Sistema de calentamiento de agua por circulación forzada: diagramas, opciones de implementación, detalles técnicos.
Muchas soluciones modernas para calentar agua en casas requieren el uso de un grupo de bombas.El diseño e instalación de un sistema de calefacción con circulación forzada debe realizarse teniendo en cuenta los problemas técnicos que surgen debido al rápido movimiento del refrigerante.
La alta presión en el circuito de calefacción permite la implementación de muchos esquemas de cableado. De acuerdo, esta es una ventaja importante de un sistema de calefacción con circulación forzada. Sin embargo, la disposición de un esquema de este tipo requiere un diseño competente.
Le diremos por qué características se seleccionan los principales componentes operativos del sistema, y también describiremos en detalle las posibles opciones para cablear la línea principal y los métodos para organizar el circuito de calefacción.
El contenido del artículo:
Características técnicas de los principales componentes del sistema.
El esquema forzado se diferencia del natural por la adición de una o más bombas de circulación. Debido al aumento de la presión y la velocidad de movimiento del refrigerante, cambian las reglas para la formación de nodos y la ubicación de los elementos del circuito.
Este hecho debe tenerse en cuenta para garantizar una calefacción de alta calidad con circulación forzada.
Requisitos generales para el grupo de bombas.
Las bombas de circulación se seleccionan en función de los requisitos de volumen de agua destilada (metros cúbicos por hora) y presión (metro). El cálculo de ambos parámetros depende de la capacidad cúbica de la vivienda calentada y del método de calentamiento, así como de la longitud del circuito de agua y el diámetro de sus tuberías.
La bomba debe seleccionarse de modo que sus parámetros no coincidan con los requisitos del sistema.Esto le permitirá agregar elementos al circuito, si es necesario, sin reemplazar la bomba.
Básicamente, las bombas están diseñadas para un voltaje de 220 Voltios, pero también las hay con soporte para 12 Voltios. En caso de sobretensiones, es necesario instalar un estabilizador para evitar fallas en el dispositivo.
En caso de cortes de energía frecuentes, es necesario cuidar la disponibilidad. fuente de poder ininterrumpible. No es necesario llevar un UPS potente: los dispositivos con un consumo de más de 150 vatios por hora rara vez se utilizan para calentar casas privadas.
Convencionalmente, las bombas de circulación se pueden dividir en dos tipos según la posición del motor. Los dispositivos con rotor seco tienen una mayor eficiencia, pero tienen un mayor nivel de ruido y una vida útil reducida que los de rotor húmedo.
Si el cableado del sistema permite el movimiento natural del refrigerante a lo largo del circuito, entonces la bomba debe instalarse mediante un bypass. En este caso, si se avería o se corta el suministro eléctrico, es posible cambiar la calefacción al modo de circulación gravitacional.
El agua también puede moverse a través de una bomba que no funciona, pero creará una fuerte resistencia a su movimiento.
El problema de detener la bomba es especialmente acuciante cuando se utiliza calefacción por estufa o chimenea. En este caso, el horno seguirá calentando el intercambiador de calor y el agua que contiene puede hervir y todo el sistema puede fallar durante mucho tiempo.
es mejor hacerlo instalación de bomba en la tubería de retorno, porque la temperatura más baja del agua extenderá su vida útil.Si no es posible instalar la bomba en otro lugar que no sea el tubo que sale de la caldera, se debe utilizar una bomba con juntas cerámicas.
Aunque pueden soportar temperaturas de hasta 110°C, si el sistema hierve pueden tener problemas de funcionamiento.
En los artículos se proporciona información útil sobre la elección de bombas de circulación para un sistema de calefacción:
- Selección de una bomba de circulación: dispositivo, tipos y reglas para elegir una bomba de calefacción.
- Bomba de circulación para calefacción: diez mejores modelos y consejos para compradores
Sutilezas de elegir calderas y hornos.
El uso de calderas eléctricas y de gas y hornos de combustión prolongada como generadores de calor resulta atractivo desde el punto de vista de la facilidad de control del flujo de calor a través del intercambiador de calor.
Solicitud estufas de combustible sólido, especialmente los diseños hechos en casa, están plagados de una generación de calor insuficiente o excesiva. Sin embargo, su uso a menudo se justifica desde el punto de vista del bajo precio y la disponibilidad del combustible.
Existen muchos modelos de eléctricos y calderas de gas Con bomba integrada. Por un lado, el sistema de circulación incorporado se adapta a la potencia de la caldera y permite evitar la compra e instalación de una bomba independiente. Por otro lado, si la bomba incorporada se avería, no será tan fácil de reparar o reemplazar como una separada.
Los requisitos para la caldera cuando se utiliza circulación forzada son los mismos que cuando se utiliza circulación natural:
- Cálculo de potencia de caldera. - el indicador debe satisfacer las necesidades de calefacción de la casa en las condiciones más severas para un área determinada. Es recomendable disponer de una pequeña reserva de marcha (10-20%) debido a posibles circunstancias de fuerza mayor que puedan surgir en el sistema de calefacción.
- Advertencia de ebullición del refrigerante en el intercambiador de calor. Este requisito es más fácil de cumplir cuando se utiliza una combinación de “horno-bomba” que cuando se utiliza un modelo gravitacional de movimiento de fluidos.
Para evitar que el agua hierva en el intercambiador de calor de la caldera, basta con ajustar la potencia en función de la temperatura del líquido de salida. Este método funciona para cualquier tipo de circulación.
En el caso de estufas con circulación natural, no existe ninguna posibilidad de evitar la ebullición del refrigerante en caso de que se cargue una cantidad excesiva de combustible. La única opción en presencia de una bomba es aumentar el volumen de líquido impulsado a través del intercambiador de calor.
Además, dicho sistema de emergencia puede automatizarse mediante un termostato y una unidad de control de velocidad de la bomba.
Instalación y prueba del circuito de agua.
Con un esquema de calefacción que utiliza circulación forzada, habrá velocidades de agua más altas que en el modelo por gravedad. Por lo tanto, es posible utilizar un diámetro de tubería más pequeño con los mismos parámetros de calefacción del edificio. Esto reduce el coste del calentamiento de agua en términos de costes de tuberías, accesorios y accesorios.
Además, los elementos del contorno de menor diámetro son más fáciles de ocultar en nichos tecnológicos o encajar en el interior del local.
En comparación con la circulación natural, a la presión hidrostática de la columna de líquido se le sumará una mayor presión hidrodinámica del flujo. Por lo tanto, para evitar la formación de fugas o, especialmente, una ruptura del sistema, es necesario cumplir con ciertas reglas.
En caso de pasar de la circulación gravitacional a la circulación forzada, es necesario eliminar todas las fugas, incluso las menores, en el circuito. A medida que aumenta la presión, aumentará el caudal, lo que, además del problema en la habitación, provocará una disminución en la cantidad de refrigerante y su excesiva aireación (saturación de aire).
Antes del inicio de la temporada de calefacción, es necesario realizar pruebas hidráulicas de resistencia del circuito con la presión máxima utilizada o incluso ligeramente superior. Esto le permitirá identificar problemas y eliminarlos antes del inicio del clima frío, cuando no es deseable un apagado prolongado de la calefacción para reparaciones.
Dado que la velocidad de movimiento del refrigerante será superior a 0,25 m/s, según SNiP 41-01-2003 no es necesario mantener una pendiente constante de las tuberías para eliminar el aire del circuito. Por tanto, con circulación forzada la instalación de tuberías y radiadores es un poco más sencilla que con un circuito por gravedad.
Opciones de calefacción con circulación forzada.
El uso de circulación forzada nos permite alejarnos del principio de diseñar el cableado con la consideración obligatoria de la diferencia de presión hidrostática, necesaria para el funcionamiento en un circuito gravitacional.
Esto añade variabilidad al modelar la geometría del circuito de agua y brinda la oportunidad de utilizar soluciones como la calefacción por colectores o la calefacción por suelo radiante de grandes superficies.
Aplicación de cableado superior e inferior.
Cualquier esquema de calefacción se puede clasificar condicionalmente como cableado superior o inferior. Con el cableado aéreo, el agua caliente sube por encima de los aparatos de calefacción y luego, al fluir hacia abajo, calienta los radiadores. Desde abajo, el agua caliente se suministra desde abajo. Cada opción tiene sus lados positivos.
El cableado superior también se utiliza para la circulación natural. Por tanto, los circuitos de calefacción de este tipo permiten el uso de ambos tipos de circulación. Esto, en primer lugar, brinda la oportunidad de elegir y, en segundo lugar, aumenta la confiabilidad del sistema.
En caso de corte de energía o avería de la bomba, el movimiento del agua a lo largo del circuito continuará, aunque a menor velocidad.
Cuando se utiliza cableado inferior, la longitud total de las tuberías es más corta, lo que reduce el coste de creación del sistema. Además, no es necesario colocar contrahuellas en el piso superior, lo cual es bueno desde el punto de vista del diseño de la habitación. La tubería inferior de suministro de agua caliente se coloca en el sótano o en el nivel del primer piso.
Variedades de esquemas de conexión de una tubería.
El esquema monotubo utiliza la misma tubería para suministrar agua caliente a los radiadores y descargar agua fría a la caldera de calefacción. Con esta disposición, la longitud de las tuberías utilizadas se reduce casi a la mitad y se reduce el número de accesorios y válvulas de cierre.
Sin embargo, los radiadores se calientan secuencialmente, por lo que al calcular el número de secciones es necesario tener en cuenta la disminución gradual de la temperatura del refrigerante suministrado.
Los circuitos monotubo se pueden implementar en versión horizontal y vertical. Con circulación forzada, si se utilizan elevadores verticales, se puede suministrar agua caliente no solo desde arriba, sino también desde abajo.
La viabilidad de utilizar una u otra opción depende no solo de la conveniencia de la instalación de las tuberías, sino también del número máximo permitido de radiadores en un tubo ascendente de un circuito de una sola tubería.
Hay dos formas de conectar radiadores de calefacción:
- Conexión en serie — el refrigerante fluye por todos los radiadores.En este caso se requiere un número mínimo de tuberías, pero si es necesario apagar uno de los radiadores, habrá que detener todo el ramal del sistema.
- Conexión de derivación — el refrigerante puede fluir sin pasar por el radiador a través del ramal instalado. Mediante un sistema de grifo se puede redirigir el flujo más allá del radiador, lo que permitirá repararlo o desmontarlo sin detener la calefacción.
Para la calefacción se suele utilizar un circuito monotubo, pero si hay una gran cantidad de radiadores, se utiliza otra opción para calentarlos de manera uniforme.
Métodos de uso de la versión de dos tubos.
Un diagrama de circuito de calefacción que utiliza una segunda tubería para drenar el agua enfriada a la caldera se llama sistema de dos tubos. El metraje de las tuberías aumenta, al igual que el número de conexiones y dispositivos.
Sin embargo, el sistema tiene una ventaja importante: se suministra refrigerante a la misma temperatura a cada radiador. Esto hace que la opción de dos tubos sea muy atractiva.
Para calentar agua con circulación forzada se utiliza cableado tanto horizontal como vertical. Además, con la versión vertical es posible utilizar el suministro de agua caliente superior e inferior.
Dado que la temperatura del agua suministrada a todos los radiadores es la misma, la geometría de los circuitos depende únicamente de los siguientes factores:
- ahorro de materiales — minimizar la longitud de las tuberías y el número de conexiones;
- facilidad para dibujar contornos calefacción a través de paredes y techos;
- atractivo estético - la posibilidad de instalar elementos calefactores en el interior del local.
Dependiendo del movimiento de agua caliente y fría, los circuitos de dos tubos se dividen en dos tipos:
- Relacionado. El movimiento en ambos tubos se produce en la misma dirección. El ciclo del refrigerante tiene la misma duración para todos los radiadores en esta parte del sistema, por lo que su velocidad de calentamiento es la misma.
- Callejón sin salida. En paralelo, los radiadores ubicados más cerca de la caldera se calientan más rápido. Sin embargo, para sistemas con circulación forzada esto no es muy importante debido a la importante velocidad del agua en el circuito.
Al elegir entre las opciones asociadas y sin salida, se guían por la condición de conveniencia de instalar la tubería de retorno. En esquemas verticales, con el cableado inferior se obtiene un sistema sin salida, y con el cableado superior se obtiene un sistema de paso.
Usando un colector de distribución de calefacción
Otra forma popular de organizar la calefacción ahora es creando un circuito colector. Hasta cierto punto, este esquema se puede denominar un subtipo de dos tubos, aunque también se utiliza en la organización de circuitos de calefacción de un solo tubo.
Solo la distribución del refrigerante caliente y la recolección del refrigerante enfriado no se produce desde el tubo ascendente principal, sino desde dispositivos especiales de la unidad de distribución: los colectores. Un sistema de este tipo funciona de forma estable únicamente mediante circulación forzada.
La unidad de distribución para un sistema de dos tubos es una combinación compleja de colectores de suministro y retorno, con la ayuda de los cuales se equilibra el suministro de refrigerante en temperatura y presión.
Cada rama del dispositivo alimenta un elemento calefactor o un pequeño grupo de ellos.Las sucursales suelen estar ubicadas debajo del piso; cada piso de un edificio de varios pisos cuenta con un colector instalado centralmente.
A pesar de las ventajas obvias de este tipo de sistema de calefacción, el sistema colector tiene dos desventajas importantes:
- longitud más larga de la tuberíaPor tanto, esta opción de organización de un circuito de agua requiere una inversión económica considerable;
- dificultad para cambiar el contorno — Las tuberías con esta opción generalmente se encuentran debajo del piso o en las paredes, por lo que si agrega dispositivos de calefacción, será muy difícil realizar ajustes.
Todos los colectores generalmente se montan en un gabinete especial, ya que allí se encuentran las válvulas de cierre y se requiere acceso. Es muy conveniente colocar los grifos en un solo lugar.
Si es necesario encender o apagar radiadores o se produce una emergencia, basta con tener acceso al mueble y no es necesario visitar todas las habitaciones.
Los colectores de distribución pueden tener una estructura simple que consta de dos peines y un mínimo de válvulas de cierre.Los componentes complejos también pueden incluir termostatos automáticos, válvulas electrónicas, mezcladores, salidas de aire automáticas, sensores y unidades de control, una válvula de drenaje de agua y una bomba de circulación separada.
Estos sistemas pueden regular con mayor precisión la temperatura de su hogar, pero requieren una buena comprensión de los conceptos básicos y matices de la calefacción hidrónica.
Calefacción mediante suelo radiante
Se considera uno de los métodos de calefacción más cómodos. organización de pisos calentados. Cabe señalar que la instalación de esta opción de calefacción para salones, duchas, cocinas y otros locales es bastante complicada.
Los pisos calentados por agua en un área grande solo son posibles con circulación forzada, ya que es necesario crear presión en un sistema largo de tuberías estrechas.
La presión es necesaria para superar la resistencia de los tubos estrechos y con muchas curvas. Además, es necesario conseguir una presión que permita evacuar el aire de los tubos de calefacción por suelo radiante, que se encuentran situados en posición horizontal.
Existe una gran cantidad de combinaciones para el tendido de tubos:
- para habitaciones pequeñas utilizar circuitos con una entrada para agua caliente y una salida para agua fría;
- para habitaciones grandes Organice sistemas de calefacción por suelo radiante más complejos utilizando un colector de distribución.
A menudo se instalan bombas de circulación independientes para las partes del circuito con calefacción por suelo radiante.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Una descripción detallada de un esquema de calefacción bastante complejo de dos tubos para una casa de dos pisos:
Sistema cerrado para casa de tres pisos a base de caldera de gas:
El uso de bombas para calentar agua en locales simplifica enormemente el diseño del circuito, posibilitando opciones que no están disponibles para el modelo por gravedad. La correcta selección del equipo solucionará el problema de la calefacción de su hogar, haciendo que este proceso sea cómodo y sencillo.
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Tenemos calefacción central, pero como vivimos en una casa particular, podemos encender la calefacción en cualquier momento. Pero el problema es que fluye muy débilmente, no hay presión y solo llega cuando comienza la temporada de calefacción. Por eso, cuando hace frío, hay que encender la bomba. La instalamos al final del ramal, después de 5 minutos de funcionamiento las tuberías ya están calientes, creo que para nosotros la bomba es la mejor opción, no consume mucha electricidad, puedes hacerla funcionar las 24 horas. .