¿Cuál debería ser la presión en el sistema de calefacción de una casa privada?

El contenido del artículo

• ¿Para qué sirve el exceso de presión?
• Reglas de dibujo de contorno cerrado
• Selección e instalación de un tanque de expansión.
• Alimentación automática del sistema
• Configuración y solución de problemas

Los especialistas novatos en el diseño e instalación de sistemas de calefacción hidráulica se preguntan: ¿por qué es tan importante mantener el exceso de presión en el circuito y de qué manera se puede lograr? Lo invitamos a encontrar las respuestas a preguntas populares sobre este tema en nuestra revisión sobre sistemas de calefacción cerrados..

¿Para qué sirve el exceso de presión?

Imagínese un sistema de calefacción con un tanque de expansión abierto. En su parte superior, el refrigerante se encuentra a una presión de unos 100 kPa o 10,2 m de columna de agua. A diferencia del límite de llenado superior, que se encuentra bajo presión atmosférica normal, en la parte inferior el refrigerante se comprime aún más, la diferencia es igual a la diferencia de altura y se expresa en metros de columna de agua. Los cambios en la presión atmosférica y la altitud, así como en la densidad del refrigerante, pueden hacer sus propios ajustes. Sin embargo, en la práctica, estos pequeños errores se descuidan..

En el funcionamiento normal de dicho sistema, se calienta un volumen significativo de agua dentro del intercambiador de calor de la caldera. El calentamiento va acompañado de expansión, por lo que una porción de agua con una temperatura más alta ejerce una presión adicional sobre el volumen adyacente del refrigerante. En este caso, un líquido con una densidad más baja se precipita hacia arriba: la fuerza de presión del refrigerante calentado se suma a la presión atmosférica y la presión interna del sistema, lo que permite que el refrigerante se empuje a lo largo de un circuito cerrado. Cuanto mayor sea la velocidad de movimiento del refrigerante, más pronunciado será el efecto de convección y viceversa..

¿Qué sucede en los llamados sistemas de calefacción cerrados? En ellos, el refrigerante está aislado de la atmósfera, como resultado de lo cual la presión en el límite de llenado superior es prácticamente cero, y en el punto más bajo es igual a la altura real de la columna de líquido. El aumento de presión debido a la expansión del agua no siempre permite superar la resistencia hidrodinámica del sistema, porque al expandirse, el agua se fuerza en ambas direcciones, su expansión hacia abajo no se compensa con presión adicional..

Un aumento de volumen durante el calentamiento es característico de cualquier portador de calor. En un sistema de calefacción cerrado, esto definitivamente conduce a un aumento de presión.

Es posible lanzar un sistema de este tipo solo si se calienta rápidamente una gran cantidad de refrigerante, lo que es imposible en los sistemas de calefacción modernos caracterizados por un pequeño desplazamiento y un paso de tubería nominal. Así, el exceso de presión en el sistema sirve como una especie de reemplazo de la presión atmosférica, facilitando en gran medida la convección natural y el funcionamiento de los dispositivos de circulación forzada..

Por supuesto, la presión en el sistema de calefacción no tiene que ser equivalente en diferentes puntos. Las tasas más altas se registran en el intercambiador de calor y en la tubería de retorno de la caldera, se puede registrar una presión ligeramente más baja en la entrada de la bomba de circulación y la más pequeña, en la sección más remota y más alta de la línea de suministro. Una de las principales tareas del ingeniero de calefacción es asegurar el exceso de presión dentro del sistema de calefacción y monitorear para que en sus diversos nodos se observe una diferencia que se ajuste a las normas establecidas..

Reglas de dibujo de contorno cerrado

Para los sistemas hidráulicos de tipo abierto, el tema de la regulación de la presión es irrelevante: simplemente no hay formas adecuadas de hacerlo. A su vez, los sistemas de calefacción cerrados se pueden ajustar de forma más flexible, incluso con respecto a la presión del refrigerante. Sin embargo, primero debe proporcionar al sistema dispositivos de medición: manómetros, que se instalan a través de válvulas de tres vías en los siguientes puntos:

• en un colector de grupo de seguridad;
• sobre colectores de ramificación y recolección;
• directamente al lado del tanque de expansión;
• sobre dispositivos de mezcla y consumibles;
• a la salida de bombas de circulación;
• en el filtro de lodo (para controlar la obstrucción).

No todas las posiciones son absolutamente necesarias, mucho depende de la potencia, complejidad y grado de automatización del sistema. Muy a menudo, la tubería de la sala de calderas está dispuesta de tal manera que las partes importantes desde el punto de vista del control convergen en una unidad, donde está instalado el dispositivo de medición. Por lo tanto, un manómetro en la entrada de la bomba también puede servir para controlar el estado del filtro..

¿Por qué necesita realizar un seguimiento de la presión en diferentes puntos? La razón es simple: la presión en el sistema de calefacción es un término colectivo, que en sí mismo solo puede indicar la estanqueidad del sistema. El concepto de trabajador incluye presión estática, formada por el efecto de la gravedad sobre el refrigerante, y dinámica – oscilaciones que acompañan al cambio en los modos de operación del sistema y aparecen en áreas con diferente resistencia hidráulica. Entonces, la presión puede cambiar significativamente cuando:

• calentar el refrigerante;
• violación de la circulación;
• inclusión de maquillaje;
• obstrucción de tuberías;
• la aparición de congestión del aire.

Es la instalación de manómetros de control en diferentes puntos del circuito lo que le permite determinar de manera rápida y precisa la causa de las fallas y comenzar a eliminarlas. Sin embargo, antes de considerar este tema, debe estudiar: qué dispositivos existen para mantener la presión de trabajo al nivel deseado..

Selección e instalación de un tanque de expansión.

La principal forma de mantener una presión estable en el sistema de calefacción es instalar un tanque de expansión. Este es un recipiente sellado, que no fluye, dentro del cual se instala una pera, llena de aire a cierta presión. Dado que el aire se puede comprimir, este amortiguador ayuda a suavizar las fluctuaciones de presión dinámica..

1 – el estado del sistema de calefacción antes de llenar con el refrigerante; 2 – modo de funcionamiento normal del sistema de calefacción; 3 – exceso de presión como resultado del sobrecalentamiento del refrigerante

Para que el tanque de expansión funcione como se espera, su volumen debe ser lo suficientemente alto. También debe tener en cuenta el diseño de trabajo y la presión máxima en el sistema, que está determinada por los datos del pasaporte de la caldera. Por lo tanto, se requiere el mínimo especificado de 0.3–0.5 bar para el funcionamiento estable de la unidad de calefacción, mientras que un límite del orden de 1.2–1.5 bar limita el efecto destructivo de la presión en el intercambiador de calor. Los valores indicados se toman del ejemplo de la mayoría de las calderas domésticas con una capacidad de hasta 15 kW, para calderas más eficientes se aplican valores más altos. Es posible determinar la presión de trabajo del sistema durante el cálculo hidráulico, el valor deseado depende de la resistencia hidrodinámica de las tuberías, dispositivos de calefacción y accesorios..

El volumen del tanque está determinado por el desplazamiento del sistema, la expansión térmica del refrigerante y la presión final. Como primera aproximación, la capacidad del tanque debe ser aproximadamente de 0.07 a 0.1 veces el volumen del refrigerante. Un valor más exacto se encuentra mediante la fórmula (Vt *?) / K, es decir, el producto del volumen total del refrigerante por el coeficiente de expansión, dividido por el coeficiente de operación del tanque. Este último viene determinado por la diferencia entre la presión límite y de trabajo, dividida por la presión límite, a la que se suma la unidad: (P max – P esclavo) / (P max + 1). En este caso, la presión de trabajo se mide en el punto superior del sistema (en el grupo de seguridad) y debe estar cerca de la atmosférica a una altura de columna de agua de hasta 4-5 m..

No hay ninguna diferencia práctica en la ubicación de instalación del tanque de expansión cerrado. Para garantizar un funcionamiento eficiente del dispositivo en varios modos de uso de la red de calefacción, el tanque se instala en la zona de mayor presión estática, es decir, en el punto más bajo del sistema, en un lugar conveniente para el mantenimiento. El tanque corta a través de una T hacia la tubería de retorno principal, la conexión se realiza a través de una válvula de bola de cierre.

Alimentación automática del sistema

La segunda unidad, que asegura el mantenimiento del exceso de presión en el sistema, es un dispositivo de reposición automática. Por supuesto, es posible bombear agua al sistema manualmente, pero esto es inconveniente para grandes volúmenes de fugas. Por ejemplo, si hay muchos accesorios en el sistema o hay huecos a través de los cuales se filtran regularmente dosis microscópicas de refrigerante. Además, el llenado automático es casi indispensable para sistemas cerrados con un refrigerante especial: sin una bomba de presión, es simplemente imposible proporcionar una presión suficientemente alta.

El primer tipo de dispositivos de maquillaje automático funciona según el principio de un grupo de automatización de compresores. Los interruptores de alta y baja presión encienden y apagan la compensación si la presión en el sistema está por debajo o, respectivamente, por encima del umbral establecido. Dichos dispositivos son los más simples y baratos, pero tienen el principal inconveniente: no tienen en cuenta la temperatura del líquido y el grado de expansión..

Por ejemplo, durante el funcionamiento del sistema, la presión cae un 20-30% por debajo de la presión de funcionamiento, pero al mismo tiempo no alcanza el umbral mínimo al que está configurado el relé. Esto no es sorprendente, porque el relé está calibrado en un estado frío del sistema. Otro caso especial: cuando se activa el relé, se enciende el maquillaje, agregando una porción de frío, es decir, líquido aún no expandido al sistema. Si el tanque de expansión tiene capacidad insuficiente, como resultado, la expansión del refrigerante activará la válvula de seguridad, se liberará parte del refrigerante, la presión bajará nuevamente, el maquillaje se encenderá nuevamente y luego en un círculo.

El matiz descrito es importante para los sistemas de calefacción que contienen más de 300 litros de agua. En tales casos, es óptimo utilizar dispensadores de maquillaje digitales, que están equipados con la tecnología de caldera más avanzada. El controlador hará las correcciones necesarias y agregará una cantidad estrictamente definida de refrigerante al sistema, teniendo en cuenta su temperatura y capacidad de expansión. Al igual que las válvulas de compensación mecánicas convencionales, es mejor conectar el dispensador electrónico a la línea de suministro inmediatamente después de insertar el tubo de derivación en ella para evitar el choque de temperatura del intercambiador de calor. Se recomienda instalar un filtro de lodo o cartucho en la tubería de entrada del refrigerante, la unidad de inyección se conecta a través de una válvula de bola..

Configuración y solución de problemas

Mantener la presión en el sistema de calefacción es imposible sin observar las reglas para llenarlo. Esto debe hacerse con una presión mínima y con válvulas abiertas para purgar el aire en la red de radiadores. Los circuitos de calefacción por suelo radiante se llenan alternativamente; de ​​lo contrario, debido a la diferencia de longitud, el aire ciertamente se desplazará hacia bobinas más largas. Una vez llenado el sistema, se presuriza con el doble de presión de trabajo y se controlan las lecturas de los manómetros durante un tiempo determinado. Por lo general, la presión del sistema de suministro de agua es suficiente para engarzar; de lo contrario, debe usar una bomba hidráulica de émbolo manual. Después de verificar, la presión se reduce al mínimo, el sistema se calienta a la temperatura máxima de funcionamiento, una vez completado el calentamiento de todo el volumen del refrigerante, se mide la presión: debe ser menor que el límite en un 20-30%.

La disminución de la presión con el tiempo es común en los sistemas de agua dulce. Se libera oxígeno disuelto, respectivamente, con el tiempo, el volumen total del refrigerante disminuye. Solo necesita recargar periódicamente el sistema hasta que el efecto desaparezca por sí solo. Un aumento de presión es una clara señal de un cálculo incorrecto del tanque de expansión, su volumen debe aumentarse. Pequeñas diferencias dentro del 10-15% de la presión de trabajo se consideran bastante normales, esto se debe a la expansión lineal de las tuberías. Si los aumentos repentinos de presión durante el calentamiento y enfriamiento del sistema superan el 30% del nominal, esto indica daño a la membrana en el tanque o la presencia de bloqueos de aire en el sistema..