El uso de sistemas de calefacción con un portador de calor líquido en casas privadas hoy se basa en varios esquemas del sistema. Uno de los esquemas más confiables, simples y probados en el tiempo es el sistema de calentamiento gravitacional. Basado en las leyes de la termodinámica, el calentamiento gravitacional se ha generalizado debido a la pequeña cantidad de elementos y la simplicidad del trabajo, tanto en términos de cálculo del proyecto como de instalación práctica. Pero, a pesar de la aparente sencillez, para un correcto funcionamiento, es necesario tener en cuenta muchos puntos, que se comentarán en este artículo.
El principio de funcionamiento del sistema de calefacción gravitacional de una casa privada.
El sistema de calefacción por gravedad de una casa particular se basa en dos principios físicos. La primera es que las sustancias tienen diferentes densidades a diferentes temperaturas. La segunda es que la presión en el sistema se crea debido a la diferencia en los niveles del líquido, y cuanto mayor es la diferencia entre los puntos superior e inferior, mayor es la presión en el sistema.
El primer principio de un sistema de calentamiento gravitacional se expresa en el hecho de que cuando se calienta un portador de calor líquido, y no tiene que ser agua, cambia su densidad. El agua en su estado normal a una temperatura de 20 grados tiene una densidad mayor que la que se calienta a 45 grados; cuando se calienta a 80 grados, la diferencia será tal que se requiere un volumen adicional para el agua. En este caso, el refrigerante de la misma masa ocupará un volumen diferente, por lo que comienza a expandirse y a desplazarse fuera del intercambiador de calor. En un espacio confinado, después del inicio del movimiento del refrigerante calentado, el refrigerante enfriado ocupa su lugar. Entonces, bajo la influencia del calentamiento, surge un flujo y el sistema de calentamiento gravitacional comienza a funcionar.
El segundo principio de funcionamiento de este esquema comienza a funcionar desde el momento en que el refrigerante comienza a moverse. A medida que se calienta, cerca del agua o del anticongelante, la velocidad de movimiento aumenta, ya que la temperatura sube rápidamente y la expansión del volumen obliga al líquido a salir de la camisa de agua de la caldera a mayor velocidad. Saliendo del volumen de la caldera, el líquido se escapa por un tubo vertical hacia el tanque de expansión. Una vez alcanzado el nivel de la rama, el líquido llena el volumen de la tubería y corre a lo largo del circuito de presión hacia las tuberías que conducen a los radiadores de calefacción, creando la presión necesaria. Teniendo en cuenta la diferencia de altura entre el punto donde el líquido ingresa al circuito de presión y el punto inferior de descarga, la presión creada afecta adicionalmente al portador de calor frío.
Al calentar gradualmente, el sistema reduce la diferencia de temperatura entre el refrigerante frío y caliente y, por lo tanto, la velocidad de movimiento del fluido en el sistema aumenta al máximo e incluso puede llegar a 1 metro por segundo.
Tipos de convectores de suelo
Hay dos tipos de convectores incorporados: eléctricos y de agua. Los eléctricos son independientes del sistema de calefacción, pero si no hay electricidad, no funcionan. La instalación de convectores eléctricos empotrados en el suelo es más sencilla. Si hay un nicho debajo de la caja, suministre la energía, insértelo, llénelo con una solución, después de que la solución se haya secado, puede usarla.
Con un ventilador, mucha más disipación de calor.
Los convectores de agua empotrados en el suelo están conectados al sistema de calefacción. Al mismo tiempo, los tubos de calefacción se colocan en el suelo. El cableado de radiación es más efectivo, esto es cuando un par de tuberías van a cada radiador, suministro y retorno.Con este método, en algún lugar de un apartamento o en una casa privada, se instala un colector de agua, se conectan las tuberías de los radiadores. Con este esquema, se suministra un refrigerante de la misma temperatura a cada uno de los dispositivos. La confiabilidad de dicho esquema es mayor: si sucede algo, solo un dispositivo no funciona. Menos - altos costos en la etapa de instalación - se necesitan más tuberías.
A pesar de la complejidad de la instalación y la conexión, la calefacción por suelo radiante a menudo se realiza con convectores de agua. Aún así, los costos de calefacción son más bajos. Invierta una vez durante la instalación, luego disfrute de la calidez. Aquí está la lógica aproximada detrás de esta elección.
Calentamiento por gravedad las ventajas de un sistema de calentamiento por gravedad
Antes de considerar las cualidades positivas de los sistemas de calefacción por gravedad con circulación de agua natural, vale la pena considerar por separado todas las desventajas del sistema. Para muchos, el primer y principal inconveniente del sistema de calentamiento gravitacional es su arcaísmo. De hecho, este es uno de los sistemas de calefacción más antiguos que utiliza un portador de calor líquido. Fue a partir de este sistema que se desarrollaron posteriormente los esquemas de cableado de una y dos tuberías, fue este sistema el que se utilizó para la instalación masiva, cuando la industria dominó la calefacción de combustible sólido y, un poco más tarde, las calderas de calefacción de gas. Pero, por otro lado, el sistema de calentamiento gravitacional también es uno de los más confiables: su vida útil es de 45 a 50 años en promedio. Es decir, exactamente el tiempo que tardan las tuberías metálicas en perder su estanqueidad bajo la influencia del refrigerante.
El segundo punto es la baja eficiencia del sistema de calentamiento gravitacional. De hecho, el esquema en sí, basado en la circulación natural del agua, implica la inercia del proceso de calentamiento de la habitación, hasta que la caldera de calefacción recupera la potencia requerida y la diferencia de temperatura entre el refrigerante calentado y enfriado alcanza un mínimo, es llevará bastante tiempo. Pero, por otro lado, incluso después de que la caldera deja de soportar la combustión, el proceso de circulación continúa, mientras que un gran volumen de agua en el sistema se enfriará mucho más tiempo que en un sistema de circulación forzada.
Otra desventaja se puede escribir en su activo por el sistema de calentamiento gravitacional debido a su volumen. En la práctica, con la misma área de la habitación climatizada, un sistema con circulación forzada en comparación con la gravedad ocupará mucho menos espacio. En el sistema de calentamiento gravitacional, además de las baterías, también se colocarán tuberías de distribución superior, sin las cuales es imposible la creación de la presión de fluido necesaria.
Y, por supuesto, el tema del control de temperatura en radiadores individuales y la posibilidad de ajustarlo. Un sistema de calefacción gravitacional en la forma clásica con un esquema de construcción de un solo tubo no puede proporcionar tal función debido a la imposibilidad de apagar un radiador separado.
Pero por otro lado, es un sistema ideal para instalar en viviendas donde no hay luz o tienen problemas constantes con su suministro. El sistema de calentamiento gravitacional puede funcionar sin electricidad, ya que la principal fuerza de movimiento del refrigerante a través del sistema no es la bomba de circulación, sino la expansión térmica del volumen del refrigerante.
Un gran volumen de refrigerante en el sistema permite un calentamiento suave de la habitación. Por otro lado, tal volumen de refrigerante calentado se enfría mucho más lentamente que el volumen de un sistema de circulación forzada. Esto es especialmente pronunciado cuando hay un corte de energía o una amortiguación de combustible en la cámara de combustión. Un sistema de circulación forzada se enfría 3-4 veces más rápido que un sistema de calefacción por gravedad tan arcaico.
Esta propiedad se usa a menudo cuando se permanece temporalmente en la casa: solo en lugar de agua ordinaria, se vierte anticongelante en el sistema e incluso después del enfriamiento completo, ni las tuberías ni los radiadores están amenazados de ruptura debido a la congelación del agua.
Y, por supuesto, solo debe tenerse en cuenta que dicho sistema simplemente funciona sin problemas. Con un funcionamiento adecuado, puede durar unos 50 años, mientras que tiene solo dos factores de riesgo. La primera es la amenaza de sobrecalentamiento de la caldera, pero incluso aquí depende principalmente del factor humano y no del sistema. El segundo es la congelación del refrigerante, pero en este caso, el uso de anticongelante reduce el riesgo de este accidente a casi cero.
¿Cuál es la mejor calefacción por suelo radiante?
Hoy en día, existen dos tipos principales de calefacción por suelo radiante: agua y electricidad. Este último, a su vez, se presenta en tres variantes: varilla, cable y film. Cada uno tiene sus pros y sus contras.
La elección de una opción específica depende directamente de las condiciones y la posibilidad de instalación. Evaluando las principales ventajas de un piso cálido, sin tener en cuenta su tipo específico, se puede observar lo siguiente:
- habitabilidad del sistema. En términos simples, un piso cálido puede mantener la temperatura más agradable en la habitación para permanecer en él. A diferencia de los sistemas de calefacción tradicionales, no habrá lugar para el sobrecalentamiento local o áreas apenas calentadas;
- Calefacción por loza radiante estética. No hay elementos visibles del sistema de calefacción. Aquí no es necesario vincularlo a la disposición de los muebles dentro de la habitación. Podrás disfrutar de un suelo cálido sin radiadores y conseguir más espacio libre para decorar tu hogar;
- versatilidad. Puede utilizar cualquier fuente de energía (suelo eléctrico o termoaislado por agua), cualquier tipo de portador de calor (en el caso de un suelo calentado por agua) y cualquier revestimiento de suelo;
- seguridad y salud humana. Una ventaja significativa de un piso cálido es la ausencia de circulación de polvo dentro de la habitación, lo que es una verdadera salvación para las personas con alergias;
- rentabilidad. La distribución óptima de la temperatura puede reducir significativamente los costos de calefacción. A diferencia de los sistemas de calefacción tradicionales, la calefacción por suelo radiante no calienta el espacio sobre el techo, sino el suelo y la superficie sobre él. Por tanto, todas las habitaciones tendrán unas condiciones muy cómodas.
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Una versión simplificada del sistema de calefacción con circulación natural del portador de calor.
Al elegir un sistema de calefacción gravitacional privado, es necesario realizar una serie de cálculos para comprender cómo el sistema proporcionará calefacción a la habitación. En condiciones normales, el volumen de las habitaciones individuales y la potencia de los radiadores de calefacción instalados en ellas se tienen en cuenta en el diseño del diseño de las tuberías. Al instalar radiadores de la misma clasificación, el sistema de calefacción gravitacional calentará las habitaciones de manera desigual. El primer radiador más cercano a la caldera se calentará más, y en el radiador más alejado de la caldera, la temperatura del refrigerante será significativamente menor. Es por eso que, al seleccionar los dispositivos de calefacción, los primeros se instalan con menor potencia, y los que están más lejos deben ser más potentes.
Es importante elegir el tanque de expansión adecuado en la elección de los elementos estructurales. Al calcular el volumen del tanque de expansión, se acostumbra tomar como base la relación 1/10. Es decir, cuando el volumen de agua en el sistema es de aproximadamente 250 litros, el volumen del tanque debe ser de al menos 25 litros.
El sistema de calentamiento gravitacional es muy exigente con los materiales de construcción. En primer lugar, esto se aplica a tuberías y conductos. El gran volumen de refrigerante y la baja presión en el sistema exigen que la circulación se realice con las menores pérdidas, y esto es posible, ya sea en tuberías de acero o de polipropileno. Pero aquí también existen ciertas limitaciones.Por lo tanto, las tuberías de acero deben conectarse mediante soldadura de gas o eléctrica, o mediante conexiones roscadas. Y si el primer tipo le permite proporcionar una conexión confiable prácticamente sin obtener una soldadura dentro de la tubería, entonces el método roscado puede crear una gran cantidad de irregularidades dentro de la tubería. En cuanto a la tubería de polipropileno, tiene un inconveniente importante. Esta desventaja se refiere a la capacidad de la tubería para soportar altas temperaturas: la temperatura máxima que puede soportar una tubería de este tipo es de +95 grados, que no es adecuada para una tubería instalada inmediatamente después de la caldera.
Pero incluso con todas estas advertencias, el diagrama simplificado de un sistema de calentamiento gravitacional es significativamente diferente de un sistema de circulación forzada.
Dicho sistema debe incluir necesariamente:
- Caldera de calefacción (un requisito previo para tales sistemas es la presencia de una caldera con un gran volumen de camisa de agua caliente);
- Tuberías de agua de gran diámetro de 11/2 pulgadas;
- Tanque de expansión con una capacidad de 1/10 del volumen de líquido en el sistema;
- Suministro de tuberías con un diámetro de 1 pulgada;
- Radiadores de diferentes tamaños para garantizar un calentamiento uniforme del local;
- Tubo de retorno;
- Grifo de drenaje de líquido;
- Un termómetro y un manómetro en la caldera, y los grifos de Mayevsky en los radiadores están instalados como dispositivos de control en el sistema.
Como puede ver, el sistema tiene una pequeña cantidad de elementos estructurales y es bastante adecuado para ensamblarlo usted mismo.
Analizando el circuito
Como comprenderá, la unidad consta de filtros, un elevador, instrumentación y accesorios. Si planea instalar este sistema de forma independiente, entonces vale la pena comprender el diagrama. Un buen ejemplo sería un edificio de gran altura, en cuyo sótano siempre hay una unidad de ascensor.
En el diagrama, los elementos del sistema están marcados con números:
1, 2: estos números designan las tuberías de suministro y retorno que están instaladas en la planta de calefacción.
3.4 - Tuberías de suministro y retorno instaladas en el sistema de calefacción del edificio (en nuestro caso, este es un edificio de varios pisos).
5 - ascensor.
6: este número denota filtros gruesos, que también se conocen como recolectores de lodo.
7 - termómetros
8 - manómetros.
La composición estándar de este sistema de calefacción incluye dispositivos de control, colectores de lodo, elevadores y válvulas. Dependiendo del diseño y el propósito, se pueden agregar elementos adicionales al nodo.
¡Interesante! Hoy en día, en edificios de apartamentos y de varios pisos, se pueden encontrar unidades de ascensor que están equipadas con un accionamiento eléctrico. Esta actualización es necesaria para ajustar el diámetro de la boquilla. El portador de calor se puede corregir mediante un accionamiento eléctrico.
Cabe decir que cada año los servicios públicos son cada vez más caros, esto también se aplica a las casas particulares. Como resultado, los fabricantes de sistemas les suministran dispositivos de ahorro de energía. Por ejemplo, ahora el circuito puede contener reguladores de caudal y presión, bombas de circulación, elementos de protección de tuberías y depuración de agua, así como automatización destinada a mantener un modo confortable.
Otra variante del esquema de una unidad de ascensor térmico para un edificio de varios pisos.
Además, en los sistemas modernos, se puede instalar una unidad de medición de energía térmica. Por el nombre se puede entender que él es responsable de contabilizar el consumo de calor en la casa. Si este dispositivo no está presente, los ahorros no serán visibles. La mayoría de los propietarios de casas y apartamentos privados tienden a instalar medidores de luz y agua, porque tienen que pagar mucho menos.
Esquemas básicos para calentar casas.
Hoy en día existen varios tipos de sistemas de calentamiento gravitacional. El más popular es el sistema más simple con un circuito de presión y una pendiente de tuberías de suministro y retorno.Aquí, se implementa un esquema en el que el refrigerante circula de forma natural y el tanque de expansión tiene la parte superior abierta. La desventaja de este tipo de sistema de calentamiento gravitacional es su inercia y complejidad en la implementación. La complejidad de la implementación en este caso significa la necesidad de mantener todos los parámetros de las pendientes de las tuberías. Por lo tanto, después de montar el circuito de presión, la tubería debe realizarse con una inclinación de 0.05 grados hacia el costado de la caldera. Esta pendiente es suficiente para proporcionar un movimiento de fluido inicial. Se garantiza la misma pendiente al colocar la tubería de retorno.
Tales esquemas implican opciones de un solo tubo para construir un sistema de seguridad. Los sistemas de calefacción gravitacional más avanzados implican un esquema de tuberías de dos tubos. Pero para esto es necesario garantizar el correcto tendido de la tubería principal. Para el funcionamiento normal de dicho sistema, la longitud total de la tubería de suministro debe ser de aproximadamente 25 metros, el tamaño máximo de dicha tubería puede ser de 35 metros. Una tubería larga reducirá la temperatura del suministro de refrigerante; para su colocación, se requerirá una pendiente adicional, lo que requerirá un volumen adicional del espacio del ático o el volumen dentro de la habitación en el proyecto.
Qué buscar al diseñar un sistema de calefacción gravitacional
El principal problema del funcionamiento efectivo del sistema de calefacción gravitacional en casas privadas de poca altura es la ubicación incorrecta de la caldera y los radiadores entre sí. Uno de los parámetros importantes del sistema es el valor de la altura de circulación. Muestra la distancia desde el centro del calentador al centro de la caldera. Cuanto más alto sea este indicador, más eficiente será el trabajo de todo el sistema.
La ineficiencia y la baja eficiencia de las calderas de calefacción, tanto de combustible sólido como de gas, instaladas en sistemas gravitacionales suelen estar asociadas a una pequeña diferencia de alturas entre el radiador y la caldera. Por lo tanto, en condiciones normales, esta diferencia suele ser de solo 0,2-0,3 metros. Esta situación no permite ahorrar hasta un 25% de combustible. La mayor parte de la energía se gasta en sobrecalentar el líquido. Al mismo tiempo, si aumenta la diferencia de altura en 0.5 metros y la lleva a 0.7-0.8 metros, entonces la eficiencia aumentará en un 6-11%, y con una diferencia de 2.0 metros, es posible ahorrar hasta 20 % de energía ... Es por eso que, al diseñar sistemas de calefacción por gravedad, la ubicación de la caldera se planifica en el punto más bajo, con mayor frecuencia en el sótano.
Al mismo tiempo, considerando todas las opciones y métodos para instalar sistemas de calefacción en una casa privada, a pesar de la aparente simplicidad de implementar este proyecto, se recomienda confiarlo a profesionales. La experiencia y la disponibilidad de equipos especiales ayudarán a garantizar una instalación rápida y, lo que es más importante, fácil de todos los equipos, minimizando el riesgo de errores.
¿Qué suelo radiante elegir?
Mucho depende de varios parámetros y condiciones. Por ejemplo, el área de la habitación, así como su ubicación, es de particular importancia.
Si estamos hablando de una casa privada, aquí puede considerar cualquier tipo de calefacción por suelo radiante, pero aún es mejor evaluar preliminarmente la viabilidad de cada opción individual para elegir la más óptima. En cuanto al apartamento, aquí tendrás que hacer frente a restricciones especiales.
Es extremadamente importante comprender el propósito del sistema de calefacción por suelo radiante. Si se requiere calefacción adicional, puede echar un vistazo más de cerca a las esteras o pisos de película.
Si el suelo cálido debe actuar como calefacción principal, es lógico considerar un sistema de agua o un cable calefactor de alta potencia.
La calidad del producto también debe ser una prioridad. No debe confiar ciegamente en la publicidad y comprar sistemas de fabricantes previamente desconocidos.Su mejor opción es confiar en productos certificados que, si se usan correctamente, pueden durar años.
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