Princípio de funcionamento e esquema de aquecimento para uma casa privada com circulação natural: características de cálculo
A circulação natural é o fluxo do refrigerante no sistema de aquecimento pela gravidade, sem a bomba de circulação funcionando.
Tal o movimento é gerado pelas forças da gravidade devido à propriedade do líquido de se expandir quando aquecido.
A gravidade natural permite o aquecimento trabalhar sem bomba e custos adicionais de eletricidade, em modo autônomo. Do que é feito um sistema de aquecimento por gravidade e como ele funciona?
Contente
O princípio da circulação natural
Quando aquecido em uma caldeira a água se expande, fica mais leve, sobe e abre espaço para o influxo de líquido resfriado.
Em seu lugar, a água resfriada entra na caldeira. Água do circuito de aquecimento – aquela que passou pelos radiadores, liberou parte do calor para o ambiente e esfriou. Possui menor coeficiente de expansão, maior densidade e maior peso.
A água resfriada desloca a água aquecida da caldeira. Isso cria uma circulação constante de líquido no sistema de aquecimento, chamada circulação natural do refrigerante no circuito.
A velocidade do movimento da água pela gravidade depende de vários fatores:
- a diferença de temperatura entre a entrada e a saída da caldeira – forma a pressão gravitacional do líquido;
- diâmetro das passagens internas no sistema de aquecimento – pode reduzir a vazão;
- movimento indireto do refrigerante no sistema – ângulos, curvas, estreitamento do diâmetro interno de tubos ou emissores – reduzem a pressão da água e retardam seu fluxo.
Vantagens e desvantagens
A circulação natural do refrigerante em uma residência particular apresenta vantagens inegáveis em termos de autonomia e baixo custo de operação. Mas também acompanhado de desvantagens, com o qual é preciso lidar ao organizá-lo.
Vantagens do fluxo gravitacional:
- Operação de aquecimento autônoma, independente da disponibilidade de eletricidade.
- Preço acessível, uma das opções mais baratas para organizar um sistema.
- Durabilidade – o uso de radiadores de ferro fundido e tubos de ferro fundido de grande seção garante aquecimento de longo prazo de uma casa de dois andares por 40-50 anos ou mais.
Imperfeições:
- O sistema de aquecimento parece volumoso - grandes canos ao longo das paredes, radiadores de ferro fundido.
- Não é possível usar termostatos.
- Ao instalar um coletor de distribuição no sótão é necessário um bom isolamento térmico – para evitar o resfriamento e o congelamento da água.
- Perdas de calor bastante grandes ocorrem nas tubulações do sótão e do porão. Isso significa aumento nos custos de aquecimento da casa.
Características de construção
Para organizar o movimento do líquido pela gravidade faça o seguinte:
- A caldeira de aquecimento é colocada o mais baixo possível – no primeiro andar ou no porão. O coletor de distribuição é elevado mais alto – até o teto ou até o sótão do edifício.
Dessa forma, a água recebe a altura máxima permitida para um determinado edifício, o que cria a máxima pressão gravitacional possível do líquido de arrefecimento nas tubulações.
- Eles instalam dispositivos com amplas aberturas internas. Tubos de grande diâmetro – não inferior a 40 mm de secção transversal. Radiadores com passagem interna ampla são baterias tradicionais de ferro fundido. Caso seja necessário instalar dispositivos de fechamento, são instaladas válvulas de esfera, que, na posição aberta, reduzem ao mínimo a folga interna.
- Os tubos são colocados com um número mínimo de voltas, ângulos, sem bobinas e sem espirais.
- As linhas de fornecimento e retorno são dispostas em ângulo.
Atenção! Os princípios acima listados permitem-nos organizar pressão natural da água e seu movimento na velocidade necessária.
Elementos de um sistema de fluxo gravitacional: em que consiste
Vamos listá-los dispositivos, a partir do qual é montado um sistema de aquecimento por gravidade:
- Caldeira de aquecimento – pode operar com vários tipos de combustível – gás, madeira, carvão, eletricidade.
- Radiadores – dispositivos de aquecimento direto – irradiam calor para o ambiente.
- Tubo principal de alimentação e retorno.
- Coletor de distribuição – está localizado acima da caldeira. A água aquecida na caldeira entra nela e então se move (é distribuída) para a tubulação principal.
- Tanque de expansão – para armazenamento temporário do líquido de arrefecimento, que se expande e aumenta de volume quando aquecido. Está localizado no ponto mais alto do sistema e é feito de forma aberta.
- Válvulas de esfera rotativas – na entrada e na saída dos radiadores de aquecimento.
- Torneira de drenagem de água (também bola) – no ponto mais baixo do sistema.
Agora, vamos analisar mais de perto como a pressão máxima possível é garantida.
Declive do tubo
Para a circulação natural do líquido de arrefecimento, são tomadas diversas medidas para facilitar sua movimentação dentro de radiadores e tubulações. Uma dessas medidas é: colocação de tubos de abastecimento e retorno com leve declive. O tamanho da inclinação é selecionado - 2-3 ° por metro linear.
Os graus de inclinação especificados não violam visualmente a geometria da tubulação, mas garantem o movimento da água por gravidade. Eles também permitem a drenagem do líquido do sistema caso seja necessário substituir a bateria ou repará-la.
Pressão gravitacional
A pressão da gravidade surge como uma diferença na pressão da água em diferentes segmentos de uma tubulação.
Em um sistema com movimento natural do refrigerante, a pressão gravitacional é criada aquecer água e elevá-la até a altura do sótão ou o segundo andar da casa. Isso garante o fluxo de ar por gravidade e o funcionamento do aquecimento.
Magnitude da pressão gravitacional determinado pela altura do elevador água e a diferença de temperatura.
Atenção! Como aquecimento mais forte refrigerante na caldeira, quanto maior for a diferença de pressão, e mais rápido a água passará pelos canos.
Possíveis obstáculos
Para garantir uma circulação natural eficaz, eles tentam reduzir o número de fatores que interferem na pressão gravitacional.
O esquema está sendo organizado com um número mínimo de curvas e voltas. Em vez de dobrar os tubos em ângulos retos, são feitas curvas suaves sempre que possível. Para que a água não encontre obstáculos, eles são removidos. estreitamento de lúmens e válvulas.
As secções internas dos radiadores devem ser suficientemente grandes. A consequência de aberturas amplas é aumento do volume de refrigerante, bem como a inércia do sistema de aquecimento.
Esquema de um sistema de aquecimento de tubo único em um edifício privado
Um sistema de tubo único é a maneira mais simples e acessível de organizar a circulação natural do refrigerante em tubulações. Funciona com base no princípio movimento da água por gravidade quando aquecida em uma caldeira. O fluxo do líquido de arrefecimento dentro da tubulação principal, passando sucessivamente por todos os radiadores do sistema. A tubulação principal de aquecimento começa e termina na caldeira de aquecimento.
Há duas opções conexão serial de baterias em um circuito de tubo único:
- A rodovia passa diretamente através de cada radiador na sala.
- A rodovia passa ao lado das baterias, Nesse caso, um ramal que fornece água quente sai dele na frente de cada radiador. E então o líquido de arrefecimento resfriado é descarregado dos radiadores para a tubulação principal.
Foto 1. A essência de um sistema de aquecimento de tubo único é o movimento da água por gravidade quando a caldeira aquece.
Em ambos os esquemas a água esfria gradualmente, passando do primeiro radiador para o último. É por isso que as primeiras baterias do circuito estarão significativamente mais quentes do que as últimas. Ao mesmo tempo no primeiro diagrama a diferença entre a temperatura do líquido no primeiro e no último radiador será maior do que no segundo. Portanto segundo esquema garante um aquecimento mais uniforme de todos os ambientes.
Referência! O segundo diagrama tem mais ângulos., voltas que reduzem a pressão hidrodinâmica e dificultam o movimento do refrigerante.
Vantagens de um sistema monotubo com circulação natural:
- Fácil de instalar.
- O preço mais acessível – a instalação é mais barata do que todos os outros tipos de aquecimento.
- Acessibilidade tecnológica – um sistema de tubo único é mais fácil de instalar do que um sistema de aquecimento de dois circuitos. Também é mais fácil organizar a circulação natural do líquido de arrefecimento em um sistema de tubo único.
Sistema de aquecimento de dois tubos em uma casa de dois andares
O sistema de aquecimento de dois tubos se destaca a presença de duas rodovias. A água aquecida sai da caldeira por uma linha — a de alimentação. E a água resfriada entra na caldeira por outra linha — a de retorno.
O sistema de dois tubos possui um número maior de ângulos e voltas. Nele é mais difícil organizar um fluxo espontâneo refrigerante. Muitas vezes, precisa ser integrado à bomba de circulação.
A principal vantagem de um sistema de dois tubos é aquecimento uniforme de todos os cômodos. A desvantagem é a redução da pressão gravitacional e a dificuldade de circulação natural do líquido nas tubulações.
Foto 2. Um sistema de aquecimento de dois tubos tem duas linhas principais e um maior número de ângulos e voltas.
Para fluxo de gravidade direta em um sistema de dois tubos alta temperatura necessária aquecimento da água. Portanto, dependendo do seu tamanho, o fluxo por gravidade pode ser mais ou menos eficaz. Para o movimento do refrigerante para o sistema principal eles cortaram uma bomba em um circuito paralelo. Para que não crie um obstáculo e permita o fluxo natural.
Vídeo útil
O vídeo mostra um dos sistemas de aquecimento baseado no fluxo de água por gravidade em uma casa de dois andares.
Sistema de um ou dois tubos: qual é melhor?
Para organizar a circulação natural do refrigerante O sistema de tubo único é a melhor escolha conexões. Cria resistência mínima ao movimento da água, reduzindo ligeiramente a pressão. Sua disposição é mais simples do que em um sistema de dois tubos.
Tubo duplo O sistema também pode ser com circulação natural. No entanto, sua instalação exigirá conhecimento profissional, cálculos e experiência.
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