Una stufa con un circuito idraulico per il riscaldamento di una casa: opzioni di implementazione

Una moderna stufa a camino viene utilizzata con successo per riscaldare una casa privata

Vantaggi e svantaggi del riscaldamento della stufa

Regolare stufa a legna o camino riscaldare l'ambiente grazie a una combinazione di radiazione e scambio termico per convezione. Le massicce pareti riscaldate del forno emettono energia termica, trasferendola nell'aria e negli arredi della stanza. L'aria fredda viene gradualmente sostituita dall'aria riscaldata.

Il riscaldamento del forno presenta una serie di indubbi vantaggi:

• non richiede il collegamento alle comunicazioni elettriche e gas. Combustibile: legna da ardere, carbone, bricchette di torba - di regola, economico ed ecologico, la sua combustione non danneggia l'ambiente;
• lo scambio termico per irraggiamento è il più confortevole;

Interessante! Il trasferimento di calore per radiazione (noto anche come radiante) è l'unico tipo di trasferimento di calore che si verifica senza la partecipazione di un refrigerante.

La stufa russa ha riscaldato le case di molte generazioni dei nostri antenati

• la maggior parte delle stufe domestiche (lunga combustione o convenzionale) multifunzionale, può essere utilizzato non solo per il riscaldamento, ma anche per riscaldare l'acqua e cucinare (sia all'interno del forno che sul piano cottura);
• nella stagione calda, un enorme forno in mattoni per una casa contribuisce alla climatizzazione della stanza: poiché è sempre costruito su una fondazione separata, il calore in eccesso viene scaricato nel terreno;
• una stufa o un caminetto crea un'atmosfera speciale in casa e in molti casi è un elemento che determina lo stile degli interni.

Il camino crea un'atmosfera speciale in casa e definisce lo stile degli interni

Tuttavia, insieme ai vantaggi del riscaldamento della stufa, ci sono anche degli svantaggi:

• dimensioni: la potenza delle stufe per il riscaldamento di una casa dipende dalle loro dimensioni;
• inerzia: un forno tradizionale in mattoni richiede molto tempo per riscaldarsi e entrare in funzione. Le vere, moderne stufe in ghisa per la casa, stufe a camino, stufe a ventosa e buleryans sono praticamente esenti da questo inconveniente;
• elevata perdita di calore dovuta alla bassa efficienza (efficienza): una grande quantità di energia termica passa attraverso il camino nell'atmosfera;
• l'incapacità di garantire un riscaldamento uniforme della casa. L'aria calda sposta gradualmente l'aria fredda, ma ciò accade in modo non uniforme: la temperatura potrebbe essere troppo alta vicino alla stufa e troppo bassa a una certa distanza da essa;

Fatto! La stufa può riscaldare solo le stanze che sono direttamente adiacenti. Pertanto, in parti dell'edificio lontane da esso, era spesso necessario predisporre una stufa aggiuntiva.

Il principio del riscaldamento della stufa: una stufa calda emette energia termica nello spazio circostante (scambio di calore radiante), quindi l'aria fredda viene sostituita da aria riscaldata (scambio di calore per convezione)

• la necessità di una manutenzione costante: la stufa richiede la posa di legna da ardere, la pulizia dei pozzi di cenere da scorie e camini da fuliggine e detriti, mantenimento del processo di combustione, regolazione del tiraggio;
• complessità del controllo: è più difficile controllare il processo di combustione del carburante in un forno che nelle caldaie;
• la necessità di una buona trazione: la trazione è necessaria per una combustione intensa, nonché per la rimozione del monossido di carbonio;
• pericolo di incendio: per garantire la sicurezza antincendio, è necessario l'isolamento dei camini, soprattutto per una stufa in una casa di legno. Un ulteriore fattore di rischio di incendio è creato dal fatto che l'arresto istantaneo del processo di combustione nel forno è impossibile;
• la necessità di rifornimento e stoccaggio costanti delle scorte di carburante, nonché lo smaltimento dei rifiuti: scorie e ceneri.

Per garantire il funzionamento del forno, è necessaria la sua manutenzione costante: posa di legna da ardere, pulizia di pozzi di cenere e camini, monitoraggio del processo di combustione, regolazione del tiraggio

Una stufa con un circuito idraulico per riscaldare una casa: vantaggi

Come già accennato, una normale stufa non è in grado di fornire un riscaldamento uniforme di tutte le stanze della casa. Nelle moderne stufe e caminetti, questo problema è parzialmente risolto installando una camera di convezione a cui è collegato il sistema di condotti dell'aria. Di conseguenza, il flusso di aria calda dalla stufa non viene lasciato a se stesso, ma si muove nello spazio limitato dei tubi ed è regolato da chiavistelli, serrande, grate e altri dispositivi aggiuntivi.

Tuttavia, i condotti dell'aria sono ingombranti, occupano spazio utile e la perdita di calore aumenta con l'aumentare della loro lunghezza e del numero di giri. Necessitano di supervisione e manutenzione: pulizia periodica da polvere, fuliggine e fuliggine. L'aria stessa ha una bassa capacità termica specifica; per trasferire il calore in una stanza lontana dal forno, è necessario il pompaggio forzato delle masse d'aria riscaldate da un ventilatore. Pertanto, l'acqua, come mezzo di trasferimento del calore, è per molti aspetti preferibile all'aria.

Impianto di riscaldamento combinato di una villetta tramite termocamino con circuito idraulico e collettori solari

Fatto! La capacità termica specifica dell'acqua è quasi 4 volte superiore alla capacità termica specifica dell'aria. È sufficiente confrontare 4,187 kJ / (kg × K) e 1,055 kJ / (kg × K).

L'acqua calda può essere facilmente trasportata attraverso tubazioni di piccolo diametro, trasferendo l'energia termica su lunghe distanze. Inoltre, l'acqua è una sostanza innocua, non infiammabile, non tossica, chimicamente neutra e facilmente disponibile.

Il principio di funzionamento del riscaldamento della stufa con un circuito idraulico

Il principio di funzionamento del circuito di riscaldamento è semplice: il liquido di raffreddamento (in questo caso l'acqua) si riscalda durante la combustione del carburante, quindi si diffonde attraverso i tubi, cedendo calore allo spazio circostante.

Schema di collegamento di un camino con scambiatore di calore ad acqua a un impianto di riscaldamento chiuso con bollitore: 1 - valvola miscelatrice; 2 - pompa di circolazione; 3 - vaso di espansione; 4 - valvola di emergenza; 5 - focolare con scambiatore di calore; 6 - bollitore ad accumulo; 7 - radiatori per riscaldamento

Il prototipo del moderno caldaie a combustibile solido e stufe a legna per una lunga combustione per la casa è familiare a molti - questo è "Swede". Un serbatoio di metallo è integrato nella stufa svedese, che viene riempita con acqua fredda prima di posare legna da ardere e accendere.E, sebbene l'acqua si riscaldi a lungo durante il forno, emette calore altrettanto a lungo, molto tempo dopo che la fiamma si è spenta.

A poco a poco, il serbatoio dell'acqua è stato trasformato in uno scambiatore di calore, a seguito del quale è diventato possibile collegare un sistema di linee per riscaldamento domestico e fornitura di acqua calda.

Le moderne stufe con piano cottura o forno hanno un aspetto elegante e si adattano perfettamente a qualsiasi interno

Costruzione di forni con riscaldamento dell'acqua

Una caratteristica distintiva di qualsiasi stufa per il riscaldamento di una casa, dotata di un circuito idraulico, è uno scambiatore di calore, altrimenti chiamato serpentina, radiatore o caldaia. Questo dispositivo è in grado di fornire il riscaldamento di una quantità illimitata di acqua. Le dimensioni e la forma del serbatoio dipendono dal volume della camera di combustione e possono variare nel più ampio range.

Scambiatore di calore

In alcune modifiche delle stufe per il riscaldamento di una casa, lo scambiatore di calore viene installato direttamente nel focolare, ma con questo metodo esiste il pericolo di una perdita di refrigerante (cioè acqua) o addirittura di un'esplosione quando si surriscalda e bolle. Inoltre, in questo caso, la capacità della camera di combustione diminuisce inevitabilmente. Un'opzione più sicura è integrare lo scambiatore di calore nella cappa del camino. In questo caso, la maggior parte dell'aria calda che sale dal focolare riscalderà il liquido di raffreddamento e non fuoriesce attraverso il tubo verso la strada.

Schema di installazione stufa camino con circuito idraulico per la fornitura di acqua calda

Calcolo della potenza e delle dimensioni dello scambiatore di calore

L'auto-calcolo della potenza e delle dimensioni di uno scambiatore di calore è un compito piuttosto difficile per qualcuno che non è un ingegnere del riscaldamento, ma nella maggior parte dei casi è possibile fare una stima approssimativa.

Consigli utili! La pratica ha dimostrato che con un'altezza del soffitto da 2,5 a 2,7 m per 10 m² l'area della casa richiede da 1 a 1,2 kW di potenza dell'impianto di riscaldamento.

Una stufa domestica tradizionale a legna rilascia circa 6,5 ​​mila kcal in un'ora, il che è sufficiente per riscaldare una piccola casa di campagna. La presenza di un circuito idrico raddoppierà il livello di comfort. Dopo aver calcolato la perdita di calore, è possibile calcolare la potenza dello scambiatore di calore stesso. La dissipazione del calore da ogni metro quadrato della sua area varia da 5 a 10 kW. Questo fatto è la base per determinare la potenza richiesta.

Quando si sceglie uno scambiatore di calore per una stufa o un caminetto, è necessario tenere conto dei parametri della struttura e del sistema di riscaldamento al suo interno.

Non è infatti necessario immergersi in formule complesse. È sufficiente contattare gli specialisti che, guidati da tabelle già pronte, selezioneranno uno scambiatore di calore per il forno di una casa privata, corrispondente ai parametri dati della struttura e del sistema di riscaldamento al suo interno.

Materiale

Prima di decidere il design del registro (noto anche come scambiatore di calore) del forno per la casa, dovresti decidere di che materiale sarà fatto. Sono disponibili diverse opzioni:

• rame - da un lato, la bobina di rame è molto efficace, poiché la conducibilità termica di questo materiale è una delle migliori. Il suo punto di fusione invece è di 1083 ° C, e nel focolare - in caso di situazioni di emergenza, il cui verificarsi non è mai del tutto escluso - può salire fino a 1200 ° C. Pertanto, l'uso del rame nel focolare di un forno in mattoni è severamente vietato. Inoltre, è necessario prestare attenzione al fatto che la condensa formatasi durante il raffreddamento del circuito contiene composti chimici aggressivi che provocano corrosione;
• ghisa - i radiatori in ghisa sono molto resistenti alla corrosione, ma sono fragili, e le deformazioni termiche che si verificano durante il raffreddamento e il riscaldamento possono causare crepe e danni allo scambiatore di calore. Inoltre, un registro in ghisa - a causa del fatto che questo metallo è difficile da lavorare - viene assemblato da parti fuse utilizzando filettature e guarnizioni, il che porta a una diminuzione dell'affidabilità dell'unità nel suo insieme;

Il forno olandese in mattoni è uno dei forni più semplici con una buona efficienza e trasferimento di calore.

• acciaio - il materiale più accessibile e facilmente lavorabile. Si raccomanda che gli scambiatori di calore siano realizzati in acciaio resistente al calore con uno spessore da 3 a 5 mm, utilizzando tubi senza saldatura. Allo stesso tempo, è necessario mantenere una tale modalità di riscaldamento in cui si forma meno condensa possibile e non scaricare mai il liquido di raffreddamento, poiché i prodotti in acciaio sono soggetti a corrosione;
• acciaio inossidabile resistente al calore- il materiale migliore, ma anche il più costoso per un termosifone per una casa privata.

Consigli utili! L'acciaio più adatto per lo scambiatore di calore è l'AISI 304. Nella produzione dei pezzi è consigliabile utilizzare il taglio e la saldatura laser in atmosfera di argon.

Il design del termocamino con circuito idraulico

Design

Lo scambiatore di calore, a seconda del materiale, può essere costituito da tubi rettangolari tondi o sagomati, lamiera o una combinazione di queste parti. La posizione e il metodo di installazione sono determinati dalla sua forma:

• scambiatore di calore in lamiera d'acciaio - può essere posizionato nel luogo più caldo, cioè nella camera di combustione. Per la realizzazione si utilizza una lamiera di acciaio di spessore 3 ÷ 4 mm in abbinamento a tubi di diametro 40 ÷ 50 mm per il collegamento delle linee di mandata e ritorno. Per evitare la formazione di tappi vapore, il tubo superiore per l'alimentazione dell'acqua deve trovarsi nel punto più alto dello scambiatore di calore, perché quando un blocco vapore entra nell'impianto di riscaldamento, c'è il rischio di colpo d'ariete. Che a sua volta porterà alla distruzione di tubi o radiatori. Per evitare l'ebollizione dell'acqua nello scambiatore di calore, la sua fessura interna deve essere di almeno 30 mm;

Tubi in acciaio per la realizzazione di scambiatori di calore del forno

• scambiatore di calore a tubi - è costituito da tubi: tondi di diametro 40 ÷ 50 mm o profilati rettangolari da 40 × 60 o 60 × 60 mm. Può anche essere posizionato nel focolare (purché non sia in rame), la soluzione spaziale dipende dal forno specifico. La cosa principale è che il dispositivo non deve bloccare la porta per il riempimento di carburante, griglie e condotti del fumo. Se la stufa è una stufa per riscaldamento-cottura, i tubi dello scambiatore di calore sono posati solo lungo i piani laterali della camera di combustione;
• registro piatto tubolare - molto spesso si trovano nei condotti del camino o nella campana del forno, dove le condizioni sono più miti, quindi possono durare più a lungo dei radiatori nel focolare. Le loro dimensioni sono molto impressionanti, poiché si trovano in luoghi in cui la potenza termica è bassa e devono essere calcolate in anticipo, perché non dovrebbero esserci ostacoli all'uscita dei fumi.

È necessario posizionare la stufa in casa nel rispetto delle norme di sicurezza antincendio

Montaggio

Lo scambiatore di calore deve essere installato solo in un forno domestico dedicato. Le istruzioni video e fotografiche confermano chiaramente la necessità di attrarre un produttore di stufe specializzato e seguire una serie di regole:

• Dopo la fabbricazione, lo scambiatore di calore deve essere pressurizzato due volte con una pressione di 6 bar: prima e dopo l'installazione nel forno;
• lo scambiatore di calore viene montato immediatamente dopo l'installazione della fondazione per il forno, dopo di che viene posato;
• È assolutamente sconsigliato incastrare lo scambiatore di calore nella muratura del forno! Deve esserci uno spazio di 10 ÷ 15 mm tra esso e le pareti per compensare le dilatazioni termiche;

Elementi di un sistema di riscaldamento combinato di un cottage con camino e collettori solari

• quando si installano i tubi, lasciare uno spazio di 5 mm e riempirlo con una corda di amianto o altro sigillante resistente al calore;
• il tratto di tubo in uscita deve avere una lunghezza di almeno 10 ÷ 15 cm, questo consentirà di tagliare un nuovo filetto in caso di danneggiamento;
• i tubi di riscaldamento sono collegati allo scambiatore di calore solo utilizzando una guarnizione resistente al calore;
• la ricostruzione del forno finito per installare un circuito idraulico al suo interno dovrebbe essere eseguita solo da uno specialista.

Per equipaggiare la stufa, è meglio utilizzare i servizi di un esperto stufa

Funzionamento di un termocamino con circuito di riscaldamento dell'acqua

Per un funzionamento senza problemi dell'impianto di riscaldamento, è inoltre necessario seguire le regole di funzionamento:

1. Non utilizzare il forno con uno scambiatore di calore vuoto: si brucerà rapidamente.
2. Non scollegare lo scambiatore di calore dall'impianto di riscaldamento mentre il forno è in funzione. L'acqua si espande quando viene riscaldata e l'aumento della pressione può causare un'esplosione.
3. Non fornire acqua fredda a uno scambiatore di calore riscaldato. Le deformazioni termiche possono danneggiarlo.
4. Una pompa di circolazione può essere utilizzata per aumentare l'efficienza del sistema di riscaldamento.
5. Se necessario, utilizzare antigelo nel circuito del bollitore.
6. Nel punto più basso dell'impianto di riscaldamento deve essere previsto un rubinetto di scarico dell'acqua.

Affinché il sistema di riscaldamento funzioni senza problemi, seguire le regole di funzionamento

I principali svantaggi di una stufa domestica con riscaldamento dell'acqua

Principali svantaggi sistema di riscaldamento dell'acqua associato alle proprietà fisiche del liquido di raffreddamento, cioè l'acqua. Congelando a 0 ° С, l'acqua (più precisamente, già ghiaccio) raggiunge il suo volume massimo a -4 ° С. L'espansione dell'acqua congelata nei tubi può portare alla loro rottura. Per evitare ciò è necessario scaricare l'acqua dell'impianto di riscaldamento, se non viene utilizzata nella stagione fredda, oppure sostituirla con uno speciale antigelo.

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Il rispetto delle regole per il funzionamento della stufa in casa, le foto e le istruzioni video aiuteranno a evitare errori e suggeriranno i modi migliori per neutralizzare le carenze.

È meglio pensare all'installazione di un moderno forno in mattoni nella fase di progettazione della casa, poiché comporta la disposizione di un camino e condotti d'aria

Un moderno forno in mattoni con un circuito idraulico per il riscaldamento di una casa è una complessa struttura di ingegneria termica. La sua installazione richiede lo sviluppo di un progetto separato nella fase di progettazione dell'intera struttura nel suo insieme e, molto probabilmente, non farà a meno del coinvolgimento di specialisti.