El concepte d'un dispositiu de refrigeració per gravetat es pot comparar en cert sentit amb la ventilació natural, en la qual es realitza la lliure circulació dels fluxos d'aire. En el cas del medi aquàtic, el moviment es produeix al llarg dels contorns sense suport d'energia i potència de dispositius i recursos de tercers. Això ofereix els avantatges d'un sistema de calefacció per gravetat, però també provoca una sèrie de desavantatges. Un d'ells és la complexitat de la seva implementació tècnica.
Com funciona el sistema
La gravetat està assegurada per la llei de la física, segons la qual els corrents calents d'aire i aigua pugen de manera natural. A diferència dels sistemes amb circulació forçada, no cal encendre equips de bombeig o generadors de vapor que empenyen el medi de treball a pressió al llarg delcontorns. En les condicions d'una casa privada, un sistema de calefacció per gravetat és beneficiós només per la connexió mínima de la comunicació indirecta i els nodes d'energia. Però això no vol dir en absolut que l'usuari hagi de tractar només amb canonades. Una caldera situada al punt més baix del complex s'encarregarà d'escalfar l'aigua. Des d'ell, a través de canonades, els fluxos es dirigiran als escalfadors-consumidors del refrigerant (convectors, radiadors, bateries). A més, l'aigua que ja es refreda passa a la secció del dipòsit d'expansió i, a mesura que s'acumula, es desborda al canal de drenatge, ja sigui a la caldera o al clavegueram.
Sistemes d'un i dos tubs
Els esquemes dels circuits de calefacció poden ser diferents. En el sistema d'una sola canonada més senzill, no hi ha cap aixeta de retorn de refrigerant amb presa d'aigua. Els sistemes verticals d'aquest tipus són tècnicament més fàcils d'implementar, la qual cosa estalvia esforç físic i financer. Però també hi ha greus inconvenients en els sistemes de calefacció per gravetat d'un sol tub, que s'expressen en els següents matisos:
- La manca de la capacitat d'ajustar la temperatura de cada escalfador per separat, ja que estan connectats en sèrie.
- Col·locació obligatòria del dipòsit d'expansió per a l'ompliment vertical.
- Requisits de pressió més elevats per a la circulació d'aigua. Per aquest motiu, els sistemes d'un sol tub es realitzen més sovint d'acord amb els principis de moviment forçat del refrigerant amb la connexió de bombes.
En un sistema de dos tubs, la calor es distribueix uniformement. Un circuit dirigeix els corrents calents als radiadors condicionals,i el segon serveix al ramal de retorn, per on torna l'aigua freda a l'equip receptor. A causa de l'equilibri del refrigerant a la canonada, l'esquema de dos circuits s'adapta més fàcilment a la regulació natural amb l'efecte de la gravetat sense el suport d'equips de circulació addicionals.
Sistemes oberts i tancats
La diferència entre aquests sistemes rau en el rendiment del tanc d'expansió, el punt superior de tot el complex. En dipòsits oberts, l'aigua s'acumula fins que funciona el mecanisme de flotació. El líquid omple el dipòsit fins a un cert nivell, després del qual el flotador activa l'alliberament de la barreja d'aire i l'ompliment a través de l'elevador connectat. En un sistema de calefacció per gravetat tancat, s'utilitza un dipòsit de membrana, en el qual es proporcionen dues seccions: aire (mescla de gas) i aigua a la part inferior. A la pressió mínima, el recipient està buit, però a mesura que s'omple de líquid, la membrana comença a comprimir la part superior, obrint així la vàlvula d'aire i igualant la pressió.
Selecció de caldera
Utilitzar el concepte d'escalfament per gravetat en si mateix significa que no es proporciona ni gas ni electricitat a la casa. En cas contrari, seria més racional organitzar la circulació forçada amb subministrament de calor de potència suficient des de la font d'energia principal. Per tant, l'única opció per a una caldera per a un sistema de calefacció per gravetat serà una unitat de combustible sòlid, per exemple, una de llenya. La combinació de circulació natural i una estufa tradicional també dóna raonsparlar de la baixa potència del complex. El sistema serà inicialment ineficient, però la seva eficiència es pot augmentar a causa de l'efecte de la piròlisi, que distingeix les modificacions modernes de les plantes de calderes de combustible sòlid amb una capacitat de 20 a 40 kW amb dues cambres de combustió. En el compartiment addicional es cremen els gasos generats durant la primera combustió del combustible. Per cert, la minimització dels productes de combustió a la sortida també reduirà els requisits per a la xemeneia.
Elecció del material de la canonada
Com amb la fontaneria, les canonades de plàstic i metall es poden utilitzar per a un sistema de calefacció de circulació natural. Les restriccions a l'ús de determinats materials depenen de factors i condicions individuals. Per exemple, un sistema de calefacció obert proporciona un major efecte de ventilació dels circuits amb oxigen i diòxid de carboni, cosa que no és desitjable per a l'acer. Per contra, el metall en estat sòlid es justificarà en branques tancades de xarxes de gran format que operen amb càrregues elevades. Quan es fa servir aigua de mala qualitat, és millor utilitzar canonades de coure. Per a un sistema de calefacció per gravetat, l'ús d'aquest metall és beneficiós per la seva resistència a les altes temperatures i les inclusions de minerals en el refrigerant.
En principi, tant el coure com el plàstic tenen l'avantatge de ser materials lleugers que permeten la instal·lació precisa de complexes línies de comunicació de canonades, la qual cosa és molt important en la implantació de sistemes de gravetat. Tanmateix, el plàstic encara no és la millor opció per al sistema de calefacció com a tal, encara mésFuncionant a alta pressió de l'ordre de 0,6 MPa. Hi ha canonades de polipropilè resistents a la calor dissenyades específicament per escalfar-se i poden suportar uns 120 °C, però els problemes de segellat són més freqüents a les culatanes i les transicions, que no són tan fiables com les soldadures de contorn metàl·lic.
Diàmetre òptim de la canonada
A diferència dels sistemes amb circulació forçada, en aquest cas, el gruix dels contorns serà més gran. El diàmetre de la canonada d'un sistema de calefacció per gravetat és de 50 mm, però pot haver-hi ajustaments en diferents àrees. Per exemple, per mantenir l'eficiència tèrmica del complex, els lampistes recomanen reduir els contorns. La quantitat d'ajust depèn de la longitud de la línia sòlida des de la costura fins a l' altre punt de transició.
Eines de muntatge i consumibles
L'eina principal serà necessària per col·locar, subjectar i connectar canonades. El tall i la soldadura es realitzen amb talladores de canonades, talladores de gas, dispositius inversors i soldadura. Tant per al plàstic com per al coure amb acer, se selecciona la seva eina de soldadura de la potència adequada. El mateix s'aplica als consumibles. Per exemple, les estructures de coure es connecten mitjançant la soldadura mitjançant accessoris de pinça i crimpat. Per connectar un sistema de calefacció per gravetat de coure amb circuits fets d' altres materials, només s'utilitzen adaptadors i accessoris desmuntables. Aquest metall no s'adhereix bé a altres materials. Però en altres casos, es pot obtenir soldadura lleugera fins a 450 ° Csopletes d'acetilè o propà-butà, així com soldadors elèctrics. A més, per a connexions d' alta qualitat, serà útil utilitzar cintes de tefló, accessoris, tees, juntes dielèctriques, etc.
Tècnica d'instal·lació
Abans del treball s'hauria d'elaborar un esquema de comunicació i un pla d'acció. A més, la instal·lació típica es realitza en l'ordre següent:
- Conjunt de nodes individuals, seccions de transició i línies grans sense connexió a la base del lloc.
- Instal·lació d'equips - dipòsit d'expansió i caldera. El dipòsit es pot muntar a l'àtic: el més important és mantenir la possibilitat d'un subministrament gratuït de comunicacions. La caldera pot requerir una regla petita resistent a la calor. No cal fixar-se addicionalment, ja que aquest tipus d'equip de terra està pràcticament immòbil sobre una superfície plana.
- Els accessoris dels coixinets s'instal·len al llarg dels contorns de la junta: suports, pinces, suspensions i altres unitats de fixació.
- Es munten els contorns de tubs preparats, les peces de transició, els colzes i les cantonades. Com fer un sistema de calefacció per gravetat perquè sigui el més fiable i protegit de les influències externes? Per a la fixació, es recomana utilitzar les anomenades pinces flotants, que proporcionen una fixació no dura, sinó suau. Estan fermament units a l'equip de transport preparat, però els mecanismes de subjecció donen a la canonada una certa llibertat de moviment, un efecte elàstic, a causa del qual s'elimina el risc de danys.canonades sota càrrega dinàmica externa.
- S'estan lligant les comunicacions i els equips: es connecten tubs de derivació, accessoris i instrumentació si cal.
Pendent de la canonada
Una característica del dispositiu de sistemes de gravetat és la necessitat de mantenir l'angle en la posició dels contorns horitzontals. Cal proporcionar l'efecte de la circulació gravitatòria natural necessària per al moviment de l'aigua. Tal com s'indica a les normes tècniques de SNiP, el pendent del sistema de calefacció per gravetat hauria de ser de 10 mm per 1 m. Si no es preveu aquest matís, les línies s'ompliran d'aire i l'escalfament dels circuits serà desigual.
Quin refrigerant utilitzar?
El medi de treball òptim per als sistemes de circulació natural és l'aigua. El rebuig de l'anticongelant, que s'utilitza sovint en la calefacció de líquids, està associat a la seva alta densitat i baixa transferència de calor. Tenint en compte el rendiment modest d'un sistema de calefacció per gravetat i el requisit obligatori per al desplaçament gravitatori del refrigerant, s'elimina l'anticongelant. Però això no vol dir que les composicions anticongelants alternatives es puguin abandonar en principi. Les mescles adequades han de tenir una gran fluïdesa (no inferior a l'aigua) i la capacitat de no perdre les propietats físiques a temperatures extremadament altes i baixes.
Avantatges d'un sistema de flux per gravetat
Entre els punts forts dels sistemes de calefacció de circulació natural hi ha els següents:
- Independència energètica. Absènciacap font d'energia externa és un obstacle per a l'ús de la calefacció per gravetat, de manera que a moltes regions remotes aquesta opció segueix sent l'única opció.
- Fiabilitat i durabilitat. Absència de vibracions, que en els sistemes convencionals creen bombes de circulació. Això permet l'ús de canonades de coure, així com l'organització de sistemes de calefacció per gravetat fets de polipropilè, però subjectes a la seva resistència a altes temperatures.
- Fàcil manteniment. L'absència d'unitats reguladores complexes amb automatització fa que el sistema sigui més accessible per a diagnòstics i reparacions a casa.
Contres del sistema de flux per gravetat
Per descomptat, la manca de suport per al moviment del refrigerant des de la bomba de circulació o d' altres equips elèctrics amb recursos va provocar una sèrie de deficiències d'aquests sistemes:
- Limitacions funcionals en termes d'ajust. Això es refereix principalment a la possibilitat d'ajustament flexible dels règims de temperatura dels escalfadors, però el funcionament de les calderes de combustible sòlid exclou per si mateix qualsevol automatització en control.
- A causa del seu rendiment modest, un sistema de calefacció per gravetat només es pot utilitzar en cases petites amb necessitats de calefacció baixes. A això s'afegeix la inestabilitat de la circulació.
- Els retards en el moviment del refrigerant a l'hivern poden provocar la congelació del líquid. Per aquest motiu, la recerca d'additius per a l'aigua anticongelant està justificada.
Conclusió
Les canonades amb circulació natural del medi de treball a l'era de la mecànica progressiva i les calderes programables amb calderes semblen obsoletes i ineficients. En molts aspectes, això és cert, però en el context del creixent consum d'energia, un sistema de calefacció per gravetat per a una casa privada no sembla completament fora de lloc. En primer lloc, si les condicions del país no permeten l'ús de calderes de gas i elèctriques, aquesta decisió estarà més que justificada. En segon lloc, s'eliminen diverses partides de despeses alhora, a causa del cost de l'energia amb el combustible i el manteniment d'equips complexos.
