Il concetto di dispositivo di raffreddamento a gravità può essere paragonato in un certo senso alla ventilazione naturale, in cui si realizza la libera circolazione dei flussi d'aria. Nel caso dell'ambiente acquatico, il movimento avviene lungo i contorni senza il supporto di energia e potenza da dispositivi e risorse di terze parti. Ciò offre i vantaggi di un sistema di riscaldamento a gravità, ma causa anche una serie di svantaggi. Uno di questi è la complessità della sua implementazione tecnica.
Come funziona il sistema
La gravità è assicurata dalla legge della fisica, secondo la quale flussi caldi di aria e acqua salgono naturalmente. A differenza dei sistemi a circolazione forzata, non è necessario attivare apparecchiature di pompaggio o generatori di vapore che spingono il fluido di lavoro in pressione lungo ilcontorni. Nelle condizioni di una casa privata, un sistema di riscaldamento a flusso per gravità è vantaggioso solo per la connessione minima di comunicazione indiretta e nodi energetici. Ma questo non significa affatto che l'utente dovrà occuparsi solo di pipe. Una caldaia situata nel punto più basso del complesso si occuperà del riscaldamento dell'acqua. Da esso, attraverso tubi, i flussi saranno diretti ai riscaldatori-consumatori del liquido di raffreddamento (convettori, radiatori, batterie). Inoltre, l'acqua già di raffreddamento passa nella sezione del vaso di espansione e, quando si accumula, defluisce nel canale di scarico, nella caldaia o nella fogna.
Sistemi monotubo e bitubo
Gli schemi per i circuiti di riscaldamento possono essere diversi. Nel più semplice sistema a un tubo, non è presente un montante di ritorno del liquido di raffreddamento con presa d'acqua. I sistemi verticali di questo tipo sono tecnicamente più facili da implementare, il che consente di risparmiare sullo sforzo fisico e sulle finanze. Ma ci sono anche seri inconvenienti nei sistemi di riscaldamento a gravità monotubo, che si esprimono nelle seguenti sfumature:
- La mancanza della possibilità di regolare la temperatura per ogni riscaldatore separatamente, poiché sono collegati in serie.
- Posizione obbligatoria del vaso di espansione per il riempimento verticale.
- Requisiti di pressione più elevati per la circolazione dell'acqua. Per questo motivo, gli impianti monotubo vengono eseguiti più spesso secondo i principi del movimento forzato del liquido di raffreddamento con il collegamento di pompe.
In un sistema a due tubi, il calore viene distribuito uniformemente. Un circuito dirige i flussi caldi ai radiatori condizionati,e il secondo serve il ramo di ritorno, attraverso il quale l'acqua fredda ritorna all'apparecchiatura ricevente. A causa dell'equilibrio del liquido di raffreddamento nella tubazione, lo schema a due circuiti è più facilmente suscettibile alla regolazione naturale per effetto della gravità senza il supporto di apparecchiature di circolazione aggiuntive.
Sistemi aperti e chiusi
La differenza tra questi sistemi sta nelle prestazioni del vaso di espansione, il punto più alto dell'intero complesso. In serbatoi aperti, l'acqua si accumula fino a quando il meccanismo del galleggiante non funziona. Il liquido riempie il serbatoio fino a un certo livello, dopodiché il galleggiante attiva il rilascio della miscela d'aria e il riempimento attraverso il montante collegato. In un sistema di riscaldamento a gravità chiuso viene utilizzato un serbatoio a membrana, in cui sono previste due sezioni: aria (miscela di gas) e acqua nella parte inferiore. Alla pressione minima il contenitore è vuoto, ma man mano che si riempie di liquido, la membrana inizia a comprimere la parte superiore, aprendo così la valvola dell'aria ed equalizzando la pressione.
Selezione caldaia
Utilizzare il concetto di riscaldamento per gravità in sé significa che in casa non vengono forniti né gas né elettricità. Diversamente, sarebbe più razionale organizzare la circolazione forzata con fornitura di calore di potenza sufficiente dalla principale fonte di energia. Pertanto, l'unica opzione per una caldaia per un sistema di riscaldamento a flusso per gravità sarà un'unità a combustibile solido, ad esempio una a legna. Anche la combinazione di circolazione naturale e una stufa tradizionale dà ragioniparlare della bassa potenza del complesso. Il sistema sarà inizialmente inefficiente, ma la sua efficienza può essere aumentata a causa dell'effetto pirolisi, che contraddistingue le moderne modifiche degli impianti di caldaie a combustibile solido con una capacità da 20 a 40 kW con due camere di combustione. Nel vano aggiuntivo vengono bruciati i gas generati durante la prima combustione del combustibile. A proposito, ridurre al minimo i prodotti della combustione all'uscita ridurrà anche i requisiti per il camino.
Scelta del materiale del tubo
Come per gli impianti idraulici, i tubi in plastica e metallo possono essere utilizzati per un sistema di riscaldamento a circolazione naturale. Le restrizioni sull'uso di determinati materiali dipendono da fattori e condizioni individuali. Ad esempio, un sistema di riscaldamento aperto prevede un maggiore effetto di aerazione dei circuiti con ossigeno e anidride carbonica, cosa indesiderabile per l'acciaio. Al contrario, il metallo allo stato solido si giustificherà nei rami chiusi di reti di grande formato che operano con carichi elevati. Quando si effettua la manutenzione di acqua di scarsa qualità, è meglio utilizzare tubi di rame. Per un sistema di riscaldamento a gravità, l'uso di questo metallo è vantaggioso grazie alla sua resistenza alle alte temperature e alle inclusioni minerali nel liquido di raffreddamento.
In linea di principio, sia il rame che la plastica hanno il vantaggio di essere materiali leggeri che consentono l'installazione precisa di complesse linee di comunicazione delle tubazioni, il che è molto importante nell'implementazione dei sistemi a gravità. Tuttavia, la plastica non è ancora l'opzione migliore per il sistema di riscaldamento in quanto tale, tanto piùoperando ad alta pressione dell'ordine di 0,6 MPa. Esistono tubi in polipropilene resistenti al calore progettati specificamente per il riscaldamento e in grado di resistere a circa 120 ° C, ma i problemi di tenuta sono più comuni nei raccordi di testa e nelle transizioni, che non sono affidabili come le saldature a profilo metallico.
Diametro tubo ottimale
A differenza dei sistemi a circolazione forzata, in questo caso lo spessore dei contorni sarà maggiore. Il diametro del tubo di un sistema di riscaldamento a flusso per gravità è di 50 mm, ma potrebbero esserci regolazioni in diverse aree. Ad esempio, per mantenere l'efficienza termica del complesso, gli idraulici raccomandano di restringere i contorni. La quantità di regolazione dipende dalla lunghezza della linea continua dalla cucitura all' altro punto di transizione.
Strumenti di montaggio e materiali di consumo
Lo strumento principale sarà necessario per la posa, il fissaggio e il collegamento dei tubi. Il taglio e la saldatura vengono eseguiti con tagliatubi, tagliatubi, dispositivi inverter e saldatore. Sia per la plastica che per il rame con l'acciaio, viene selezionato il tuo strumento di saldatura della potenza appropriata. Lo stesso vale per i materiali di consumo. Ad esempio, le strutture in rame sono collegate mediante saldatura utilizzando raccordi a morsetto e a crimpare. Per collegare un sistema di riscaldamento a gravità in rame con circuiti di altri materiali, vengono utilizzati solo adattatori e raccordi rimovibili. Questo metallo non aderisce bene ad altri materiali. Ma in altri casi si possono ottenere saldature leggere fino a 450°Ctorce ad acetilene o propano-butano, nonché saldatori elettrici. Inoltre, per connessioni di alta qualità, sarà utile utilizzare nastri in teflon, raccordi, tee, guarnizioni dielettriche, ecc.
Tecnica di installazione
Prima del lavoro, dovrebbe essere redatto uno schema di comunicazione e un piano d'azione. Inoltre, l'installazione tipica viene eseguita nel seguente ordine:
- Assemblaggio di singoli nodi, sezioni di transizione e grandi linee senza attaccamento alla base del sito.
- Installazione di apparecchiature - vaso di espansione e caldaia. Il serbatoio può essere montato in soffitta: l'importante è mantenere la possibilità di una fornitura gratuita di comunicazioni. La caldaia potrebbe richiedere un piccolo massetto resistente al calore. Non è necessario un ulteriore fissaggio, poiché questo tipo di attrezzatura da pavimento è praticamente immobile su una superficie piana.
- I raccordi dei cuscinetti sono installati lungo i contorni della guarnizione: supporti, morsetti, sospensioni e altre unità di fissaggio.
- Vengono montati i contorni dei tubi preparati, le parti di transizione, i gomiti e gli angoli. Come realizzare un sistema di riscaldamento a gravità in modo che sia il più affidabile e protetto possibile dalle influenze esterne? Per il fissaggio, si consiglia di utilizzare i cosiddetti morsetti flottanti, che forniscono un fissaggio non rigido, ma morbido. Sono saldamente fissati all'attrezzatura di trasporto preparata, ma i meccanismi di bloccaggio conferiscono al tubo una certa libertà di movimento: un effetto elastico, grazie al quale viene eliminato il rischio di dannitubi sotto carico dinamico esterno.
- Le comunicazioni e le apparecchiature sono state sistemate - le diramazioni, i raccordi e la strumentazione sono collegati se necessario.
Pendenza del tubo
Una caratteristica del dispositivo dei sistemi di gravità è la necessità di mantenere l'angolo nella posizione dei contorni orizzontali. È necessario fornire l'effetto della circolazione gravitazionale naturale necessaria per il movimento dell'acqua. Come notato nelle norme tecniche di SNiP, la pendenza del sistema di riscaldamento a gravità dovrebbe essere di 10 mm per 1 m Se questa sfumatura non è prevista, le linee si riempiranno d'aria e il riscaldamento dei circuiti sarà irregolare.
Quale refrigerante usare?
Il mezzo di lavoro ottimale per i sistemi di circolazione naturale è l'acqua. Il rifiuto dell'antigelo, che viene spesso utilizzato nel riscaldamento di liquidi, è associato alla sua alta densità e al basso trasferimento di calore. Tenendo conto delle modeste prestazioni di un sistema di riscaldamento a flusso per gravità e del requisito obbligatorio per lo spostamento gravitazionale del liquido di raffreddamento, l'antigelo viene eliminato. Ma ciò non significa che in linea di principio si possano abbandonare composizioni antigelo alternative. Miscele idonee devono avere elevata fluidità (non inferiore all'acqua) e capacità di non perdere proprietà fisiche a temperature estremamente elevate e basse.
Vantaggi di un sistema di flusso per gravità
Tra i punti di forza dei sistemi di riscaldamento a circolazione naturale ci sono i seguenti:
- Indipendenza energetica. Assenzanessuna fonte di energia esterna è un ostacolo all'uso del riscaldamento per gravità, quindi in molte regioni remote questa opzione rimane l'unica opzione.
- Affidabilità e durata. Assenza di vibrazioni, che nei sistemi convenzionali creano pompe di circolazione. Ciò consente l'uso di tubazioni in rame, nonché l'organizzazione di sistemi di riscaldamento a gravità in polipropilene, ma soggetti alla loro resistenza alle alte temperature.
- Facile manutenzione. L'assenza di complessi regolatori con automazione rende il sistema più accessibile per diagnosi e riparazioni a domicilio.
Contro del sistema di flusso per gravità
Naturalmente, la mancanza di supporto per il movimento del liquido di raffreddamento dalla pompa di circolazione o da altre apparecchiature elettriche con risorse ha portato a una serie di carenze di tali sistemi:
- Limitazioni funzionali in termini di adeguamento. Ciò riguarda principalmente la possibilità di regolazione flessibile dei regimi di temperatura dei riscaldatori, ma il funzionamento delle caldaie a combustibile solido esclude di per sé qualsiasi automazione nel controllo.
- A causa delle sue modeste prestazioni, un sistema di riscaldamento a gravità può essere utilizzato solo in case di piccole dimensioni con bassi requisiti di riscaldamento. A ciò si aggiunge l'instabilità della circolazione.
- Ritardi nel movimento del liquido di raffreddamento in inverno possono portare al congelamento del liquido. Per questo motivo è giustificata la ricerca di additivi per acqua antigelo.
Conclusione
Le tubazioni a circolazione naturale del mezzo di lavoro nell'era della meccanica progressiva e delle caldaie programmabili con boiler sembrano obsolete e inefficienti. In molti modi, questo è vero, ma nel contesto del crescente consumo di energia, un sistema di riscaldamento a gravità per una casa privata non sembra del tutto fuori luogo. In primo luogo, se le condizioni del paese non consentono l'uso di caldaie a gas ed elettriche, questa decisione sarà più che giustificata. In secondo luogo, diverse voci di spesa vengono rimosse contemporaneamente, a causa del costo dell'energia con il carburante e della manutenzione di apparecchiature complesse.
