Système de chauffage par gravité: principe de

Comment et par quels moyens fonctionne le chauffage gravitationnel? Qu'est-ce qui influence la circulation du liquide de refroidissement? Quel équipement est nécessaire pour un fonctionnement complet et sans problème du système? Dans cet article, nous tenterons de trouver des réponses à ces questions et à bien d’autres.

C'est quoi

Dans tout système de chauffage à eau, la fonction de transfert et de distribution de la chaleur vers les appareils de chauffage est assurée par le réfrigérant - une substance liquide ayant une capacité calorifique spécifique importante.

Le plus souvent, ce rôle est joué par l'eau ordinaire; cependant, dans les cas où la maison peut être laissée sans chauffage pendant le froid hivernal, des liquides avec des températures de transition de phase inférieures sont souvent utilisés.

Quel que soit le type de liquide de refroidissement, il faut le faire pour déplacer, transférer de la chaleur.

Il n'y a pas beaucoup de façons de faire cela.

• Dans les installations de chauffage central, la circulation d’encouragement correspond à la chute de pression entre les tuyaux d’alimentation et de retour de la conduite de chauffage..

• Les systèmes autonomes à circulation forcée sont complétés par des pompes de circulation..
• Enfin, le liquide de refroidissement dans les systèmes gravitationnels (gravité) ne se déplace qu’en modifiant sa propre densité pendant le chauffage..

Comment ça marche

Principe

Essayons d'imaginer plus visuellement le mécanisme de fonctionnement d'un tel système.

En termes simples, il consiste en deux vases communicants reliés par des tuyaux (circuit de chauffage) en un seul anneau. Le premier navire est la chaudière, le second est le système de chauffage lui-même, composé de radiateurs, de mise en bouteille et de connexions. La hauteur des deux navires est la même.

Précisez: en règle générale, le circuit de chauffage a une hauteur importante. Du moins, beaucoup plus qu'une chaudière. Pour surmonter ce problème, le circuit immédiatement après la chaudière est complété par un collecteur accélérateur - une section verticale dans laquelle le réfrigérant chauffé est forcé.

Une fois que l'échangeur de chaleur est chauffé, son contenu se précipite vers le haut, déplacé par des masses plus froides. Arrivé au sommet du collecteur en accélération, le réfrigérant chaud commence à descendre, passant dans les appareils de chauffage en cours de route et leur fournissant progressivement de l’énergie thermique.

Lors du refroidissement, sa densité augmente et au point le plus bas de son parcours, il est déjà prêt à envoyer le liquide chauffé dans l'échangeur de chaleur de la chaudière dans le collecteur accélérateur, en commençant un nouveau cycle de fonctionnement du système.

Facteurs

Évidemment, plus le taux de circulation est élevé - plus la répartition de la chaleur dans le circuit sera uniforme, moins la variation de température des batteries sera importante. Qu'est ce qui détermine cette vitesse?

L'équilibre de deux facteurs opposés: créé lorsque le système de pression et la résistance hydraulique du circuit.

De quoi chacun des facteurs dépend-il?

Pression de la tête

• De la hauteur de la partie supérieure du circuit (c’est-à-dire la hauteur totale de la partie de la chaudière - collecteur de l’étage supérieur). Pour l'augmenter, la chaudière, si possible, est installée dans le sous-sol et la partie supérieure du remplissage est acheminée jusqu'au grenier.
• De la pente de la mise en bouteille. En règle générale, cela devient permanent: à partir du sommet, le remplissage descend dans la chaudière, perdant au moins un centimètre au-dessus du niveau du sol par mètre linéaire de longueur. Grâce à la pente, le liquide de refroidissement refroidi effectue son parcours, emporté par son propre poids.

Résistance hydraulique

Plus il est bas, plus il est facile pour l'eau ou un autre liquide de refroidissement de faire son chemin avec une tête fixe.

Qu'est-ce qui influence la résistance hydraulique du système?

• Le diamètre du remplissage. Plus il est large, moins le tuyau résiste au courant d'eau. Le diamètre minimum absolu est de 32 millimètres; le plus souvent, lorsqu’on construit un système gravitaire avec leurs propres mains, un tuyau de 40 à 50 mm de diamètre sert de remplissage.
• La longueur du remplissage. Un contour de plus de cent mètres de long avec un diamètre raisonnable sera tout simplement inutilisable. Généralement, les systèmes de chauffage par gravité ne font pas plus de 40 à 50 mètres.
• Le nombre de courbures et de transitions de diamètre. Chacun d'eux augmente la résistance au mouvement de l'eau.
• Le nombre et le type de vannes. Moins il y a de torsions sur les étranglements, mieux c'est.

Conséquence pratique: mieux vaut ne pas utiliser de vanne à vis dans le système gravitationnel. En plus du fait que leur conception est obsolète moralement il y a longtemps, leurs mouvements créent une résistance hydraulique bien supérieure à celle d'un robinet à tournant sphérique lisse.

• Enfin, le matériau du tuyau et son âge ont une forte influence sur la résistance à l'écoulement. Pour être précis, le facteur déterminant est le coefficient de rugosité. Comparez sa valeur pour différents tuyaux.

Conséquence pratique: lors de l'installation, il est préférable d'utiliser du plastique ou du métal-plastique. Vous ne pouvez pas avoir peur de la surchauffe: tant que le circuit contient de l’eau, la température des tuyaux ne dépassera pas 100 degrés.

Équipement

La gravitation peut être soit un système fermé qui ne communique pas avec l'air atmosphérique, soit une ouverture sur l'atmosphère. Le type d’équipement dont il a besoin dépend du type de système.

Ouvert

En réalité, le seul élément obligatoire est un vase d'expansion ouvert.

Il combine plusieurs fonctions:

• Retient l'excès d'eau en cas de surchauffe.
• Il évacue l'air et la vapeur générés par l'eau bouillante dans le circuit.
• Il est utilisé pour compléter l'eau afin de compenser ses fuites et son évaporation.

Dans les cas où des radiateurs sont situés au-dessus de celui-ci dans certaines zones de mise en bouteille, leurs bouchons supérieurs sont complétés par un évent. Dans ce rôle, les robinets Mayevsky et ordinaires peuvent être utilisés.

Pour réinitialiser le système, il est généralement complété par un tuyau de dérivation menant au système d'égouts ou simplement à l'extérieur de la maison.

Fermé

Dans un système gravitationnel fermé, les fonctions d'un réservoir ouvert sont réparties sur plusieurs appareils indépendants.

• Le vase d'expansion à membrane du système de chauffage offre la possibilité de dilater le liquide de refroidissement pendant le chauffage. En règle générale, son volume est pris égal à 10% du volume total du système.
• La soupape de sécurité évite les surpressions lorsque le réservoir est plein
• Un évent manuel (par exemple, la même grue Mayevsky) ou un évent automatique est responsable de l'évacuation de l'air.
• Manomètre indique la pression.

Important: dans le système gravitationnel, au moins un évent doit être présent à son point le plus élevé. Contrairement au système à circulation forcée, le sas ne permet tout simplement pas au liquide de refroidissement de se déplacer.

En plus de ce qui précède, un système fermé est généralement doté d'un cavalier avec un système d'eau froide, ce qui permet de le remplir après le déchargement ou de compenser les fuites d'eau.

Mise en page

Les instructions pour la distribution des radiateurs sont déterminées principalement par le nombre d'étages de la maison.

Un étage

Lorsqu’il distribue sur un étage, l’auteur recommande vivement de ne pas réinventer la roue et d’utiliser la technologie éprouvée de Leningrad. Dans la mise en œuvre correcte, il s'agit d'un anneau posé le long du périmètre de la maison, avec des dispositifs de chauffage intégrés parallèlement à cet anneau.

Chaque radiateur est connecté du bas vers le bas ou en diagonale. Les câbles sont fournis avec deux vannes ou une vanne dans l’alimentation et un étranglement sur le tuyau de retour. Les vannes d’arrêt vous permettront de débrancher les batteries pour réparation, sans arrêter tout le circuit, ou pour étrangler une partie des dispositifs de chauffage afin d’égaliser la température.

Deux étages

Mais dans le cas de deux étages, le système à deux tuyaux est optimal avec de nouveaux diamètres de bouteille en plus et une connexion en attente des radiateurs. En fait, nous créons un schéma de remplissage supérieur typique: après le collecteur accélérateur, le fluide caloporteur est poussé dans le tuyau d'alimentation et de là, par gravité, retourne au remplissage du flux de retour à travers les radiateurs.

Le point le plus important: les élévateurs sont nécessairement étranglés pour l’équilibrage. Sans cela, nous obtiendrions une distribution de température extrêmement inégale: tout le liquide de refroidissement passera par les colonnes montantes les plus proches de la chaudière.

Si votre chaudière est installée au sous-sol, il sera logique d'y insérer la bouteille la plus basse.

Bien sûr, sous l'une des deux conditions suivantes:

1. Le sous-sol est isolé et a une température positive toute l'année.
2. Votre système de chauffage - avec antigel ou tout autre antigel.

Avantages et inconvénients

Qu'est-ce que le chauffage par gravité sur le fond d'un système à circulation forcée? Vaut-il la peine de s’arrêter à son choix lors de la conception de votre propre chalet?

Les mérites

• Le système est absolument sécurisé. Il n'y a pas de pièces mobiles ou d'usure; cela ne dépend pas de facteurs externes, notamment d'une alimentation instable en dehors de la ville.
• Le schéma gravitationnel s'autorégule. Plus le flux de retour est froid, plus la circulation du liquide de refroidissement est rapide: après tout, sa densité est supérieure à celle des masses chauffées dans la chaudière.
• Enfin, lors de la conception de ce système, il n’est pas nécessaire de procéder à des calculs complexes, aucune compétence particulière n’est requise: de tels systèmes ont également été conçus par nos grands-pères. Dans les zones rurales, il est encore possible de trouver des contours attachés à un échangeur de chaleur à tubes d'acier placé dans un four russe.

Inconvénients

Pas sans eux.

• Le système se réchauffe assez lentement. De l'allumage de la chaudière à la sortie des batteries à la température de travail, une heure et demie à deux heures peuvent s'écouler.

À propos: ils refroidiront également en raison du grand volume de liquide de refroidissement. Surtout si des radiateurs de chauffage en fonte ou des registres en acier massif sont installés en tant que dispositifs de chauffage.

• La simplicité du système ne signifie pas que son prix sera nettement inférieur à celui des solutions alternatives. Le diamètre plein du remplissage prendra un coût significatif. Voici un extrait de la liste de prix actuelle pour un tuyau en polypropylène renforcé de l'une des sociétés russes:

• Sans équilibrage, une variation de température entre les radiateurs peut être perceptible.
• Enfin, avec un léger transfert de chaleur de la chaudière, les zones de mise en bouteilles réalisées dans le grenier ou au sous-sol peuvent être saisies avec de la glace lors de fortes gelées.

Deux en un

Pour résoudre tous les problèmes énumérés du schéma gravitationnel, celui-ci peut être mis à niveau avec une pompe à barre latérale. Dans ce cas, le système conservera la capacité de travailler avec la circulation naturelle.

En effectuant ce travail, il convient de respecter quelques règles simples.

• Entre les points de prélèvement, une vanne est placée sur la pompe ou, mieux, un clapet anti-retour à bille. Lorsque la pompe est en marche, la turbine ne peut pas entraîner l'eau en petit cercle.
• Avant la pompe est nécessaire réservoir de boue. Il protégera le roulement et les roulements de la pompe contre le tartre et le sable.
• Le raccordement à la pompe est limité à une paire de vannes vous permettant de nettoyer le filtre ou de retirer la pompe pour réparation sans perte de liquide de refroidissement.

Conclusion

Nous espérons avoir pu répondre à toutes les questions qui se sont accumulées dans le lecteur. Comme toujours, vous trouverez des informations supplémentaires sur le principe de fonctionnement des systèmes gravitaires et de leur appareil dans la vidéo ci-jointe. Des succès!