Sistema de aquecimento por circulação natural: esquemas comuns de circuito de água

Tipos de circulação forçada de transportador de calor no aquecimento

O uso de esquemas de aquecimento de circulação forçada em casas de dois andares é usado devido ao comprimento das linhas do sistema (mais de 30 m). Este método é realizado usando uma bomba de circulação que bombeia o líquido do circuito. Ele é montado na entrada do aquecedor, onde a temperatura do líquido refrigerante é a mais baixa.

Com um circuito fechado, o grau de pressão que a bomba desenvolve não depende do número de andares e da área do edifício. A velocidade do fluxo de água torna-se maior, portanto, ao passar pelas linhas de tubulação, o refrigerante não esfria muito.Isso contribui para uma distribuição mais uniforme do calor em todo o sistema e o uso de um gerador de calor em modo econômico.

O tanque de expansão pode estar localizado não apenas no ponto mais alto do sistema, mas também próximo à caldeira. Para aperfeiçoar o circuito, os designers introduziram nele um coletor acelerador. Agora, se houver uma queda de energia e a subsequente parada da bomba, o sistema continuará funcionando no modo de convecção.

• com um tubo
• dois;
• colecionador.

Cada um pode ser montado por você ou convidar especialistas.

Variante do esquema com um tubo

Válvulas de desligamento também são montadas na entrada da bateria, que serve para regular a temperatura da sala, bem como necessária na substituição de equipamentos. Uma válvula de purga de ar é instalada na parte superior do radiador.

Válvula da bateria

Para aumentar a uniformidade da distribuição de calor, os radiadores são instalados ao longo da linha de desvio. Se você não usar esse esquema, precisará selecionar baterias de diferentes capacidades, levando em consideração a perda de transportador de calor, ou seja, quanto mais longe da caldeira, mais seções.

O uso de válvulas de fechamento é opcional, mas sem elas, a manobrabilidade de todo o sistema de aquecimento é reduzida. Se necessário, você não poderá desconectar o segundo ou o primeiro andar da rede para economizar combustível.

Para fugir da distribuição desigual do transportador de calor, são usados ​​esquemas com dois tubos.

• fim da linha;
• passagem;
• colecionador.

Opções para esquemas sem saída e de passagem

A opção associada facilita o controle do nível de calor, mas é necessário aumentar o comprimento da tubulação.

O circuito coletor é reconhecido como o mais eficaz, o que permite levar um tubo separado para cada radiador. O calor é distribuído uniformemente.Há um menos - o alto custo do equipamento, à medida que a quantidade de consumíveis aumenta.

Esquema de aquecimento horizontal do coletor

Existem também opções verticais para fornecer o transportador de calor, que são encontrados com a fiação inferior e superior. No primeiro caso, o dreno com o fornecimento de um transportador de calor passa pelos pisos, no segundo, o riser sobe da caldeira para o sótão, onde os tubos são encaminhados para os elementos de aquecimento.

Layout vertical

As casas de dois andares podem ter uma área muito diferente, variando de algumas dezenas a centenas de metros quadrados. Eles também diferem na localização dos quartos, na presença de dependências e varandas aquecidas, na posição dos pontos cardeais. Focando nesses e em muitos outros fatores, você deve decidir sobre a circulação natural ou forçada do refrigerante.

Um esquema simples para a circulação de um refrigerante em uma casa particular com sistema de aquecimento com circulação natural.

Os esquemas de aquecimento com circulação natural do líquido de refrigeração distinguem-se pela sua simplicidade. Aqui, o refrigerante se move pelos tubos sozinho, sem a ajuda de uma bomba de circulação - sob a influência do calor, sobe, entra nos tubos, é distribuído pelos radiadores, esfria e entra no tubo de retorno para voltar para a caldeira. Ou seja, o refrigerante se move por gravidade, obedecendo às leis da física.

Esquema de um sistema de aquecimento fechado de dois tubos de uma casa de dois andares com circulação forçada

• Aquecimento mais uniforme de toda a casa;
• Seções horizontais significativamente mais longas (dependendo da potência da bomba utilizada, pode atingir várias centenas de metros);
• Possibilidade de conexão mais eficiente de radiadores (por exemplo, na diagonal);
• Possibilidade de montar acessórios e curvas adicionais sem risco de queda de pressão abaixo do limite mínimo.

Assim, em casas modernas de dois andares, é melhor usar aquecimento sistemas de circulação forçada. Também é possível instalar um bypass, que o ajudará a escolher entre circulação forçada ou natural para selecionar a opção mais ideal. Optamos por sistemas coercitivos, por serem mais eficazes.

A circulação forçada tem algumas desvantagens - é a necessidade de comprar uma bomba de circulação e o aumento do nível de ruído associado à sua operação.

Variedades de sistemas de aquecimento autônomo de líquidos

Os sistemas de aquecimento para aquecer uma casa individual usando água e líquidos não congelantes (anticongelante) como refrigerante diferem de várias maneiras, as principais diferenças são:

Por tipo de combustível utilizado. Os tipos mais populares de energia para aquecer os transportadores de calor são eletricidade, gás, misturas de hidrocarbonetos combustíveis líquidos (combustível diesel, óleo combustível, óleo, querosene), um grande número de materiais combustíveis sólidos - lenha, carvão, briquetes de turfa e pellets de várias composições . A eletricidade pode ser gerada tanto de empresas de energia quanto de forma independente usando painéis solares, geradores eólicos ou hidráulicos.

Por tipo de geradores de calor. Nos sistemas de aquecimento modernos, as caldeiras de aquecimento são usadas para transferir energia para o refrigerante, que possuem características de design e diferenças entre os análogos para cada tipo de combustível.Com falta de fundos, muitos artesãos montam aquecimento independente com as próprias mãos, usando em vez de caldeiras de fábrica estruturas automontadas principalmente em combustíveis sólidos, um exemplo típico é um fogão de metal em uma área residencial com um tanque de expansão no sótão e um sistema de tubulação de aço com radiadores.

Arroz. 7 O princípio de operação e os principais componentes do convector a gás

De acordo com o material do gasoduto. Tubos poliméricos feitos de polipropileno PP, polietileno reticulado e metal-plástico PEX estão substituindo gradualmente os produtos metálicos; em edifícios antigos, tubulações externas de aço ainda são usadas para fornecer água aos radiadores. Alguns proprietários, com recursos financeiros significativos, fazem o fornecimento de refrigerante através de tubulações de cobre completamente ou em seções separadas. Sistemas avançados modernos são montados a partir de tubos de aço especiais de paredes finas usando uma tecnologia de crimpagem para conectar elementos de acessórios sanitários usando acessórios.

De acordo com o método de fornecimento de refrigerante aos trocadores de calor. Existem 2 maneiras principais de fornecer líquido aquecido aos tubos dos radiadores de aquecimento - um tubo e dois tubos, às vezes é usada uma conexão combinada. Para conectar a tubulação do piso radiante, é usada a fiação do coletor, que permite que vários circuitos sejam conectados a uma unidade de distribuição, sistemas de um grande número de radiadores são conectados através de setas hidráulicas ou coletores de radiador. Ao conectar radiadores de troca de calor, vários layouts de tubulação são usados ​​- radial, sem saída, associado, horizontal especial (Leningrado).

Existem também várias maneiras de conectar os tubos de entrada e saída dos radiadores de troca de calor ao principal de calor - vertical, horizontal, diagonal, inferior.

Arroz. 8 Diagramas de tubulação

De acordo com a localização do tanque de armazenamento. O tanque de expansão, que é um elemento importante de qualquer sistema de aquecimento, pode ser selado de fábrica (acumulador vermelho) e montado no circuito em qualquer local conveniente - esses sistemas são chamados de fechados, pois não há acesso direto ao refrigerante. O movimento do líquido pela tubulação em sistemas desse tipo é realizado por meio de uma bomba elétrica circulante instalada na parte inferior próxima à caldeira próxima ao acumulador.

Em outro tipo de sistema de aquecimento, chamado gravidade, o tanque de armazenamento é instalado na parte superior do sótão, as tubulações apresentam uma ligeira inclinação ao se aproximar dos radiadores, na saída é mantido um pequeno ângulo de inclinação em direção à caldeira. A circulação do líquido no sistema ocorre por gravidade devido ao fato de que a água aquecida ou o anticongelante têm uma densidade menor e, portanto, são empurrados para cima por camadas frias mais densas.

Arroz. 9 Sistema de aquecimento aberto

Onde colocar

Recomenda-se instalar uma bomba de circulação após a caldeira, antes da primeira ramificação, mas não importa na tubulação de alimentação ou retorno. As unidades modernas são feitas de materiais que normalmente toleram temperaturas de até 100-115 ° C. Existem poucos sistemas de aquecimento que funcionam com um refrigerante mais quente, portanto, considerações de uma temperatura mais “confortável” são insustentáveis, mas se você estiver tão calmo, coloque-o na linha de retorno.

Pode ser instalado na tubulação de retorno ou direta após/antes da caldeira até a primeira ramificação

Não há diferença na hidráulica - a caldeira e o resto do sistema, não importa se há uma bomba no ramo de alimentação ou retorno. O que importa é a instalação correta, no sentido de amarração, e a orientação correta do rotor no espaço

Nada mais importa

Há um ponto importante no local de instalação. Se houver dois ramos separados no sistema de aquecimento - nas alas direita e esquerda da casa ou no primeiro e segundo andares - faz sentido colocar uma unidade separada em cada uma, e não uma comum - diretamente após a caldeira. Além disso, a mesma regra é mantida nestes ramais: imediatamente após a caldeira, antes do primeiro ramal deste circuito de aquecimento. Isso permitirá definir o regime térmico necessário em cada uma das partes da casa independentemente da outra, além de economizar no aquecimento em casas de dois andares. Como? Devido ao fato de que o segundo andar é geralmente muito mais quente do que o primeiro andar e muito menos calor é necessário lá. Se houver duas bombas no ramo que sobe, a velocidade do refrigerante é definida muito menos, e isso permite queimar menos combustível e sem comprometer o conforto de viver.

Existem dois tipos de sistemas de aquecimento - com circulação forçada e natural. Os sistemas com circulação forçada não podem funcionar sem bomba, com circulação natural funcionam, mas neste modo têm uma menor transferência de calor. No entanto, menos calor ainda é muito melhor do que nenhum calor, portanto, em áreas onde a eletricidade é frequentemente cortada, o sistema é projetado como hidráulico (com circulação natural) e, em seguida, uma bomba é acionada.Isto dá alta eficiência e confiabilidade de aquecimento. É claro que a instalação de uma bomba de circulação nesses sistemas tem diferenças.

Todos os sistemas de aquecimento com piso radiante são forçados - sem uma bomba, o refrigerante não passará por circuitos tão grandes

circulação forçada

Uma vez que um sistema de aquecimento de circulação forçada sem bomba está inoperante, ele é instalado diretamente na ruptura do tubo de alimentação ou retorno (à sua escolha).

A maioria dos problemas com a bomba de circulação surge devido à presença de impurezas mecânicas (areia, outras partículas abrasivas) no refrigerante. Eles são capazes de bloquear o impulsor e parar o motor. Portanto, um filtro deve ser colocado na frente da unidade.

Instalação de uma bomba de circulação em um sistema de circulação forçada

Também é desejável instalar válvulas de esfera em ambos os lados. Eles permitirão substituir ou reparar o dispositivo sem drenar o líquido de arrefecimento do sistema. Feche as torneiras, retire o aparelho. Apenas aquela parte da água que estava diretamente neste pedaço do sistema é drenada.

circulação natural

A tubulação da bomba de circulação em sistemas de gravidade tem uma diferença significativa - é necessário um desvio. Este é um jumper que torna o sistema operacional quando a bomba não está funcionando. Uma válvula de bloqueio de esfera é instalada no desvio, que fica fechada o tempo todo enquanto o bombeamento está em operação. Neste modo, o sistema funciona como forçado.

Esquema de instalação de uma bomba de circulação em um sistema com circulação natural

Quando a eletricidade falha ou a unidade falha, a torneira do jumper é aberta, a torneira que leva à bomba é fechada, o sistema funciona como um gravitacional.

Recursos de montagem

Há um ponto importante, sem o qual a instalação da bomba de circulação exigirá alteração: é necessário girar o rotor para que fique direcionado horizontalmente. O segundo ponto é a direção do fluxo. Há uma seta no corpo indicando em qual direção o refrigerante deve fluir. Portanto, gire a unidade de modo que a direção do movimento do líquido refrigerante seja “na direção da seta”.

A própria bomba pode ser instalada tanto na horizontal quanto na vertical, somente ao escolher um modelo, veja que ela pode funcionar nas duas posições. E mais uma coisa: com um arranjo vertical, a potência (pressão criada) cai cerca de 30%. Isso deve ser levado em consideração ao escolher um modelo.

Classificação dos sistemas de aquecimento de água de acordo com o princípio de operação

De acordo com o princípio de operação, o aquecimento tem circulação natural e forçada do refrigerante.

Com circulação natural

Usado para aquecer uma pequena casa. O refrigerante se move através dos tubos devido à convecção natural.

Foto 1. Esquema de um sistema de aquecimento de água com circulação natural. Os tubos devem ser instalados em uma ligeira inclinação.

De acordo com as leis da física, um líquido quente sobe. A água, aquecida na caldeira, sobe, após o que desce através de tubos até o último radiador do sistema. Arrefecendo, a água entra no tubo de retorno e regressa à caldeira.

O uso de sistemas que operam com a ajuda da circulação natural requer a criação de uma inclinação - isso simplifica o movimento do refrigerante. O comprimento do tubo horizontal não pode exceder 30 metros - a distância do radiador mais externo do sistema até a caldeira.

Tais sistemas atraem com seu baixo custo, não são necessários equipamentos adicionais, praticamente não fazem barulho quando funcionam. A desvantagem é que os tubos precisam de um diâmetro grande e devem ser colocados o mais uniformemente possível (quase não há pressão de refrigerante neles). É impossível aquecer um grande edifício.

Esquema de circulação forçada

O esquema usando a bomba é mais complicado. Aqui, além das baterias de aquecimento, é instalada uma bomba de circulação que move o líquido refrigerante através do sistema de aquecimento. Tem pressão mais alta, então:

• É possível colocar tubos com curvas.
• É mais fácil aquecer grandes edifícios (mesmo vários andares).
• Adequado para tubos pequenos.

Foto 2. Esquema de um sistema de aquecimento com circulação forçada. Uma bomba é usada para mover o refrigerante através dos tubos.

Muitas vezes, esses sistemas são fechados, o que elimina a entrada de ar nos aquecedores e no refrigerante - a presença de oxigênio leva à corrosão do metal. Em tal sistema, são necessários tanques de expansão fechados, que são complementados com válvulas de segurança e dispositivos de ventilação. Eles aquecerão uma casa de qualquer tamanho e são mais confiáveis ​​​​em operação.

Métodos de montagem

Para uma pequena casa composta por 2-3 quartos, é usado um sistema de tubo único. O refrigerante se move sequencialmente por todas as baterias, chega ao último ponto e retorna pelo tubo de retorno de volta à caldeira. As baterias se conectam por baixo. A desvantagem é que os quartos distantes aquecem pior, pois recebem um refrigerante levemente resfriado.

Os sistemas de dois tubos são mais perfeitos - um tubo é colocado no radiador distante e são feitas torneiras para o resto dos radiadores.O refrigerante na saída dos radiadores entra no tubo de retorno e se move para a caldeira. Esse esquema aquece uniformemente todas as salas e permite desligar radiadores desnecessários, mas a principal desvantagem é a complexidade da instalação.

Aquecimento do coletor

A principal desvantagem de um sistema de um e dois tubos é o resfriamento rápido do refrigerante; o sistema de conexão do coletor não tem essa desvantagem.

Foto 3. Sistema de aquecimento do coletor de água. Uma unidade de distribuição especial é usada.

O principal elemento e base do aquecimento do coletor é uma unidade de distribuição especial, popularmente chamada de pente. Acessórios hidráulicos especiais necessários para a distribuição do refrigerante através de linhas separadas e anéis independentes, uma bomba de circulação, dispositivos de segurança e um tanque de expansão.

O conjunto do coletor para um sistema de aquecimento de dois tubos consiste em 2 partes:

• Entrada - está conectado a um dispositivo de aquecimento, onde recebe e distribui refrigerante quente pelos circuitos.
• Tomada - conectada aos tubos de retorno dos circuitos, é necessário coletar o refrigerante resfriado e fornecê-lo à caldeira.

A principal diferença entre o sistema coletor é que qualquer bateria da casa é conectada de forma independente, o que permite ajustar a temperatura de cada uma ou desligá-la. Às vezes, é usada fiação mista: vários circuitos são conectados independentemente ao coletor, mas dentro do circuito as baterias são conectadas em série.

O refrigerante fornece calor às baterias com perdas mínimas, a eficiência desse sistema aumenta, o que permite usar uma caldeira de menos potência e gastar menos combustível.

Mas o sistema de aquecimento do coletor não é isento de desvantagens, incluindo:

• Consumo de tubos.Você precisará gastar 2-3 vezes mais tubo do que ao conectar baterias em série.
• A necessidade de instalar bombas de circulação. Requer alta pressão no sistema.
• Dependência energética. Não use onde possa haver falta de energia.

Os principais elementos do sistema de aquecimento

O sistema de aquecimento, que pode funcionar offline, consiste em um grande número de elementos diferentes. Para entender e imaginar claramente o princípio de operação de tal sistema, deve-se entender o propósito e o princípio de operação de seus componentes individuais.

Caldeira

A caldeira é a parte mais importante de qualquer sistema de aquecimento, pois é nela que ocorre a combustão do combustível e o calor aparece. Hoje, são fabricados dois tipos de caldeiras, que diferem entre si em suas características funcionais: circuito simples e duplo. São esses tipos que são usados ​​na maioria dos projetos de casas particulares com sala de caldeiras.

As caldeiras de circuito único podem executar uma única função - aquecer a casa, enquanto as caldeiras de circuito duplo também podem aquecer a água. Apesar do fato de uma caldeira de circuito duplo ser mais popular, ela é considerada menos confiável do que uma caldeira de circuito único. O motivo é o seguinte: se a caldeira de circuito duplo falhar, toda a casa permanecerá não apenas sem calor, mas também com água quente. Se uma caldeira de circuito único falhar, a casa ficará sem calor, mas ainda haverá um pequeno suprimento de água quente.

A diferença entre caldeiras de circuito único e de circuito duplo

As caldeiras de circuito duplo são equipadas com dispositivos especiais, graças aos quais a água é aquecida e, em dispositivos de circuito único, é aquecida diretamente na própria caldeira, depois se move ao longo dos radiadores, após o que retorna à caldeira novamente.

Dependendo do tipo de instalação, as caldeiras são divididas em piso e parede. Caldeiras suspensas, onde são usados ​​principalmente queimadores atmosféricos a gás, são muito mais adaptados às flutuações na pressão do gás nas tubulações principais (uma vez que as montadas no piso falham muito mais rapidamente nessas situações).

Diagrama de instalação de uma caldeira de aquecimento de parede de circuito único

Caldeiras universais

Essas caldeiras permitem o uso de quase qualquer tipo de combustível, mas uma caldeira especializada será a mais eficiente, por exemplo, para combustível sólido ou para aquecimento com óleo diesel. O projeto de fornecimento de calor é obrigado a mostrar ao proprietário da casa qual é a eficiência das diferentes caldeiras, quanto custará gás, carvão, lenha ou diesel.

É claro que as caldeiras universais podem parecer dispositivos obsoletos para alguns, mas as tecnologias da indústria de combustível estão em constante evolução. Por exemplo, uma caldeira projetada para briquetes de combustível especiais é um sistema de aquecimento de alta tecnologia e bastante ecológico. Claro, haverá fumaça e outros produtos da combustão da madeira, mas nem tudo é tão crítico quanto era em Londres no século 18, quando o céu não era visível pela fumaça das lareiras. A tecnologia mudou, e de forma bastante dramática.

3 Esquemas básicos de tubulação - escolha a melhor opção

Os circuitos de aquecimento, assumindo a circulação natural do refrigerante, têm duas opções principais (diagramas) para o dispositivo:

• tubo único, quando o fornecimento e a descarga do fluido das baterias ocorrem por meio de um tubo;
• dois tubos - o fornecimento de refrigerante e sua remoção dos radiadores é realizado por vários tubos.

Um sistema de tubo único é mais fácil de instalar

O circuito de tubo único é fácil de instalar. Um riser parte da caldeira, que é elevada o mais alto possível dentro da sala. Do ponto superior do riser, um tubo de aceleração parte e desce quase até o nível do piso, passando suavemente na tubulação de abastecimento. As baterias são conectadas alternadamente à comunicação ao longo de seu curso usando dois tubos de diâmetro menor (com uma tubulação de duas polegadas, geralmente são usadas curvas de ¾ de polegada). Tendo “servido” todos os radiadores, a tubulação se transforma em um “retorno”, que vai para a caldeira. Um sistema de fiação de tubo único só é bom por sua simplicidade de construção e estética relativa (os tubos são visíveis, mas localizados em baixo). Depois, há algumas deficiências.

Devido ao fato de que o refrigerante resfriado das baterias flui para o mesmo tubo de onde vem o líquido quente, a temperatura da água cai rapidamente após passar por cada radiador. Se a comunicação fornecer um refrigerante com temperatura de 85 graus para a primeira bateria (por exemplo), o aquecedor mais distante da caldeira só poderá ser contado a 60 graus. Daí o aquecimento desigual, que deve ser compensado adicionando seções às baterias que se afastam da caldeira, de modo que os radiadores extremos são muitas vezes volumosos e pesados ​​(especialmente se forem de ferro fundido).

É possível conectar baterias com fiação de tubo único apenas por baixo (entrada e saída), e essa é a maneira mais ineficiente de conectar radiadores (eles aquecem de maneira desigual, o que afeta a qualidade do aquecimento).A conexão diagonal dos radiadores é possível se o tubo de alimentação for colocado acima das baterias, mas isso já é um esquema de dois tubos.

Com uma fiação de dois tubos, um tubo de alimentação localizado sob o teto parte do riser. Os tubos de derivação descem para cada bateria (conectada na posição superior). Na parte inferior há um segundo tubo de retorno, no qual os tubos de saída dos radiadores fluem (eles são conectados aos radiadores na posição inferior diagonalmente). Do ponto de vista estético, a imagem não é muito boa, mas em termos de eficiência, esse sistema é muito melhor. Líquido da mesma temperatura é adequado para cada bateria, o que garante aquecimento uniforme de todas as salas, além disso, é possível conectar mais número de aquecedores.

Sistema de aquecimento com circulação natural

Os sistemas de aquecimento de água de acordo com a natureza do movimento do refrigerante são divididos em 2 tipos:

1. Sistema de circulação forçada;
2. Sistema de circulação natural.

A circulação forçada de água no sistema de aquecimento é fornecida por uma unidade de bombeamento instalada separadamente ou embutida na caldeira de aquecimento. A circulação natural é realizada devido às propriedades termofísicas da água.

O princípio da circulação natural baseia-se na ocorrência do movimento de água de diferentes densidades. A água é aquecida na caldeira e sobe pela tubulação de abastecimento. Como a água é um líquido incompressível, uma porção de água quente, ao subir, desloca a massa de água de todo o sistema. Ao mesmo tempo, uma porção de água fria entra na caldeira, aquece e sobe novamente. Como resultado, um regime constante de movimento de fluido na rede é formado devido ao aquecimento do refrigerante na caldeira. A circulação é suportada pela inclinação das condutas.

A vantagem deste tipo de aquecimento é a total independência da disponibilidade de eletricidade. O aquecimento natural de uma casa particular tem várias desvantagens:

1. Baixa velocidade de movimento do refrigerante;
2. Dificuldade em regular a temperatura do sistema;
3. Restrições na escolha de materiais para instalação;
4. Método de colocação de tubos excepcionalmente aberto.

O esquema de tubulação de instrumentos para circulação natural é de tubo único, sequencial. Portanto, cada radiador do circuito é mais frio que o anterior. A construção de um jumper neste caso é impossível. A baixa velocidade da água reduz a uniformidade do aquecimento dos dispositivos de aquecimento - os radiadores próximos à caldeira estão quentes, os últimos da fila mal estão quentes.

O ajuste da temperatura de aquecimento só é possível ampliado - regulação da vazão para um circuito separado (grupo de radiadores).

A limitação na escolha do material deve-se à necessidade de utilização de tubos com diâmetro mínimo de 40 mm. Tubos de diâmetro menor podem praticamente interromper a circulação. O uso de tubos de polímero não é recomendado - eles servem como isolante térmico, enquanto os tubos de aço atuam como superfícies de aquecimento. Como aparelhos de aquecimento usam radiadores de ferro fundido ou registros feitos de tubos de aço com diâmetro de 70 - 100 mm.