisa necessariamente estar localizado no ponto mais alto.
Lados positivos e negativos
As vantagens do projeto incluem facilidade de instalação, segurança e independência de fontes externas de energia. Aspectos negativos dos sistemas abertos associado ao ar que entra no circuito, que é a causa da formação de tampões, da evaporação da água e da necessidade de controlar sua quantidade, bem como da impossibilidade de usar anticongelante devido aos seus efeitos nocivos.
Tubo único
O projeto de tubo único utiliza apenas uma linha de gasoduto. Possui baixa eficiência, por isso é utilizado para aquecimento de ambientes pequenos.
Circuito
Os tubos da caldeira de aquecimento percorrem todo o perímetro da sala, conectando-se sequencialmente aos registros.
A água quente entra no radiador pela conexão superior e escoa pela inferior. Do último registro O líquido resfriado retorna para a caldeira por gravidade.
Descrição do design
Para que o sistema funcione bem, o contorno é instalado sob o teto, e os tubos que transportam o líquido resfriado para a caldeira ficam sob a superfície do piso. Ao escolher um sistema monotubo, a caldeira com baterias pode ser colocada no mesmo nível. O tanque de expansão é instalado no ponto mais alto do circuito.
Vantagens e desvantagens
A vantagem indiscutível do projeto é a facilidade de instalação e a relação custo-benefício devido ao número mínimo de tubulações. As desvantagens de um circuito de tubulação única incluem: perda de calor de registro para registro. Não é recomendado usar esse sistema para aquecer edifícios de dois andares.
Tubo duplo
Para criar um sistema de dois tubos, é instalada uma tubulação para o fornecimento direto e o retorno do fluxo de líquido.
Planejamento e a instalação da estrutura é bastante complicada, mas fornecem aquecimento eficiente.
Princípio de funcionamento
O esboço deve ser cuidadosamente pensado e projetado da seguinte forma:
- O tubo principal proveniente da caldeira é conectado ao tanque de expansão a uma distância de aproximadamente 1/3 da altura total do contorno.
- Após o tanque, o tubo principal é conectado à distribuição de tubos por onde o refrigerante quente é fornecido.
- Para remover o excesso de líquido, o tanque é equipado com um tubo de transbordamento., conectando-o ao sistema de esgoto.
- Os tubos por onde a água resfriada irá se deslocar para a caldeira, são instalados na parte inferior dos registros paralelos aos tubos que contêm o líquido de arrefecimento quente.
Características estruturais
O riser principal, bem como a sala onde o tanque está localizado, são isolados, o que evitará perda de calor e congelamento do sistema. A caldeira de aquecimento está localizada na parte mais baixa do recesso ou no porão.
Vantagens e desvantagens
As principais vantagens de um sistema de aquecimento por gravidade de dois tubos são a distribuição uniforme do calor entre os nós do circuito, facilidade de ajuste, a possibilidade de utilizar tubos de menor diâmetro.
O design permite a correção de erros de cálculo e instalação sem reduzir a eficiência térmica.
O sistema praticamente não apresenta desvantagens, com exceção de atividades preparatórias de longo prazo. Mas vale a pena o tempo e o esforço para criar um circuito de aquecimento que funcione bem.
Criação de um declive adequado para o fluxo gravitacional
Os principais requisitos e normas aplicados à criação de sistemas de aquecimento são apresentados em SNiP 41-01-2003.
Para reduzir os fatores que impedem o fluxo normal do líquido de arrefecimento nas tubulações (curvas no circuito, bolsas de ar), siga as recomendações para a inclinação das tubulações do sistema. As inclinações são feitas ao longo do fluxo do líquido com base no cálculo. de 1 a 5% dependendo do comprimento do gasoduto. Graças à inclinação correta, o ar acumulado nas tubulações passará para o tanque de expansão, de onde será liberado.
Importante! Independentemente da inclinação dos tubos, válvulas de sangria de ar são instaladas em um sistema de aquecimento por gravidade do tipo aberto. Para estruturas de dois tubos a instalação está em andamento levando em consideração a inclinação de ambas as partes do contorno.
Cálculo do diâmetro dos tubos do circuito
Para estruturas com fluxo por gravidade, é necessário utilizar tubulações de diâmetro maior do que para sistemas com circulação forçada.
O seguinte ajudará você a calcular corretamente o diâmetro: regras:
- Após calcular a energia térmica necessária para aquecer o ambiente, o resultado obtido é acrescido de 20%.
- De acordo com as fórmulas fornecidas no SNiP usando uma calculadora online calcular a seção transversal dos tubos.
- O material do futuro gasoduto é levado em consideração: Os tubos de aço devem ter pelo menos 50 mm de diâmetro. Recomenda-se conectar este tipo de tubo à caldeira como um riser.
- Após cada ramificação do circuito reduzir o diâmetro dos tubos em 1 tamanho, para corrente reversa, ao contrário, elas aumentam.
O cálculo correto do diâmetro dos tubos utilizados, bem como sua inclinação, permite criar um sistema de aquecimento que funcione sem problemas.
Vídeo útil
O vídeo fornece uma visão geral do sistema de aquecimento, que pode operar tanto com circulação natural quanto com bomba.
Breves conclusões
Aquecer ambientes na estação fria com fornecimento de energia instável é um problema resolvido. Sistemas de aquecimento com circulação natural do refrigerante criam condições confortáveis em casas particulares sem o uso de eletricidade. Os projetos são econômicos, eficientes e seguros se os circuitos forem planejados e instalados corretamente.
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