El sistema de calefacción con circulación natural de agua refrigerante fue patentado en 1832 por el metalúrgico ruso P. G. Sobolevsky. En una época de rápidos cambios tecnológicos, este método de calefacción de casas particulares (también conocido como gravedad o gravitación) podría considerarse obsoleto por su sencillez, fiabilidad y eficacia. Los sistemas de calefacción por gravedad siguen siendo muy utilizados en la construcción de casas de bricolaje y se consideran la mejor solución técnica y económica. La baja presión en la red limita su aplicación, pero para casas de una sola planta, este método es muy eficaz y a menudo se considera una alternativa a la calefacción con grupos de bombeo.
Sistemas de calefacción para viviendas particulares con circulación natural
Tabla
Sistemas de calefacción con circulación natural
Esquema del movimiento del agua de refrigeración en un sistema de calefacción con circulación natural.
En este esquema se utilizan las siguientes denominaciones
- Posición 1 — caldera de calefacción;.
- Posición 2 — Depósito de expansión;.
- Posición 3 — Radiadores de calefacción.
- T1 — Refrigerante calentado, la flecha roja indica su dirección de movimiento.
- T2 — refrigerante enfriado, la flecha azul indica su movimiento en el circuito.
El uso de compuestos anticongelantes especiales está permitido en la calefacción autónoma de viviendas particulares de una o dos plantas, pero no se recomienda su uso en sistemas con circulación natural del refrigerante.
Las principales desventajas del anticongelante utilizado en circuitos de calefacción con circulación natural son
- En los sistemas de calefacción con circulación natural, el diseño del depósito de expansión permite el contacto con la atmósfera circundante. El anticongelante se evapora rápidamente y contamina el ambiente circundante.
- Es necesario controlar constantemente la cantidad de refrigerante y reponerlo con regularidad.
- El anticongelante tiene una baja transferencia de calor, lo que provoca una baja eliminación de calor del refrigerante por los radiadores durante la circulación del refrigerante. Esto provoca el sobrecalentamiento del anticongelante en el circuito y de la propia caldera.
- El sobrecalentamiento del anticongelante en circuitos cerrados conduce a la formación de grandes cantidades de depósitos en el intercambiador de calor, obstruyendo el área de flujo de los tubos.
El medio de transferencia de calor más adecuado en los circuitos de gravedad para la calefacción de edificios residenciales de una o dos plantas es el agua refrigerante debido a su bajo coste y fácil disponibilidad.
Circulación natural en circuitos de calefacción
Los principales elementos funcionales de un sistema de calefacción con circulación natural en edificios residenciales son
- Refrigerante de agua de calefacción de la caldera;.
- Depósitos de expansión, que son recipientes para evacuar el exceso de agua que se produce cuando el agua de refrigeración del circuito se calienta hasta alcanzar un volumen mayor.
- Tuberías que suministran agua caliente desde la caldera a los radiadores de calefacción y devuelven el líquido refrigerado desde los radiadores de nuevo a la caldera (la parte de retorno de la red de calefacción se denomina comúnmente retorno). Juntos forman un circuito cerrado de circulación del líquido refrigerante.
- Radiadores de calefacción.
Esquema de una red de calefacción con circulación natural para calentar una casa particular.
A medida que se calienta el refrigerante, su volumen aumenta y el agua de calefacción sobrante sube verticalmente hacia el depósito de expansión, creando una presión hidrostática en el sistema en función de la diferencia de peso de las columnas de agua caliente (línea de alimentación) y fría (retorno). (línea) de agua.
Bajo esta presión, el agua caliente fluye desde la parte superior de la red de calefacción (línea roja en el diagrama) hasta los radiadores de calefacción. El agua enfriada por los radiadores fluye por la línea de retorno (línea azul) hasta la entrada de la caldera.Los sistemas de calefacción por gravedad en casas de una o dos plantas sólo funcionarán si durante la instalación se asegura la pendiente de la parte horizontal de la tubería de calefacción en la dirección del movimiento del fluido. De ese modo, el refrigerante puede desplazarse hacia abajo por su propio peso con una resistencia hidráulica mínima.
Otro factor que afecta al movimiento del fluido es la presión de circulación, indicada con la letra H en el diagrama. Cuanto mayor sea la diferencia de nivel entre el radiador y la disposición de la caldera, más rápido se moverá el agua en el circuito.
En los sistemas de calefacción por gravedad, el depósito de expansión no está cerrado por una tapa, por lo que este sistema suele denominarse abierto. Toda la congestión de aire procedente de la red de calefacción se sustituye en la parte superior del circuito, donde el depósito está en contacto con la atmósfera. Un sistema que utiliza un depósito cerrado se denomina cerrado. Utiliza bombas según el principio de acción y ya se aplica.
Velocidad del agua.
Cuando cambia la temperatura cíclica, el agua caliente se encuentra en la red de calefacción superior y la poca humedad se desplaza por las tuberías inferiores. La principal fuerza incentivadora del movimiento natural (sin forzamiento de las bombas) del fluido en el circuito es la presión de circulación, que depende de la altura de la caldera y de la relación del radiador inferior. El diagrama siguiente muestra un esquema gráfico para la generación de la presión de circulación h. El parámetro H tiene un valor constante en este esquema y no varía durante el funcionamiento de la instalación de calefacción.
Esquema para la presión de circulación
Para crear la presión óptima, la caldera de calefacción se instala a la máxima profundidad de colocación, por ejemplo, en un sótano. A continuación, el depósito de expansión debe instalarse a mayor altura. A menudo se coloca en el ático de la casa.
La velocidad de circulación del agua en el circuito cuando se instala en las propias manos de un sistema de calefacción por gravedad en una casa privada se determina por los siguientes factores
- La magnitud de la presión de circulación. Cuanto mayor sea, mayor será la velocidad de circulación del agua en la red de calefacción.
- El diámetro de la tubería de calefacción. Las dimensiones más pequeñas de la sección interna de la tubería son más resistentes al flujo de agua que las tuberías de mayor diámetro. Para los sistemas de gravedad de una o dos tuberías, el tamaño de la tubería a d d dу32-40 mm;.
- Materiales para la fabricación de tuberías en el circuito. Con las modernas tuberías de polipropileno, la resistencia del río es varias veces menor que con la corrosión cubierta de sedimentos o dañada por las tuberías de acero.
- Presencia de giros en la red principal de calefacción. La opción ideal son las tuberías directas.
- Abundancia de refuerzos, adaptadores y arandelas de sujeción. Cada válvula reduce la cantidad de presión.
El proceso de circulación natural es muy inerte y fluye lentamente. El tiempo entre calderas se pisotea y la estabilización completa de la temperatura ambiente es de varias horas.
Circuitos de montaje en contorno
Según la forma de combinar los radiadores de calefacción, se acostumbra a distinguir dos circuitos para el montaje de los contornos del sistema de calefacción: de un tubo y de dos tubos.
El montaje de una instalación de tuberías con su propia mano se caracteriza por una disposición continua de los dispositivos de calefacción en el circuito de alimentación. Después de pasar por todos los radiadores (línea roja) del nivel superior, el agua vuelve a la caldera en el retorno (línea azul).
Esquema de una tubería de un sistema de calefacción por gravedad
En el esquema de dos tuberías, se instalan dos circuitos de circulación separados. El refrigerante caliente circula de uno en uno y suministra calor a los radiadores por el otro contorno; el agua de refrigeración se envía desde los radiadores a la caldera.
El siguiente diagrama muestra un sistema de calefacción de dos tubos para una casa de dos plantas. La distribución del refrigerante (línea roja) a lo largo de los radiadores comienza a la altura máxima de H y proporciona la presión de circulación necesaria. El refrigerante enfriado (línea azul) se monta en el retorno y se dirige a la entrada de la caldera.
Dos esquemas de tuberías del sistema de calefacción por gravedad
Esquema de circulación. Vídeo.
En el siguiente vídeo encontrará información sobre los circuitos de calefacción con circulación natural del refrigerante.
Los sistemas de calefacción por gravedad en viviendas particulares impresionan por la sencillez del dispositivo, la facilidad de mantenimiento y la dependencia energética. No hay unidades de bombeo que creen molestias a los residentes debido al ruido. No hay vibraciones asociadas con su trabajo. El periodo de servicio sin problemas de los sistemas con circulación natural se estima en medio siglo, ya que no hay bombas eléctricas ni productos automatizados. En general, los sistemas por gravedad pierden frente a los sistemas de calefacción forzada en muchos puntos.
- Inercia excesiva al tener que esperar varias horas para que el circuito alcance la zona térmica requerida.
- Complejidad de la instalación debida a la necesidad de calcular con precisión la pendiente del tramo horizontal de la tubería principal de calefacción.
- La ausencia de bomba limita la longitud total de la tubería de calefacción.
- Control constante del nivel de refrigerante en el depósito de expansión.
La zona más adecuada para un sistema con circulación natural es una casa particular con una superficie útil de hasta 100 m2 (una o dos plantas). m y radio horizontal de la cadena de gravedad no superior a 30 m.
Disposición de los equipos del sistema de calefacción con circulación natural en la vivienda
Fecha de actualización: 11-20-2023
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