Sistema de aquecimento de um tubo: opções do dispositivo, métodos de conexão

O uso de sistemas de aquecimento com um transportador de calor líquido em residências hoje é baseado em vários esquemas do sistema. Um dos esquemas mais confiáveis, simples e comprovados pelo tempo é o sistema de aquecimento gravitacional. Com base nas leis da termodinâmica, o aquecimento gravitacional generalizou-se devido ao pequeno número de elementos e à simplicidade de trabalho, tanto em termos de cálculo de projeto como de instalação prática. Porém, apesar da aparente simplicidade, para o correto funcionamento, é necessário levar em consideração muitos pontos, que serão discutidos neste artigo.

O princípio de funcionamento do sistema de aquecimento gravitacional de uma casa privada

O sistema de aquecimento gravitacional de uma casa privada é baseado em dois princípios físicos. A primeira é que as substâncias têm densidades diferentes em temperaturas diferentes. A segunda é que a pressão no sistema é criada devido à diferença nos níveis do líquido, e quanto maior a diferença entre os pontos superior e inferior, maior será a pressão no sistema.

O primeiro princípio de um sistema de aquecimento gravitacional é expresso no fato de que ao aquecer um portador de calor líquido, e não precisa ser água, ele muda sua densidade. A água em seu estado normal a uma temperatura de 20 graus tem uma densidade maior do que aquela aquecida a 45 graus; quando aquecida a 80 graus, a diferença será tal que um volume adicional é necessário para a água. Nesse caso, o refrigerante de mesma massa ocupará um volume diferente, por isso começa a se expandir e a se deslocar para fora do trocador de calor. Em um espaço confinado, após o início da movimentação do refrigerante aquecido, seu lugar é ocupado pelo refrigerante resfriado. Assim, sob a influência do aquecimento, surge um fluxo e o sistema de aquecimento gravitacional começa a funcionar.

O segundo princípio de operação deste circuito começa a funcionar a partir do momento em que o refrigerante começa a se mover. À medida que aquece, perto da água ou do anticongelante, a velocidade do movimento aumenta, pois a temperatura sobe rapidamente e a expansão do volume força o líquido a ser forçado a sair da camisa da caldeira a uma velocidade superior. Saindo do volume da caldeira, o líquido escapa por um tubo vertical para o tanque de expansão. Tendo atingido o nível do ramal, o líquido preenche o volume do tubo e corre ao longo do circuito de pressão para os tubos que conduzem aos radiadores de aquecimento, criando a pressão necessária. Levando em consideração a diferença de altura entre o ponto de entrada do líquido no circuito de pressão e o ponto inferior de descarga, a pressão criada afeta adicionalmente o portador de calor frio.

Com o aquecimento gradual, o sistema reduz a diferença de temperatura entre o refrigerante frio e quente e, assim, a velocidade de movimentação do fluido no sistema aumenta ao seu máximo e pode chegar a 1 metro por segundo.

Tipos de convetores de piso

Existem dois tipos de convetores embutidos - elétricos e de água. Os elétricos são independentes do sistema de aquecimento, mas se não houver eletricidade não funcionam. A instalação de convetores elétricos embutidos no piso é mais fácil. Se houver um nicho embaixo da caixa, forneça energia, insira, preencha com uma solução, depois que a solução secar, você pode usar.

Com um ventilador, muito mais dissipação de calor

Os convetores de água embutidos no piso são conectados ao sistema de aquecimento. Ao mesmo tempo, os tubos de aquecimento são colocados no chão. A fiação de radiação é mais eficaz - isto é, quando um par de tubos vai para cada radiador - fornece e retorna.Com este método, em algum lugar em um apartamento ou em uma casa particular, um coletor de água é instalado, tubos de radiadores são conectados a ele. Com este esquema, um refrigerante com a mesma temperatura é fornecido a cada um dos dispositivos. A confiabilidade de tal esquema é maior - se algo acontecer, apenas um dispositivo não funcionará. Menos - altos custos no estágio de instalação - mais tubos são necessários.

Apesar da complexidade de instalação e conexão, o aquecimento do piso geralmente é feito com convetores de água. Ainda assim, os custos de aquecimento são mais baixos. Invista uma vez durante a instalação e, em seguida, aproveite o calor. Aqui está a lógica aproximada por trás dessa escolha.

Aquecimento por gravidade as vantagens de um sistema de aquecimento por gravidade

Antes de considerar as qualidades positivas dos sistemas de aquecimento por gravidade com circulação natural de água, vale a pena considerar separadamente todas as desvantagens do sistema. Para muitos, a primeira e principal desvantagem do sistema de aquecimento gravitacional é o seu arcaísmo. Na verdade, este é um dos sistemas de aquecimento mais antigos que usam um transportador de calor líquido. Foi a partir deste sistema que se desenvolveram posteriormente os esquemas de cablagem de um e dois tubos, foi este sistema que se utilizou para a instalação em massa, quando a indústria dominou o aquecimento a combustível sólido e, um pouco mais tarde, as caldeiras de aquecimento a gás. Mas, por outro lado, o sistema de aquecimento gravitacional também é um dos mais confiáveis - sua vida útil é em média 45-50 anos. Ou seja, exatamente o tempo que leva para os tubos de metal perderem sua estanqueidade sob a influência do refrigerante.

O segundo ponto é a baixa eficiência do sistema de aquecimento gravitacional. Na verdade, o próprio esquema, baseado na circulação natural da água, implica na inércia do processo de aquecimento da sala até que a caldeira de aquecimento receba a energia necessária, e a diferença de temperatura entre o refrigerante aquecido e o refrigerado atinja um mínimo. leva muito tempo. Mas, por outro lado, mesmo depois que a caldeira para de suportar a combustão, o processo de circulação continua, enquanto um grande volume de água no sistema resfriará por muito mais tempo do que em um sistema de circulação forçada.

Outra desvantagem pode ser escrita em seu ativo pelo sistema de aquecimento gravitacional devido ao seu volume. Na prática, com a mesma área da sala aquecida, um sistema com circulação forçada em relação à gravidade ocupará muito menos espaço. No sistema de aquecimento gravitacional, além das baterias, também serão colocados tubos da distribuição superior, sem os quais a criação da pressão de fluido necessária é impossível.

E, claro, a questão do controle de temperatura em radiadores individuais, e a possibilidade de ajustá-lo. Um sistema de aquecimento gravitacional na forma clássica com um esquema de construção de um tubo não pode fornecer tal função devido à impossibilidade de desligar um radiador separado.

Mas, por outro lado, é um sistema ideal para ser instalado em residências onde não haja eletricidade ou que tenham problemas constantes com o seu abastecimento. O sistema de aquecimento gravitacional é capaz de operar sem eletricidade, uma vez que a principal força de movimento do refrigerante através do sistema não é a bomba de circulação, mas a expansão térmica do volume do refrigerante.

Um grande volume de refrigerante no sistema permite um aquecimento suave do ambiente. Por outro lado, esse volume de refrigerante aquecido esfria muito mais lentamente do que o volume de um sistema de circulação forçada. Isso é especialmente pronunciado quando há uma queda de energia ou amortecimento do combustível na fornalha. Um sistema de circulação forçada esfria 3-4 vezes mais rápido do que um sistema de aquecimento por gravidade arcaico.

Esta propriedade é frequentemente usada ao ficar temporariamente em casa - apenas em vez de água comum, o anticongelante é derramado no sistema e, mesmo após o resfriamento completo, nem os canos nem os radiadores estão ameaçados de rompimento devido ao congelamento da água.

E, claro, só precisa ser observado que tal sistema é simplesmente livre de problemas em operação. Com funcionamento adequado, pode durar cerca de 50 anos, embora tenha apenas dois fatores de risco. O primeiro é a ameaça de superaquecimento da caldeira, mas mesmo aqui depende principalmente do fator humano, e não do sistema. O segundo é o congelamento do refrigerante, mas, neste caso, o uso de anticongelante reduz o risco desse acidente a quase zero.

Qual é o melhor aquecimento por piso radiante?

Hoje, existem dois tipos principais de piso radiante - água e energia elétrica. Este último, por sua vez, apresenta-se em três variações: haste, cabo e filme. Cada um tem seus prós e contras.

A escolha de uma opção específica depende diretamente das condições e da possibilidade de instalação. Avaliando as principais vantagens de um piso aquecido, sem levar em consideração seu tipo específico, podem ser observados:

habitabilidade do sistema. Em termos simples, um piso quente é capaz de manter a temperatura mais confortável do ambiente para ficar nele. Ao contrário dos sistemas de aquecimento tradicionais, não haverá lugar para superaquecimento local ou áreas mal aquecidas;
estética de piso radiante. Não existem elementos visíveis do sistema de aquecimento. Aqui, não é necessário vinculá-lo à disposição dos móveis dentro da sala. Você pode desfrutar de um piso aquecido sem radiadores e obter mais espaço livre para decorar sua casa;
versatilidade. Você pode usar qualquer fonte de energia (piso com isolamento térmico elétrico ou água), qualquer tipo de transportador de calor (no caso de piso aquecido a água) e qualquer revestimento de piso;
segurança e saúde humana. Uma vantagem significativa do piso radiante é a ausência de circulação de pó no interior da divisão, o que é uma verdadeira salvação para as pessoas com alergias;
lucratividade. A distribuição ideal da temperatura pode reduzir significativamente os custos de aquecimento. Ao contrário dos sistemas de aquecimento tradicionais, o piso radiante não aquece o espaço acima do teto, mas o chão e a superfície acima dele. Portanto, todos os quartos terão condições muito confortáveis.

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Uma versão simplificada do sistema de aquecimento com circulação natural do transportador de calor

Ao escolher um sistema de aquecimento gravitacional privado, é necessário realizar vários cálculos para compreender como o sistema irá fornecer o aquecimento da divisão. Em condições normais, o volume das divisões individuais e a potência dos radiadores de aquecimento nelas instalados são tidos em consideração na configuração da tubagem. Ao instalar radiadores com a mesma classificação, o sistema de aquecimento gravitacional aquece as divisões de forma desigual. O primeiro radiador mais próximo da caldeira aquecerá mais, e no radiador mais distante da caldeira, a temperatura do líquido de arrefecimento será significativamente mais baixa. Por isso, ao selecionar os dispositivos de aquecimento, os primeiros são instalados com menor potência e os posteriores devem ser mais potentes.

É importante escolher o tanque de expansão correto na escolha dos elementos estruturais. Ao calcular o volume do tanque de expansão, costuma-se tomar a relação 1/10 como base. Ou seja, quando o volume de água no sistema for em torno de 250 litros, o volume do tanque deve ser de no mínimo 25 litros.

O sistema de aquecimento gravitacional é muito exigente com os materiais de construção. Em primeiro lugar, isso se aplica a tubos e dutos. O grande volume do refrigerante e a baixa pressão no sistema exigem que a circulação seja feita com as menores perdas, e isso é possível, tanto em tubos de aço como de polipropileno. Mas aqui também existem certas limitações.Assim, tubos de aço devem ser conectados por solda a gás ou elétrica, ou por meio de conexões roscadas. E se o primeiro tipo permite que você forneça uma conexão confiável praticamente sem obter uma solda dentro do tubo, então o método roscado pode criar um grande número de irregularidades dentro do tubo. Quanto ao tubo de polipropileno, ele tem uma desvantagem significativa. Esta desvantagem diz respeito à capacidade do tubo de suportar altas temperaturas - a temperatura máxima que tal tubo pode suportar é de +95 graus, o que não é adequado para um tubo instalado imediatamente após a caldeira.

Mas mesmo com todas essas advertências, o diagrama simplificado de um sistema de aquecimento gravitacional é significativamente diferente de um sistema de circulação forçada.

Esse sistema deve necessariamente incluir:

Caldeira de aquecimento (pré-requisito para tais sistemas é a presença de caldeira com grande volume de camisa de água quente);
Tubos de água de grande diâmetro 11/2 polegadas;
Tanque de expansão com capacidade de 1/10 do volume de líquido do sistema;
Tubos de alimentação com diâmetro de 1 polegada;
Radiadores de diferentes tamanhos para garantir um aquecimento uniforme das instalações;
Tubo de retorno;
Torneira de drenagem de líquido;
Um termômetro e um medidor de pressão na caldeira e as torneiras de Mayevsky nos radiadores são instalados como dispositivos de controle no sistema.

Como você pode ver, o sistema possui um pequeno número de elementos estruturais e é bastante adequado para sua própria montagem.

Analisando o circuito

Como você entende, a unidade consiste em filtros, um elevador, instrumentação e acessórios. Se você planeja instalar este sistema independentemente, vale a pena entender o diagrama. Um bom exemplo seria um edifício alto, em cuja cave existe sempre uma unidade de elevador.

No diagrama, os elementos do sistema são marcados com números:

1, 2 - esses números designam as tubulações de fornecimento e retorno que estão instaladas na planta de aquecimento.

3.4 - condutas de abastecimento e retorno instaladas no sistema de aquecimento do edifício (no nosso caso trata-se de um edifício de vários pisos).

5 - elevador.

6 - este número denota filtros grossos, também conhecidos como coletores de lama.

7 - termômetros

8 - manômetros.

A composição padrão deste sistema de aquecimento inclui dispositivos de controle, coletores de lama, elevadores e válvulas. Dependendo do design e da finalidade, elementos adicionais podem ser adicionados ao nó.

Interessante! Hoje, em edifícios de vários andares e apartamentos, encontram-se elevadores equipados com acionamento elétrico. Esta atualização é necessária para ajustar o diâmetro do bico. O portador de calor pode ser corrigido por meio de um acionamento elétrico.

Deve-se dizer que a cada ano os serviços públicos estão ficando mais caros, o mesmo se aplica às residências particulares. Como resultado, os fabricantes de sistemas fornecem dispositivos de economia de energia. Por exemplo, agora o circuito pode conter reguladores de vazão e pressão, bombas de circulação, elementos de proteção de tubulações e purificação de água, além de automação voltada para a manutenção de um modo confortável.

Outra variante do esquema de uma unidade de elevador térmico para um edifício de vários andares.

Além disso, em sistemas modernos, uma unidade de medição de energia térmica pode ser instalada. Pelo nome pode-se entender que ele é o responsável por contabilizar o consumo de calor na casa. Se este dispositivo não estiver presente, a economia não será visível. A maioria dos proprietários de casas e apartamentos particulares tende a instalar medidores de eletricidade e água, porque têm que pagar muito menos.

Esquemas básicos para aquecimento de casas

Hoje existem vários tipos de sistemas de aquecimento gravitacional. O mais popular é o sistema mais simples com um circuito de pressão e uma inclinação dos dutos de fornecimento e retorno.Aqui, é implementado um esquema no qual o refrigerante circula em um modo natural, e o tanque de expansão tem um topo aberto. A desvantagem deste tipo de sistema de aquecimento gravitacional é sua inércia e complexidade de implementação. A complexidade de implementação, neste caso, significa a necessidade de manter todos os parâmetros de taludes de dutos. Assim, após a montagem da malha de pressão, a tubulação deverá ser feita com uma inclinação de 0,05 graus para a lateral da caldeira. Esta inclinação é suficiente para fornecer movimento fluido inicial. A mesma inclinação é garantida ao colocar a tubulação de retorno.

Esses esquemas implicam opções de um tubo para a construção de um sistema de segurança. Sistemas de aquecimento gravitacional mais avançados implicam em um esquema de tubulação de dois tubos. Mas para isso é necessário garantir o correto assentamento da tubulação principal. Para o funcionamento normal de tal sistema, o comprimento total do tubo de alimentação deve ser de cerca de 25 metros, o tamanho máximo de tal tubo pode ser de 35 metros. Um tubo longo irá reduzir a temperatura de alimentação do refrigerante; para seu assentamento será necessária uma inclinação adicional, o que exigirá um volume adicional do espaço do sótão ou do interior do cômodo do empreendimento.

O que procurar ao projetar um sistema de aquecimento gravitacional

O principal problema do funcionamento eficaz do sistema de aquecimento gravitacional em residências particulares de poucos andares é a localização incorreta da caldeira e dos radiadores entre si. Um dos parâmetros importantes do sistema é o valor da cabeça circulante. Mostra a distância do centro do aquecedor ao centro da caldeira. Quanto maior este indicador, mais eficiente é o trabalho de todo o sistema.

A ineficiência e a baixa eficiência das caldeiras de aquecimento, tanto a combustível sólido como a gás, instaladas em sistemas gravitacionais estão frequentemente associadas a uma pequena diferença de altura entre o radiador e a caldeira. Portanto, em condições normais, essa diferença geralmente é de apenas 0,2-0,3 metros. Esta situação não permite economia de até 25% de combustível. A maior parte da energia é gasta no superaquecimento do líquido. Ao mesmo tempo, se você aumentar a diferença de altura em 0,5 metros e trazê-la para 0,7-0,8 metros, a eficiência aumentará em 6-11% e, com uma diferença de 2,0 metros, torna-se possível economizar até 20 % de energia ... É por isso que, ao projetar sistemas de aquecimento por gravidade, a colocação da caldeira é planejada no ponto mais baixo, na maioria das vezes no porão.

Ao mesmo tempo, considerando todas as opções e métodos de instalação de sistemas de aquecimento numa casa privada, apesar da aparente simplicidade de implementação deste projeto, recomenda-se confiá-lo a profissionais. A experiência e a disponibilidade de equipamentos especiais ajudarão a garantir uma instalação rápida e, mais importante, fácil de todos os equipamentos, minimizando o risco de erros.

Qual aquecimento de piso escolher?

Depende muito de vários parâmetros e condições. Por exemplo, a área da sala, bem como a sua localização, são de particular importância.

Se se trata de uma casa privada, então aqui pode considerar qualquer tipo de piso quente, mas é melhor avaliar preliminarmente a viabilidade de cada opção individual para escolher a mais adequada. Quanto ao apartamento, aqui você terá que enfrentar restrições especiais.

É extremamente importante compreender o propósito do sistema de aquecimento por piso radiante. Se for necessário aquecimento adicional, você pode dar uma olhada mais de perto nos tapetes ou pisos de filme.

Se o piso aquecido deve funcionar como aquecimento principal, é lógico considerar um sistema de água ou um cabo de aquecimento de alta potência.

A qualidade do produto também deve ser uma prioridade. Você não deve confiar cegamente em anúncios e comprar sistemas de fabricantes anteriormente desconhecidos.Sua melhor aposta é confiar em produtos certificados que, se usados corretamente, podem durar anos.

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