Sistema de calefacción monotubo para una casa privada: diagramas + descripción general de ventajas y desventajas

¿Has pensado en instalar calentador de agua en tu hogar? No es de extrañar, porque un sistema de calefacción monotubo para una casa privada puede ser tradicional y completamente independiente desde el punto de vista energético o, por el contrario, muy moderno y totalmente automático.

Pero todavía tiene dudas sobre la confiabilidad de esta opción: ¿no sabe qué esquema elegir y qué trampas le esperan? Ayudaremos a aclarar estos problemas: el artículo analiza los esquemas para organizar un sistema de tubería única, los pros y los contras que le esperan al propietario de una casa con dicho sistema de calefacción.

El artículo incluye diagramas detallados y fotografías visuales que representan los elementos individuales utilizados en el conjunto de calefacción. Además, se ha seleccionado un vídeo con un análisis de los matices de la instalación de un sistema monotubo con calefacción por suelo radiante.

Principio de funcionamiento del calentamiento de agua.

En la construcción de poca altura, el más extendido es un diseño sencillo, fiable y económico con una sola vía. El sistema monotubo sigue siendo la forma más popular de organizar el suministro de calor individual. Funciona debido a la circulación continua del líquido refrigerante.

Moviéndose a través de tuberías desde la fuente de energía térmica (caldera) hasta los elementos calefactores y viceversa, libera su energía térmica y calienta el edificio.

El refrigerante puede ser aire, vapor, agua o anticongelante, que se utiliza en residencias periódicas. Más común circuitos de calentamiento de agua.

El calentamiento tradicional se basa en fenómenos y leyes de la física: expansión térmica del agua, convección y gravedad. Cuando la caldera lo calienta, el refrigerante se expande y crea presión en la tubería.

Además, se vuelve menos denso y, en consecuencia, más claro. Empujado desde abajo por agua fría, más pesada y densa, se precipita hacia arriba, por lo que la tubería que sale de la caldera siempre se dirige lo más alto posible.

Bajo la influencia de la presión creada, las fuerzas de convección y la gravedad, el agua fluye hacia los radiadores, los calienta y se enfría.

Así, el refrigerante libera energía térmica y calienta la habitación. El agua vuelve a la caldera ya fría, y el ciclo comienza de nuevo.

Los equipos modernos que proporcionan calor a una casa pueden ser muy compactos. Ni siquiera es necesario asignar una habitación especial para instalarlo.

sistema calefacción con circulación natural También llamado gravedad y gravedad. Para garantizar el movimiento del líquido, es necesario observar el ángulo de inclinación de las ramas horizontales de la tubería, que debe ser de 2 a 3 mm por metro lineal.

Cuando se calienta, el volumen de refrigerante aumenta, creando presión hidráulica en la línea.Sin embargo, como el agua no se comprime, incluso un ligero exceso provocará la destrucción de las estructuras de calefacción.

Por lo tanto, en cualquier sistema de calefacción se instala un dispositivo de compensación: un tanque de expansión.

En un sistema de calefacción por gravedad, la caldera se monta en el punto más bajo de la línea y el tanque de expansión en el más alto. Todas las tuberías están hechas cuesta abajo para que el líquido refrigerante pueda moverse por gravedad de un elemento del sistema a otro.

La diferencia entre sistemas monotubo y dos tubos.

Los sistemas de calentamiento de agua se dividen en dos tipos principales: monotubo y doble tubo. La diferencia entre estos esquemas radica en el método de conexión de las baterías de transferencia de calor a la línea principal.

Una tubería de calefacción de una sola tubería es un circuito anular cerrado. La tubería se tiende desde la unidad de calefacción, los radiadores se conectan a ella en serie y conducen de regreso a la caldera.

La calefacción de una línea es sencilla de instalar y no tiene una gran cantidad de componentes, por lo que permite ahorrar significativamente en la instalación.

Los circuitos de calefacción monotubo con movimiento natural del refrigerante se instalan únicamente con cableado aéreo. Un rasgo característico es que los diagramas tienen bandas de suministro, pero no de retorno.

Movimiento de refrigerante calefacción de dos tubos realizado a lo largo de dos carreteras. El primero se utiliza para suministrar refrigerante caliente desde el dispositivo de calefacción a los circuitos de transferencia de calor, el segundo para drenar el agua enfriada a la caldera.

Las baterías de calefacción están conectadas en paralelo: el líquido calentado ingresa a cada una de ellas directamente desde el circuito de suministro y, por lo tanto, tiene casi la misma temperatura.

En el radiador, el refrigerante libera energía y, cuando se enfría, ingresa al circuito de salida: el "retorno".Este esquema requiere el doble de accesorios, tuberías y accesorios, pero le permite organizar estructuras ramificadas complejas y reducir los costos de calefacción mediante el ajuste individual de los radiadores.

El sistema de dos tubos calienta eficazmente grandes superficies y edificios de varios pisos. En edificios de poca altura (1-2 plantas) con una superficie inferior a 150 m², es más recomendable instalar calefacción monotubo tanto desde el punto de vista estético como económico.

El esquema de conexión de radiadores de dos tubos no se utiliza mucho en sistemas de calefacción individuales para casas privadas, ya que es más difícil de instalar y mantener. Además, duplicar el número de tuberías parece poco estético.

Opciones para dispositivos de calefacción de un solo tubo.

Elementos de cualquier sistema de calefacción:

• fuente de calor – caldera (de combustible sólido, eléctrica, caldera de gas;)
• dispositivos disipadores de calor – radiadores, contornos de pisos con calefacción;
• Dispositivo que hace circular el refrigerante. – tramo especial de aceleración de la autopista, bomba de agua;
• un dispositivo que compensa el exceso de presión del refrigerante en la línea – tanque de expansión de tipo abierto o tipo cerrado;
• tuberías, accesorios y accesorios de plomería relacionados.

Dependiendo del tipo de dispositivos utilizados, también dependerá el esquema de suministro de calor.

Sistemas con circulación natural y forzada.

La circulación del refrigerante en el sistema de calefacción se puede realizar de forma natural, bajo la influencia de fenómenos físicos, o forzada, a través de una bomba de circulación.

En el primer caso, el movimiento del calentamiento a través del sistema es espontáneo y se denomina natural, en el segundo, forzado o artificial.

Según las características de diseño, los esquemas de calefacción de una sola tubería se dividen en dos tipos. El primero es un circuito de flujo obsoleto pero simple, el segundo es un circuito mejorado con derivaciones.

Para asegurar el movimiento del fluido en el sistema gravitacional, se requiere una sección de aceleración. Se trata de un tubo vertical que sale de la caldera por el que sube el refrigerante calentado.

En el punto superior, la tubería se gira suavemente hacia abajo, por lo que el agua corre a lo largo de la tubería con aceleración.

Para un esquema de calefacción con cableado aéreo, así como para casas de dos pisos, la tubería de suministro sirve como una sección de este tipo, ya que se eleva a un nivel suficiente.

Para calentar un edificio de un piso con cableado horizontal inferior, se instala un colector de aceleración, cuya altura debe ser de al menos 1,5 m desde el nivel del primer radiador.

La sección de aceleración es un dispositivo que asegura la circulación del refrigerante en un sistema de calefacción por gravedad. El diámetro del orificio de las tuberías de esta sección de la tubería principal debe ser mayor que su parte principal.

Por ejemplo, si el diámetro de la tubería principal es de 25 a 32 mm, se elige una tubería con un diámetro de 40 mm para el colector de aceleración.

El punto superior del colector de aceleración está ubicado en un lugar conveniente cerca de la caldera. Baje el tubo colector de tal manera que asegure una diferencia de altura suficiente entre la salida inferior del colector de aceleración y el punto más bajo de la tubería principal para mantener una pendiente constante de la tubería.

Las principales ventajas del sistema de gravedad son la total independencia energética (en combinación con una caldera de combustible sólido), la simplicidad y la ausencia de instrumentos complejos.

Hay bastantes desventajas:

• Para minimizar la resistencia hidráulica, los diámetros de las tuberías deben ser lo suficientemente grandes.
• Cada dispositivo y dispositivo incorporado crea obstáculos al movimiento del líquido, por lo que el sistema tiene un número mínimo de válvulas de cierre. Esto crea dificultades durante las reparaciones, ya que requiere un apagado completo del sistema y el drenaje del refrigerante de la línea principal.
• Para un funcionamiento confiable, el sistema de gravedad debe calcularse y equilibrarse cuidadosamente, seleccionando los diámetros de tubería óptimos y el número de secciones del radiador. Los radiadores más exteriores del sistema deben ser más grandes que aquellos a los que fluye el refrigerante después de salir de la caldera.

La instalación de una bomba de circulación en el sistema neutraliza casi todas sus deficiencias. El dispositivo proporciona al refrigerante un impulso adicional, lo que le permite superar la resistencia hidráulica de los elementos de la tubería.

Los esquemas de calefacción forzada de una sola tubería se implementan con mayor frecuencia en hogares privados.

Gracias a la modernización del sistema de flujo mediante la instalación de derivaciones, el refrigerante a la temperatura de funcionamiento se suministra a todos los dispositivos casi simultáneamente.

La bomba se puede instalar en cualquier lugar de la tubería.Pero hay que tener en cuenta que el agua caliente reduce su vida útil al afectar las piezas de goma (juntas y retenes).

Por tanto, es más recomendable instalar la unidad en la tubería de retorno, por donde circula el refrigerante enfriado. Antes es obligatorio incluir un filtro grueso para proteger de posibles contaminantes.

Es recomendable conectar todos los dispositivos y dispositivos de los sistemas de calefacción a través de válvulas de cierre y bypass.

Dicha instalación permitirá la reparación y el mantenimiento de elementos individuales sin la necesidad de detener todo el sistema y drenar completamente el agua.

El bypass puede ser regulable o no regulado. En el primer caso, se trata de una tubería simple que conecta las tuberías de suministro y descarga. En el segundo, equipado con una válvula de cierre de tres vías.

Ventajas de un sistema de calefacción con circulación forzada:

• Puede implementar circuitos más complejos y ramificados, aumentar la longitud de los circuitos;
• No es necesario aumentar el diámetro de la tubería: la bomba crea presión en la línea suficiente para el movimiento y la distribución uniforme del líquido;
• La circulación se realiza a una velocidad determinada y no depende del grado de calentamiento del refrigerante y de la presencia de una sección de aceleración;
• No es necesario observar los ángulos de inclinación al tender la tubería, porque... el movimiento del refrigerante es estimulado por la bomba.

Además, puedes instalar dispositivos de control en cada radiador y mantener el modo de calefacción óptimo, reduciendo el consumo de energía y los costes de calefacción.

Solo hay tres desventajas de la calefacción forzada de un solo tubo:

• dependencia del suministro eléctrico;
• ruido — algún zumbido producido por una bomba en funcionamiento;
• precio - mayor coste del dispositivo en comparación con el esquema gravitacional.

Neutralizarlos es bastante sencillo. La dependencia energética se resuelve instalando un generador eléctrico autónomo o cambiando el sistema a un modo de circulación natural.

Para que el funcionamiento de la bomba sea casi inaudible, basta con instalarla en un área no residencial: un baño, un inodoro o una sala de calderas.

En los puntos más altos de la línea, especialmente con calentamiento forzado con un tanque de expansión cerrado, es necesario prever la posibilidad de purgar el aire liberado del agua. Para radiadores, se trata de salidas de aire automáticas o válvulas Mayevsky, para tuberías, un separador de aire.

¿Sistema de calefacción abierto o cerrado?

Para evitar aumentos excesivos de la presión hidráulica en el sistema y sus oleadas, se instala un tanque de expansión. Acepta el exceso de agua durante la expansión y luego la devuelve a la línea principal cuando se enfría, restableciendo el equilibrio del sistema.

Se trata de dos diseños fundamentalmente diferentes, que determinan el aspecto de todo el sistema.

Un tanque de expansión de tipo abierto es un recipiente parcial o completamente abierto que está conectado a la línea principal en su punto más alto, directamente después de la caldera.

Para evitar que el líquido se desborde por los bordes a un cierto nivel, se proporciona un desagüe a través del cual se drenará el exceso de agua al alcantarillado o a la calle.

En casas de un piso, el tanque de compensación a menudo se coloca en el ático; en este caso, debe estar aislado.

Para no controlar constantemente el nivel de refrigerante, se conecta el suministro de agua al tanque de expansión y se instala una válvula de flotador simple.

Un sistema de calefacción con un dispositivo de compensación de este tipo se denomina abierto. Se utiliza al instalar un suministro de calor combinado o independiente de la energía.

Implica el contacto directo del refrigerante caliente con el aire, lo que resulta en su evaporación natural y saturación con oxígeno.

En base a esto, el esquema abierto de suministro de calor se caracteriza por las siguientes desventajas:

1. Al instalar la tubería de los sistemas de gravedad, es necesario observar las pendientes; en este caso, el aire liberado en el sistema se expulsará al tanque y a la atmósfera.
2. Es necesario controlar periódicamente y reponer oportunamente el volumen de agua en el recipiente, evitando su evaporación excesiva.
3. El anticongelante no se puede utilizar como refrigerante, ya que cuando se evapora se liberan sustancias tóxicas.

El oxígeno contenido en el fluido en circulación provoca daños por corrosión en las piezas de acero de los dispositivos de calefacción, lo que reduce su vida útil.

Sin embargo, también tiene sus ventajas:

• No es necesario controlar constantemente la presión en la línea;
• Incluso con pequeñas fugas, el sistema calentará adecuadamente la casa siempre que haya suficiente cantidad de líquido en la línea;
• Incluso puede reponer el refrigerante en el sistema con un balde; simplemente vierta el tanque de expansión en agua hasta el nivel requerido.

Un tanque de expansión de tipo cerrado es una carcasa sellada y duradera, cuyo volumen interno está dividido en dos partes mediante una membrana. Una cavidad está llena de aire, la segunda está conectada a la línea principal.

Cuando se calienta, el refrigerante, al aumentar de volumen, empuja la membrana hacia la cámara de aire, que actúa como amortiguador. A medida que el agua se enfría, la presión hidráulica disminuye y el aire comprimido equilibra el sistema, exprimiendo el exceso de agua nuevamente hacia la tubería.

Todos los tanques cerrados están equipados con una válvula de aire.En modo de emergencia, cuando la presión en la cámara de aire excede el límite permitido, libera el gas y protege el dispositivo de la destrucción.

Un sistema con un tanque de expansión tipo membrana se llama cerrado. Se trata de una línea hidráulica cerrada y completamente privada de acceso de aire.

Se puede construir un tanque de compensación en cualquier parte del sistema, pero la mayoría de las veces se instala en la tubería de retorno cerca de la caldera para facilitar el mantenimiento.

Un sistema de calefacción cerrado se caracteriza por la presencia de un ligero exceso de presión. Por tanto, un elemento obligatorio de la carretera se convierte en grupo de seguridad.

La unidad consta de un respiradero, un manómetro y una válvula de seguridad para descargar el refrigerante en modo de emergencia. Montado con válvulas de cierre en la tubería de suministro para permitir el cierre en caso de reparación.

Si hay un aumento en la tubería, entonces se ubica en su punto más alto.

Diseño eficiente de un sistema monotubo

Al diseñar la calefacción, se tienen en cuenta muchos factores: la disponibilidad de un suministro de energía estable y una sala separada para equipos (sala de calderas, sala de calderas), el número de pisos y la distribución, la estética de la estructura futura, etc.

En cada caso individual, la ubicación del equipo y los métodos de conexión serán diferentes.

Para una habitación muy pequeña, una casa de campo, lo más efectivo será un esquema simple de flujo por gravedad para conectar secuencialmente las baterías directamente a la tubería principal.

Al instalar dos o tres radiadores, no es necesario instalar una gran cantidad de válvulas de cierre; en este caso, es más fácil drenar el agua del sistema si es necesario.

En edificios de mayor superficie, el sistema de suministro de calor es una estructura compleja, a veces ramificada. En este caso, la mejor opción es la obligada. calefacción según el esquema de Leningradka con conexión diagonal de baterías disipadoras de calor y ajustable bypasses.

Este esquema garantiza el máximo calentamiento del área del radiador y la capacidad de ajustar y configurar el modo de funcionamiento. Para desconectar cualquiera de los elementos del sistema, no es necesario drenar el agua de toda la línea.

Métodos para conectar un radiador a la línea principal.

La transferencia de calor de los radiadores depende del método de conexión a la línea principal.

Hay tres tipos principales de conexión:

• Diagonal;
• Lateral;
• Más bajo.

Consideremos las características de cada uno de estos métodos con más detalle.

Conexión diagonal o cruzada

La conexión diagonal o cruzada es la más eficaz. Se consigue el calentamiento máximo del área de la batería y prácticamente no hay pérdida de calor.

Según este esquema, la tubería de suministro está conectada al tubo superior del radiador y la tubería de salida está conectada al tubo inferior ubicado en el lado opuesto del dispositivo. Para dispositivos con una gran cantidad de secciones, solo se utiliza el tipo de conexión diagonal.

Conexión lateral o unilateral

La conexión lateral o unilateral permite un calentamiento uniforme de todas las secciones del dispositivo.

Para la conexión, las tuberías de suministro y descarga se conectan por un lado. Muy a menudo, esta conexión se utiliza para instalaciones de calefacción con cableado aéreo.

La transferencia de calor de calefacción cuando los radiadores están conectados de lado, con suministro de arriba a abajo, es del 97%. Con el movimiento inverso del refrigerante, de abajo hacia arriba, esta cifra es del 78%.

Conexión inferior del radiador con tubería.

La conexión inferior no es el esquema de calefacción más eficiente. Sin embargo, esto sucede con bastante frecuencia, especialmente cuando la tubería principal está oculta bajo el piso.

Los tubos de entrada y salida están conectados a los tubos inferiores ubicados en diferentes lados del radiador.

La tasa de transferencia de calor con la conexión inferior de los radiadores es del 88%.

Ventajas y desventajas de un sistema monotubo.

La calefacción monotubo ha ganado gran popularidad en el campo de la construcción privada.

Las razones principales son el costo relativamente bajo de la estructura y la posibilidad de instalarla usted mismo, sin la participación de especialistas.

Pero un sistema de calefacción monotubo tiene otras ventajas:

• Estabilidad hidráulica: la transferencia de calor de otros elementos del sistema no cambia cuando se desconectan circuitos individuales, se reemplazan radiadores o se expanden secciones;
• La construcción de la línea principal requiere un número mínimo de tuberías;
• Se caracteriza por una baja inercia y tiempo de calentamiento debido a la menor cantidad de refrigerante en la línea que en un sistema de dos tuberías;
• Se ve estéticamente agradable y no estropea el interior de la habitación, especialmente si la tubería principal está oculta;
• La instalación de válvulas de cierre de última generación, por ejemplo, termostatos automáticos y manuales, le permite ajustar con precisión el modo de funcionamiento de toda la estructura, así como sus elementos individuales;
• Diseño simple y confiable;
• Fácil instalación, mantenimiento y operación.

Al conectar dispositivos de control y supervisión al sistema de calefacción, se puede cambiar a un modo de funcionamiento completamente automático.

Posible integración con Sistema de "hogar inteligente" - en este caso, puede configurar programas para modos de calefacción óptimos según la hora del día, la estación del año y otros factores decisivos.

Una línea de calefacción monotubo se puede ocultar completamente con acabado. Tal dispositivo no solo no estropea la apariencia de la habitación, sino que también se convierte en su detalle: un elemento interior.

La principal desventaja del suministro de calor de una sola tubería es el desequilibrio del calentamiento de las baterías de transferencia de calor a lo largo de la línea principal.

El refrigerante se enfría a medida que avanza por el circuito. Por este motivo, los radiadores instalados lejos de la caldera calientan menos que los situados cerca de ellos. Por lo tanto, se recomienda instalar aparatos de hierro fundido que enfríen lentamente.

La instalación de una bomba de circulación permite que el refrigerante caliente los circuitos de calefacción de manera más uniforme; sin embargo, si la tubería tiene una longitud suficiente, se observa un enfriamiento significativo.

Los efectos negativos de este fenómeno se pueden reducir de dos formas:

1. En radiadores alejados de la caldera, se aumenta el número de secciones.Esto aumenta su superficie conductora de calor y la cantidad de calor emitido, lo que permite calentar las habitaciones de manera más uniforme.
2. Elaboran un proyecto con una disposición racional de los dispositivos emisores de calor en las habitaciones; los más potentes se instalan en las habitaciones de los niños, los dormitorios y las habitaciones "frías" (norte, esquina). A medida que el refrigerante se enfría, la sala de estar y la cocina continúan, terminando con cuartos no residenciales y de servicios públicos.

Estas medidas minimizan las desventajas de un sistema monotubo, especialmente en edificios de uno y dos pisos con una superficie de hasta 150 m². Para este tipo de casas, la calefacción monotubo es la más rentable.

Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

A la red de calefacción monotubo no solo se conectan radiadores, sino también circuitos de calefacción por suelo radiante. El vídeo muestra cómo realizar dicha instalación.

La calefacción monotubo es un sistema sencillo y fiable. Sin embargo, para un calentamiento eficaz es necesario seleccionar cuidadosamente sus elementos individuales. Para ello, es recomendable consultar a un especialista, quien le ayudará a realizar un cálculo de valoración.

¿No está de acuerdo con los diagramas presentados en nuestro artículo? ¿O tiene experiencia práctica en la instalación de calefacción monotubo en una casa privada? Su experiencia será útil para nuestros lectores. No dude en compartir sus conocimientos en los comentarios a continuación.