L'utilisation de systèmes de chauffage avec un caloporteur liquide dans les maisons privées est aujourd'hui basée sur plusieurs schémas du système. L'un des systèmes les plus fiables, les plus simples et les plus éprouvés est le système de chauffage gravitationnel. Basé sur les lois de la thermodynamique, le chauffage gravitationnel s'est généralisé en raison du petit nombre d'éléments et de la simplicité du travail, tant en termes de calcul de projet que d'installation pratique. Mais, malgré la simplicité apparente, pour un fonctionnement correct, il est nécessaire de prendre en compte de nombreux points, qui seront abordés dans cet article.
Le principe de fonctionnement du système de chauffage gravitationnel d'une maison privée
Le système de chauffage par gravité d'une maison privée est basé sur deux principes physiques. Le premier est que les substances ont des densités différentes à des températures différentes. La seconde est que la pression dans le système est créée en raison de la différence des niveaux du liquide, et plus la différence entre les points supérieur et inférieur est grande, plus la pression dans le système est élevée.
Le premier principe d'un système de chauffage gravitationnel s'exprime dans le fait que lors du chauffage d'un caloporteur liquide, et qu'il n'est pas nécessaire que ce soit de l'eau, il change sa densité. L'eau dans son état normal à une température de 20 degrés a une densité supérieure à celle chauffée à 45 degrés; lorsqu'elle est chauffée à 80 degrés, la différence sera telle qu'un volume supplémentaire est nécessaire pour l'eau. Dans ce cas, le liquide de refroidissement de même masse occupera un volume différent, à cause duquel il commence à se dilater et à se déplacer à l'extérieur de l'échangeur de chaleur. Dans un espace confiné, après le début du mouvement du fluide caloporteur chauffé, sa place est remplacée par le fluide caloporteur refroidi. Ainsi, sous l'influence du chauffage, un écoulement se produit et le système de chauffage gravitationnel commence à fonctionner.
Le deuxième principe de fonctionnement de ce schéma commence à fonctionner à partir du moment où le liquide de refroidissement commence à se déplacer. Au fur et à mesure qu'il se réchauffe, près de l'eau ou de l'antigel, la vitesse de déplacement augmente, car la température augmente rapidement et l'expansion du volume force le liquide à être expulsé de la chemise d'eau de la chaudière à une vitesse plus élevée. En quittant le volume de la chaudière, le liquide s'échappe le long d'un tuyau vertical vers le vase d'expansion. Ayant atteint le niveau de la branche, le liquide remplit le volume du tuyau et se précipite le long de la boucle de pression vers les canalisations menant aux radiateurs de chauffage, créant la pression nécessaire. Compte tenu de la différence de hauteur entre le point où le liquide entre dans la boucle de pression et le point de décharge inférieur, la pression créée affecte en outre le caloporteur froid.
En se réchauffant progressivement, le système réduit la différence de température entre le liquide de refroidissement froid et chaud, et ainsi, la vitesse de déplacement du fluide dans le système augmente au maximum et peut même atteindre 1 mètre par seconde.
Types de convecteurs de sol
Il existe deux types de convecteurs intégrés: électriques et à eau. Les appareils électriques sont indépendants du système de chauffage, mais s'il n'y a pas d'électricité, ils ne fonctionnent pas. L'installation de convecteurs électriques intégrés au sol est plus facile. S'il y a une niche sous le boîtier, alimentez-le, insérez-le, remplissez-le d'une solution, une fois que la solution a séché, vous pouvez l'utiliser.
Avec un ventilateur, bien plus de dissipation thermique
Des convecteurs d'eau encastrés dans le sol sont connectés au système de chauffage. Dans le même temps, les tuyaux de chauffage sont posés sur le sol. Le câblage de rayonnement est plus efficace - c'est quand une paire de tuyaux va à chaque radiateur - alimentation et retour.Avec cette méthode, quelque part dans un appartement ou dans une maison privée, un collecteur d'eau est installé, des tuyaux de radiateurs y sont connectés. Avec ce schéma, un liquide de refroidissement de la même température est fourni à chacun des appareils. La fiabilité d'un tel schéma est plus élevée - si quelque chose se produit, un seul appareil ne fonctionne pas. Moins - coûts élevés au stade de l'installation - plus de tuyaux sont nécessaires.
Malgré la complexité de l'installation et du raccordement, le chauffage par le sol se fait souvent avec des convecteurs à eau. Pourtant, les coûts de chauffage sont moins élevés. Investissez une fois lors de l'installation, puis profitez simplement de la chaleur. Voici la logique approximative derrière ce choix.
Chauffage par gravité Les avantages d'un système de chauffage par gravité
Avant d'examiner les qualités positives des systèmes de chauffage par gravité avec circulation d'eau naturelle, il convient de considérer séparément tous les inconvénients du système. Pour beaucoup, le premier et principal inconvénient du système de chauffage gravitationnel est son archaïsme. En effet, c'est l'un des plus anciens systèmes de chauffage utilisant un caloporteur liquide. C'est à partir de ce système que des schémas de câblage à un et deux tuyaux ont été développés par la suite, c'est ce système qui a été utilisé pour l'installation de masse, lorsque l'industrie a maîtrisé le chauffage à combustible solide et, un peu plus tard, les chaudières à gaz. Mais d'un autre côté, le système de chauffage gravitationnel est également l'un des plus fiables - sa durée de vie est en moyenne de 45 à 50 ans. Autrement dit, exactement le temps qu'il faut pour que les tuyaux métalliques perdent leur étanchéité sous l'influence du liquide de refroidissement.
Le deuxième point est le faible rendement du système de chauffage gravitationnel. En effet, le schéma lui-même, basé sur la circulation naturelle de l'eau, implique l'inertie du processus de chauffage de la pièce, jusqu'à ce que la chaudière de chauffage prenne la puissance requise et que la différence de température entre le liquide de refroidissement chauffé et refroidi atteigne un minimum, il prendra un temps assez long. Mais d'un autre côté, même après que la chaudière cesse de soutenir la combustion, le processus de circulation se poursuit, tandis qu'un grand volume d'eau dans le système se refroidira beaucoup plus longtemps que dans un système à circulation forcée.
Un autre inconvénient peut être inscrit dans son actif par le système de chauffage gravitationnel en raison de son encombrement. En pratique, avec la même surface de la pièce chauffée, un système à circulation forcée par rapport à la gravité prendra beaucoup moins de place. Dans le système de chauffage gravitationnel, en plus des batteries, des tuyaux de la distribution supérieure seront également placés, sans lesquels la création de la pression de fluide nécessaire est impossible.
Et bien sûr, la question du contrôle de la température dans les radiateurs individuels, et la possibilité de l'ajuster. Un système de chauffage gravitationnel de forme classique avec un schéma de construction à un tuyau ne peut pas assurer une telle fonction en raison de l'impossibilité de fermer un radiateur séparé.
Mais d'un autre côté, c'est un système idéal pour une installation dans des maisons où il n'y a pas d'électricité ou qui a constamment des problèmes avec son alimentation. Le système de chauffage gravitationnel est capable de fonctionner sans électricité, car la principale force de mouvement du liquide de refroidissement à travers le système n'est pas la pompe de circulation, mais la dilatation thermique du volume du liquide de refroidissement.
Un grand volume de liquide de refroidissement dans le système permet un chauffage en douceur de la pièce. En revanche, un tel volume de fluide caloporteur chauffé se refroidit beaucoup plus lentement que le volume d'un système à circulation forcée. Ceci est particulièrement prononcé en cas de panne de courant ou d'amortissement du combustible dans la chambre de combustion. Un système de circulation forcée refroidit 3 à 4 fois plus vite qu'un tel système de chauffage par gravité archaïque.
Cette propriété est souvent utilisée lors d'un séjour temporaire dans la maison - juste au lieu de l'eau ordinaire, de l'antigel est versé dans le système, et même après un refroidissement complet, ni les tuyaux ni les radiateurs ne sont menacés de rupture en raison du gel de l'eau.
Et bien sûr, il suffit de noter qu'un tel système fonctionne simplement sans problème. Avec un bon fonctionnement, il peut durer environ 50 ans, alors qu'il n'a que deux facteurs de risque. Le premier est la menace de surchauffe de la chaudière, mais même ici, cela dépend principalement du facteur humain et non du système. Le second est le gel du liquide de refroidissement, mais dans ce cas, l'utilisation d'antigel réduit le risque de cet accident à presque zéro.
Quel est le meilleur chauffage par le sol?
Aujourd'hui, il existe deux principaux types de chauffage par le sol: l'eau et l'électricité. Ce dernier, à son tour, se présente en trois variantes: tige, câble et film. Chacun a ses avantages et ses inconvénients.
Le choix d'une option spécifique dépend directement des conditions et de la possibilité d'installation. En évaluant les principaux avantages d'un sol chaud, sans tenir compte de son type spécifique, on peut noter ce qui suit:
- habitabilité du système. En termes simples, un sol chaud est capable de maintenir la température la plus confortable dans la pièce pour y rester. Contrairement aux systèmes de chauffage traditionnels, il n'y aura pas de place pour la surchauffe locale ou les zones à peine réchauffées;
- esthétique du chauffage par le sol. Il n'y a aucun élément visible du système de chauffage. Ici, il n'est pas nécessaire de le lier à la disposition des meubles à l'intérieur de la pièce. Vous pouvez profiter d'un sol chaud sans radiateurs et obtenir plus d'espace libre pour décorer votre maison;
- Polyvalence. Vous pouvez utiliser n'importe quelle source d'énergie (plancher électrique ou calorifuge à eau), tout type de caloporteur (dans le cas d'un plancher chauffé à l'eau) et tout revêtement de sol;
- la sécurité et la santé humaines. Un avantage non négligeable d'un sol chaud est l'absence de circulation de poussière à l'intérieur de la pièce, ce qui est un véritable salut pour les personnes allergiques;
- rentabilité. Une répartition optimale de la température peut réduire considérablement les coûts de chauffage. Contrairement aux systèmes de chauffage traditionnels, le chauffage par le sol ne chauffe pas l'espace au-dessus du plafond, mais le sol et la surface au-dessus. Par conséquent, toutes les chambres auront des conditions très confortables.
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Une version simplifiée du système de chauffage avec circulation naturelle du caloporteur
Lors du choix d'un système de chauffage gravitationnel privé, il est nécessaire d'effectuer un certain nombre de calculs afin de comprendre comment le système fournira le chauffage de la pièce. Dans des conditions normales, le volume des pièces individuelles et la puissance des radiateurs de chauffage installés dans celles-ci sont pris en compte dans la disposition de la tuyauterie. Lors de l'installation de radiateurs de même puissance, le système de chauffage gravitationnel chauffera les pièces de manière inégale. Le premier radiateur le plus proche de la chaudière chauffera davantage et, dans le radiateur le plus éloigné de la chaudière, la température du liquide de refroidissement sera nettement inférieure. C'est pourquoi, lors de la sélection des appareils de chauffage, les premiers sont installés avec une puissance inférieure, et ceux qui sont plus loin doivent être plus puissants.
Il est important de choisir le bon vase d'expansion dans le choix des éléments structurels. Lors du calcul du volume du vase d'expansion, il est habituel de prendre le rapport 1/10 comme base. Autrement dit, lorsque le volume d'eau dans le système est d'environ 250 litres, le volume du réservoir doit être d'au moins 25 litres.
Le système de chauffage gravitationnel est très exigeant sur les matériaux de construction. Tout d'abord, cela s'applique aux tuyaux et aux pipelines. Le grand volume de liquide de refroidissement et la basse pression dans le système nécessitent que la circulation soit effectuée avec les pertes les plus faibles, et cela est possible, soit dans des tuyaux en acier, soit dans des tuyaux en polypropylène. Mais ici aussi, il y a certaines limites.Ainsi, les tuyaux en acier doivent être connectés soit par soudage au gaz ou électrique, soit au moyen de raccords filetés. Et si le premier type vous permet de fournir une connexion fiable pratiquement sans obtenir de soudure à l'intérieur du tuyau, la méthode filetée peut créer un grand nombre d'irrégularités à l'intérieur du pipeline. Quant au tuyau en polypropylène, il présente un inconvénient important. Cet inconvénient concerne la capacité du tuyau à résister à des températures élevées - la température maximale qu'un tel tuyau peut supporter est de +95 degrés, ce qui ne convient pas à un tuyau installé immédiatement après la chaudière.
Mais même avec toutes ces mises en garde, le schéma simplifié d'un système de chauffage gravitationnel est significativement différent d'un système à circulation forcée.
Un tel système doit nécessairement comprendre:
- Chaudière de chauffage (une condition préalable à de tels systèmes est la présence d'une chaudière avec un grand volume d'une chemise d'eau chaude);
- Conduites d'eau de grand diamètre 11/2 pouces;
- Vase d'expansion d'une capacité de 1/10 du volume de liquide dans le système;
- Fournir des tuyaux d'un diamètre de 1 pouce;
- Radiateurs de différentes tailles pour assurer un chauffage uniforme des locaux;
- Tuyau de retour;
- Robinet de vidange de liquide;
- Un thermomètre et un manomètre dans la chaudière, et les robinets de Mayevsky dans les radiateurs sont installés comme dispositifs de contrôle dans le système.
Comme vous pouvez le voir, le système comporte un petit nombre d'éléments structurels et convient tout à fait à l'assemblage vous-même.
Analyse du circuit
Comme vous le comprenez, l'unité comprend des filtres, un ascenseur, des instruments et des raccords. Si vous envisagez d'installer ce système de manière indépendante, il vaut la peine de comprendre le diagramme. Un bon exemple serait un immeuble de grande hauteur, au sous-sol duquel il y a toujours un ascenseur.
Sur le schéma, les éléments du système sont repérés par des numéros:
1, 2 - ces chiffres désignent les canalisations d'alimentation et de retour installées dans l'installation de chauffage.
3.4 - conduites d'alimentation et de retour installées dans le système de chauffage du bâtiment (dans notre cas, il s'agit d'un bâtiment à plusieurs étages).
5 - ascenseur.
6 - ce nombre désigne les filtres grossiers, également connus sous le nom de collecteurs de boue.
7 - thermomètres
8 - manomètres.
La composition standard de ce système de chauffage comprend des dispositifs de contrôle, des collecteurs de boue, des ascenseurs et des vannes. En fonction de la conception et de l'objectif, des éléments supplémentaires peuvent être ajoutés au nœud.
Intéressant! Aujourd'hui, dans les immeubles à plusieurs étages et à appartements, on trouve des ascenseurs équipés d'un moteur électrique. Cette mise à niveau est nécessaire pour ajuster le diamètre de la buse. Le caloporteur peut être corrigé au moyen d'un entraînement électrique.
Il faut dire que chaque année, les services publics deviennent de plus en plus chers, cela vaut également pour les maisons privées. En conséquence, les fabricants de systèmes leur fournissent des dispositifs économes en énergie. Par exemple, le circuit peut désormais contenir des régulateurs de débit et de pression, des pompes de circulation, des éléments de protection des tuyaux et de purification de l'eau, ainsi que des automatismes visant à maintenir un mode confortable.
Une autre variante du schéma d'une unité d'ascenseur thermique pour un bâtiment à plusieurs étages.
De plus, dans les systèmes modernes, une unité de mesure d'énergie thermique peut être installée. D'après le nom, on peut comprendre qu'il est responsable de la comptabilisation de la consommation de chaleur dans la maison. Si cet appareil n'est pas présent, les économies ne seront pas visibles. La plupart des propriétaires de maisons et d'appartements privés ont tendance à installer des compteurs d'électricité et d'eau, car ils doivent payer beaucoup moins cher.
Schémas de base pour chauffer les maisons
Il existe aujourd'hui plusieurs types de systèmes de chauffage gravitationnels. Le plus populaire est le système le plus simple avec une boucle de pression et une pente des canalisations d'alimentation et de retour.Ici, un schéma est mis en œuvre dans lequel le liquide de refroidissement circule en mode naturel et le vase d'expansion a un dessus ouvert. L'inconvénient de ce type de système de chauffage gravitationnel est son inertie et sa complexité de mise en œuvre. La complexité de la mise en œuvre dans ce cas signifie la nécessité de maintenir tous les paramètres des pentes des tuyaux. Ainsi, une fois la boucle de pression montée, la tuyauterie doit être réalisée avec une inclinaison de 0,05 degrés par rapport au côté de la chaudière. Cette pente est suffisante pour assurer le mouvement initial du fluide. La même pente est assurée lors de la pose de la canalisation de retour.
De tels schémas impliquent des options à un seul tuyau pour la construction d'un système de sécurité. Les systèmes de chauffage gravitationnels plus avancés impliquent un schéma de tuyauterie à deux tuyaux. Mais pour cela, il est nécessaire d'assurer la pose correcte du pipeline principal. Pour le fonctionnement normal d'un tel système, la longueur totale du tuyau d'alimentation doit être d'environ 25 mètres, la taille maximale d'un tel tuyau peut être de 35 mètres. Une longue longueur de tuyau réduira la température de l'alimentation en liquide de refroidissement; pour sa pose, une pente supplémentaire sera nécessaire, ce qui nécessitera un volume supplémentaire de grenier ou un volume à l'intérieur de la pièce du projet.
Que rechercher lors de la conception d'un système de chauffage gravitationnel
Le principal problème du fonctionnement efficace du système de chauffage gravitationnel dans les maisons privées de faible hauteur est l'emplacement incorrect de la chaudière et des radiateurs l'un par rapport à l'autre. L'un des paramètres importants du système est la valeur de la tête de circulation. Il montre la distance entre le centre de l'appareil de chauffage et le centre de la chaudière. Plus cet indicateur est élevé, plus le travail de l'ensemble du système est efficace.
L'inefficacité et le faible rendement des chaudières de chauffage, à combustible solide et à gaz, installées dans des systèmes gravitationnels sont souvent associés à une petite différence de hauteur entre le radiateur et la chaudière. Ainsi, dans des conditions normales, cette différence n'est généralement que de 0,2 à 0,3 mètre. Cette situation ne permet pas d'économiser jusqu'à 25% de carburant. La plupart de l'énergie est dépensée pour surchauffer le liquide. Dans le même temps, si vous augmentez la différence de hauteur de 0,5 mètre et l'amenez à 0,7-0,8 mètre, l'efficacité augmentera de 6 à 11% et avec une différence de 2,0 mètres, il devient possible d'économiser jusqu'à 20 mètres. % d'énergie ... C'est pourquoi, lors de la conception de systèmes de chauffage par gravité, le placement de la chaudière est prévu au point le plus bas, le plus souvent au sous-sol.
Dans le même temps, compte tenu de toutes les options et méthodes d'installation de systèmes de chauffage dans une maison privée, malgré l'apparente simplicité de mise en œuvre de ce projet, il est recommandé de le confier à des professionnels. L'expérience et la disponibilité des équipements spéciaux aideront à assurer une installation rapide et, surtout, facile de tous les équipements, en minimisant le risque d'erreurs.
Quel chauffage au sol choisir?
Beaucoup dépend de divers paramètres et conditions. Par exemple, la superficie de la pièce, ainsi que son emplacement, revêtent une importance particulière.
Si nous parlons d'une maison privée, vous pouvez envisager ici tout type de chauffage par le sol, mais il est toujours préférable d'évaluer au préalable la faisabilité de chaque option individuelle afin de choisir la plus optimale. Quant à l'appartement, vous devrez faire face à des restrictions particulières.
Il est extrêmement important de comprendre le but du système de chauffage par le sol. Si un chauffage supplémentaire est nécessaire, vous pouvez regarder de plus près les tapis ou les sols en film.
Si le sol chaud doit servir de chauffage principal, il est logique d'envisager un système d'eau ou un câble chauffant haute puissance.
La qualité des produits doit également être une priorité. Vous ne devez pas faire confiance aveuglément à la publicité et acheter des systèmes de fabricants inconnus auparavant.Votre meilleur pari est de vous fier à des produits certifiés qui, s'ils sont utilisés correctement, peuvent durer des années.
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