Una estufa amb circuit d'aigua per escalfar una casa: característiques de la calefacció de l'estufa + escollir l'opció òptima

La llenya i el carbó segueixen sent en moltes regions els tipus de combustible més assequibles utilitzats per escalfar cases de camp privades. Tanmateix, la calefacció de l'estufa es tria no només pel baix cost i la disponibilitat d'energia, sinó també pel baix cost de la seva instal·lació.

A més, a més de molts avantatges, una estufa amb circuit d'aigua per escalfar una casa també té molts inconvenients. Aquesta opció no sempre és òptima. Intentem entendre els matisos d'aquest sistema de calefacció.

Característiques de la calefacció per estufa

La calefacció de l'estufa és la norma per als pobles russos, la fiabilitat i la practicitat de les quals s'han demostrat durant segles. I avui, moltes cases de poble disposen de forns amb fogons per cuinar els aliments i llar de foc per fer el pa.

Alguns d'ells estan equipats amb un circuit d'aigua per al sistema de calefacció, mentre que d'altres no. Però els propietaris rurals no tenen pressa per llençar-los i substituir-los per calderes modernes. Encara no s'ha inventat un mètode de calefacció més sense problemes i sense problemes.

Sense un circuit d'aigua per tota la casa, una estufa de llenya només pot escalfar un petit espai al seu voltant. Per escalfar una o dues habitacions, aquesta opció és acceptable, però per a una casa gran ja no és possible.

El següent es crema com a combustible en aquestes estufes de poble:

• carbó;
• torba;
• llenya;
• briquetes (eurowood).

No hi ha cap diferència fonamental entre aquests tipus de combustible des del punt de vista del disseny de l'estufa a l'interior i del cablejat del sistema de calefacció d'aigua en una casa privada. Alguns d'ells desprenen més calor, mentre que altres triguen més a cremar-se. Però el disseny de la caixa de foc i la disposició de les canonades amb refrigerant a les habitacions són els mateixos en tots els casos.

Quan trieu a favor de la calefacció de l'estufa, no us oblideu dels estàndards de seguretat contra incendis per a la construcció d'estufes de maó: només el seu estricte compliment reduirà el risc d'incendi al mínim.

Entre els avantatges de la calefacció de l'estufa es troben:

• no dependre de la disponibilitat d'electricitat a la xarxa;
• cost relativament baix d'instal·lar un sistema de calefacció;
• baix cost del combustible sòlid i la possibilitat d'utilitzar diferents tipus de combustible;
• extremada facilitat d'operació;
• transferència de calor a llarg termini (per a estructures de maó);
• versatilitat: adequat per escalfar i cuinar aliments alhora.

Si una casa privada no es pot connectar al gas principal, una estufa de llenya serà la millor opció per escalfar-la.

L'única excepció és quan no es disposa de carbó o llenya en una zona determinada. Però aquesta opció a Rússia és l'excepció més que la norma.

Els dos principals desavantatges dels forns amb circuit d'aigua són la impossibilitat d'automatitzar el funcionament i la dificultat d'ajustar la transferència de calor a les habitacions individuals.

També entre els desavantatges de la calefacció de l'estufa cal esmentar:

• un llarg escalfament del sistema abans que comenci la transferència de calor;
• pèrdua d'espai útil a la casa a causa de la massivitat de l'estufa;
• gran pes de l'estructura de l'estufa de maó;
• baixa eficiència a causa de la pèrdua d'una quantitat significativa de calor a la canonada;
• alt risc d'incendi si s'utilitza incorrectament.

Una estufa de calefacció i cuina de maó per a una casa privada amb calefacció d'aigua, segons el disseny i el nombre de files, pot pesar d'1,5 a 10 tones. A més, el pes de la canonada s'afegeix aquí.

Una base per a aquesta massa requereix una base potent i cara, que també es pot anomenar un desavantatge dels sistemes de calefacció considerats.

Dispositiu d'escalfament d'aigua d'estufa

Idealment, el forn per al sistema de calefacció en qüestió s'hauria de calcular i construir al mateix temps que la casa. Si ja s'ha aixecat un edifici residencial, serà difícil instal·lar-hi una estructura d'estufa de maó. I sovint això resulta completament impossible a causa de la necessitat de construir una base sòlida i reconstruir el sistema de bigues.

Un forn per escalfar aigua en una casa privada es pot fer no només de maó, sinó també d'acer en forma d'estufa amb tubs d'intercanvi de calor al voltant de la caixa de foc per escalfar el refrigerant.

L'escalfament d'aigua amb estufa consisteix en:

• la pròpia estufa (metall o maó);
• un intercanviador de calor dins o al voltant de la caixa de foc de l'estufa, així com en forma de bobina al voltant de la xemeneia;
• un circuit amb refrigerant distribuït per tota la casa i un dipòsit d'expansió a les golfes.

A més, en alguns casos, aquest sistema de calefacció es complementa amb una bomba de circulació i un acumulador hidràulic. Tanmateix, aquesta opció ampliada s'utilitza molt poques vegades, ja que requereix una font d'alimentació ininterrompuda i comporta un augment del cost de tot el circuit.

I el principal avantatge de la calefacció de l'estufa d'aigua és el baix cost del dispositiu. No val la pena complementar-lo amb elements cars i susceptibles de trencar-se.

Diagrama de circulació d'aigua al circuit

El sistema de calefacció d'aigua a les cases es construeix amb circulació natural (gravitatòria) o forçada del refrigerant.Si es fa a partir d'una estufa de llenya, el millor és donar preferència a la primera opció.

El diagrama de cablejat amb circulació natural d'aigua és més barat que l'analògic forçat i, a diferència d'ell, no requereix font d'alimentació.

Es recomana instal·lar la calefacció de l'estufa d'aigua només en cases d'una planta amb una superfície de fins a 150 m.². En aquest cas, es pot fer gravitacional sense bombes addicionals.

Si necessiteu escalfar una casa de camp d'un parell o més de pisos, és millor fer-ho amb una caldera més potent. El forn d'aquests edificis s'haurà de construir simplement enorme, cosa que és car d'implementar. Sí, i hauràs de posar-hi quantitats considerables de combustible cada vegada. Però fer-ho és molt desaconsellat a causa de l'augment del risc d'incendis.

Un sistema de calefacció d'estufa clàssic amb circulació natural d'aigua consta de:

• intercanviador de calor com a part de l'estufa;
• circuit de canonades metàl·liques;
• radiadors (generalment substituïts per canonades gruixudes a les habitacions);
• tanc d'expansió.

Si decidiu escalfar l'aigua a una casa de camp, és millor dissenyar-lo segons aquest esquema. La instal·lació i el càlcul d'aquesta opció és més fàcil que amb el moviment forçat de l'aigua.

Un sistema amb bomba de circulació és més adequat per a calderes; basat en una estufa, perd la seva major eficiència de transferència de calor.

Si la caldera està automatitzada i s'escalfa constantment l'aigua segons sigui necessari, l'estufa de llenya s'escalfa una o dues vegades al dia. És en aquests moments que el refrigerant de la caixa de foc del forn s'escalfa per alliberar calor a les habitacions. Després, conduir-lo amb una bomba per les canonades del circuit no té sentit. Res escalfarà l'aigua en una caixa de foc freda de totes maneres.

En triar una estufa de llenya o carbó, els propietaris de cases particulars solen esperar rebre un sistema de calefacció autònom. Si instal·leu equips de bombeig que requereixen energia de la xarxa elèctrica per funcionar, serà difícil parlar d'autonomia.

Forn - maó o metall

Un forn de maó triga més a escalfar-se, però també triga més a transferir calor a l'espai que l'envolta. La contrapart d'acer, per contra, s'escalfa ràpidament i es refreda amb la mateixa rapidesa després que el combustible s'esgoti. Aquest problema es resol parcialment a causa de la presència de grans volums de refrigerant al circuit d'aigua.

Tanmateix, com més aigua s'ha d'emmagatzemar al sistema, més car es fa pel que fa als materials.

Una estufa de panxa metàl·lica amb una serpentina d'aigua per al circuit de calefacció a les cases particulars es pot col·locar directament sobre un terra de fusta sense instal·lar una base especial

Un forn d'acer per escalfar aigua amb una potència de 5-15 kW - sense combustible i aigua és una estructura que pesa 100-300 kg. Aquesta estufa de panxa es pot col·locar amb seguretat sobre troncs reforçats. Els fonaments de l'estufa s'han d'abocar quan l'estufa pesa més de 700-800 kg. Ara, si és de maó, definitivament no podeu prescindir de treballs concrets.

En comparació amb una estufa metàl·lica, una estufa de maó pesa més, costa més i és més difícil d'instal·lar. No obstant això, té una major eficiència i menys risc de congelació del circuit amb el trencament de la canonada per la formació de gel a l'interior. Si decidiu fer-ho tot completament per vosaltres mateixos i per residència permanent, es recomana triar l'opció de maó.

Tubs: acer inoxidable o metall-plàstic

Si el sistema de calefacció es construeix a partir d'una caldera d'aigua calenta, es pot canalitzar no només amb tubs d'acer, sinó també amb tubs de metall-plàstic i polipropilè.Tanmateix, si l'aigua s'escalfa amb una estufa de llenya, el circuit amb el refrigerant només s'ha de crear a partir d'acer inoxidable.

Amb una gran càrrega de llenya, l'aigua de la bobina del forn pot escalfar ràpidament fins a 100 graus i bullir; només l'acer pot suportar aquestes temperatures durant molt de temps

Metal-plastic està dissenyat per funcionar amb refrigerant escalfat a 90-95 °C. Durant un curt període de temps pot suportar escalfaments de fins a 110-120 °C. Al mateix temps, l'automatització de calderes i calderes inicialment no permet que l'aigua s'escalfi a tals graus. Per a sòls climatitzats s'escalfa fins a 30–45 °C, i per a radiadors fins a 60–65 °C.

Tanmateix, en el cas d'una estufa de llenya, temperatures inferiors a cent no només són possibles, sinó que no són infreqüents. No es recomana arriscar-se i jugar a la ruleta russa connectant aquesta estufa amb tubs de metall i plàstic. El millor és donar preferència a l'acer inoxidable més fiable.

A més, les canonades que surten del forn de la bobina per connectar les canonades del circuit s'escalfaran definitivament a temperatures molt elevades. Estan separats d'un foc obert per menys de mig metre. És perillós connectar-hi tubs de plàstic pel risc que es fonguin.

Dissipació de calor: radiadors o registre

La calor es subministra des de l'estufa al circuit de calefacció en porcions de diverses hores, mentre que la llenya o el carbó es cremen a la caixa de foc. Si no hi ha prou aigua al sistema de calefacció, la casa s'assecarà ràpidament. Per tant, als pobles, aquesta calefacció normalment es fa amb tubs d'acer gruixuts i no a partir de radiadors més familiars per als habitants de la ciutat. El registre de calefacció per a estufes de llenya és simplement perfecte.

L'esquema clàssic d'estufa d'aigua amb circulació natural implica el contacte directe de l'aigua amb l'atmosfera a través d'un dipòsit d'expansió, però l'aire del refrigerant està contraindicat per a bateries convencionals.

Una canonada d'acer inoxidable amb un diàmetre de 80 a 120 mm col·locada a tota la casa és un registre de calefacció, que consisteix en un subministrament de l'estufa i un retorn a aquesta. A l'habitació més allunyada de la caixa de foc, aquestes línies estan connectades entre si, i a les habitacions restants es col·loquen en forma de dues canonades al llarg de les parets exteriors.

El registre no sembla estèticament tan agradable com el radiador. Però la primera opció és molt més barata i més fàcil de fer que la segona. Per implementar-lo, només cal tenir experiència en el maneig d'una màquina de soldadura.

L'àrea de transferència de calor per a aquest circuit es calcula multiplicant el nombre PI pel diàmetre i la longitud de la canonada. A més, en els càlculs cal tenir en compte la pressió tèrmica en el subministrament i el retorn, així com la distància vertical entre les canonades.

No obstant això, sovint aquests càlculs no es fan, però es pren una canonada amb un diàmetre de 80 a 100 mm i es col·loca al voltant del perímetre de tot l'edifici residencial amb un bucle a la cambra del darrere. En aquest cas, la transferència de calor s'ajusta "a ull" i experimentalment com a resultat d'afegir un volum particular de combustible a la caixa de foc.

No és en va que els circuits de registre acoblats als forns d'aigua siguin tan habituals. Ni tan sols cal calcular-los, només cal agafar un tub adequat i soldar-lo.

Selecció d'un intercanviador de calor per al forn

L'intercanviador de calor de l'estufa pot ser de coure, acer o ferro colat. És millor excloure immediatament l'opció de coure a causa del preu elevat. Soldar un dispositiu com aquest és extremadament problemàtic.

Les bateries de ferro colat s'han d'instal·lar a l'interior de la caixa de foc amb precaució; a causa del xoc de temperatura, les seccions individuals es poden separar dels elements adjacents.

El ferro colat és superior a l'acer pel que fa als paràmetres tècnics. Tanmateix, fer-ne un intercanviador de calor per a una estufa de llenya sembla problemàtic. Només podeu agafar una bateria antiga per a això. Però aquí hem de tenir en compte que el segell entre les seves seccions es cremarà a la caixa de foc. I aquest és un camí directe a la pèrdua d'estanquitat i l'aigua que s'escapa a la cambra de combustió.

Si es decideix fer l'intercanviador de calor a partir d'una bateria de ferro colat, el millor és prendre els models MS-110-300 o MS-90-300 per a això. Són petits i caben fàcilment a la caixa de foc. La seva superfície d'escalfament per a cada costella serà d'uns 0,14-0,16 m².

A partir d'aquests números, podeu estimar quantes seccions seran necessàries per a un circuit concret. Per cada 10 metres quadrats de superfície de la casa necessiteu 1 kW, que serà aproximadament igual a 0,1 m² zona de calefacció d'un intercanviador de calor de ferro colat.

Les aletes d'un radiador de ferro colat solen connectar-se mitjançant juntes de goma resistents a la calor. En una caixa de foc d'estufa, aquest segell de goma es cremarà; s'ha de substituir per un cordó d'amiant

Un altre punt sobre l'ús d'una bateria de ferro colat com a intercanviador de calor és la dificultat de netejar-la del sutge de l'interior de la caixa de foc. De tant en tant, s'ha de netejar la cambra de combustió i les costelles elevades del ferro colat interferiran molt amb això.

L'opció més òptima per a un intercanviador de calor és l'acer en forma de:

• una bobina de diversos tubs;
• camises de xapa d'acer.

Estan fets d'acer baix en carboni St10...St20 amb un gruix de 4-5 mm. Si preneu tubs, llavors amb un diàmetre de 30-50 mm.

La manera més senzilla de fer un intercanviador de calor d'acer és amb xapa d'acer; tanmateix, només la superfície que mira cap a l'interior de la caixa de foc cap al foc participarà en l'intercanvi de calor.

La versió tubular és més eficient pel que fa a la transferència de calor, però també és més laboriosa de fabricar.

Per calcular l'intercanviador de calor, utilitzeu la fórmula:

Qy=K*(Tcp-Tk)

On:

• K – coeficient de transferència de calor del material (per als acers baixos en carboni es pren 15-20, i per a la fosa grisa - 50);
• Tcp – temperatura mitjana del medi de calefacció al forn (Tmax+Tmin)/2;
• Tk – temperatura mitjana del refrigerant (Tsupply + Treturn)/2.

Si es crema llenya a l'estufa, aleshores Tcp=(700+300)/2=500 °C i Tk=(80+60)/2=70 °C. Com a resultat, Qy=15*(500-70)=6450 kcal/hora. És a dir, per metre quadrat de superfície de l'intercanviador de calor enfront del foc serà d'aproximadament 7,5 kW/hora.

Per al carbó, els càlculs són els següents: Tcp=(1000+600)/2=800 °C i Tk=70 °C. Qy=15*(800-70)=10.950 kcal/hora=12.734 W/hora. Un metre quadrat de superfície de l'intercanviador de calor donarà uns 12,7 kW/hora.

A continuació, dividim la potència necessària per escalfar una casa en particular per la xifra calculada, depenent dels plans per utilitzar un tipus concret de combustible.

Per exemple, per a una casa de camp de 150 m² necessites uns 15 kW. Si s'escalfa amb fusta, caldrà un intercanviador de calor amb una àrea d'intercanvi de calor de 15/7,5 = 2 m². Aquesta és la superfície que s'enfronta a la flama i s'escalfa.

Si es selecciona una bobina tubular, la seva longitud es calcula amb la fórmula:

S=2*3,14*D*L

On:

S - Àrea de disseny;

D - diàmetre del tub;

L - Longitud requerida.

Els paràmetres d'una jaqueta de xapa d'acer són encara més fàcils de calcular; normalment consta de dos rectangles als costats de la cambra de combustió.

Escollint la millor opció

Serà difícil instal·lar una estufa de maó massiva en una casa ja construïda. En aquest cas, l'escalfament d'aigua s'organitza millor a partir d'una estufa metàl·lica, que es pot col·locar sobre un terra de fusta reforçada sense abocar la base.

Tanmateix, si és possible fer la base com hauria de ser, s'ha de donar preferència a una estructura d'estufa de maó més fiable.

El circuit d'aigua al voltant de la casa per a una estufa de llenya es fa millor amb tubs d'acer gruixuts i amb circulació natural de refrigerant

La instal·lació d'una bomba de circulació i/o acumulador al circuit de calefacció en qüestió és una pèrdua de diners i un benefici addicional zero. Només complicaran la instal·lació del sistema. I si s'apaguen els llums, aquests dispositius crearan problemes. Mentre que l'opció de calefacció sense ells seguirà escalfant la casa amb calma si hi ha problemes a la xarxa elèctrica.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Escollint la forma d'un intercanviador de calor per a una estufa de llenya:

Revisió d'una estufa de maó per escalfar aigua a una casa de camp:

Construcció d'una estufa de calefacció i cuina de maó amb anàlisi de l'ordre de disseny:

És difícil anomenar l'escalfament d'aigua basat en una estufa de llenya ideal i altament eficient. Però aquesta opció per escalfar cases privades és la més fiable, a més de barata i fàcil d'implementar. Simplement no cal que complementeu aquest circuit amb una bomba de circulació i automatització. Funcionen des de la xarxa elèctrica i fan que tot el sistema no sigui autònom, eliminant un dels seus principals avantatges.