Schéma de chauffage d'une maison privée de 2 étages: types de câblage et calcul de l'équipement

Un système de chauffage efficace pour une maison privée fournira un microclimat confortable par temps froid

Calcul de l'ingénierie thermique du système de chauffage d'une maison privée de 2 étages

Le calcul de l'ingénierie thermique détermine les paramètres de fonctionnement du système de chauffage - la quantité totale de perte de chaleur dans le bâtiment, la puissance de l'équipement, le nombre d'appareils de chauffage, etc.

La puissance du générateur de chaleur est calculée par la somme des pertes de chaleur de la maison, qui prend en compte:

• zone des locaux chauffés;
• les conditions climatiques de la région;
• la présence et l'état de l'isolation thermique des locaux;
• matériau et épaisseur des murs extérieurs (porteurs), des planchers et des plafonds;
• structure du toit, plancher technique;
• étanchéité et taille des fenêtres, portes de rue (balcon).

Perte de chaleur d'une maison privée

Composants du système de chauffage d'une maison privée

Chaudière - générateur de chaleur dans le système de chauffage et d'alimentation en eau chaude. Puissance moyenne standard 100 W par 1 m² zone, à condition que la hauteur de la pièce isolée ne dépasse pas 3 mètres. Fournit une marge allant jusqu'à 20% de la performance de la chaudière pour les pertes non comptabilisées. L'approvisionnement en eau chaude nécessite une augmentation de la réserve de marche de 50%.

Le tableau récapitulatif, avec des options pour les calculs typiques de génie thermique de la puissance de la chaudière, vous permet de comparer les résultats approximatifs de la sélection et les modèles existants de générateurs de chaleur.

Options pour les calculs thermiques typiques de la puissance de la chaudière

Les chaudières peuvent fonctionner au diesel, au coke, au charbon, au bois, à la tourbe, aux granulés, au gaz naturel ou à l'électricité. Le choix du carburant dépend de sa disponibilité. Plus de 70% des consommateurs utilisent chaudières à gaz... Chaudière électrique (convecteur) sont considérés comme une option de sauvegarde ou combinée.

Il est préférable d'installer une chaudière au sol dans une pièce séparée spécialement équipée.

Les générateurs d'énergie thermique en fonte ou en acier sont produits dans des versions au sol et au mur.Les chaudières fixes au sol sont installées dans une pièce séparée, qui est équipée d'une chaudière, d'un vase d'expansion, d'une cheminée et d'un système de ventilation forcée (conformément aux normes et exigences du service de gaz).

Les chaudières à gaz murales ne nécessitent pas de cheminée ni de pièce séparée. L'oxygène pour la combustion du gaz est fourni par un tuyau ondulé flexible. L'unité à circuit unique est conçue pour le chauffage. L'utilisation d'un système de chauffage pour une maison à deux étages avec une chaudière à double circuit fournit le chauffage et l'approvisionnement en eau chaude.

Les chaudières à gaz murales n'ont pas besoin d'une cheminée et d'une pièce séparée

Méthodes de transfert de l'énergie thermique de la chaudière vers le système: circulation forcée du liquide de refroidissement et circulation naturelle (méthode de chauffage non volatile). La conception de la chaudière à deux circuits comprend une pompe de circulation intégrée et un vase d'expansion fermé.

Transporteurs d'énergie thermique dans le système de chauffage: eau, antigel ou liquide de refroidissement électrolyte pour chaudières à électrodes à débit.

L'eau a une capacité thermique et une densité élevées, mais nécessite un régime de température constant dans la pièce en hiver. Les propriétaires qui utilisent la maison de manière irrégulière préfèrent l'antigel comme liquide de refroidissement.

Disposition d'un système de chauffage avec un vase d'expansion de type ouvert

Le choix du type de distribution de chaleur et du type de caloporteur se fait au stade du développement du projet. La viscosité, le coefficient de dilatation et la capacité thermique de l'antigel ralentissent le processus d'échange thermique et réduisent la dissipation thermique des radiateurs. Pour le liquide de refroidissement sans gel, il est nécessaire d'augmenter la puissance de la pompe et la zone d'écoulement du système.

Important! La présence d'éthylène glycol dans l'antigel limite son utilisation dans les chaudières à double circuit. Certains additifs détruisent les pièces en polypropylène, fonte, métaux non ferreux, caoutchouc.

Un radiateur au sol installé près de la porte peut fonctionner comme un rideau thermique

Appareil de chauffage - radiateur en acier, aluminium, combiné, fonte ou anodisé (batterie), qui dégage sa chaleur et assure un microclimat favorable dans la pièce.

Le transfert de chaleur et l'inertie dépendent du matériau et des dimensions de l'appareil. La longueur des structures de batterie est modifiée en ajustant le nombre requis de sections. Un purgeur d'air (valve de Mayevsky) et une valve thermostatique installés à l'entrée du liquide de refroidissement dans le réchauffeur assurent une évacuation de la chaleur de conception uniforme. Une vanne d'arrêt sur la sortie est nécessaire pour la maintenance pendant le fonctionnement.

À l'aide de la grue Mayevsky, vous pouvez régler la répartition du liquide de refroidissement dans le radiateur

Les emplacements d'installation des appareils de chauffage sont indiqués dans la documentation technique réglementaire: le long du périmètre de la pièce chauffée, sous les ouvertures de fenêtres, près de la porte d'entrée. Rideau thermiqueinstallé à la porte d'entrée ne permettra pas à l'air froid de la rue d'entrer dans le bâtiment résidentiel.

Méthodes de connexion radiateurs avec contremarches et passepoil: passepoil unidirectionnel, diagonal et inférieur.

Modification du pouvoir de transfert de chaleur des radiateurs en fonction de la méthode de raccordement des tuyaux à ceux-ci

Le nombre de radiateurs (I) est calculé par la formule:

I = S * k₁* k₂* k₃* k₄* 100 / P (pcs), où

S - surface de la pièce, (m²);

P est la valeur de passeport de la puissance d'une section, (W);

k₁ - coefficient croissant pour les fenêtres à double vitrage;

k₂ - coefficient de réduction des pertes, qui dépend de la superficie des murs extérieurs;

k₃ - le coefficient dépendant de la conception et de l'isolation du toit (avec ou sans grenier);

k₄ - coefficient dépendant de la hauteur du plafond (k₄ = 1, avec h = 2,5 m), plus l'espace entre les étages est élevé, plus la valeur de correction est élevée.

La largeur du radiateur est régulée par le nombre de sections de composition

Remarque! Le fabricant indique les paramètres calculés dans le passeport du produit: volume interne et puissance du radiateur.La consommation de liquide de refroidissement dans une batterie de 7 kW est de 7 litres par minute.

Pipeline transfère, distribue et renvoie le fluide caloporteur à la chaudière. Le mouvement dirigé de l'écoulement est entravé par la surface intérieure rugueuse des tuyaux, le changement du diamètre de la zone d'écoulement et les tours. La valeur de la résistance hydraulique détermine le mode de circulation (naturelle ou forcée).

La tuyauterie (boucle fermée) garantit l'étanchéité du système. La puissance de la chaudière est directement proportionnelle au débit du liquide de refroidissement, qui détermine le volume interne du radiateur, la capacité de l'échangeur de chaleur de la chaudière et le remplissage des sections de canalisation.

Schéma de raccordement des radiateurs dans un système de chauffage à deux tuyaux d'une maison privée

Dans les systèmes de chauffage des maisons privées, des tuyaux sans soudure en acier et en polypropylène avec un coefficient minimum de résistance interne (rugosité) sont utilisés.

Vase d'expansion pour le chauffage fermé ou ouvert est présent dans tous les systèmes de chauffage d'une maison privée à deux étages. La pression que la pompe de circulation ou les forces gravitationnelles créent dans la conduite de pression modifie le point d'ébullition du liquide de refroidissement. Une forte ébullition dans l'eau peut provoquer un saut de pression spontané, une libération de gaz dissous et une augmentation multiple du volume (expansion de la température), ce qui conduit à la destruction des composants du système de chauffage. Vase d'expansion aide à éviter de tels problèmes.

Conception de vase d'expansion à membrane fermée

Le diaphragme divise le vase d'expansion étanche de type fermé en une chambre à eau et une chambre à air. Dans les systèmes de type fermé, le réservoir est installé sur le tuyau de retour, devant le tuyau d'aspiration de la pompe de circulation. La disposition dépendante implique que le réservoir est élevé à une hauteur d'au moins un mètre.

Un vase d'expansion ouvert est installé en haut de la colonne montante (principale) dans le grenier. Un tuyau de trop-plein et une conduite de pression d'alimentation sont coupés dans le corps. La structure nécessite une isolation thermique soignée, car à basse température, le réservoir non isolé et le trop-plein peuvent «dégivrer». Le volume estimé du réservoir (10% du remplissage total du réseau) permet des économies de fluide caloporteur chauffé lors du débordement et de l'évacuation de l'air. L'inconvénient d'un vase d'expansion de type ouvert est l'évaporation du liquide de refroidissement.

Montage - la partie de connexion du pipeline, installée aux endroits de ses branches, tourne, passe à un autre diamètre

Important! Dans les systèmes de chauffage avec antigel, des vases d'expansion de type fermé sont installés comme caloporteur, ce qui garantit l'étanchéité, la préservation du volume d'origine et des propriétés du caloporteur.

Installation Vannes d'arrêt dans le système de chauffage offre la possibilité d'éteindre une section du réseau ou un équipement à des fins de prévention, de réparation ou de remplacement. Les vannes à bille sont installées sur les colonnes montantes, avant et après les appareils de chauffage, les pompes, les collecteurs, la chaudière, la chaudière.

Les vannes à bille sont installées avant et après les appareils de chauffage

Raccords de sécurité - clapet anti-retour et de sécurité, purgeur d'air automatique, vanne d'équilibrage. Protéger la canalisation des flux d'étranglement et des chocs hydrauliques du système de chauffage (pompe, radiateur, chaudière). La vanne d'arrêt arrête l'alimentation en carburant lorsque les analyseurs de gaz sont déclenchés, l'électricité est coupée et la circulation à travers l'échangeur de chaleur s'arrête.

Vannes de contrôle (vanne de régulation électronique ou électromécanique, vanne thermostatique) égalisent les indicateurs dans le système de chauffage.

À l'aide d'une vanne thermostatique électronique, les indicateurs du système de chauffage sont alignés

La condition principale pour les raccords et les raccords dans le système d'alimentation en chaleur est que le raccord doit fournir une perméabilité appropriée avec des pertes de charge et une étanchéité plus faibles des branches, des spires et des transitions de diamètre dans la canalisation.

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Pistolet hydraulique et collecteur de distribution circuits hydrauliques séparés, réduire les pertes, augmenter la perméabilité, répartir la charge thermique. De plus, ils servent de lieu pour l'installation des instruments de mesure du groupe de sécurité (capteurs thermiques, débitmètres, manomètre, thermomètre). La flèche thermodynamique assure l'élimination des gaz dissous et des particules en suspension du liquide de refroidissement.

Hydrostrel et collecteur de distribution circuits hydrauliques séparés, réduire les pertes, augmenter la perméabilité, répartir la charge thermique dans un système de chauffage multi-circuits

Pompe de circulation dans le système chauffer une maison privée déplace le débit d'eau chauffée en boucle fermée, de sorte que la hauteur de la maison n'affecte pas de manière significative la puissance de la pompe. Dans les pompes de circulation «humides», le rotor avec la roue est situé dans le tuyau de chauffage. Le fluide de travail lubrifie les pièces et refroidit le moteur. Le principe de fonctionnement et les caractéristiques fonctionnelles des pompes dépendent de la puissance, de la hauteur (m), du débit et du rendement

Formule de calcul des performances de la pompe:

Q = P / ΔT * 1,16 (m / s, l / s, m³/heure),

La formule de calcul de la pression:

H = R * L * Z_ƒ (pascal).

La pompe de circulation est traditionnellement installée sur le tuyau de retour devant la chaudière ou le souffleur de pression est amené vers la dérivation. Le manuel d'installation et d'utilisation de l'appareil est développé par le fabricant.

Circuit de dérivation avec pompe de circulation installée

Variétés de systèmes de chauffage

Le principe de l'appareil système de chauffage monotube (le schéma est illustré ci-dessous) - raccordement en série des radiateurs dans le câblage du circuit de chauffage. La thermodynamique du processus est basée sur l'augmentation du diamètre de la canalisation (au moins 32 mm), la pente des sections droites (0,5% de la longueur) et l'excès de l'axe du radiateur sur la ligne centrale de la chaudière (H).

L'autorégulation dans le circuit est due à la différence de température entre le premier / dernier radiateur et la force de gravité. Le flux passe alternativement à travers chaque radiateur (le retour du précédent est l'alimentation du radiateur suivant). La température diminue avec l'éloignement de la source de chaleur, tandis que la densité de l'eau, au contraire, augmente.

La figure montre un diagramme schématique du chauffage par circulation naturelle.

Schéma d'un système de chauffage monotube à circulation naturelle de type ouvert

Important! Un système monotube avec circulation naturelle est utilisé pour chauffer les maisons d'une superficie inférieure à 100 m²... Le régime exclut la possibilité de chauffage par le sol et d'approvisionnement en eau chaude.

Le circuit monotube pour le raccordement des appareils de chauffage est appelé système de chauffage «Leningradka».Pour augmenter l'efficacité du système, le circuit de Leningradka peut être complété par une pompe, des vannes, des thermostats et des vannes d'équilibrage; un by-pass est installé entre les tuyaux d'alimentation / retour.

Le principe de la connexion de radiateurs avec une distribution à un et deux tuyaux du système de chauffage

Système de chauffage à deux tubes sépare la ligne d'alimentation et la ligne de retour. Le câblage augmente l'efficacité du système, réduit les pertes de chaleur et la résistance hydraulique.

Le circuit à deux tuyaux détermine la connexion en parallèle des tuyaux d'entrée et de sortie du réchauffeur. La température du liquide de refroidissement dans les radiateurs est égalisée, le chauffage ne dépend pas de la distance de la source de chaleur.

Système de chauffage à eau avec distribution inférieure à deux tuyaux et circulation naturelle: 1 - chaudière; 2 - ligne d'air; 3 - câblage; 4 - élévateurs d'alimentation; 5 - élévateurs inversés; 6 - ligne de retour; 7 - vase d'expansion

L'installation de vannes et de vannes de régulation de température permet la réparation et le remplacement de la batterie sans arrêter le système. En complétant le câblage bi-tube par un module hydraulique (flèche avec collecteur coplanaire), il est possible de séparer les circuits des radiateurs (haute pression), du chauffage au sol (basse pression) et de l'alimentation en eau chaude. Il n'y a pas d'inconvénients techniques dans le système avec le calcul correct de l'ingénierie thermique.

Système de chauffage de l'eau avec câblage supérieur à deux tuyaux et circulation naturelle: 1 - chaudière; 2 - colonne montante principale; 3 - câblage; 4 - élévateurs d'alimentation; 5 - élévateurs inversés; 6 - ligne de retour; 7 - vase d'expansion

Collecteur dans le circuit de chauffage d'une maison à deux étages avec circulation forcée du liquide de refroidissement

Tuyauterie radiale et raccordement de circuits indépendants dans la partie centrale du plancher. Une longueur et un diamètre égaux des poutres du circuit assurent l'équilibre hydraulique, réduisent la résistance et améliorent le transfert de chaleur. Le volume estimé de livraison dans les maillons indépendants de la chaîne est obtenu en installant des vannes de régulation (vanne d'équilibrage) et des pompes de circulation à l'intérieur des circuits.

L'augmentation de la consommation de matériaux et la complexité de l'installation contribuent au haut niveau de précision de la régulation et à la facilité d'utilisation.

Circuit de chauffage radial à deux tubes avec un collecteur

Distribution du fluide caloporteur sur la hauteur

Alimentation inférieure dans le schéma de câblage de chauffage d'une maison à deux étages, il s'agit d'insérer des colonnes montantes de chauffage dans l'anneau du premier étage (sous-sol ou sous-sol technique). Avec un câblage inférieur à deux tuyaux, le circuit de distribution (alimentation) est posé parallèlement à l'anneau de la canalisation de sortie (retour). Le liquide de refroidissement monte, passe à travers les radiateurs, descend le long des tuyaux de retour dans la canalisation de collecte, à travers laquelle il retourne à la chaudière.

Les colonnes montantes d'alimentation sont surélevées au-dessus des radiateurs du deuxième étage et combinées avec une conduite d'air, avec une vanne automatique pour éliminer l'air du système. Une soupape de purge d'air est en outre installée sur chaque appareil de chauffage (Grue Mayevsky).

Schéma du câblage vertical du système de chauffage d'une maison privée à deux étages

Câblage supérieur distingue la direction du mouvement du flux de travail (de haut en bas). La colonne montante principale (un tuyau qui monte de la chaudière à travers les planchers jusqu'au vase d'expansion central) fournit le liquide de refroidissement à l'anneau ou aux sections sans issue du câblage supérieur. Les colonnes montantes sont abaissées du grenier, fournissant de l'eau chaude aux radiateurs. Les colonnes montantes verticales collectent le liquide de refroidissement dans une conduite de retour, à travers laquelle le flux retourne à la chaudière.

Le câblage supérieur est utilisé dans les régions du sud de la Russie. Dans les régions du centre et du nord, la méthode d'alimentation et de distribution du liquide de refroidissement par le haut nécessite l'aménagement d'un grenier chaud.

Un système de chauffage vertical à deux tuyaux (avec alimentation en eau supérieure et inférieure) nécessite un équilibrage constant. Possède une stabilité hydraulique et thermique lorsque les conditions de réglage sont remplies.

Raccordement parallèle de radiateurs dans un système de chauffage à deux tuyaux d'une maison à deux étages (circuit avec un vase d'expansion de type fermé)

Types horizontaux de systèmes de chauffage

Le système de distribution horizontal à deux tuyaux est basé sur le raccordement de collecteur de radiateurs de chauffage. Le peigne est placé dans une armoire spéciale fabriquée en usine. Les éléments du système en polypropylène sont fournis par le fabricant.

Les robinets d'arrêt et les raccords de marque accélèrent l'installation et améliorent la qualité de construction d'un système de chauffage à deux tuyaux avec distribution de propylène par le bas. Le dispositif d'inserts individuels assure le fonctionnement indépendant des éléments, augmente la stabilité du système.

Armoire de collecteur pour système de chauffage avec plancher chauffant en polypropylène

Chauffage par le sol - type chauffage à l'eaudans lequel des éléments chauffants, des serpentins constitués de tuyaux en polymère, sont posés dans des structures de sol. Chaque lien est connecté à un collecteur de distribution selon un schéma de chauffage indépendant à partir de tuyaux de propylène. Dans une maison privée, qui est équipée de chauffage au sol, l'équilibrage des circuits de circulation indépendants est nécessaire.

Important! Le système de contrôle automatique doit maintenir la température de l'environnement de travail du chauffage par le sol à pas plus de 55 ° C.

Il n'est pas difficile de comprendre le dispositif du système de chauffage d'une maison privée par vous-même. Mais pour une fourniture de haute qualité d'un microclimat confortable pendant la saison froide, il est préférable de se tourner vers des spécialistes.