Piec z obiegiem wody do ogrzewania domu: opcje realizacji

Nowoczesny piec kominkowy jest z powodzeniem stosowany do ogrzewania prywatnego domu

Zalety i wady ogrzewania pieca

Regularny piec opalany drewnem lub kominek ogrzewać pomieszczenie dzięki połączeniu wymiany ciepła radiacyjnego i konwekcyjnego. Ogrzane masywne ściany pieca wydzielają energię cieplną, przenosząc ją do powietrza i wyposażenia pomieszczenia. Zimne powietrze jest stopniowo zastępowane przez gorące powietrze.

Ogrzewanie pieca ma szereg niewątpliwych zalet:

• nie wymaga podłączenia do komunikacji elektrycznej i gazowej. Paliwo: drewno opałowe, węgiel, brykiety z torfu - z reguły tanie i przyjazne dla środowiska, jego spalanie nie szkodzi środowisku;
• wymiana ciepła radiacyjnego jest najwygodniejsza;

Ciekawy! Promieniowanie (inaczej radiacyjne) przenoszenie ciepła to jedyny rodzaj wymiany ciepła, który zachodzi bez udziału chłodziwa.

Rosyjski piec ogrzewał domy wielu pokoleń naszych przodków

• większość domowych pieców (długie palenie lub konwencjonalny) wielofunkcyjny, służy nie tylko do ogrzewania, ale także do podgrzewania wody i gotowania (zarówno w piekarniku, jak i na płycie);
• w gorącym sezonie masywny ceglany piec do domu przyczynia się do klimatyzacji pomieszczenia: ze względu na to, że jest on zawsze zbudowany na oddzielnym fundamencie, nadmiar ciepła jest odprowadzany do ziemi;
• piec lub kominek stwarza w domu wyjątkową atmosferę iw wielu przypadkach jest elementem określającym stylistykę wnętrza.

Kominek tworzy w domu wyjątkową atmosferę i nadaje wnętrzu styl

Jednak oprócz zalet ogrzewania pieca istnieją również nieodłączne wady:

• wymiary - moc pieców grzewczych dla domu zależy od ich wymiarów;
• bezwładność - tradycyjny piec murowany bardzo długo się nagrzewa i uruchamia. To prawda, że ​​nowoczesne piece żeliwne do domu, piece kominkowe, piece do brzucha i bulery są praktycznie wolne od tej wady;
• duże straty ciepła ze względu na niską sprawność (sprawność) - duża ilość energii cieplnej przechodzi przez komin do atmosfery;
• niemożność zapewnienia równomiernego ogrzewania domu. Gorące powietrze stopniowo wypiera zimne powietrze, ale dzieje się to nierównomiernie - temperatura może być zbyt wysoka w pobliżu pieca i zbyt niska w pewnej odległości od niego;

Fakt! Piec może ogrzewać tylko te pomieszczenia, które są bezpośrednio do niego przylegające. Dlatego w oddalonych od niej częściach budynku często konieczne było ustawienie dodatkowego pieca.

Zasada ogrzewania pieca - gorący piec oddaje energię cieplną do otaczającej przestrzeni (promiennikowa wymiana ciepła), następnie zimne powietrze jest zastępowane ogrzanym powietrzem (konwekcyjna wymiana ciepła)

• potrzeba stałej konserwacji - piec wymaga układania drewna opałowego, czyszczenia popielników z żużla i kominów z sadzy i gruzu, podtrzymywania procesu spalania, regulacji ciągu;
• złożoność sterowania - trudniej jest kontrolować proces spalania paliwa w palenisku niż w kotłach;
• potrzeba dobrej trakcji - przyczepność jest potrzebna do intensywnego spalania, a także do usuwania tlenku węgla;
• zagrożenie pożarowe - aby zapewnić bezpieczeństwo przeciwpożarowe, konieczna jest izolacja kominów, zwłaszcza w przypadku pieca w domu drewnianym. Dodatkowym czynnikiem zagrożenia pożarowego jest to, że niemożliwe jest natychmiastowe zatrzymanie procesu spalania w palenisku;
• konieczność ciągłego uzupełniania i magazynowania zapasu paliwa, a także unieszkodliwiania odpadów: żużla i popiołu.

Aby zapewnić działanie pieca, wymagana jest jego stała konserwacja: układanie drewna opałowego, czyszczenie popielników i kominów, monitorowanie procesu spalania, regulacja ciągu

Piec z obiegiem wody do ogrzewania domu: zalety

Jak już wspomniano, zwykły piec nie jest w stanie zapewnić równomiernego ogrzewania wszystkich pomieszczeń w domu. W nowoczesnych piecach i kominkach problem ten częściowo rozwiązuje się poprzez zainstalowanie komory konwekcyjnej, do której podłączony jest system kanałów powietrznych. Dzięki temu przepływ ciepłego powietrza z pieca nie jest pozostawiony samemu sobie, ale porusza się w ograniczonej przestrzeni rur i jest regulowany za pomocą zatrzasków, przepustnic, kratek i innych dodatkowych urządzeń.

Jednak kanały powietrzne są nieporęczne, zajmują użyteczną przestrzeń, a straty ciepła rosną wraz ze wzrostem ich długości i liczbą zwojów. Potrzebują nadzoru i konserwacji: okresowego czyszczenia z kurzu, sadzy i sadzy. Samo powietrze ma niską pojemność cieplną właściwą; aby przenieść ciepło do pomieszczenia oddalonego od pieca, wymagane jest wymuszone pompowanie ogrzanych mas powietrza przez wentylator. Dlatego woda, jako nośnik ciepła, jest pod wieloma względami lepsza od powietrza.

Kombinowany system ogrzewania domku piecem kominkowym z obiegiem wodnym i kolektorami słonecznymi

Fakt! Ciepło właściwe wody jest prawie 4-krotnie większe niż ciepło właściwe powietrza. Wystarczy porównać 4,187 kJ / (kg × K) i 1,055 kJ / (kg × K).

Ciepłą wodę można łatwo transportować rurociągami o małej średnicy, jednocześnie przenosząc energię cieplną na duże odległości. Ponadto woda jest substancją nieszkodliwą, niepalną, nietoksyczną, obojętną chemicznie i łatwo dostępną.

Zasada działania ogrzewania pieca z obiegiem wody

Zasada działania obwodu grzewczego jest prosta - płyn chłodzący (w tym przypadku woda) nagrzewa się podczas spalania paliwa, następnie rozchodzi się przez rury, oddając ciepło do otaczającej przestrzeni.

Schemat podłączenia kominka z wodnym wymiennikiem ciepła do zamkniętej instalacji grzewczej z kotłem akumulacyjnym: 1 - zawór mieszający; 2 - pompa obiegowa; 3 - zbiornik wyrównawczy; 4 - zawór awaryjny; 5 - palenisko z wymiennikiem ciepła; 6 - kocioł akumulacyjny; 7 - grzejniki

Prototyp nowoczesnego kotły na paliwo stałe i długo palące się piece opalane drewnem do domu są znane wielu - to „Szwed”. Szwedzki piec ma wbudowany metalowy zbiornik, który przed położeniem drewna na opał i rozpaleniem napełnia się zimną wodą.I chociaż woda nagrzewa się przez długi czas podczas procesu podgrzewania, to oddaje ciepło równie długo - długo po zgaśnięciu płomienia.

Stopniowo zbiornik wodny przekształcano w wymiennik ciepła, w wyniku czego stało się możliwe podłączenie systemu przewodów do ogrzewanie domu i ciepłej wody.

Nowoczesne piece grzewcze z płytą lub piekarnikiem prezentują się stylowo i idealnie pasują do każdego wnętrza

Budowa pieców z grzaniem wodnym

Charakterystyczną cechą każdego pieca do ogrzewania domu, wyposażonego w obwód wodny, jest wymiennik ciepła, zwany inaczej cewką, grzejnikiem lub kotłem. To urządzenie jest w stanie zapewnić ogrzewanie nieograniczonej ilości wody. Wymiary i kształt zbiornika zależą od objętości komory spalania i mogą zmieniać się w najszerszym zakresie.

Wymiennik ciepła

W niektórych modyfikacjach pieców do ogrzewania domu wymiennik ciepła jest instalowany bezpośrednio w palenisku, ale przy tej metodzie istnieje niebezpieczeństwo wycieku chłodziwa (czyli wody) lub nawet wybuchu, gdy przegrzeje się i zagotuje. Ponadto w tym przypadku pojemność komory spalania nieuchronnie spada. Bezpieczniejszą opcją jest zamontowanie wymiennika ciepła w okapie kominowym. W takim przypadku większość gorącego powietrza wydobywającego się z paleniska ogrzeje chłodziwo i nie ucieknie przez rurę na ulicę.

Schemat instalacji piec kominkowy z obiegiem wody do dostarczania ciepłej wody

Obliczanie mocy i wymiarów wymiennika ciepła

Samodzielne obliczenie mocy i wielkości wymiennika ciepła jest raczej trudnym zadaniem dla kogoś, kto nie jest inżynierem ciepłownictwa, ale w większości przypadków można dokonać zgrubnego oszacowania.

Pomocna rada! Praktyka dowiodła, że ​​przy wysokości sufitu od 2,5 do 2,7 m na 10 m² powierzchnia domu wymaga od 1 do 1,2 kW mocy systemu grzewczego.

Zwykły domowy piec opalany drewnem uwalnia około 6,5 tysiąca kcal w ciągu godziny, co wystarczy do ogrzania małego wiejskiego domu. Obecność obiegu wodnego podwoi poziom komfortu. Po obliczeniu strat ciepła można obliczyć moc samego wymiennika ciepła. Pobór ciepła z każdego metra kwadratowego jego powierzchni waha się od 5 do 10 kW. Fakt ten jest podstawą do określenia wymaganej mocy.

Wybierając wymiennik ciepła do pieca lub kominka, należy wziąć pod uwagę parametry konstrukcji i systemu grzewczego w nim zawartego.

W rzeczywistości nie ma potrzeby zanurzania się w skomplikowanych formułach. Wystarczy skontaktować się ze specjalistami, którzy kierując się gotowymi tabelami, dobiorą wymiennik ciepła do pieca prywatnego domu, odpowiadający podanym parametrom konstrukcji i znajdującej się w niej instalacji grzewczej.

Materiał

Przed podjęciem decyzji o konstrukcji rejestru (czyli wymiennika ciepła) pieca do domu należy zdecydować, z jakiego materiału będzie on wykonany. Istnieje kilka opcji:

• miedź - z jednej strony cewka miedziana jest bardzo efektywna, gdyż przewodność cieplna tego materiału jest jedną z najlepszych. Z drugiej strony jego temperatura topnienia wynosi 1083 ° C, aw palenisku - w przypadku sytuacji awaryjnych, których nigdy nie da się całkowicie wykluczyć - może wzrosnąć do 1200 ° C. Dlatego stosowanie miedzi w palenisku pieca ceglanego jest surowo zabronione. Ponadto należy zwrócić uwagę na fakt, że kondensat powstający podczas chłodzenia obwodu zawiera agresywne związki chemiczne, które powodują korozję;
• żeliwo - grzejniki żeliwne są bardzo odporne na korozję, ale są kruche, a odkształcenia termiczne występujące podczas chłodzenia i ogrzewania mogą prowadzić do pęknięć i uszkodzeń wymiennika ciepła. Ponadto żeliwny rejestr - ze względu na to, że ten metal jest trudny w obróbce - jest montowany z odlewów za pomocą gwintów i uszczelek, co prowadzi do zmniejszenia niezawodności całego urządzenia;

Holenderski piec ceglany to jeden z najprostszych pieców o dobrej wydajności i przenikaniu ciepła

• stal - najbardziej dostępny i łatwo przetwarzalny materiał. Zaleca się wykonanie wymienników ciepła ze stali żaroodpornej o grubości od 3 do 5 mm, z zastosowaniem rur bez szwu. Jednocześnie należy utrzymywać taki tryb ogrzewania, w którym tworzy się jak najmniej kondensatu i nigdy nie spuszczać chłodziwa, ponieważ wyroby stalowe podlegają korozji;
• żaroodporna stal nierdzewna- najlepszy, ale i najdroższy materiał na grzejnik piecowy do prywatnego domu.

Pomocna rada! Najbardziej odpowiednią stalą na wymiennik ciepła jest AISI 304. Podczas produkcji części zaleca się cięcie laserowe i spawanie w atmosferze argonu.

Projekt pieca kominkowego z obiegiem wody

Projekt

Wymiennik ciepła - w zależności od materiału - może być wykonany z okrągłych lub profilowanych rur prostokątnych, blachy lub kombinacji tych części. Lokalizacja i sposób instalacji zależy od jego kształtu:

• wymiennik ciepła z blachy stalowej - można ustawić w najgorętszym miejscu czyli w komorze spalania. Do produkcji stosuje się blachę stalową o grubości 3 ÷ 4 mm w połączeniu z rurami o średnicy 40 ÷ 50 mm do łączenia linii zasilającej i powrotnej. Aby uniknąć tworzenia się korków parowych, górna rura doprowadzająca wodę musi znajdować się w najwyższym punkcie wymiennika ciepła, ponieważ gdy korek parowy dostanie się do systemu grzewczego, istnieje ryzyko uderzenia hydraulicznego. Co z kolei doprowadzi do zniszczenia rur lub grzejników. Aby zapobiec wrzeniu wody w wymienniku ciepła, jego wewnętrzna szczelina musi wynosić co najmniej 30 mm;

Rury stalowe do wykonania wymiennika pieca

• rurowy wymiennik ciepła - wykonana jest z rur: okrągłych o średnicy 40 ÷ 50 mm lub z profili o przekroju prostokątnym 40 × 60 lub 60 × 60 mm. Może być również umieszczony w palenisku (pod warunkiem, że nie jest wykonany z miedzi), rozwiązanie przestrzenne zależy od konkretnego pieca. Najważniejsze jest to, aby urządzenie nie blokowało drzwiczek zasypowych paliwa, kratek rusztowych i kanałów dymowych. Jeśli piec jest piecem grzewczym do gotowania, wówczas rury wymiennika ciepła układane są tylko wzdłuż bocznych płaszczyzn komory spalania;
• rejestr rurowy płaski - najczęściej znajdują się w przewodach kominowych lub okapie paleniska, gdzie panują łagodniejsze warunki, przez co mogą wytrzymać dłużej niż grzejniki w palenisku. Ich wymiary są bardzo imponujące, ponieważ znajdują się w miejscach, w których moc cieplna jest niska i należy je wcześniej obliczyć, ponieważ nie powinno być przeszkód w wydostaniu się spalin.

Konieczne jest umieszczenie pieca w domu zgodnie z zasadami bezpieczeństwa przeciwpożarowego

Montowanie

Wymiennik ciepła należy instalować wyłącznie w przeznaczonym do tego piekarniku domowym. Instrukcje wideo i fotograficzne wyraźnie potwierdzają potrzebę przyciągnięcia specjalistycznego producenta pieców i przestrzegania szeregu zasad:

• Po wyprodukowaniu wymiennik ciepła należy dwukrotnie zwiększyć ciśnienie 6 barów: przed i po zamontowaniu w piecu;
• wymiennik ciepła jest montowany natychmiast po zainstalowaniu fundamentu pieca, po czym jest układany;
• Absolutnie nie zaleca się wciskania wymiennika ciepła w murze pieca! Pomiędzy nim a ścianami powinna być szczelina 10 ÷ 15 mm, która kompensuje rozszerzalność cieplną;

Elementy kombinowanego systemu grzewczego domku z kominkiem i kolektory słoneczne

• podczas montażu rur pozostaw szczelinę 5 mm i wypełnij ją sznurem azbestowym lub innym żaroodpornym uszczelniaczem;
• odcinek rury na wylocie musi mieć długość min. 10 ÷ 15 cm, co pozwoli na przecięcie nowego gwintu w przypadku uszkodzenia;
• rury grzewcze są podłączone do wymiennika ciepła tylko za pomocą uszczelki żaroodpornej;
• przebudowa gotowego pieca w celu zainstalowania w nim obiegu wodnego powinna być wykonana wyłącznie przez specjalistę.

Aby wyposażyć piec, lepiej skorzystać z usług doświadczonego producenta pieców

Eksploatacja pieca kominkowego z obiegiem wodnym

Aby zapewnić bezproblemową pracę instalacji grzewczej, należy również przestrzegać zasad eksploatacji:

1. Nie używaj piekarnika z niewypełnionym wymiennikiem ciepła: szybko się wypali.
2. Nie odłączać wymiennika ciepła od układu grzewczego podczas pracy piekarnika. Woda rozszerza się po podgrzaniu, a zwiększone ciśnienie może spowodować wybuch.
3. Nie doprowadzać zimnej wody do ogrzewanego wymiennika ciepła. Odkształcenia termiczne mogą go uszkodzić.
4. W celu zwiększenia wydajności systemu grzewczego można zastosować pompę obiegową.
5. W razie potrzeby zastosować środek przeciw zamarzaniu w obwodzie podgrzewacza wody.
6. W najniższym punkcie instalacji grzewczej należy przewidzieć kran odprowadzający wodę.

Aby instalacja grzewcza działała sprawnie, należy przestrzegać zasad eksploatacji

Główne wady pieca domowego z podgrzewaniem wody

Główne wady system ogrzewania wody związane z fizycznymi właściwościami chłodziwa, czyli wody. Zamrażając w 0 ° C, woda (a dokładniej już lód) osiąga swoją maksymalną objętość w -4 ° C. Rozszerzanie się wody zamarzniętej w rurach może prowadzić do ich pęknięcia. Aby tego uniknąć, konieczne jest spuszczenie wody z instalacji grzewczej, jeśli nie jest używana w zimnych porach roku, lub zastąpienie jej specjalnym środkiem przeciw zamarzaniu.

Powiązany artykuł:

Przestrzeganie zasad obsługi pieca w domu, instrukcji fotograficznych i wideo pomoże uniknąć błędów i zaproponuje najlepsze sposoby zneutralizowania niedociągnięć.

Lepiej pomyśleć o zainstalowaniu nowoczesnego pieca ceglanego na etapie projektowania domu, ponieważ wiąże się to z ułożeniem komina i kanałów powietrznych

Nowoczesny piec ceglany z obiegiem wodnym do ogrzewania domu to złożona konstrukcja inżynierska ciepłownictwa. Jego instalacja wymaga opracowania osobnego projektu na etapie projektowania całej konstrukcji jako całości i najprawdopodobniej nie obejdzie się bez zaangażowania specjalistów.