O sobă cu circuit de apă pentru încălzirea unei case: caracteristici ale încălzirii sobei + alegerea opțiunii optime

Lemnul de foc și cărbunele rămân în multe regiuni cele mai accesibile tipuri de combustibil folosit pentru încălzirea cabanelor private. Cu toate acestea, încălzirea sobei este aleasă nu numai din cauza costului scăzut și a disponibilității energiei, ci și din cauza costului scăzut al instalării acesteia.

Mai mult decât atât, pe lângă multe avantaje, o sobă cu circuit de apă pentru încălzirea unei case are și o mulțime de dezavantaje. Această opțiune nu este întotdeauna optimă. Să încercăm să înțelegem nuanțele unui astfel de sistem de încălzire.

Caracteristici de încălzire pe bază de sobă

Încălzirea sobei este norma pentru satele rusești, a căror fiabilitate și caracter practic a fost dovedită de secole. Și astăzi, multe case sătești au cuptoare cu aragaz pentru gătit alimente și vatră pentru coacerea pâinii.

Unele dintre ele sunt echipate cu un circuit de apă pentru sistemul de încălzire, în timp ce altele nu sunt. Dar proprietarii de case din mediul rural nu se grăbesc să le arunce și să le înlocuiască cu centrale moderne. O metodă de încălzire mai fără probleme și fără probleme nu a fost încă inventată.

Fără un circuit de apă în toată casa, o sobă pe lemne poate încălzi doar un spațiu mic în jurul ei. Pentru încălzirea uneia sau două camere, această opțiune este acceptabilă, dar pentru o cabană mare nu mai este posibilă.

Următoarele sunt arse ca combustibil în astfel de sobe din sat:

• cărbune;
• turbă;
• lemn de foc;
• brichete (eurowood).

Nu există nicio diferență fundamentală între aceste tipuri de combustibil din punctul de vedere al designului sobei din interior și al cablajului sistemului de încălzire a apei într-o casă privată. Unele dintre ele degajă mai multă căldură, în timp ce altele durează mai mult să se ard. Dar designul focarului și dispunerea țevilor cu lichid de răcire în camere sunt aceleași în toate cazurile.

Atunci când faceți o alegere în favoarea încălzirii sobei, nu uitați de standardele de siguranță la incendiu pentru construcția sobelor din cărămidă - doar respectarea strictă a acestora va reduce riscul de incendiu la minimum.

Printre avantajele încălzirii sobei se numără:

• nicio dependență de disponibilitatea energiei electrice în rețea;
• cost relativ scăzut al instalării unui sistem de încălzire;
• costul scăzut al combustibilului solid și posibilitatea de a utiliza diferite tipuri de combustibil;
• ușurință extremă de operare;
• transfer de căldură pe termen lung (pentru structuri de cărămidă);
• versatilitate - potrivit pentru încălzirea și gătirea alimentelor în același timp.

Dacă o casă privată nu poate fi conectată la gazul principal, atunci o sobă cu lemne va fi cea mai bună alegere pentru a o încălzi.

Singura excepție este atunci când cărbunele sau lemnul de foc nu sunt disponibile într-o anumită zonă. Dar această opțiune în Rusia este mai degrabă excepția decât norma.

Cele două dezavantaje principale ale cuptoarelor cu circuit de apă sunt imposibilitatea automatizării funcționării și dificultatea de a regla transferul de căldură în camere individuale.

De asemenea, printre dezavantajele încălzirii sobei trebuie menționate:

• încălzirea lungă a sistemului înainte de începerea transferului de căldură;
• pierderea spațiului util în casă din cauza masivității aragazului;
• greutate mare a structurii sobei de cărămidă;
• eficiență scăzută din cauza pierderii unei cantități semnificative de căldură în conductă;
• pericol mare de incendiu dacă este utilizat incorect.

O sobă de încălzire și gătit din cărămidă pentru o casă privată cu încălzire cu apă, în funcție de design și de numărul de rânduri, poate cântări de la 1,5 la 10 tone. Plus aici se adaugă greutatea țevii.

O fundație pentru o astfel de masă necesită o fundație puternică și costisitoare, care poate fi numită și un dezavantaj al sistemelor de încălzire luate în considerare.

Dispozitiv de incalzire a apei aragazului

Cuptorul pentru sistemul de încălzire în cauză ar trebui, în mod ideal, să fie calculat și construit în același timp cu casa. Dacă o clădire rezidențială a fost deja ridicată, atunci va fi dificil să instalați o structură de sobă de cărămidă în ea. Și adesea acest lucru se dovedește a fi complet imposibil din cauza necesității de a construi o fundație solidă și de a reconstrui sistemul de căpriori.

Un cuptor pentru încălzirea apei într-o casă privată poate fi făcut nu numai din cărămidă, ci și din oțel sub formă de sobă cu burtă cu țevi de schimb de căldură în jurul focarului pentru încălzirea lichidului de răcire

Încălzirea apei pe bază de sobă constă din:

• aragazul propriu-zis (metal sau caramida);
• un schimbător de căldură în interiorul sau în jurul focarului sobei, precum și sub formă de serpentină în jurul coșului de fum;
• un circuit cu lichid de racire distribuit in toata casa si un vas de expansiune in pod.

De asemenea, in unele cazuri, acest sistem de incalzire este completat cu o pompa de circulatie si un acumulator hidraulic. Cu toate acestea, această opțiune extinsă este utilizată extrem de rar, deoarece necesită o sursă de alimentare neîntreruptă și duce la o creștere a costului întregului circuit.

Iar principalul avantaj al încălzirii sobei cu apă este costul scăzut al dispozitivului. Nu merită să îl completați cu elemente scumpe și predispuse la rupere.

Diagrama circulației apei în circuit

Sistemul de incalzire a apei in case este construit cu circulatie naturala (gravitationala) sau fortata a lichidului de racire.Dacă este făcută pe baza unei sobe pe lemne, atunci cel mai bine este să acordați preferință primei opțiuni.

Schema de cablare cu circulație naturală a apei este mai ieftină decât analogul forțat și, de asemenea, spre deosebire de acesta, nu necesită alimentare cu energie

Se recomandă instalarea încălzirii sobei cu apă numai în case cu un etaj cu o suprafață de până la 150 m². În acest caz, poate fi făcut gravitațional fără pompe suplimentare.

Dacă trebuie să încălziți o cabană de câteva etaje sau mai multe, atunci este mai bine să faceți acest lucru folosind un cazan mai puternic. Cuptorul pentru astfel de clădiri va trebui să fie construit pur și simplu uriaș, ceea ce este costisitor de implementat. Da, și va trebui să puneți cantități considerabile de combustibil în el de fiecare dată. Dar acest lucru este foarte descurajat din cauza riscului crescut de incendii.

Un sistem clasic de încălzire a sobei cu circulație naturală a apei este format din:

• schimbător de căldură ca parte a sobei;
• circuit de conducte metalice;
• calorifere (de obicei înlocuite cu țevi groase în încăperi);
• rezervor de expansiune.

Dacă decideți să faceți singur încălzirea apei într-o casă de țară, atunci este mai bine să o proiectați conform acestei scheme. Instalarea și calcularea acestei opțiuni este mai ușoară decât cu mișcarea forțată a apei.

Un sistem cu pompă de circulație este mai potrivit pentru cazane; pe baza unei sobe, își pierde eficiența crescută a transferului de căldură

Dacă cazanul este automatizat și încălzește constant apa după cum este necesar, atunci soba cu lemne este încălzită o dată sau de două ori pe zi. În aceste momente, lichidul de răcire din focarul cuptorului se încălzește pentru a elibera căldură în încăperi. După aceea, conducerea cu o pompă prin conductele circuitului este inutilă. Oricum, nimic nu va încălzi apa într-un focar rece.

Atunci când aleg o sobă cu lemne sau cărbune, proprietarii de case private se așteaptă de obicei să primească un sistem de încălzire autonom. Dacă instalați în el un echipament de pompare care necesită energie de la rețeaua electrică pentru funcționare, atunci va fi dificil să vorbiți despre autonomie.

Cuptor - cărămidă sau metal

Un cuptor din cărămidă durează mai mult să se încălzească, dar durează și mai mult timp pentru a transfera căldura în spațiul din jurul lui. Omologul din oțel, dimpotrivă, se încălzește rapid și se răcește la fel de repede după arderea combustibilului. Această problemă este parțial rezolvată datorită prezenței unor volume mari de lichid de răcire în circuitul de apă.

Cu toate acestea, cu cât trebuie stocată mai multă apă în sistem, cu atât devine mai scumpă din punct de vedere al materialelor.

O sobă metalică cu burtă cu serpentin de apă pentru circuitul de încălzire în case particulare poate fi amplasată direct pe o podea din lemn fără a instala o fundație specială

Un cuptor din oțel pentru încălzirea apei cu o putere de 5–15 kW - fără combustibil și apă este o structură care cântărește 100–300 kg. O astfel de sobă cu burtă poate fi plasată în siguranță pe bușteni întăriți. Fundațiile sobei trebuie turnate atunci când soba cântărește mai mult de 700-800 kg. Acum, dacă este cărămidă, atunci cu siguranță nu te poți descurca fără lucrări din beton.

În comparație cu o sobă din metal, o sobă din cărămidă cântărește mai mult, costă mai mult și este mai greu de instalat. Cu toate acestea, are o eficiență mai mare și un risc mai mic de a îngheța circuitul cu ruperea conductei din cauza formării de gheață în interior. Dacă decideți să faceți totul complet pentru dvs. și reședința permanentă, atunci este recomandat să alegeți opțiunea cărămidă.

Țevi - oțel inoxidabil sau metal-plastic

Dacă sistemul de încălzire este construit pe baza unui cazan de apă caldă, atunci acesta poate fi conductat nu numai cu țevi de oțel, ci și cu țevi din metal-plastic și polipropilenă.Cu toate acestea, dacă apa este încălzită de o sobă cu lemne, atunci circuitul cu lichidul de răcire din acesta ar trebui creat numai din oțel inoxidabil.

Cu o încărcătură mare de lemn de foc, apa din serpentina cuptorului se poate încălzi rapid până la 100 de grade și poate fierbe; numai oțelul poate rezista la astfel de temperaturi pentru o lungă perioadă de timp

Metal-plastic este proiectat să funcționeze cu lichid de răcire încălzit la 90–95 °C. Pentru o perioadă scurtă de timp poate rezista la încălzire până la 110–120 °C. În același timp, automatizarea cazanelor și a cazanelor nu permite inițial apei să se încălzească la astfel de grade. Pentru pardoseli încălzite se încălzește până la 30–45 °C, iar pentru calorifere până la 60–65 °C.

Cu toate acestea, în cazul unei sobe cu lemne, temperaturile sub o sută sunt nu numai posibile, ci departe de a fi neobișnuite. Nu este recomandat să vă asumați riscuri și să jucați la ruleta rusă prin tubulatura acestei sobe cu țevi metal-plastic. Cel mai bine este să acordați preferință oțelului inoxidabil mai fiabil.

În plus, țevile care ies din cuptor din bobina pentru conectarea țevilor de circuit se vor încălzi cu siguranță la temperaturi foarte ridicate. Sunt despărțiți de un foc deschis cu mai puțin de jumătate de metru. Este periculos să conectați la ele orice țevi de plastic din cauza riscului de a se topi.

Disiparea căldurii - radiatoare sau registru

Căldura este furnizată de la sobă către circuitul de încălzire în porțiuni de câteva ore, în timp ce lemne sau cărbune arde în focar. Dacă nu există suficientă apă în sistemul de încălzire, casa se va usca rapid. Prin urmare, în sate, o astfel de încălzire este de obicei realizată din țevi groase de oțel și nu pe baza radiatoarelor mai familiare locuitorilor orașului. Registrul de încălzire pentru sobele cu lemne este pur și simplu perfect.

Schema clasică de încălzire a sobei cu apă cu circulație naturală presupune contactul direct al apei cu atmosfera printr-un vas de expansiune, dar aerul din lichidul de răcire este contraindicat pentru bateriile convenționale

O țeavă de oțel inoxidabil cu un diametru de 80–120 mm așezată în toată casa este un registru de încălzire, constând dintr-o alimentare de la sobă și o întoarcere la acesta. În camera cea mai îndepărtată de focar, aceste linii sunt conectate între ele, iar în încăperile rămase sunt așezate sub forma a două conducte de-a lungul pereților exteriori.

Registrul nu arată la fel de plăcut din punct de vedere estetic ca caloriferul. Dar prima opțiune este mult mai ieftină și mai ușor de făcut singur decât a doua. Pentru a-l implementa, trebuie doar să ai experiență în manipularea unui aparat de sudură.

Zona de transfer de căldură pentru un astfel de circuit este calculată prin înmulțirea numărului PI cu diametrul și lungimea țevii. În plus, în calcule este necesar să se țină cont de presiunea termică în alimentare și retur, precum și distanța verticală dintre conducte.

Cu toate acestea, adesea astfel de calcule nu se fac, dar o țeavă cu un diametru de 80-100 mm este luată și așezată în jurul perimetrului întregii clădiri rezidențiale cu o buclă în camera din spate. În acest caz, transferul de căldură este ajustat „cu ochi” și experimental, ca urmare a adăugării unui anumit volum de combustibil la focar.

Nu degeaba circuitele de înregistrare cuplate cu cuptoare de apă sunt atât de comune. Nici măcar nu trebuie să le calculați, doar luați o țeavă potrivită și sudați-o împreună.

Alegerea unui schimbător de căldură pentru cuptor

Schimbătorul de căldură din sobă poate fi din cupru, oțel sau fontă. Este mai bine să excludeți imediat opțiunea cupru din cauza prețului ridicat. Lipirea singur un astfel de dispozitiv este extrem de problematică.

Bateriile din fontă trebuie instalate în interiorul focarului cu prudență - din cauza șocului de temperatură, secțiunile individuale se pot desprinde de elementele adiacente

Fonta este superioară oțelului în ceea ce privește parametrii tehnici. Cu toate acestea, a face singur un schimbător de căldură pentru o sobă cu lemne pare problematică. Puteți lua doar o baterie veche pentru asta. Dar aici trebuie să ținem cont de faptul că etanșarea dintre secțiunile sale se va arde în focar. Și aceasta este o cale directă către pierderea etanșeității și scurgerea apei în camera de ardere.

Dacă se decide să facă schimbătorul de căldură dintr-o baterie din fontă, atunci cel mai bine este să luați modelele MS-110-300 sau MS-90-300 pentru aceasta. Sunt mici și se vor potrivi cu ușurință în focar. Suprafața lor de încălzire pentru fiecare nervură va fi de aproximativ 0,14–0,16 m².

Pe baza acestor numere, puteți estima câte secțiuni vor fi necesare pentru un anumit circuit. Pentru fiecare 10 metri pătrați de suprafață a casei aveți nevoie de 1 kW, care va fi aproximativ egal cu 0,1 m² zona de încălzire a unui schimbător de căldură din fontă.

Aripioarele unui radiator din fontă sunt de obicei conectate folosind garnituri de cauciuc rezistente la căldură. Într-o cutie de foc pentru aragaz, o astfel de etanșare de cauciuc se va arde; trebuie înlocuită cu un cablu de azbest

Un alt aspect despre utilizarea unei baterii din fontă ca schimbător de căldură este dificultatea curățării acesteia de funingine din interiorul focarului. Din când în când, camera de ardere trebuie curățată, iar nervurile ridicate ale fontei vor interfera foarte mult cu acest lucru.

Cea mai optimă opțiune pentru un schimbător de căldură este oțelul sub formă de:

• o bobină din mai multe tuburi;
• cămăși din tablă de oțel.

Sunt fabricate din oțel cu conținut scăzut de carbon St10...St20 cu o grosime de 4–5 mm. Dacă luați tuburi, atunci cu un diametru de 30-50 mm.

Cea mai ușoară modalitate de a realiza un schimbător de căldură din oțel este din tablă de oțel - cu toate acestea, doar suprafața îndreptată spre interiorul focarului spre foc va participa la schimbul de căldură.

Versiunea tubulară este mai eficientă în ceea ce privește transferul de căldură, dar este și mai laborioasă la fabricare.

Pentru a calcula schimbătorul de căldură, utilizați formula:

Qy=K*(Tcp-Tk)

Unde:

• K – coeficientul de transfer termic al materialului (pentru oțelurile cu conținut scăzut de carbon se ia 15–20, iar pentru fonta cenușie – 50);
• Tcp – temperatura medie a mediului de încălzire în cuptor (Tmax+Tmin)/2;
• Tk – temperatura medie a lichidului de răcire (Tsupply + Treturn)/2.

Dacă în sobă se arde lemne, atunci Tcp=(700+300)/2=500 °C și Tk=(80+60)/2=70 °C. Ca rezultat, Qy=15*(500-70)=6450 kcal/oră. Adică pe metru pătrat de suprafață a schimbătorului de căldură în fața focului va fi de aproximativ 7,5 kW/oră.

Pentru cărbune, calculele sunt următoarele: Tcp=(1000+600)/2=800 °C și Tk=70 °C. Qy=15*(800-70)=10.950 kcal/oră=12.734 W/oră. Un metru pătrat de suprafață a schimbătorului de căldură va oferi aproximativ 12,7 kW/oră.

Apoi, împărțim puterea necesară pentru încălzirea unei anumite case la cifra calculată, în funcție de planurile de utilizare a unui anumit tip de combustibil.

De exemplu, pentru o cabană de 150 m² ai nevoie de aproximativ 15 kW. Dacă este încălzit cu lemne, atunci va fi necesar un schimbător de căldură cu o zonă de schimb de căldură de 15/7,5 = 2 m². Aceasta este suprafața care se confruntă cu flacără și se încălzește.

Dacă este selectată o bobină tubulară, atunci lungimea acesteia este calculată prin formula:

S=2*3,14*D*L

Unde:

S – zona de proiectare;

D – diametrul tubului;

L - lungimea necesara.

Parametrii unei mantale din tablă de oțel sunt și mai ușor de calculat; de obicei este format din două dreptunghiuri pe părțile laterale ale camerei de ardere.

Alegerea celei mai bune variante

Va fi dificil să instalați o sobă masivă de cărămidă într-o casă deja construită. În acest caz, încălzirea apei este organizată cel mai bine pe baza unei sobe metalice cu burtă, care poate fi plasată pe o podea din lemn armat fără a turna fundația.

Cu toate acestea, dacă este posibil să se facă fundația așa cum ar trebui, atunci ar trebui să se acorde preferință unei structuri mai fiabile a sobei din cărămidă.

Circuitul de apă din jurul casei pentru o sobă cu lemne este cel mai bine realizat din țevi groase de oțel și cu circulație naturală a lichidului de răcire

Instalarea unei pompe de circulație și/sau a unui acumulator în circuitul de încălzire în cauză este o risipă de bani și zero beneficii suplimentare. Nu vor face decât să complice instalarea sistemului. Și dacă luminile se sting, aceste dispozitive vor crea probleme. În timp ce opțiunea de încălzire fără ele va continua să încălzească calm casa dacă există probleme în rețeaua electrică.

Concluzii și video util pe această temă

Alegerea formei unui schimbător de căldură pentru o sobă cu lemne:

Revizuirea unei sobe de cărămidă pentru încălzirea apei într-o cabană:

Construcția unei sobe de încălzire și gătit din cărămidă cu analiza ordinii de proiectare:

Este dificil să numim încălzirea apei pe bază de sobă pe lemne ideală și foarte eficientă. Dar această opțiune pentru încălzirea caselor private este cea mai fiabilă, precum și ieftină și ușor de implementat. Pur și simplu nu trebuie să completați un astfel de circuit cu o pompă de circulație și automatizare. Acestea funcționează de la rețea și fac întregul sistem neautonom, eliminând unul dintre principalele sale avantaje.