Bếp có mạch nước để sưởi ấm ngôi nhà: các phương án triển khai

Một bếp lò sưởi hiện đại được sử dụng thành công để sưởi ấm một ngôi nhà riêng

Ưu nhược điểm của bếp sưởi

Đều đặn lò đốt củi hoặc là lò sưởi làm nóng phòng do sự kết hợp giữa bức xạ và trao đổi nhiệt đối lưu. Các bức tường khổng lồ được nung nóng của lò phát ra năng lượng nhiệt, truyền năng lượng này vào không khí và đồ đạc trong phòng. Không khí lạnh dần được thay thế bằng không khí nóng.

Hệ thống sưởi trong lò có một số ưu điểm chắc chắn:

• không yêu cầu kết nối với thông tin liên lạc điện và khí đốt. Nhiên liệu: củi, than, than bùn - theo quy luật, nó rẻ và thân thiện với môi trường, quá trình đốt cháy của nó không gây hại cho môi trường;
• trao đổi nhiệt bức xạ là thoải mái nhất;

Hấp dẫn! Truyền nhiệt bức xạ (hay còn gọi là bức xạ) là kiểu truyền nhiệt duy nhất xảy ra mà không có sự tham gia của chất làm mát.

Lò sưởi của Nga đã sưởi ấm những ngôi nhà của nhiều thế hệ tổ tiên chúng ta

• hầu hết các bếp gia đình (cháy lâu hoặc thông thường) đa chức năng, có thể được sử dụng không chỉ để sưởi ấm, mà còn có thể đun nước và nấu ăn (cả trong lò và trên bếp);
• Vào mùa nắng nóng, một cái lò gạch đồ sộ cho một ngôi nhà góp phần điều hòa không khí cho căn phòng: do luôn được xây trên nền riêng nên nhiệt lượng dư thừa được truyền xuống đất;
• bếp nấu hoặc lò sưởi tạo ra bầu không khí đặc biệt trong nhà và trong nhiều trường hợp là yếu tố xác định phong cách của nội thất.

Lò sưởi tạo ra một bầu không khí đặc biệt trong ngôi nhà và thiết lập phong cách của nội thất

Tuy nhiên, cùng với những ưu điểm của bếp đun thì cũng có những nhược điểm cố hữu:

• kích thước - sức mạnh của bếp sưởi ấm cho một ngôi nhà phụ thuộc vào kích thước của chúng;
• Theo quán tính - một lò gạch truyền thống phải mất một thời gian rất lâu mới ấm lên và đi vào hoạt động. Thực tế, bếp gang hiện đại cho ngôi nhà, bếp lò sưởi, bếp nồi và bếp từ thực tế không có nhược điểm này;
• tổn thất nhiệt cao do hiệu suất (hiệu suất) thấp - một lượng lớn nhiệt năng đi qua ống khói vào khí quyển;
• không có khả năng đảm bảo sưởi ấm đồng đều cho ngôi nhà. Không khí nóng dần dần thay thế không khí lạnh, nhưng điều này xảy ra không đồng đều - nhiệt độ có thể quá cao ở gần bếp và quá thấp ở khoảng cách xa bếp;

Thực tế! Bếp chỉ có thể làm nóng những phòng tiếp giáp trực tiếp với nó. Do đó, ở những phần của tòa nhà cách xa nó, thường phải bố trí thêm một bếp nấu ăn.

Nguyên lý phát nhiệt của bếp - bếp nóng tỏa nhiệt năng ra không gian xung quanh (trao đổi nhiệt bức xạ), sau đó không khí lạnh được thay thế bằng không khí nóng (trao đổi nhiệt đối lưu)

• nhu cầu bảo trì liên tục - bếp yêu cầu đặt củi, làm sạch hố tro từ xỉ và ống khói khỏi bồ hóng và các mảnh vụn, duy trì quá trình đốt, điều hòa dự thảo;
• sự phức tạp của kiểm soát - khó kiểm soát quá trình đốt nhiên liệu trong lò so với nồi hơi;
• nhu cầu về lực kéo tốt - cần có lực kéo để đốt cháy mạnh, cũng như để loại bỏ carbon monoxide;
• nguy cơ hỏa hoạn - để đảm bảo an toàn cháy nổ, cần phải cách nhiệt các ống khói, đặc biệt là đối với bếp nấu trong nhà gỗ. Một yếu tố nguy hiểm cháy bổ sung được tạo ra bởi thực tế là không thể dừng ngay quá trình cháy trong lò;
• nhu cầu liên tục bổ sung và dự trữ nhiên liệu, cũng như xử lý chất thải: xỉ và tro.

Để đảm bảo hoạt động của lò, cần phải bảo trì liên tục: đặt củi, làm sạch hố tro và ống khói, theo dõi quá trình đốt, điều chỉnh mớn nước

Bếp có mạch nước để sưởi ấm ngôi nhà: ưu điểm

Như đã đề cập, một bếp lò thông thường không thể cung cấp hệ thống sưởi đồng đều cho tất cả các phòng trong nhà. Trong các bếp và lò sưởi hiện đại, vấn đề này được giải quyết một phần bằng cách lắp đặt một buồng đối lưu mà hệ thống ống dẫn khí được kết nối với nhau. Kết quả là, luồng không khí ấm từ bếp không tự lưu lại mà di chuyển trong không gian giới hạn của đường ống và được điều chỉnh bằng chốt, bộ giảm chấn, lưới tản nhiệt và các thiết bị bổ sung khác.

Tuy nhiên, các ống dẫn khí cồng kềnh, chiếm không gian hữu ích và sự mất nhiệt tăng lên khi chiều dài và số vòng quay của chúng tăng lên. Chúng cần được giám sát và bảo dưỡng: vệ sinh định kỳ bụi, muội than. Bản thân không khí có nhiệt dung riêng thấp; để truyền nhiệt đến một căn phòng cách xa lò, cần phải có quạt thổi cưỡng bức các khối không khí đã được làm nóng. Do đó, nước ưa thích hơn không khí như một chất mang nhiệt về nhiều mặt.

Hệ thống sưởi kết hợp của một ngôi nhà bằng lò sưởi với mạch nước và bộ thu năng lượng mặt trời

Thực tế! Nhiệt dung riêng của nước gần như gấp 4 lần nhiệt dung riêng của không khí. Nó đủ để so sánh 4,187 kJ / (kg × K) và 1,055 kJ / (kg × K).

Nước nóng có thể dễ dàng vận chuyển qua các đường ống có đường kính nhỏ, đồng thời truyền nhiệt năng trên một quãng đường dài. Ngoài ra, nước là một chất vô hại, không cháy, không độc hại, trung tính về mặt hóa học và sẵn có.

Nguyên lý hoạt động của lò sưởi bằng mạch nước

Nguyên tắc hoạt động của mạch sưởi rất đơn giản - chất làm mát (trong trường hợp này là nước) nóng lên trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, sau đó lan truyền qua các đường ống, tỏa nhiệt ra không gian xung quanh.

Sơ đồ kết nối lò sưởi có bộ trao đổi nhiệt nước với hệ thống sưởi kín với nồi hơi chứa: 1 - van trộn; 2 - bơm tuần hoàn; 3 - thùng giãn nở; 4 - van khẩn cấp; 5 - hộp chữa cháy với bộ trao đổi nhiệt; 6 - nồi hơi kho; 7 - bộ tản nhiệt sưởi ấm

Nguyên mẫu của hiện đại nồi hơi nhiên liệu rắn và bếp đốt củi để đốt lâu trong nhà là quen thuộc với nhiều người - đây là "Thụy Điển". Một bể kim loại được lắp vào bếp Thụy Điển, được đổ đầy nước lạnh trước khi đặt củi và nung.Và, mặc dù nước nóng lên trong một thời gian dài trong lò, nó tỏa nhiệt chỉ lâu - rất lâu sau khi ngọn lửa tắt.

Dần dần, bồn chứa nước được chuyển đổi thành một bộ trao đổi nhiệt, do đó nó có thể kết nối một hệ thống đường dây cho sưởi ấm nhà và cung cấp nước nóng.

Bếp sưởi hiện đại với bếp nấu hoặc lò nướng trông phong cách và hoàn toàn phù hợp với mọi nội thất

Xây dựng lò nung nước nóng

Một tính năng đặc biệt của bất kỳ loại bếp nào để sưởi ấm ngôi nhà, được trang bị mạch nước, là bộ trao đổi nhiệt, còn được gọi là cuộn dây, bộ tản nhiệt hoặc nồi hơi. Thiết bị này có thể cung cấp nhiệt lượng nước không giới hạn. Kích thước và hình dạng của bình phụ thuộc vào thể tích của buồng đốt và có thể thay đổi trong phạm vi rộng nhất.

Bộ trao đổi nhiệt

Trong một số sửa đổi của bếp để sưởi ấm ngôi nhà, bộ trao đổi nhiệt được lắp trực tiếp vào hộp cứu hỏa, nhưng với phương pháp này, có nguy cơ rò rỉ chất làm mát (tức là nước) hoặc thậm chí nổ khi nó quá nóng và sôi. Ngoài ra, trong trường hợp này, công suất của buồng đốt tất yếu sẽ giảm xuống. Một lựa chọn an toàn hơn là tích hợp bộ trao đổi nhiệt vào máy hút mùi ống khói. Trong trường hợp này, phần lớn khí nóng bốc lên từ hộp cứu hỏa sẽ làm nóng dung dịch làm mát và không thoát ra ngoài theo đường ống ra đường.

Sơ đồ lắp đặt bếp lò sưởi với một mạch nước để cung cấp nước nóng

Tính toán công suất và kích thước của bộ trao đổi nhiệt

Tự tính toán công suất và kích thước của một bộ trao đổi nhiệt là một nhiệm vụ khá khó khăn đối với một người không phải là kỹ sư sưởi ấm, nhưng trong hầu hết các trường hợp, có thể ước tính sơ bộ.

Lời khuyên hữu ích! Thực tiễn đã chứng minh rằng với chiều cao trần từ 2,5 đến 2,7 m trên 10 m² diện tích của ngôi nhà cần từ 1 đến 1,2 kW điện hệ thống sưởi.

Một bếp đốt củi thông thường trong gia đình giải phóng khoảng 6,5 nghìn kcal trong vòng một giờ, đủ để sưởi ấm một ngôi nhà nhỏ ở nông thôn. Sự hiện diện của một mạch nước sẽ tăng gấp đôi mức độ thoải mái. Sau khi tính toán tổn thất nhiệt, bạn có thể tính toán công suất của chính bộ trao đổi nhiệt. Loại bỏ nhiệt từ mỗi mét vuông diện tích của nó thay đổi từ 5 đến 10 kW. Thực tế này là cơ sở để xác định công suất cần thiết.

Khi chọn bộ trao đổi nhiệt cho bếp nấu hoặc lò sưởi, cần phải tính đến các thông số của cấu trúc và hệ thống sưởi ấm trong đó.

Trên thực tế, không cần thiết phải đi sâu vào các công thức phức tạp. Chỉ cần liên hệ với các chuyên gia, được hướng dẫn bởi các bảng có sẵn, sẽ chọn một bộ trao đổi nhiệt cho lò của một ngôi nhà riêng, tương ứng với các thông số nhất định của cấu trúc và hệ thống sưởi ấm trong đó.

Vật chất

Trước khi quyết định thiết kế thanh ghi (hay còn gọi là bộ trao đổi nhiệt) của lò cho ngôi nhà, bạn nên quyết định xem nó sẽ được làm bằng vật liệu gì. Có một số tùy chọn:

• đồng - một mặt, cuộn dây đồng rất hiệu quả, vì khả năng dẫn nhiệt của vật liệu này là một trong những loại tốt nhất. Mặt khác, điểm nóng chảy của nó là 1083 ° С, và trong hộp cứu hỏa - trong trường hợp khẩn cấp, không bao giờ có thể loại trừ hoàn toàn sự xuất hiện của nó - nó có thể tăng lên đến 1200 ° С. Vì vậy, việc sử dụng đồng trong hộp lửa của bếp gạch bị nghiêm cấm. Ngoài ra, bạn cần chú ý đến thực tế là nước ngưng tụ hình thành trong quá trình làm mát mạch điện có chứa các hợp chất hóa học tích cực gây ăn mòn;
• gang thép - Bộ tản nhiệt bằng gang có khả năng chống ăn mòn rất tốt, nhưng chúng dễ vỡ, và các biến dạng nhiệt xảy ra trong quá trình làm mát và gia nhiệt có thể dẫn đến nứt và hư hỏng bộ trao đổi nhiệt. Ngoài ra, một thanh ghi gang - do kim loại này khó gia công - được lắp ráp từ các bộ phận đúc bằng ren và con dấu, dẫn đến giảm độ tin cậy của toàn bộ thiết bị;

Lò gạch Hà Lan là một trong những loại lò đơn giản nhưng hiệu quả và truyền nhiệt tốt.

• Thép - vật liệu dễ tiếp cận và dễ xử lý nhất. Các thiết bị trao đổi nhiệt được khuyến nghị làm bằng thép chịu nhiệt có độ dày từ 3 đến 5 mm, sử dụng ống liền khối. Đồng thời, bạn nên duy trì chế độ gia nhiệt trong đó càng ít ngưng tụ càng tốt, và không bao giờ xả hết chất làm mát, vì các sản phẩm thép có thể bị ăn mòn;
• thép không gỉ chịu nhiệt- vật liệu tốt nhất, nhưng cũng đắt nhất cho bộ tản nhiệt bếp cho nhà riêng.

Lời khuyên hữu ích! Thép thích hợp nhất cho bộ trao đổi nhiệt là AISI 304. Khi sản xuất các bộ phận, nên sử dụng cắt và hàn bằng tia laze trong môi trường khí argon.

Thiết kế của lò sưởi với mạch nước

Thiết kế

Bộ trao đổi nhiệt - tùy thuộc vào vật liệu - có thể được làm bằng các ống hình tròn hoặc hình chữ nhật, kim loại tấm hoặc kết hợp các bộ phận này. Vị trí và phương pháp lắp đặt được xác định bởi hình dạng của nó:

• thiết bị trao đổi nhiệt thép tấm - Có thể đặt ở nơi nóng nhất, tức là trong buồng đốt. Để sản xuất, người ta sử dụng một tấm thép dày 3 ÷ 4 mm kết hợp với các ống có đường kính 40 ÷ 50 mm để kết nối đường cấp và đường trở lại. Để tránh hình thành các nút hơi, đường ống cấp nước phía trên phải ở điểm cao nhất của bộ trao đổi nhiệt, vì nếu nút hơi lọt vào hệ thống sưởi sẽ có nguy cơ bị búa nước. Do đó sẽ dẫn đến việc phá hủy các đường ống hoặc bộ tản nhiệt. Để ngăn nước trong bộ trao đổi nhiệt bị sôi, khe hở bên trong của nó phải ít nhất là 30 mm;

Ống thép để làm bộ trao đổi nhiệt lò

• bộ trao đổi nhiệt đường ống - được làm bằng ống: tròn có đường kính 40 ÷ 50 mm hoặc tiết diện hình chữ nhật 40 × 60 hoặc 60 × 60 mm. Nó cũng có thể được đặt trong hộp lửa (với điều kiện nó không được làm bằng đồng), giải pháp không gian phụ thuộc vào từng lò cụ thể. Điều chính là thiết bị không được che khuất cửa nạp nhiên liệu, thanh ghi và ống dẫn khói. Nếu bếp là bếp đun nấu bằng nhiệt thì các ống trao đổi nhiệt chỉ được đặt dọc theo mặt phẳng bên của buồng đốt;
• thanh ghi phẳng hình ống - thường chúng nằm trong ống khói hoặc ống hút khói của bếp, nơi có điều kiện nhẹ nhàng hơn, do đó chúng có thể tồn tại lâu hơn bộ tản nhiệt trong hộp lửa. Kích thước của chúng rất ấn tượng, vì chúng được đặt ở những nơi có nhiệt lượng tỏa ra thấp, và phải được tính toán trước, vì không có vật cản nào đối với việc thoát khí thải.

Việc đặt bếp trong nhà tuân thủ các quy tắc an toàn phòng cháy chữa cháy là cần thiết

Gắn

Bộ trao đổi nhiệt chỉ nên được lắp đặt trong lò nướng chuyên dụng tại nhà. Hướng dẫn bằng video và hình ảnh xác nhận rõ ràng sự cần thiết phải thu hút một nhà sản xuất bếp chuyên nghiệp và tuân theo một số quy tắc:

• Sau khi chế tạo, bộ trao đổi nhiệt phải được điều áp hai lần với áp suất 6 bar: trước và sau khi lắp đặt vào lò;
• bộ trao đổi nhiệt được lắp ngay sau khi lắp đặt nền móng cho lò, sau đó nó được đặt;
• Tuyệt đối không nên nêm bộ trao đổi nhiệt vào khối xây của lò! Giữa tường và tường phải có khoảng cách 10 ÷ 15 mm để bù giãn nở vì nhiệt;

Các yếu tố của hệ thống sưởi kết hợp của ngôi nhà nhỏ có lò sưởi và Bộ thu năng lượng mặt trời

• khi lắp đặt đường ống, chừa một khoảng hở 5 mm và lấp kín bằng dây amiăng hoặc chất trám khe chịu nhiệt khác;
• đoạn ống ở đầu ra phải có chiều dài ít nhất 10 ÷ 15 cm, cho phép cắt ren mới trong trường hợp hư hỏng;
• các đường ống gia nhiệt chỉ được nối với bộ trao đổi nhiệt bằng cách sử dụng con dấu chịu nhiệt;
• Việc xây dựng lại lò đã hoàn thiện để lắp đặt mạch nước vào đó chỉ nên được thực hiện bởi một chuyên gia.

Để trang bị bếp nấu, tốt hơn hết bạn nên sử dụng dịch vụ của một nhà sản xuất bếp có kinh nghiệm

Hoạt động của bếp lò sưởi với mạch đun nước

Để vận hành hệ thống sưởi không gặp sự cố, bạn cũng phải tuân theo các quy tắc vận hành:

1. Không sử dụng lò với bộ trao đổi nhiệt chưa được làm đầy: lò sẽ nhanh bị cháy.
2. Không ngắt kết nối bộ trao đổi nhiệt khỏi hệ thống sưởi khi lò đang hoạt động. Nước nở ra khi đun nóng, và áp suất tăng lên có thể gây nổ.
3. Không cấp nước lạnh vào bộ trao đổi nhiệt đã được làm nóng. Các biến dạng nhiệt có thể làm hỏng nó.
4. Một máy bơm tuần hoàn có thể được sử dụng để nâng cao hiệu quả của hệ thống sưởi ấm.
5. Nếu cần, hãy sử dụng chất chống đông trong mạch máy nước nóng.
6. Tại điểm thấp nhất của hệ thống sưởi, phải có vòi thoát nước.

Để hệ thống sưởi hoạt động trơn tru, hãy tuân thủ các quy tắc vận hành

Nhược điểm chính của bếp đun nước nóng cho gia đình

Nhược điểm chính hệ thống nước nóng gắn với các đặc tính vật lý của chất làm mát, tức là nước. Đóng băng ở 0 ° C, nước (chính xác hơn, đã là đá) đạt thể tích tối đa ở -4 ° C. Sự giãn nở của nước đóng băng trong đường ống có thể dẫn đến vỡ chúng. Để tránh điều này, cần xả nước khỏi hệ thống sưởi nếu không sử dụng trong mùa lạnh, hoặc thay thế bằng chất chống đông đặc biệt.

Bài viết liên quan:

Tuân thủ các quy tắc vận hành bếp trong nhà, các hướng dẫn bằng hình ảnh và video sẽ giúp tránh sai lầm và gợi ý cách tốt nhất để hóa giải những thiếu sót.

Tốt hơn là nên nghĩ đến việc lắp đặt một lò gạch hiện đại ở giai đoạn thiết kế của ngôi nhà, vì nó liên quan đến việc bố trí ống khói và ống dẫn khí

Một bếp gạch hiện đại với mạch nước để sưởi ấm ngôi nhà là một cấu trúc kỹ thuật nhiệt kỹ thuật phức tạp. Việc lắp đặt nó đòi hỏi sự phát triển của một dự án riêng biệt ở giai đoạn thiết kế của toàn bộ cấu trúc nói chung và rất có thể sẽ không thực hiện được nếu không có sự tham gia của các chuyên gia.