À quoi ressemble le système de chauffage avec circulation naturelle d'une maison à un étage?

Comment fonctionne le système de chauffage à circulation naturelle

La tâche principale du système de chauffage de l'eau - il s'agit de faire circuler le liquide de refroidissement dans les tuyaux. Pour que la maison se réchauffe, l'eau chaude de la chaudière doit s'écouler dans les tuyaux et les radiateurs. Le système de chauffage à circulation naturelle fonctionne selon le principe de la gravité. Le liquide se déplace dans les tuyaux par gravité sans utiliser de pompe. La densité et le poids du liquide diminuent lorsqu'il est chauffé et, après refroidissement, il revient à son état d'origine.

Dans un tel appareil, il n'y a pratiquement pas de pression. Selon les calculs, on peut voir qu'avec une pression d'une colonne d'eau de 10 mètres, il y a une pression de 1 atmosphère. Il s'avère que dans l'appareil de chauffage d'une maison à un étage la pression sera de 0,5 à 0,7 atm., et dans une maison à deux étages - pas plus de 1 atm.

Avantages et inconvénients du chauffage à circulation naturelle

Comme pour tout appareil, le chauffage de l'eau à circulation naturelle a ses avantages, mais aussi ses inconvénients. Pourquoi le système est-il bon?

1. Installation et maintenance simples, démarrage facile du système. Toute installation peut être effectuée par vous-même.
2. Pas besoin d'acheter du matériel coûteux.
3. Le système fonctionne de manière stable. Le caloporteur donne le plus grand rendement thermique et maintient la température requise dans la pièce.
4. Pas de dépendance à l'électricité. L'appareil continuera à fonctionner si l'alimentation est coupée.
5. Si la maison est bien isolée, alors avec un tel système, vous pouvez économiser beaucoup.
6. Pas de pompe qui fait beaucoup de bruit.
7. Si la maintenance est effectuée à temps, l'appareil de chauffage peut fonctionner pendant plus de 35 ans.

Inconvénients du système:

• Malgré le fait que le système de chauffage nécessite peu de matériaux, les coûts deviendront beaucoup plus élevés lorsque la résistance locale du pipeline diminuera. Parce que vous devrez installer des tuyaux plus gros.
• La maison se réchauffe beaucoup plus lentement.
• Si les tuyaux traversent des pièces non chauffées, ces zones doivent être isolées. Sinon, le liquide risque de geler.
• Un tel système de chauffage ne convient que pour les maisons privées d'une superficie maximale de 100 m2. m., car il fonctionne dans un rayon de 30 mètres maximum. Cela est dû au fait que le système a une petite tête circulaire.
• La condition principale est un grenier dans la maison. C'est là que le vase d'expansion est installé.

Ouvert

Il se caractérise par le fait que le liquide de refroidissement est en contact avec l'environnement dans un vase d'expansion de type ouvert. Le principe de fonctionnement du système dans son ensemble ne change pas: le liquide de refroidissement préparé, en raison de la différence de densité des couches chaude et froide, pénètre dans la canalisation avec des pentes.

Ils ne sont pas utilisés pour ceux à circulation forcée, car le réservoir lui-même crée la pression nécessaire à la circulation du liquide de refroidissement dans le système.

Le principal avantage est l'absence de pompe de circulation dans de tels systèmes, ce qui réduit la consommation d'énergie.

Schéma d'un système ouvert à deux tuyaux

Types de systèmes de circulation naturelle

Avant de créer un circuit pour chauffer une maison privée, calculez d'abord la quantité de chaleur requise pour les locaux. Le calcul comprend des données sur la chaudière, l'emplacement et le diamètre des tuyaux, ainsi que le niveau d'isolation thermique des murs extérieurs. Même les plus petites erreurs de calcul peuvent affecter la qualité du chauffage domestique. Par conséquent, il est préférable que tous les calculs soient effectués par des spécialistes. Les systèmes de chauffage sont de plusieurs types:

• Type ouvert et fermé (diffèrent selon les vases d'expansion).
• Type à un et deux tuyaux (les radiateurs de chauffage sont connectés de différentes manières).

Système ouvert

Le dispositif ouvert comprend un réservoir (réservoir ouvert), qui est équipé d'un tuyau (trop-plein d'urgence). Le tuyau est connecté au réseau d'égouts ou sorti dans la rue. Le réservoir est installé sous le plafond, parfois dans le grenier. Un réservoir de type ouvert peut être fabriqué de n'importe quelle taille de vos propres mains, ce qui est son principal avantage. A un prix abordable... Inconvénients de l'appareil:

• Vous devez constamment ajouter de l'eau dans un réservoir de type ouvert, car il s'évapore rapidement. Afin de ne pas ajouter constamment d'eau manuellement, une conduite d'eau peut être amenée au réservoir.
• Souvent, de la corrosion se forme sur les éléments métalliques du circuit. En raison du fait que l'oxygène circule constamment dans le réservoir ouvert.
• L'air entre dans le pipeline. En fixant les radiateurs à une légère pente et en installant des bouches d'aération automatiques, vous pouvez vous débarrasser du problème.

Systeme ferme

Système de circulation naturelle un liquide de refroidissement de type fermé convient bien aux maisons à un et à deux étages. Un réservoir à membrane est installé dans le circuit de chauffage. Grâce au réservoir, les parties métalliques de l'appareil sont moins sensibles à la corrosion. Un appareil fermé fonctionne comme suit:

1. Le réservoir à membrane flexible fermé est un vase d'expansion à membrane. La membrane crée deux sections dans le réservoir. La première section est destinée au liquide de refroidissement, l'autre contient de l'air ou de l'azote. Lors de l'expansion du liquide de refroidissement, l'excès d'eau du circuit de chauffage entre dans le réservoir.
2. La membrane commence à s'étirer à cause de l'eau chaude et le gaz de la deuxième partie commence à rétrécir.
3. Lorsque l'eau refroidit, le gaz augmente à nouveau et repousse le liquide de refroidissement dans le système. Ainsi, il y a un remplissage continu du circuit d'eau avec le liquide de refroidissement.

Si vous choisissez entre un système ouvert et un système fermé, il est moins cher d'acheter ou de créer un réservoir ouvert de vos propres mains. Le réservoir à membrane coûte plusieurs fois plus cher, il est donc rarement utilisé.

Système à un tuyau

Pour les maisons de plain-pied de petite superficie, le chauffage monotube convient. Dans une maison à deux étages, ce type de chauffage sera inefficace. Les avantages du système sont une installation bon marché, une conception simple, les tuyaux ne sont pas installés sous le plafond, ce qui signifie que l'intérieur général de la pièce ne se détériorera pas. Le type de chauffage monotube fonctionne selon le principe suivant:

• Le liquide monte le long de la section verticale du tuyau.
• Ensuite, le liquide de refroidissement se déplace dans un tuyau horizontal. Ce tuyau relie les radiateurs de chauffage.
• Le liquide refroidi retourne à la chaudière à partir du radiateur extérieur.

Ce système a ses inconvénients. Plus la colonne montante d'alimentation est éloignée, plus la température des radiateurs est basse. Les contournements aideront à augmenter la productivité. Pour établir un chauffage uniforme de la maison, des cavaliers sont placés aux endroits où les radiateurs sont connectés. Même après avoir fait des calculs précis, un système de type monotube sera inefficace si une maison à un étage compte plus de trois pièces. Le problème peut être résolu en améliorant le système avec une pompe circulaire.

Schéma de chauffage à eau à deux tuyaux pour une maison privée à circulation naturelle

Le type de chauffage à deux tuyaux convient pour chauffer une maison à deux étages. Si nous comparons un système à un tuyau et à deux tuyaux, dans le second, le liquide est fourni à tous les radiateurs à chaud. Le circuit à deux tuyaux a une conception spéciale composée de deux tuyaux. Un pour l'approvisionnement, l'autre pour le retour. Un tuyau d'alimentation est connecté à chaque appareil de chauffage. La connexion se fait via une prise d'entrée séparée. Et le tuyau de retour est connecté séparément. Les avantages d'un système de chauffage avec câblage supérieur et inférieur sont que son installation est très simple et les caractéristiques de fonctionnement sont efficaces. Avec un système comme celui-ci:

1. Il est possible de ne pas ajouter de sections supplémentaires au radiateur afin d'améliorer le chauffage.
2. Contrairement à un circuit monotube, des tuyaux de plus petit diamètre sont utilisés pour poser le pipeline dans ce système.
3. Réglage facile du système.
4. La chaleur est uniformément répartie.

Actuellement, il est possible de créer de vos propres mains un type de chauffage à deux tuyaux à circulation naturelle... Pour sa fabrication, des tuyaux en acier ou en polymère sont utilisés..

Schéma de calcul d'un système de chauffage à circulation naturelle

La chose la plus difficile dans la conception d'un système de chauffage est le calcul correct. Les performances de l'appareil dépendent de la longueur et de l'angle des tuyaux, ainsi que du nombre de tours. Vous devez le savoir car il n'y a pas de pression dans le circuit. Ce que vous devez prendre en compte lors de l'élaboration d'un diagramme et d'un calcul:

1. Quel est le diamètre des tuyaux et le matériau à partir duquel ils sont fabriqués.
2. Angle d'inclinaison des tuyaux.
3. Types de liquides de refroidissement.
4. Méthodes d'alimentation en liquide de refroidissement.

Tuyau unique

Pour les bâtiments privés, un système de chauffage monotube à circulation forcée est largement utilisé. Les solutions techniques modernes ont permis de combiner tous les avantages du modèle traditionnel avec la possibilité de contrôler et d'ajuster les paramètres de fonctionnement.

Avantages

• Haute fiabilité, longue durée de vie.
• Rentabilité, pas de frais d'électricité supplémentaires.
• Haute stabilité hydraulique.
• La possibilité d'ajouter indépendamment des sections de radiateurs sans affecter négativement l'ensemble du système (déséquilibres).
• Possibilité de pose de tuyaux cachés.
• Économies de coûts allant jusqu'à 40% par rapport aux systèmes à deux tuyaux.

Schème

Pour les bâtiments à plusieurs étages, le schéma ressemble à ceci: un tuyau vertical d'un côté va au point supérieur du radiateur et du bas il sort de la même manière. La conception comprend une dérivation - un tuyau vertical connecté par les deux extrémités aux sections horizontales de la ligne.

Schéma du système monotube

Principe d'opération

Le liquide de refroidissement est forcé dans le système. Les températures les plus élevées sont observées au début de la canalisation, les pertes de chaleur les plus élevées sont observées dans la section la plus éloignée du réseau, tandis que 80% de la circulation effective est représentée par des by-pass plutôt que par des radiateurs.

Dans les immeubles d'habitation plus anciens, le contrôle de la température n'a pas été effectué. La consommation irrationnelle d'électricité a été compensée par son faible coût.

Le principe de fonctionnement d'un système monotube

Automatisation de la maison

Les systèmes monotube modernes permettent l'installation de vannes thermostatiques sur les ensembles de radiateurs. Les diamètres des ouvertures du passage de fluide et de la vanne sont structurellement aussi grands que possible pour assurer une sortie libre du fluide (même en cas de contamination du fluide de refroidissement).

Type de thermostat

Le contrôle de la température des radiateurs est effectué selon trois options:

• avec une vanne à trois voies;
• avec une valve directe;
• thermostatique.

Lorsque vous réduisez (ajoutez) des sections de radiateur et retirez le thermostat, le système ne sera pas déséquilibré.

La vanne se ferme automatiquement lorsque la température ambiante dépasse la température réglée. Dans ce cas, le liquide de refroidissement ne circulera qu'à travers les by-pass. La consommation totale d'eau ne change pas.

Installer un thermostat sur un radiateur

Effet économique

En présence de thermostats et de surchauffe des pièces à vivre, la circulation générale ne diminue pas, seules les soupapes de sécurité sont fermées. Le liquide de refroidissement ne circule pas, mais il y a une augmentation des pertes dans les tuyaux, en raison d'une augmentation de la température sur le cycle inverse. Dans les bâtiments à plusieurs étages, dans lesquels des points de chaleur sont construits, l'échangeur de chaleur ECS est alimenté par les tuyaux de retour du système.

Important! Pour le fonctionnement sûr et efficace d'un système monotube avec pose cachée, il est nécessaire de fixer une couche de chaleur et d'imperméabilisation derrière les tuyaux.

Quel est le meilleur matériau de tuyau?

La méthode d'installation du circuit, la protection contre la corrosion et la résistance hydraulique, tous ces indicateurs dépendront du matériau à partir duquel la canalisation est fabriquée. Pour le système de chauffage, vous pouvez utiliser du polypropylène, tubes en acier, métal-plastique et cuivre.

• Matériau polypropylène. Les tuyaux en polypropylène résistent bien aux températures élevées, ont une longue durée de vie (plus de 25 ans) et sont lisses à l'intérieur. L'installation nécessite des outils spéciaux et coûte cher.
• Acier. Malgré le fait que ces tuyaux sont assez durables et ont un prix abordable, ils sont sujets à la corrosion et à la prolifération. De plus, l'installation nécessite des soudures ou plusieurs raccords.
• Métal-plastique. Les tuyaux légers ont une surface intérieure parfaitement lisse. En conséquence, ils sont exempts de corrosion et de dépôts. Mais après l'installation, vous devrez constamment tirer sur les raccords filetés, ce qui est un gros inconvénient. Leur durée de vie est d'environ 15 ans, et pour les tuyaux, elle est très courte. Ils ont un coût élevé.
• Des tuyaux de cuivre. Les tuyaux en cuivre ont une belle apparence et une durée de vie de plus de 100 ans. La soudure est utilisée pour l'installation, son coût est très élevé.

Pour déterminer quel diamètre de tuyau adapté pour réchauffer votre maison, vous devez savoir que:

1. Le diamètre du tuyau est choisi en fonction du matériau à partir duquel les tuyaux sont fabriqués et à partir des calculs d'ingénierie thermique effectués.
2. Calculez la quantité de chaleur requise pour la pièce et ajoutez 20% au résultat.
3. En utilisant les valeurs indiquées dans les tableaux SNiP, la section transversale du pipeline est calculée. Pour le calcul, des lectures de la capacité calorifique et de la taille du tuyau (section interne) sont prises.

Si, après chaque branchement, installez le tuyau d'alimentation d'une taille plus petite que le précédent, alors la circulation de l'échangeur de chaleur deviendra plusieurs fois plus intense. Le tuyau de retour est monté avec une rallonge. Cela calcule le diamètre minimum de deux tuyaux. En respectant les valeurs obtenues, pour chaque section de tuyau, sa propre taille est établie.

Méthodes d'alimentation en liquide de refroidissement

Le fluide caloporteur peut circuler de la chaudière vers l'appareil de chauffage de deux manières. Par le remplissage inférieur ou supérieur.

• Remplissage par le bas. Cette méthode de remplissage n'est utilisée que pour les systèmes monotube. Le pipeline est posé au niveau du sol, tandis que les tuyaux verticaux peuvent être omis. Le remplissage par le bas est inefficace sans pompe circulaire.
• Remplissage par le haut. Ils sont utilisés pour les systèmes à un et à deux tuyaux. En raison du fait que le tuyau de distribution est installé sous le plafond, le liquide de refroidissement chaud est activement fourni à chaque radiateur. De plus, en refroidissant, l'eau entre dans un tuyau de retour monté le long du sol.

Deux tuyaux

Ce schéma convient au chauffage de grandes maisons à un et à deux étages. Le principe réside dans l'installation de deux circuits séparés - alimentation et retour du liquide de refroidissement.

Avantages:

• Chauffage des locaux de haute qualité.
• Uniformité du chauffage: dans le premier et le dernier radiateur, la température du liquide de refroidissement est presque la même. Dépend uniquement de la superficie de la maison, du nombre de sections de radiateur et de la longueur de l'autoroute.

Désavantages:

• Grande consommation de tuyaux pour la construction de deux canalisations séparées vers la chaudière.

Schéma d'un système de chauffage à deux tubes