Sistema de calefacción gravitacional: principio de

¿Cómo y por qué medios funciona el calentamiento por gravedad? ¿Qué influye en la circulación del refrigerante? ¿Qué equipo se necesita para un funcionamiento completo y sin problemas del sistema? En este artículo intentaremos encontrar respuestas a estas y muchas otras preguntas.

Conoce el sistema de gravedad.

Que es

En cualquier sistema de calentamiento de agua, la función de transferencia y distribución de calor a los dispositivos de calentamiento es realizada por el refrigerante, una sustancia líquida con una importante capacidad calorífica específica.

Muy a menudo, este papel es jugado por el agua ordinaria; sin embargo, en los casos en que la casa puede quedar sin calefacción durante el frío invernal, a menudo se utilizan líquidos con temperaturas de transición de fase más bajas.

Independientemente del tipo de refrigerante, debe hacerse para moverse, transferir calor.

No hay muchas maneras de hacer esto.

  • En los sistemas de calefacción central, la función de estimular la circulación es la caída de presión entre las tuberías de suministro y retorno de la tubería de calefacción..
Nodo elevador regula los parámetros de la calefacción central.
  • Los sistemas autónomos con circulación forzada para este fin se completan con bombas de circulación..
  • Finalmente, el refrigerante en los sistemas gravitacionales (gravedad) se mueve solo al cambiar su propia densidad durante el calentamiento..

Como funciona

Principio

Intentemos imaginar más visualmente el mecanismo de operación de tal sistema.

En pocas palabras, consta de dos recipientes de comunicación conectados por tuberías (circuito de calefacción) en un solo anillo. El primer recipiente es la caldera, el segundo es el propio sistema de calefacción, que consta de radiadores, embotellado y conexiones. La altura de ambos vasos es la misma.

Especifique: como regla general, el circuito de calefacción tiene una altura significativa. Al menos - mucho más que una caldera. Para superar este problema, el circuito inmediatamente después de que la caldera se complete con un colector de aceleración, una sección vertical en la que se fuerza el refrigerante calentado.

Después de calentar el intercambiador de calor, su contenido se precipita hacia arriba, desplazado por masas más frías. Una vez alcanzado el punto superior del colector de aceleración, el refrigerante caliente comienza a descender, pasando a través de los calentadores a lo largo del camino y gradualmente les da energía térmica.

Al enfriarse, aumenta su densidad y en el punto más bajo de su ruta ya está listo para empujar el líquido calentado en el intercambiador de calor de la caldera al colector de aceleración, iniciando un nuevo ciclo de operación del sistema.

El principio del sistema de gravedad.

Factores

Obviamente, cuanto mayor sea la velocidad de circulación, cuanto más uniforme sea la distribución de calor en el circuito, menor será la variación de temperatura de las baterías. ¿Qué determina esta velocidad?

El equilibrio de dos factores opuestos: creado cuando el sistema de presión y la resistencia hidráulica del circuito.

¿De qué depende cada uno de los factores?

Presión en la cabeza

  • Desde la altura de la sección superior del circuito (es decir, la altura total de la sección de la caldera - colector de la etapa superior). Para aumentarla, la caldera, si es posible, se monta en el sótano, y la parte superior del relleno se lleva al ático.
  • Desde la pendiente de embotellado. Como regla general, se hace permanente: desde el punto superior, el llenado baja a la caldera, perdiendo al menos un centímetro por encima del nivel del piso por metro lineal de longitud. Gracias a la pendiente, el refrigerante refrigerado hace su recorrido, llevado por su propio peso.
El vertido se realiza con una pendiente constante.

Resistencia hidraulica

Cuanto más bajo es, más fácil es para el agua u otro refrigerante abrirse camino con una cabeza fija.

¿Qué influye en la resistencia hidráulica del sistema?

  • El diámetro del relleno. Cuanto más grande es, menos resistencia tiene la tubería al flujo de agua. El diámetro mínimo absoluto es de 32 milímetros; más a menudo, cuando se construye un sistema de gravedad con sus propias manos, se usa un tubo de 40–50 mm de tamaño como relleno.
  • La longitud del relleno. Un contorno con una longitud de más de cien metros con un diámetro razonable simplemente será inoperable. Por lo general, los sistemas de calefacción por gravedad no superan los 40-50 metros.
  • El número de curvas y transiciones de diámetro. Cada uno de ellos aumenta la resistencia al movimiento del agua.
  • El número y tipo de válvulas. Cuantos menos giros en los dispositivos de estrangulación, mejor.

Consecuencia práctica: es mejor no usar una válvula de tornillo en el sistema gravitacional. Además del hecho de que su diseño está obsoleto desde hace mucho tiempo, moralmente, sus movimientos crean una resistencia hidráulica mucho mayor que una válvula de bola ranurada suave.

El cuerpo de la válvula de tornillo crea una resistencia significativa al movimiento del flujo de agua.
  • Finalmente, el material de la tubería y su antigüedad tienen una fuerte influencia en la resistencia al flujo. Para ser precisos, el factor determinante es el llamado coeficiente de rugosidad. Compara su valor para diferentes tubos.
Descripción de la tubería Coeficiente de rugosidad
Polímero o polímero metálico. 0.1 - 1
Acero nuevo 6
Acero galvanizado después de 5 años de operación. 15
Acero negro después de 5 años de funcionamiento. 20
Acero negro después de 20 años de operación. 200

Consecuencia práctica: al instalarlo es mejor usar plástico o metal-plástico. No puede temer el sobrecalentamiento: mientras haya agua en el circuito, la temperatura de las tuberías no excederá los 100 grados.

Equipo

La gravitación puede ser un sistema cerrado que no se comunica con el aire atmosférico o abierto a la atmósfera. El tipo de equipo que necesita depende del tipo de sistema.

Abierto

En realidad, el único elemento obligatorio es un tanque de expansión abierto.

Tanque de expansión abierto de acero.

Combina varias funciones:

  • Retiene el exceso de agua cuando se sobrecalienta.
  • Se ventila el aire y el vapor generado por el agua hirviendo en el circuito.
  • Se utiliza para rellenar el agua para compensar su fuga y evaporación.

En los casos en que los radiadores se ubican por encima de él en ciertas áreas de embotellado, sus tapones superiores se completan con ventilación de aire. En esta función, se pueden utilizar tanto los grifos Mayevsky como los grifos de agua ordinarios.

Para restablecer el sistema, generalmente se complementa con una tubería secundaria que conduce al sistema de alcantarillado o simplemente fuera de la casa.

Cerrado

En un sistema gravitatorio cerrado, las funciones de un tanque abierto se distribuyen a varios dispositivos independientes.

  • El tanque de expansión de diafragma del sistema de calefacción brinda la capacidad de expandir el refrigerante durante el calentamiento. Como regla general, su volumen se toma igual al 10% del volumen total del sistema.
  • La válvula de seguridad alivia el exceso de presión cuando el tanque está lleno.
  • La salida de aire manual (por ejemplo, el mismo grifo de Mayevsky) o la salida de aire automática es responsable del escape de aire.
  • El manómetro muestra la presión.
Los últimos tres dispositivos se venden a menudo en un solo conjunto.

Importante: en el sistema gravitatorio, al menos una salida de aire debe estar presente en su punto más alto. En contraste con el esquema con circulación forzada, aquí la compuerta simplemente no permitirá que el refrigerante se mueva.

Además de lo anterior, un sistema cerrado generalmente está provisto de un puente con un sistema de agua fría, lo que permite que se llene después de la descarga o para compensar las fugas de agua.

Diseño

Las instrucciones para distribuir los radiadores se determinan principalmente por el número de pisos en la casa.

Un piso

Cuando distribuye a un piso, el autor recomienda encarecidamente no reinventar la rueda y usar el tiempo probado de Leningrado. En la implementación correcta, se trata de un anillo colocado a lo largo del perímetro de la casa, con dispositivos de calefacción integrados en paralelo a este anillo.

Cada radiador está conectado desde la parte inferior a la inferior o en diagonal. Los cables se suministran con dos válvulas o una válvula en la alimentación y un estrangulador en el tubo de retorno. Las válvulas de cierre le permitirán desconectar las baterías para su reparación, sin detener todo el circuito, o acelerar una parte de los dispositivos de calentamiento para la ecualización de la temperatura.

Leningradka con conexión inferior de radiadores.

Dos pisos

Pero en el caso de dos pisos, el esquema de dos tuberías es óptimo con diámetros de embotellado y de espera de radiadores nuevamente incrementados. De hecho, creamos un esquema de llenado superior típico: después del colector de aceleración, el fluido de transferencia de calor se empuja dentro del tubo de suministro y, desde allí, la gravedad regresa al llenado del flujo de retorno a través de los radiadores.

Esquema para dos plantas.

El punto más importante: los elevadores están necesariamente acelerados para equilibrar. Sin él, obtendremos una distribución de temperatura extremadamente desigual: todo el refrigerante pasará por las canalizaciones más cercanas a la caldera.

Si su caldera está montada en el sótano, será lógico llevar el embotellado más bajo.

Por supuesto, sujeto a una de dos condiciones:

  1. El sótano está aislado y tiene una temperatura positiva durante todo el año.
  2. Su sistema de calefacción - con anticongelante o cualquier otro anticongelante.
Anticongelante para sistemas de calefacción.

Pros y contras

¿Qué es el calentamiento por gravedad en el fondo de un sistema con circulación forzada? ¿Vale la pena detenerse en su elección al diseñar su propia casa de campo?

Méritos

  • El sistema es absolutamente a prueba de fallos. No hay partes móviles o de desgaste; no depende de factores externos, incluida la fuente de alimentación inestable fuera de la ciudad.
  • El esquema gravitacional es autorregulador. Cuanto más frío vuelva, más rápida será la circulación del refrigerante: después de todo, tiene una densidad más alta que las masas calentadas en la caldera.
  • Finalmente, al diseñar este sistema, no es necesario realizar cálculos complejos, no se requieren habilidades especiales: estos esquemas también fueron diseñados por nuestros abuelos. En las zonas rurales, todavía es posible encontrar contornos unidos a un intercambiador de calor de tubos de acero colocado en un horno ruso.
Los hornos con intercambiadores de calor se siguen utilizando en la actualidad.

Desventajas

No sin ellos.

  • El sistema se calienta bastante lentamente. Desde el encendido de la caldera hasta la salida de las baterías y la temperatura de trabajo, pueden pasar de una hora y media a dos horas.

Por cierto: también se enfriarán debido al gran volumen de refrigerante. Especialmente si los radiadores de calefacción de hierro fundido o los registros masivos de acero se instalan como dispositivos de calefacción.

Los radiadores de hierro fundido se enfriarán durante mucho tiempo después de que la caldera queme combustible.
  • La simplicidad del sistema no significa que su precio sea significativamente menor en comparación con las alternativas. El sólido diámetro del relleno tendrá un costo significativo. Aquí hay un extracto de la lista de precios actual para un tubo de polipropileno reforzado de una de las compañías rusas:
Diámetro, mm Costo por metro, rublos
20 52.28
25 67.61
32 111.76
40 162.16
50 271.55
  • Sin equilibrar, la variación de temperatura entre los radiadores puede ser notable.
  • Finalmente, con una ligera transferencia de calor desde la caldera, las áreas de embotellado realizadas en el ático o en el sótano se pueden agarrar con hielo en frío extremo.

Dos en uno

Para resolver todos los problemas enumerados en el esquema gravitacional, se puede actualizar con una bomba de barra lateral. En este caso, el sistema conservará la capacidad de trabajar con la circulación natural.

Al llevar a cabo este trabajo, vale la pena adherirse a algunas reglas simples.

  • Entre los puntos de toma, se coloca una válvula en la bomba o, mucho mejor, una válvula de retención de bola. Cuando la bomba está en funcionamiento, no permitirá que el impulsor conduzca el agua en un pequeño círculo.
  • Antes de la bomba se requiere tanque de barro. Protegerá el rotor y los cojinetes de la bomba de la escala y la arena.
  • La conexión a la bomba está limitada a un par de válvulas que le permiten limpiar el filtro o retirar la bomba para su reparación sin pérdida de refrigerante.
En la foto, la derivación entre los amarres está equipada con una válvula de retención de bola.

Conclusión

Esperamos poder responder a todas las preguntas que se han acumulado en el lector. Como siempre, se puede encontrar información adicional sobre el principio de operación de los sistemas de gravedad y su dispositivo en el video adjunto. ¡Éxitos!

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