La pendiente del sistema de calentamiento gravitacional. Esquema de calefacción de una casa privada con circulación natural del refrigerante.

Los sistemas de calefacción (CO) de las casas privadas se llevan a cabo de acuerdo con dos esquemas principales de trabajo: calefacción casa de un piso con circulación natural (EC) y circulación forzada (PC) del refrigerante.
A pesar de que el segundo es más eficaz, el sistema CE todavía se utiliza a menudo en la construcción de viviendas privadas, especialmente en casas pequeñas de un piso.

Si hablamos de cómo funciona este sistema, sin usar términos técnicos entonces se ve así.

Un cierto volumen de agua se calienta en una caldera de calefacción, como resultado de lo cual aumenta de volumen, su densidad disminuye. Debido a esto, el agua fría que ingresa desde abajo la aprieta hacia la parte superior del sistema de calefacción. A partir de aquí, el agua comienza a moverse por gravedad a través del CO, enfriándose gradualmente y emitiendo calor a los radiadores y tuberías de calefacción. Después de completar un círculo completo, regresa al fondo del caldero. Entonces este ciclo se repite.

El sistema de calefacción con circulación natural de una casa de un piso tiene características funcionales que a menudo se utilizan para respaldar el funcionamiento del sistema con una PC. La bomba instalada en ella funciona con normalidad y, en caso de fallo de alimentación, el sistema pasa a funcionar según la opción EC.

Información general.

El hecho de que el esquema de calefacción de una casa de un piso con circulación natural prácticamente no tenga elementos móviles hace que sea posible operarlo sin revisión largo tiempo. Si la distribución de CO se realiza mediante tuberías galvanizadas o de polímero, los plazos pueden llegar a los cincuenta años.

El EC asume automáticamente una baja presión diferencial entre la entrada y la salida. Naturalmente, el refrigerante experimenta cierta resistencia a su movimiento, atravesando dispositivos de calefacción y tuberías. Teniendo esto en cuenta, se determinó el radio óptimo para el funcionamiento normal de CO con EC, treinta metros. Pero hay que entender que la cifra es bastante arbitraria y puede fluctuar.

Debido a las características de diseño, el sistema de calefacción con circulación natural de una casa de un piso tiene una alta inercia. Pasan al menos varias horas desde el encendido de la caldera hasta la estabilización de la temperatura en las instalaciones del edificio. La razón es simple. Primero, el intercambiador de calor de la caldera se calienta y solo entonces comienza el movimiento lento del refrigerante.

Es importante que en aquellos lugares donde las tuberías de CO se colocan horizontalmente, tengan una pendiente obligatoria en la dirección del flujo de refrigerante. Esto logra el movimiento del agua en el sistema sin estancamiento y la extracción automática de aire del sistema hasta su punto superior, que se encuentra en el tanque de expansión. Se fabrica de acuerdo con una de las tres opciones: abierto, con ventilación de aire incorporada o sellado.

Diagramas de cableado

El calentamiento de agua de una casa de una planta con circulación natural se puede realizar de acuerdo con varios esquemas diferentes.

El trabajo, independientemente del esquema elegido, comienza con la creación de un plan de calefacción para una casa de un piso con circulación natural.

El esquema mencionado prevé la colocación de dos tuberías a lo largo del perímetro de la estructura. Se utiliza cuando se requiere calentar áreas suficientemente grandes. La tapa se usa para alimentar agua caliente en CO, el inferior, para devolver el portador de calor enfriado a la caldera. Los radiadores están montados entre ellos. Si es posible, la caldera se monta debajo de este último. Las tuberías se colocan con una pendiente de flujo de agua de al menos 5 grados.

El llenado, especialmente en lugares donde se alimentan varios radiadores a la vez, debe realizarse utilizando una tubería con un diámetro de ≥ 32 mm. Una tubería de metal-plástico o polímero es la más adecuada. La conexión directa a cada radiador debe realizarse con un tubo de 20 mm de diámetro.

Si los diámetros de la tubería se seleccionan correctamente, dicho CO no necesita equilibrarse. A pesar de esto, se deben instalar estranguladores en las conexiones a los radiadores.

Calentar una casa de un piso con circulación natural, hecha de acuerdo con un esquema de dos tuberías, es la opción más costosa en términos de su ejecución (materiales, trabajo), por lo que rara vez se usa.

El sistema más simple que le permite calentar una casa privada de un piso con sus propias manos, hecho de acuerdo con el esquema especificado, es "Leningradka".
Las condiciones de instalación (ángulo de inclinación y diámetros de tubería) son similares a la versión anterior.

La especificidad radica en el hecho de que los radiadores, en este caso, cortan en el anillo calefactor principal (paralelo a la tubería principal).

Además del tanque de expansión, las válvulas de purga de aire son obligatorias instaladas en cada uno de los radiadores. Los cabezales térmicos o aceleradores se colocan en los radiadores más cercanos a la caldera y en los más alejados de ella, lo que ayuda a igualar la temperatura en ellos.

Al elegir la opción indicada, el esquema según el cual se calienta una casa de un piso con circulación natural es el siguiente.

En las secciones de la tubería que suministran agua caliente al CO y devuelven el agua fría a la caldera, se instalan colectores especiales, que son peines, en cada rama de los cuales se instala un acelerador. Cada uno de los radiadores tiene dos conductos, uno de suministro y otro de retorno.

Esta versión, desde el punto de vista de las posibilidades de ajuste, es la más conveniente. Pero su instalación es bastante complicada, hay demasiadas tuberías, que, para mantener un diseño aceptable del local, deberán retirarse en los pisos o detrás de las paredes falsas, lo que automáticamente conduce a un aumento significativo en el costo. de obra y materiales adquiridos. Es fácil asegurarse de esto, basta con mirar el plan de calefacción previamente elaborado para una casa de un piso con circulación natural.

Ventajas y desventajas

Las principales ventajas del CO, que utiliza la circulación natural para su funcionamiento, son la facilidad de instalación y la larga vida útil.

Sin embargo, no hay ventajas sin desventajas. Las principales desventajas de estos CRM incluyen:

• Pequeña distancia de trabajo (radio de acción). Solo se logra un rendimiento aceptable cuando la longitud de las tuberías es ≤ 30 metros lineales.
• No es técnicamente posible regular la temperatura en cada habitación de la casa por separado.
• El agua circula en CO a baja presión, lo que conduce a diferentes temperaturas en diferentes estancias (cuanto más bajas, más lejos de la caldera).
• Un largo período de tiempo que se requiere para que el sistema alcance el modo de funcionamiento y complete el calentamiento de todas las habitaciones de la casa.

Los propietarios modernos a menudo optan por la circulación natural. Las bombas modernas son caras y la gravedad es una fuerza impulsora barata que hace que el agua natural fluya a través de una tubería. Los circuitos de gravedad se utilizan donde no hay electricidad para alimentar la bomba. A veces, la bomba todavía está presente, y en caso de emergencia y parada bajo la influencia de la gravedad. Es decir, incluso cuando el equipo eléctrico no está funcionando, la calefacción de circulación natural sigue funcionando.

La desventaja del diseño es la imposibilidad de usarlo en habitaciones con una gran superficie cuadrada. Pero para cabañas con un área de menos de cien metros cuadrados. m, esta opción es genial. Por esta razón, muchos propietarios deciden utilizar calefacción de circulación natural sin ayuda externa.

El principio de funcionamiento de un sistema de calefacción por gravedad.

El principio de funcionamiento de la calefacción parece simple: el agua se mueve a través de la tubería, impulsada por la cabeza hidrostática, que apareció debido a la diferente masa de agua calentada y enfriada. Esta estructura también se llama gravedad o gravitacional. La circulación es el movimiento del líquido enfriado en las baterías y el líquido pesado bajo la presión de su propia masa hasta el elemento calefactor, y el desplazamiento del agua ligera calentada hacia la tubería de suministro. El sistema funciona cuando la caldera de circulación natural se encuentra debajo de los radiadores.

La circulación natural también es posible en un sistema de calefacción cerrado si está equipado con un vaso de expansión con membrana. A veces, las estructuras de tipo abierto se convierten en cerradas. Los circuitos cerrados son más estables en funcionamiento, el refrigerante no se evapora en ellos, pero también son independientes de la electricidad.
Que influencias

La circulación del agua en la caldera depende de la diferencia de densidad entre el líquido frío y caliente y de la diferencia de altura entre la caldera y el radiador más bajo. Estos parámetros se calculan incluso antes del inicio. La circulación natural ocurre porque temperatura de retorno en. El refrigerante tiene tiempo de enfriarse, moviéndose a través de los radiadores, se vuelve más pesado y, con su masa, empuja el líquido calentado fuera de la caldera, obligándolo a moverse por las tuberías.

La altura del nivel de la batería por encima de la caldera aumenta la presión, ayudando al agua a superar más fácilmente la resistencia de las tuberías. Cuanto más altos son los radiadores con respecto a la caldera, mayor es la altura de la columna de retorno enfriada y con mayor presión empuja el agua calentada hacia arriba cuando llega a la caldera.

La densidad también regula la presión: cuanto más se calienta el agua, menor es su densidad en comparación con el retorno. Como resultado, se empuja hacia afuera con más fuerza y ​​la presión aumenta. Por esta razón, las estructuras de calentamiento por gravedad se consideran autorreguladas, porque si cambia la temperatura de calentamiento del agua, la presión sobre el refrigerante también cambiará, lo que significa que su consumo cambiará.

Durante la instalación, la caldera debe colocarse en la parte inferior, debajo de todos los demás elementos, para garantizar una carga suficiente de refrigerante.

Diagrama de instalación de sistemas de calefacción por gravedad.

Dado que la circulación de agua en el sistema de calefacción se realiza sin la participación de una bomba, para el flujo libre de líquido a través de las líneas, estas deben tener un diámetro mayor que en un circuito donde la circulación de agua es forzada. El sistema de gravedad funciona reduciendo la resistencia que debe superar el agua: cuanto más lejos está la tubería de la caldera, más ancha es.

El calentamiento de agua con circulación natural puede tener cableado superior o inferior. Cuando se diseña un cableado de dos tuberías, el agua caliente ingresa directamente a cada batería y no las pasa alternativamente, como en un esquema de una tubería.

El cableado superior, en el que el refrigerante sube primero al techo y desde allí desciende a las baterías, es el más adecuado para llevar a cabo la instalación de dicha estructura. Si el cableado es, entonces se construye un circuito de aceleración: una diferencia de altura en la que primero sube el agua de la caldera, donde en la parte superior de la tubería ingresa al tanque de expansión y luego baja a los radiadores de calefacción.

Cuanto más alto esté ubicado el calentador, mayor será la presión dentro de la tubería. Por lo tanto, las baterías de los pisos superiores a menudo se calientan mejor que las de los pisos inferiores. En consecuencia, si la circulación natural es de dos tubos, las baterías colocadas al mismo nivel que la caldera o debajo no se calientan lo suficiente.

Para evitar tal situación, la sala de calderas está profundamente enterrada, proporcionando una presión suficientemente alta para que el refrigerante pase a través de las tuberías a la velocidad requerida. La caldera se coloca en un sótano, aproximadamente a 3 metros por debajo del centro del elemento calefactor más bajo. Tubos con agua caliente por el contrario, lo levantan lo más posible, colocando un tanque de expansión en el punto más alto de la estructura, y luego el agua de la tubería de suministro baja a los radiadores.

Sistema monotubo para el hogar: cálculo del diámetro de las tuberías

PARA características distintivas, que posee un sistema de calefacción monotubo con circulación natural, incluyen:

• Sin línea de retorno: la línea de retorno enfriada fluye de regreso al elemento calefactor a través de la misma tubería.
• Los radiadores de los pisos inferiores se calientan peor, porque el agua corriente abajo ya se ha enfriado en los radiadores ubicados arriba. Por lo tanto, cuanto más lejos esté la batería de la caldera, más secciones debe tener para garantizar un calentamiento uniforme de todas las habitaciones.
• El agua circula por las tuberías, impulsada por la diferencia de temperatura. Se puede instalar un grifo en cada radiador, que variará la cantidad de agua entrante, enviando el resto a otros radiadores y regulando la calefacción de la habitación.
• Si el agua fluye secuencialmente de un radiador a otro, enfriándose a lo largo del camino, no debe colocar válvulas de cierre en los radiadores, porque esto puede provocar una ralentización del movimiento del refrigerante a través de las tuberías.

Los sistemas de calefacción de circulación natural con conexión en serie de radiadores se montan utilizando el cableado superior. En consecuencia, es posible usar un esquema de circuito único solo en una casa con un ático, donde se ubicará la línea de suministro. A pesar de esto, un esquema de calefacción de circulación natural de este tipo es popular, porque es fácil de instalar y se requieren menos tuberías que para una de dos tuberías.

Cómo regular la temperatura en un sistema de suministro de agua de calefacción cerrado forzado

Para controlar el microclima en la habitación, puede colocar secciones de cierre en los radiadores. El refrigerante calentado, que llega al radiador, se dividirá en dos corrientes. Uno pasa a través del radiador, calentando la habitación, y el segundo fluye a través de una tubería de derivación que dirige parte del flujo de refrigerante más allá del radiador en la dirección de desplazamiento. Al agregar circuitos de derivación al circuito de calefacción, debe recordarse que no deben tener el mismo diámetro que la tubería de suministro, de lo contrario, el radiador no recibirá suficiente agua para calentar. Normalmente, el diámetro de la sección de derivación se hace un tamaño más pequeño que el diámetro de la tubería de suministro para evitar este problema. Se coloca una válvula entre el circuito de derivación y la entrada del radiador, que regula el flujo de agua hacia la batería, cambiando así el régimen de temperatura. Un sistema de calefacción de una tubería de circulación natural puede calentar su hogar sin ningún problema.

Además de la válvula manual, se pueden utilizar termostatos del radiador para controlar la temperatura. Con su ayuda, se establece la temperatura deseada en la habitación y el termostato la mantiene de forma independiente, sin interferencias externas, que debiliten o aumenten el flujo del refrigerante. Los termostatos vienen con sensores integrados y remotos. Los primeros se ubican directamente en la batería de calefacción, y los remotos, o como también se les llama, remotos, se sacan fuera del calentador y se conectan a él mediante un capilar. La ventaja de los sensores remotos es la medición precisa de la temperatura ambiente, mientras que los integrados pueden dar lecturas falsas bajo la influencia de factores externos: la ubicación de la batería en el nicho, la influencia de la temperatura de la batería misma , elementos decorativos cubriendo el radiador.

Cómo diseñar un sistema de dos tuberías con pendiente en una casa privada de un piso con tuberías de polipropileno

En un sistema de dos tubos, hay una línea de suministro y retorno. El agua caliente ingresa a los radiadores desde la tubería superior y luego, después de enfriarse, fluye hacia la caldera a través de la inferior. El tanque de expansión se monta inmediatamente después de la caldera, está conectado al circuito por una tubería vertical. Instálelo de modo que esté en el punto más alto de la estructura. Cada elemento calefactor del sistema está conectado a una tubería de retorno, a través de la cual el portador de calor frío ingresa a la caldera.
Pros y contras del tipo

La calefacción por gravedad con un elevador vertical significa calentar un edificio de varios pisos. Esta opción es más cara, pero está protegida de la formación de congestión de aire.

Un elevador horizontal es una opción económica, pero cuando se mueve, el refrigerante se mezcla con el aire. Este matiz es fácil de eliminar: al instalar la calefacción de autocirculación con sus propias manos, debe agregar salidas de aire al sistema.

Beneficios de un sistema de calefacción por circulación natural

Ventajas de la circulación natural:

1. Fácil de instalar y usar
2. Alta estabilidad térmica del circuito.
3. Falta de ruido durante el funcionamiento (ya que no hay una bomba que funcione ruidosamente)
4. Consumo energético económico (con aislamiento adecuado de tuberías y edificios)
5. Autonomía: el sistema puede funcionar fácilmente sin electricidad.
6. Durabilidad y durabilidad: con el cuidado adecuado, el sistema de calefacción por gravedad de una casa particular puede funcionar sin necesidad de reparaciones durante 30 años.

Contras de la circulación natural monotubo con bomba

Debilidades del circuito de calefacción gravitacional:

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• El área del edificio, que se calienta mediante un sistema de calefacción de uno o dos tubos con circulación natural, no debe exceder los 100 metros cuadrados.
• La longitud del contorno en el plano horizontal: dentro de los 30 m (de lo contrario, no habrá suficiente presión)
• Es imposible instalar calefacción en una casa de una planta con circulación natural en un edificio sin ático, porque un tanque de expansión se encuentra en el ático.
• Existe una alta probabilidad de que el agua se congele, debido a que las tuberías fuera de las viviendas deben aislarse cuidadosamente.

El sistema de calefacción de circulación natural es simple y muy confiable.

M. Ivanov

En las calderas de vapor, para convertir el agua de alimentación en vapor, se utilizan varios esquemas de circulación de refrigerante: natural, múltiple forzado y de flujo directo. Las calderas más extendidas son las calderas de circulación natural.

La tecnología de producción de vapor implica una secuencia de varios procesos fisicos... Todo comienza con el calentamiento del agua de alimentación, que ingresa a la caldera a una determinada presión generada por la bomba de alimentación. Este proceso ocurre con un solo paso de agua a través de las tuberías de una superficie de calentamiento por convección, llamado economizador (Fig. 1).
Después del economizador, el agua ingresa a las superficies de calentamiento por evaporación, que generalmente se encuentran en las cámaras de combustión de las calderas de vapor. Por el nombre de este elemento de caldera, se desprende que aquí se genera vapor, que luego ingresa al sobrecalentador de algunas calderas. El vapor pasa una vez a través de las tuberías del sobrecalentador calentado por los gases de combustión, pero las superficies de calentamiento que generan vapor pueden ser diferentes. Muy a menudo, en las calderas, la mezcla de vapor y agua pasa repetidamente a través de los tubos calentados de las paredes del horno debido a la circulación natural o como resultado de la circulación forzada repetida (usando una bomba especial). En las calderas, que se denominan calderas de flujo directo, la mezcla de vapor y agua pasa una vez por las superficies de calentamiento que se evaporan, debido a la presión creada por la bomba de alimentación.
Detengámonos con más detalle en las características del proceso de generación de vapor en calderas con circulación natural.
En la Fig. 1 muestra un diagrama de una caldera de tambor con circulación natural, realizada según el esquema tradicional en forma de U. El agua de alimentación ingresa al economizador ubicado en el eje de convección. El economizador es la primera parte del recorrido del vapor de agua de la caldera: el agua que se calienta en él ingresa al tambor, que, en su parte inferior, está conectado tanto a bajantes no calentados como a elevadores calentados. El agua de la caldera se baja a través de tuberías sin calefacción hasta los colectores ubicados en el borde inferior de la cámara de combustión. Desde estos colectores, el agua ingresa a los tubos verticales de las paredes del horno. Es aquí, gracias al poderoso flujo de calor de la combustión de combustible orgánico, donde comienza el proceso real de vaporización. Con un solo paso a través de las pantallas del horno, no toda el agua se evapora: la mezcla de vapor y agua regresa al tambor. La separación de agua y vapor tiene lugar en el volumen del tambor. El vapor ingresa al consumidor o al colector de entrada del recalentador, y el agua de la caldera ingresa nuevamente a las bajantes del circuito de circulación.

Arroz. 1. Esquema de una caldera de tambor con circulación natural, que funciona con combustible pulverizado:
1 - quemadores; 2 - cámara de combustión; 3 - pared del horno; 4 - tambor; 5 - bajantes; 6 - vieira; 7 - sobrecalentador; 8 - conducto de gas convectivo; 9 - economizador; 10 - calentador de aire tubular; 11 - colectores inferiores de paredes del horno

El movimiento de elevación y descenso a lo largo del circuito de circulación natural (es decir, a lo largo de tuberías de elevación calentadas y de descenso sin calefacción) ocurre debido a la diferencia de densidad entre el agua de la caldera y la mezcla de agua y vapor.
Para aumentar la confiabilidad de la circulación en calderas de tambor. Alta presión sanguínea(17-18 MPa) se utiliza el movimiento forzado de la mezcla de vapor y agua en las paredes del horno (Fig. 2, b). Como se puede ver en los diagramas anteriores, una caldera de circulación forzada se diferencia de una caldera de circulación natural (Fig. 2, a) por la presencia de una bomba de agua de la caldera. La misma figura (2, c) muestra un diagrama de una caldera de paso único.

Arroz. 2. Esquema de movimiento de agua y vapor:
a) caldera de tambor con circulación natural; b) caldera de tambor con circulación forzada; c) caldera de un solo paso
1 - bomba de alimentación; 2 - economizador; 3 - tambor superior de la caldera; 4 - bajantes; 5 - tubos de elevación por evaporación; 6 - sobrecalentador; 7 - bomba de circulación; 8 - colector inferior

En las calderas de paso único, que no tienen tambor y el circuito está abierto, la conversión de agua en vapor ocurre en una pasada del calentador y la tasa de circulación es igual a uno. En calderas de tambor, esta cifra es mayor. En calderas con circulación forzada, que tienen calentadores en forma de bobina, la velocidad de circulación suele ser de 3 a 10. En calderas con convección natural, este parámetro suele ser 10-50, y con una baja carga térmica de tuberías: 200-300.

Características y Beneficios

El principal parámetro que se guía al elegir una marca de una caldera de vapor de circulación natural (PECC) es su capacidad de vapor, medida en t / ho kg / h. Una amplia gama de modelos de PKEC le permite elegir calderas con el rendimiento requerido, que van desde varios kilogramos hasta varias toneladas de vapor por hora. Los indicadores importantes del estado del vapor de agua son su presión y temperatura.
Una amplia gama de modelos PECC permite generar vapor de agua con sobrepresión desde décimas hasta varias decenas de atmósferas. SCEC puede trabajar en diferentes tipos combustibles fósiles: gas natural, carbón, leña y desechos de madera, así como combustible líquido: petróleo crudo (estabilizado), fueloil, combustible diesel... En varios casos, se utilizan dispositivos de combustión especiales que permiten que el PECC funcione con varios tipos de combustible. Además de su aplicación tradicional para la generación de vapor de proceso, se utilizan ampliamente en diversos campos: en el transporte ferroviario y acuático, en las industrias alimentaria, ligera y minera.
Las principales ventajas de PKEC son alta confiabilidad, facilidad de operación, mayor grado de automatización y rentabilidad.
La creación de condiciones para la confiabilidad de la circulación en las paredes del horno se logra limitando la presión de funcionamiento de la unidad de caldera, generalmente no superior a 155 atm. Esto se debe al hecho de que a presiones más altas, la diferencia de densidad entre el vapor y el agua se reduce en gran medida, por lo que no se garantiza una circulación eficaz.
Los fabricantes modernos de PCEC se completan con un sistema de control y protección por microprocesador. Por ejemplo, el sistema Alpha-M fabricado por Energetik (Moscú) permite lograr simplicidad y facilidad de mantenimiento. El uso de tales sistemas optimiza la relación combustible-aire en diferentes consumos de combustible, lo que tiene un efecto beneficioso sobre la eficiencia de la producción de energía térmica.
Las calderas de este tipo se pueden operar en varias zonas climáticas, no requieren complejas puesta en marcha de obras... Una ventaja significativa de no demasiado grande modelos modernos PCEC es su diseño monobloque. Este diseño proporciona una instalación compacta en el mismo marco con un conjunto de ventilador, extractor de humo y bomba de alimentación. La combinación de un alto grado de sofisticación en el diseño con sistemas de control y monitorización precisos permite alcanzar valores elevados de eficiencia en el PECC, que pueden superar el 90%.
En un diseño monobloque, las calderas se suministran como una sola unidad transportable: ensambladas, revestidas y revestidas. Su instalación es relativamente sencilla. La compacidad de la disposición del equipo no impide la realización de reparaciones de rutina y de emergencia, así como la implementación de procedimientos preventivos: todas las unidades y piezas están disponibles para su inspección.

PCEC en el mercado ruso

En el mercado ruso de calderas de vapor, así como en toda la CEI, las calderas industriales con circulación natural se pueden encontrar con más frecuencia que otras, y hay productos de fabricantes nacionales y extranjeros. Las calderas fabricadas en Rusia están marcadas con un índice "E", que refleja el principio de circulación natural del refrigerante en estos modelos. Por el precio, son más ventajosos en comparación con sus homólogos extranjeros.
Las calderas de vapor de la serie "E", fabricadas por LLC PTO (Moscú), son calderas de tubos de agua verticales con dos tambores ubicados en un eje vertical e interconectados por tuberías con un diámetro de 51 mm.
Las calderas de la serie "E" se fabrican con las siguientes modificaciones, según el combustible utilizado: E 1.0-0.9 G-Z (E) - para funcionamiento con gas natural, E 1.0-0,9 M-Z (E) - para funcionamiento con fuel oil, E 1.0-0.9 RZ (E) - para operación con combustible sólido, E 1.6-0.9 HMN (E) - para operación con gas o fuel oil. El primero de los grupos de números que siguen al sufijo "E" denota la capacidad de vapor (t / h), el segundo - la presión de vapor en la caldera (MPa). La designación "H" indica la presencia de un sistema de presurización en la caldera.
Las calderas de la serie "E" están diseñadas para la producción de vapor saturado con una presión de trabajo de 8 atm. Este vapor es consumido por varias empresas industriales, transporte y empresas. Agricultura para necesidades de calefacción, tecnológicas, domésticas y domésticas.

Arroz. 3. Caldera de vapor con circulación natural E-1.0 - 0.9 HM.

GC " Sistemas complejos"(San Petersburgo) ofrece calderas de vapor de la serie" KE "- con hornos mecánicos estratificados con una productividad de 2,5 a 10 t / h. Estas calderas están diseñadas para generar vapor saturado o sobrecalentado, que se utiliza para necesidades tecnológicas. empresas industriales, así como en sistemas de calefacción, ventilación y suministro de agua caliente.
La serie "KE" se subdivide en modificaciones "KE-S", equipadas con dispositivos de combustión en capas, y modificaciones "KE-MT", en las que hay un horno de combustión preliminar de alta velocidad.
Las calderas de la serie DE son ofrecidas por el grupo industrial Generation (Berezovsky, región de Sverdlovsk). Pueden funcionar con varios tipos de combustible (gas, fuel oil) y tienen una capacidad de 4 a 25 t / h. Diseñado para generar vapor saturado o ligeramente sobrecalentado utilizado para necesidades tecnológicas de empresas, así como para calefacción, ventilación y suministro de agua caliente. La serie ME se diferencia de la serie anterior en que las calderas de esta serie tienen una superficie de calentamiento un 20% más grande y, en consecuencia, una mayor eficiencia. La empresa Tepluniversal (San Petersburgo) también ofrece calderas de la misma serie.
De los fabricantes extranjeros, se puede nombrar la empresa italiana Garioni Naval, que suministra a Mercado ruso modelos industriales de la marca GMT / HP 200-2000, producción de vapor de 0,3 a 3,5 t / h. Rasgo distintivo calderas de esta serie: el valor de la presión de funcionamiento del vapor producido, que puede variar de 5 a 110 atm. La presión de vapor de agua en el rango especificado corresponde a una temperatura del refrigerante de 152 a 318 ° C, lo que permite utilizar calderas de esta serie en varias industrias industria.
Calderas de vapor presión alta con circulación natural, el tipo NRV (empresa alemana BBS GmbH) tiene una capacidad de vapor de 0,3 a 8 t / h. Las calderas tubulares de agua de esta serie son capaces de producir vapor saturado con una presión de funcionamiento de hasta 120 atm. Un fluido caloportador con tales parámetros se suele utilizar en las industrias química, petroquímica, alimentaria y cosmética.
También se presentan calderas de vapor de baja presión de fabricación extranjera. Entonces, la empresa Viessmann (Alemania) produce calderas de la marca Vitoplex 100-LS con una productividad de 0.26-2.2 t / h en combustible líquido o gaseoso, con una presión de trabajo en la caldera de 7 atm.

En ausencia de un suministro eléctrico inestable, los sistemas de calefacción para casas privadas a menudo se organizan sobre la base de un esquema con circulación natural del refrigerante. Dicho esquema es completamente no volátil, capaz de satisfacer las necesidades de calefacción. Casas pequeñasárea hasta 60 - 70 m 2. El material del artículo describe el principio de funcionamiento, diseño y tipos de un sistema con circulación gravitacional, ofrece recomendaciones sobre la elección de materiales y la instalación.

El principio de funcionamiento del circuito con circulación natural.

El principio de funcionamiento de un sistema de calentamiento por gravedad se basa en las propiedades termofísicas del agua. Cuando se calienta, el líquido adquiere una densidad más baja y, en consecuencia, masa. El refrigerante caliente calentado en la caldera sube en una tubería vertical, a menudo llamada cabezal de refuerzo.

El espacio liberado está naturalmente ocupado por un refrigerante más frío, de mayor densidad y masa, concentrado en la parte inferior del sistema. Debido a la formación de una diferencia en las densidades del portador de calor frío y caliente, se produce un ciclo constante de movimiento del agua en el sistema de calefacción.

El componente gravitacional de la circulación se mejora mediante la construcción de tuberías del sistema con una pendiente estándar, que es de al menos 2 mm por 1 metro de longitud. La pendiente está orientada hacia el movimiento del refrigerante.

Durante el funcionamiento del sistema, el agua tiene una velocidad de movimiento baja; cualquier resistencia hidráulica afecta negativamente la calidad de la circulación. El circuito funciona sin equipo de bombeo y consumo de energía eléctrica.

Diseño de sistema de circulación natural

El elemento básico del sistema de calefacción, la caldera, se encuentra en el punto más bajo del sistema. Un colector de refuerzo vertical se eleva desde el generador de calor. Altura recomendada del colector: desde 2,5 metros, diámetro de la tubería: al menos 50 mm.

Un tanque de expansión de tipo abierto está ubicado en el punto superior del colector de refuerzo, en el lugar donde la tubería gira hacia los radiadores. El tanque de expansión está equipado opcionalmente con una línea de desbordamiento conectada al alcantarillado. A través de él, el exceso de agua que se forma durante el calentamiento y la expansión se vierte en la alcantarilla.

El tanque de expansión puede equiparse con una línea de reposición conectada al sistema de suministro de agua. En ausencia de una línea de reposición, el sistema se repone con agua manualmente. Los tanques de expansión, cuando se colocan en una habitación sin calefacción, deben estar debidamente aislados.

El expansomat, además de las funciones de compensación por expansión térmica y maquillaje, realiza la función de ventilación de aire natural. Las tuberías se instalan con una pendiente de tal manera que las burbujas de aire no se lleven al sistema, ya que el agua tiene una velocidad baja, sino que se elevan hasta el punto superior en el que está instalado el RB.

Desde el punto superior, el colector de aceleración cambia de dirección a horizontal y se coloca en los radiadores de calefacción con una pendiente estándar. El sistema de calefacción en términos de tubería del radiador tiene 2 tipos:

1. Tubo único;
2. Dos tubos.

Un sistema de un solo tubo con circulación natural tiene la propiedad de reducir la temperatura en cada radiador posterior en una fila.

Sistema de calefacción monotubo de circulación natural

La construcción de derivaciones para mejorar la calidad de la regulación crea una resistencia hidráulica innecesaria, por lo tanto, el sistema se construye con mayor frecuencia de acuerdo con el principio más simple: los radiadores se conectan a la tubería de suministro en serie, una tubería de retorno sale del último radiador y se conecta a la caldera.

La conexión diagonal del radiador se considera la más eficiente en cuanto a transferencia de calor, la menor calidad es la lateral (con cableado vertical) y la inferior. La imperfección del sistema de un solo tubo, una disminución de la temperatura en los radiadores, se puede compensar parcialmente con un aumento en el número de secciones en los últimos radiadores.

El sistema de calefacción de dos tubos es más conveniente de regular. Aquí los radiadores están conectados en paralelo a las tuberías de suministro y retorno.

Para la instalación de un sistema de este tipo, se requiere una mayor cantidad de tubería, respectivamente, el circuito tiene una mayor resistencia hidráulica. El control de temperatura en los radiadores se lleva a cabo mediante 2 métodos:

1. Forzado, con la ayuda de válvulas;
2. Naturalmente, debido a un cambio gradual en el diámetro de las tuberías.

La regulación forzada se puede realizar con válvulas de bola que tengan una sección transversal de paso total. Las válvulas de control son de poca utilidad para esta tarea, ya que tienen una alta resistencia hidráulica y tienen un área de flujo reducida.

Un cambio gradual de diámetro se lleva a cabo de acuerdo con el principio de una disminución gradual del diámetro del suministro al último radiador y una expansión gradual del retorno de éste a la caldera. La implementación de dicho esquema requiere un cálculo cuidadoso, que es bastante difícil de realizar por su cuenta.

En cualquier caso, ambos métodos de control aumentan significativamente la resistencia hidráulica del sistema en su conjunto, lo que afecta negativamente la calidad de la circulación y puede provocar su parada. Por lo tanto, el sistema de una tubería es aún más popular, incluso con su propio inconveniente: la diferencia de temperatura al principio y al final del circuito de calefacción.

Para los sistemas de calefacción con circulación natural, destinados a calentar casas con un área de no más de 70 m 2, la caída de temperatura en el último radiador puede ser de 5 a 10 0 C.Por lo general, este inconveniente se compensa parcialmente con un aumento en el número de secciones de este último en una serie de dispositivos de calentamiento. Además, los esquemas de un solo tubo a menudo se actualizan instalando bomba de circulación.

En ocasiones, una caldera de calefacción indirecta se integra en un sistema de calefacción de circulación natural. Se recomienda instalarlo en el punto superior del colector de refuerzo, el tubo de salida de refrigerante de la caldera se dirige horizontalmente con una pendiente hacia los radiadores. El funcionamiento de la caldera en un circuito de gravedad no es diferente alta calidad- la temperatura del agua no está regulada, la temperatura del agua depende directamente de la temperatura del refrigerante.

Conexión de circuitos de calefacción por suelo radiante a sistemas tipo de gravedad no producido. Esto se debe al hecho de que los circuitos individuales de pisos calentados por agua tienen una alta resistencia, la circulación solo es posible con la ayuda de una bomba de circulación. La instalación de una bomba en los puntos donde los pisos están conectados a un sistema de circulación gravitacional introducirá un fuerte desequilibrio hidrodinámico y puede violar los principios de la circulación natural.

Materiales y equipos del sistema de calefacción

1. La caldera debe colocarse en el punto más bajo del sistema;
2. La pendiente de las tuberías debe ser de al menos 2 mm por 1 metro lineal de longitud;
3. El sistema se monta con un mínimo de resistencia hidráulica: vueltas, constricciones, un número mínimo de válvulas.

Como generadores de calor para sistemas de gravedad, se utilizan principalmente calderas de suelo con mayores diámetros de conexión y dimensiones del intercambiador de calor en comparación con los modelos de pared.

El tipo principal de dispositivos de calefacción para un circuito de gravedad son los radiadores de hierro fundido. Tienen una sección transversal de flujo aumentada del dispositivo.

Otros tipos de radiadores (así como convectores) tienen una sección interna pequeña y crean una resistencia innecesaria.

A menudo, los sistemas con circulación natural se realizan sin ningún dispositivo de calefacción: se colocan a lo largo del perímetro de las instalaciones tubos de acero... En este caso, la circulación ha mejores parámetros, pero para lograr el tamaño requerido de la superficie de intercambio de calor, puede ser necesario un aumento en el diámetro de las tuberías. Además, esta configuración de calefacción no es atractiva externamente, ocupa mucho espacio.

Para la instalación de calefacción, se utilizan principalmente tubos de acero.

En cualquier caso, el elevador de refuerzo está construido en acero, ya que la temperatura en la zona de la caldera alcanza valores altos. Las tuberías de polipropileno estabilizado se utilizan con menor frecuencia. El diámetro de tubería recomendado es de 32 mm y más.

No se recomiendan otras tuberías de polímero (tuberías de polipropileno reticulado de metal-plástico). Los accesorios de estos sistemas reducen significativamente el área de flujo y crean una resistencia hidráulica innecesaria, lo que evita la circulación natural.

Las tuberías de calefacción deben colocarse abiertamente. El enrutamiento oculto significa un aumento significativo en el número de conexiones y giros.

Ventajas y desventajas de un sistema de circulación natural.

Las ventajas del esquema con el movimiento gravitacional del refrigerante son los siguientes indicadores:

1. No volatilidad completa;
2. Sencillez del dispositivo y funcionamiento.

El sistema con circulación natural también tiene muchas desventajas:

1. Complejidad de la regulación;
2. Distribución desigual del calor;
3. Aspecto poco atractivo;
4. Limitaciones de potencia térmica;
5. La complejidad de la autoinstalación requiere la participación de un soldador.

El sistema de calefacción de circulación natural se utiliza ahora más como una medida forzada. La principal razón para la construcción de sistemas de calefacción por agua caliente por gravedad son los graves cortes de energía. Sin embargo, en algunas situaciones, la construcción de calefacción por gravedad es la única solución técnica posible para calentar casas privadas y casas de veraneo.

En las casas particulares se utiliza un sistema de calefacción de circulación natural (que utiliza presión por gravedad). La principal ventaja de un sistema de este tipo es la independencia casi total de la fuente de alimentación de la casa.

La circulación de agua (portador de calor) en tal sistema se debe a la presión gravitacional. Las condiciones para la aparición de dicha presión son la diferencia en la temperatura del agua y la posición relativa de la caldera y los dispositivos de calefacción (baterías, etc.) a lo largo de la altura.

Usando el sistema más simple como ejemplo, puede comprender cómo funciona el sistema. El agua calentada por la caldera, como saben, se expande y su densidad ( Gravedad específica) disminuye. A medida que se vuelve más fácil agua fría, flota como mantequilla. El agua fría toma su lugar en la caldera y también se calienta.

Por supuesto, este proceso solo es posible en un sistema cerrado. En los dispositivos de calefacción, el agua calentada se enfría, se vuelve más pesada y, como resultado, tiende hacia abajo, ayudando activamente a la circulación. El sistema siempre busca el equilibrio. Esto no debe olvidarse al considerar ciertas opciones.

Por tanto, la presión gravitacional depende de la diferencia de temperatura. ¿Cómo afecta la distancia vertical? En la figura vemos que la batería se ubica ligeramente por encima de la caldera. Es en la batería donde el agua se enfría y se vuelve más pesada. Dado que el agua enfriada es más alta que el agua calentada en la caldera, naturalmente tiende hacia abajo y desplaza el agua calentada de la caldera, ocupando su lugar.

En otras condiciones, cuando la batería está al nivel de la caldera (como regla, los niveles están determinados por los centros de la caldera y la batería), el nivel del agua fría en la batería está al mismo nivel que el agua fría en el caldera.

El resultado es obvio: la presión gravitacional disminuye y la circulación empeora. Exactamente lo suficiente para mantener solo el nivel de agua más fría en la batería a la misma temperatura en la caldera.

Sin embargo, el sistema aún está operativo y la batería sigue emitiendo calor. La caldera continúa funcionando, el agua enfriada en la batería todavía está a una temperatura suficientemente alta y se crea el efecto de calentamiento completo de la batería.

Pero las cosas son completamente diferentes cuando la batería está debajo de la caldera. Su temperatura es baja y el agua enfriada no puede desplazar el agua caliente de la caldera, ya que ya es más baja que ella. La presión gravitacional está al borde de la extinción, la circulación prácticamente desaparece.

Surge una situación paradójica: la batería está fría, y ya no es posible subir la temperatura con la caldera, ya está a punto de hervir. Aquí está la dependencia de la presión gravitacional de la altura de las baterías en relación con la caldera.

¿Cómo se ve un sistema de circulación natural desde un punto de vista matemático? Volvamos a nuestra primera opción y consideremos la presión de una columna de agua con una altura H en el área de la caldera (P cat) y en el área de la batería (P baht).

La presión en el área de la batería vendrá determinada por la fórmula:

• p o - densidad del agua enfriada, kg / m3;
• p g es la densidad del agua caliente, kg / m3;
• g - aceleración debida a la gravedad, 9,81 m / s2;
• h es la distancia vertical desde el centro de calefacción al centro de enfriamiento (desde la mitad de la altura de la caldera hasta la mitad del dispositivo de calefacción), m.

Con base en lo anterior, podemos decir con confianza que la presión gravitacional depende muy poco de la ubicación de la tubería de suministro con agua caliente, porque la tubería no es el principal elemento de enfriamiento del sistema. Afecta la presión tanto como puede enfriar el agua.

Por lo tanto, a veces los elevadores desde la caldera hasta la tubería de suministro superior están aislados con ella, y desde la tubería de suministro hasta la batería, el agua se suministra con una tubería de mayor diámetro sin aislamiento, lo cual está bastante justificado. De esta manera, se mantiene una temperatura alta a lo largo de toda la longitud de la tubería de suministro horizontal y se crea enfriamiento en el tubo ascendente de suministro.

Como resultado de un ligero enfriamiento en la tubería, el punto medio del dispositivo de enfriamiento se eleva ligeramente, lo que conduce a un ligero aumento de la presión gravitacional efectiva en el sistema con circulación natural.

La confiabilidad de la circulación natural en el sistema de calefacción también depende de la resistencia total al movimiento del agua en el sistema, así como del esquema de su construcción.