Le concept d'un dispositif de refroidissement par gravité peut être comparé dans un certain sens à la ventilation naturelle, dans laquelle la libre circulation des flux d'air est réalisée. Dans le cas de l'environnement aquatique, le mouvement se produit le long des contours sans l'aide d'énergie et de puissance provenant d'appareils et de ressources tiers. Cela donne les avantages d'un système de chauffage par gravité, mais entraîne également un certain nombre d'inconvénients. L'un d'eux est la complexité de sa mise en œuvre technique.
Comment fonctionne le système
La gravité est assurée par la loi de la physique, selon laquelle les courants chauds d'air et d'eau montent naturellement. Contrairement aux systèmes à circulation forcée, il n'est pas nécessaire d'allumer des équipements de pompage ou des générateurs de vapeur qui poussent le fluide de travail sous pression le long ducontours. Dans les conditions d'une maison privée, un système de chauffage par gravité n'est bénéfique que par la connexion minimale des nœuds de communication indirecte et d'énergie. Mais cela ne signifie pas du tout que l'utilisateur devra s'occuper uniquement de tuyaux. Une chaudière située au point le plus bas du complexe sera chargée de chauffer l'eau. De là, à travers des tuyaux, les flux seront dirigés vers les réchauffeurs-consommateurs du liquide de refroidissement (convecteurs, radiateurs, batteries). De plus, l'eau déjà refroidie passe dans la section du vase d'expansion et, à mesure qu'elle s'accumule, déborde dans le canal de vidange - soit vers la chaudière, soit vers les égouts.
Systèmes monotubes et bitubes
Les schémas des circuits de chauffage peuvent être différents. Dans le système monotube le plus simple, il n'y a pas de colonne montante de retour de liquide de refroidissement avec prise d'eau. Les systèmes verticaux de ce type sont techniquement plus faciles à mettre en œuvre, ce qui permet d'économiser des efforts physiques et financiers. Mais les systèmes de chauffage par gravité monotube présentent également de sérieux inconvénients, qui s'expriment dans les nuances suivantes:
- L'absence de possibilité de régler la température de chaque radiateur séparément, car ils sont connectés en série.
- Placement obligatoire du vase d'expansion pour le remplissage vertical.
- Exigences de pression plus élevées pour la circulation de l'eau. Pour cette raison, les systèmes monotubes sont plus souvent réalisés selon les principes du mouvement forcé du liquide de refroidissement avec le raccordement de pompes.
Dans un système à deux tubes, la chaleur est répartie uniformément. Un circuit dirige les flux chauds vers des radiateurs conditionnels,et le second dessert la branche de retour, par laquelle l'eau froide retourne à l'équipement de réception. En raison de l'équilibre du liquide de refroidissement dans la canalisation, le schéma à deux circuits se prête plus facilement à une régulation naturelle avec l'effet de la gravité sans le soutien d'un équipement de circulation supplémentaire.
Systèmes ouverts et fermés
La différence entre ces systèmes réside dans les performances du vase d'expansion - le point culminant de l'ensemble du complexe. Dans les réservoirs ouverts, l'eau s'accumule jusqu'à ce que le mécanisme du flotteur fonctionne. Le liquide remplit le réservoir jusqu'à un certain niveau, après quoi le flotteur active la libération du mélange d'air et le remplissage à travers la colonne montante connectée. Dans un système de chauffage par gravité fermé, un réservoir à membrane est utilisé, dans lequel deux sections sont fournies - avec de l'air (mélange de gaz) et de l'eau dans la partie inférieure. À la pression minimale, le récipient est vide, mais au fur et à mesure qu'il se remplit de liquide, la membrane commence à comprimer la partie supérieure, ouvrant ainsi la valve à air et égalisant la pression.
Sélection chaudière
L'utilisation du concept de chauffage par gravité en soi signifie que ni le gaz ni l'électricité ne sont fournis dans la maison. Sinon, il serait plus rationnel d'organiser une circulation forcée avec un apport de chaleur d'une puissance suffisante à partir de la source d'énergie principale. Par conséquent, la seule option pour une chaudière pour un système de chauffage par gravité sera une unité à combustible solide - par exemple, une chaudière à bois. La combinaison de la circulation naturelle et d'un poêle traditionnel donne également des raisonsparler de la faible puissance du complexe. Le système sera initialement inefficace, mais son efficacité peut être augmentée en raison de l'effet de pyrolyse, qui distingue les modifications modernes des chaudières à combustible solide d'une capacité de 20 à 40 kW avec deux chambres de combustion. Dans le compartiment supplémentaire, les gaz générés lors de la première combustion du carburant sont brûlés. Soit dit en passant, la minimisation des produits de combustion à la sortie réduira également les exigences en matière de cheminée.
Choix du matériau du tuyau
Comme pour la plomberie, les tuyaux en plastique et en métal peuvent être utilisés pour un système de chauffage à circulation naturelle. Les restrictions d'utilisation de certains matériaux dépendent de facteurs et de conditions individuels. Par exemple, un système de chauffage ouvert permet un plus grand effet d'aération des circuits avec de l'oxygène et du dioxyde de carbone, ce qui n'est pas souhaitable pour l'acier. A l'inverse, le métal à l'état solide se justifiera dans les branches fermées des réseaux grand format fonctionnant avec de fortes charges. Lors de l'entretien d'une eau de mauvaise qualité, il est préférable d'utiliser des tuyaux en cuivre. Pour un système de chauffage par gravité, l'utilisation de ce métal est bénéfique en raison de sa résistance aux hautes températures et aux inclusions minérales dans le liquide de refroidissement.
En principe, le cuivre et le plastique ont l'avantage d'être des matériaux légers qui permettent une installation précise de lignes de communication de pipeline complexes, ce qui est très important dans la mise en œuvre de systèmes gravitaires. Cependant, le plastique n'est toujours pas la meilleure option pour le système de chauffage en tant que tel - d'autant plusfonctionnant sous haute pression de l'ordre de 0,6 MPa. Il existe des tuyaux en polypropylène résistants à la chaleur conçus spécifiquement pour le chauffage et pouvant supporter environ 120 ° C, mais les problèmes d'étanchéité sont plus fréquents dans les abouts et les transitions, qui ne sont pas aussi fiables que les soudures de contours métalliques.
Diamètre de tuyau optimal
Contrairement aux systèmes à circulation forcée, dans ce cas, l'épaisseur des contours sera plus importante. Le diamètre du tuyau d'un système de chauffage à écoulement par gravité est de 50 mm, mais il peut y avoir des ajustements dans différents domaines. Par exemple, afin de maintenir l'efficacité thermique du complexe, les plombiers recommandent de rétrécir les contours. La quantité d'ajustement dépend de la longueur de la ligne continue entre la couture et l'autre point de transition.
Outils de montage et consommables
L'outil principal sera nécessaire pour la pose, la fixation et le raccordement des tuyaux. La coupe et le soudage sont effectués avec des coupe-tubes, des coupe-gaz, des onduleurs et de la soudure. Tant pour le plastique que pour le cuivre avec de l'acier, votre outil de soudage de la puissance appropriée est sélectionné. Il en va de même pour les consommables. Par exemple, les structures en cuivre sont connectées par soudure à l'aide de raccords à pince et à sertir. Pour connecter un système de chauffage par gravité en cuivre à des circuits constitués d'autres matériaux, seuls des adaptateurs et des raccords amovibles sont utilisés. Ce métal n'adhère pas bien aux autres matériaux. Mais dans d'autres cas, une soudure légère jusqu'à 450°C peut être obtenuechalumeaux à acétylène ou propane-butane, ainsi que des fers à souder électriques. De plus, pour des connexions de haute qualité, il sera utile d'utiliser des rubans en téflon, des raccords, des tés, des joints diélectriques, etc.
Technique de pose
Avant les travaux, un plan de communication et un plan d'action doivent être élaborés. De plus, l'installation typique est effectuée dans l'ordre suivant:
- Assemblage de nœuds individuels, de sections de transition et de grandes lignes sans fixation à la base du site.
- Installation des équipements - vase d'expansion et chaudière. Le réservoir peut être monté dans le grenier - l'essentiel est de conserver la possibilité d'un approvisionnement gratuit en communications. La chaudière peut nécessiter une petite chape résistante à la chaleur. Une fixation supplémentaire n'est pas nécessaire, car ce type d'équipement de sol est pratiquement immobile sur une surface plane.
- Les raccords de roulement sont installés le long des contours du joint - supports, pinces, suspensions et autres unités de fixation.
- Les contours de tuyaux préparés, les pièces de transition, les coudes et les coins sont montés. Comment réaliser un système de chauffage par gravité pour qu'il soit le plus fiable et le plus protégé possible des influences extérieures ? Pour la fixation, il est recommandé d'utiliser les pinces dites flottantes, qui assurent une fixation non pas dure, mais douce. Ils sont fermement attachés à l'équipement de support préparé, mais les mécanismes de serrage donnent au tuyau une certaine liberté de mouvement - un effet élastique, grâce auquel le risque de dommage est éliminétuyaux sous charge dynamique externe.
- Les communications et l'équipement sont bloqués - les tuyaux de dérivation, les raccords et l'instrumentation sont connectés si nécessaire.
Pente du tuyau
Une caractéristique de l'appareil des systèmes de gravité est la nécessité de maintenir l'angle dans la position des contours horizontaux. Il est nécessaire de fournir l'effet de la circulation gravitationnelle naturelle nécessaire au mouvement de l'eau. Comme indiqué dans le règlement technique du SNiP, la pente du système de chauffage par gravité doit être de 10 mm par 1 m. Si cette nuance n'est pas prévue, les conduites se rempliront d'air et le chauffage des circuits sera inégal.
Quel liquide de refroidissement utiliser ?
Le fluide de travail optimal pour les systèmes de circulation naturelle est l'eau. Le rejet de l'antigel, qui est souvent utilisé dans le chauffage des liquides, est associé à sa haute densité et à son faible transfert de chaleur. Compte tenu des performances modestes d'un système de chauffage par gravité et de l'exigence obligatoire du déplacement gravitationnel du liquide de refroidissement, l'antigel est éliminé. Mais cela ne signifie pas que les compositions antigel alternatives peuvent être abandonnées en principe. Les mélanges appropriés doivent avoir une fluidité élevée (pas inférieure à celle de l'eau) et la capacité de ne pas perdre leurs propriétés physiques à des températures extrêmement élevées et basses.
Plus d'un système d'écoulement par gravité
Parmi les atouts des systèmes de chauffage à circulation naturelle, citons les suivants:
- Indépendance énergétique. Absenceaucune source d'énergie externe n'est un obstacle à l'utilisation du chauffage par gravité, donc dans de nombreuses régions éloignées, cette option reste la seule option.
- Fiabilité et durabilité. Absence de vibrations qui, dans les systèmes conventionnels, créent des pompes de circulation. Cela permet l'utilisation de canalisations en cuivre, ainsi que l'organisation de systèmes de chauffage par gravité en polypropylène, mais sous réserve de leur résistance aux températures élevées.
- Entretien facile. L'absence d'unités de régulation complexes avec automatisation rend le système plus accessible pour les diagnostics et les réparations à domicile.
Inconvénients du système d'écoulement par gravité
Bien sûr, le manque de support pour le mouvement du liquide de refroidissement de la pompe de circulation ou d'autres équipements électriques avec des ressources a conduit à un certain nombre de lacunes de ces systèmes:
- Limitations fonctionnelles en termes de réglage. Cela concerne principalement la possibilité d'un réglage flexible des régimes de température des appareils de chauffage, mais le fonctionnement des chaudières à combustible solide exclut en soi toute automatisation du contrôle.
- En raison de ses performances modestes, un système de chauffage par gravité ne peut être utilisé que dans les petites maisons à faible besoin de chauffage. A cela s'ajoute l'instabilité de la circulation.
- Les retards dans le mouvement du liquide de refroidissement en hiver peuvent entraîner le gel du liquide. Pour cette raison, la recherche d'additifs antigel pour l'eau est justifiée.
Conclusion
Les tuyaux à circulation naturelle du fluide de travail à l'ère de la mécanique progressive et des chaudières programmables avec chaudières semblent obsolètes et inefficaces. À bien des égards, c'est vrai, mais dans un contexte de consommation d'énergie croissante, un système de chauffage par gravité pour une maison individuelle n'a pas l'air complètement déplacé. Premièrement, si les conditions du pays ne permettent pas l'utilisation de chaudières à gaz et électriques, cette décision sera plus que justifiée. Deuxièmement, plusieurs postes de dépenses sont supprimés d'un coup, en raison du coût de l'énergie avec le carburant et l'entretien d'équipements complexes.
