Um forno com circuito de água para aquecimento de uma casa: características do aquecimento do forno + seleção da melhor opção

Lenha e carvão permanecem em muitas regiões os tipos mais acessíveis de combustível, com a ajuda da qual as casas particulares são aquecidas. No entanto, o aquecimento do fogão é escolhido não apenas pelo baixo custo e disponibilidade geral de energia, mas também pelo baixo custo de seu arranjo.

Além disso, além de muitas vantagens, um fogão com circuito de água para aquecer uma casa tem muitos pontos negativos. Nem sempre essa opção é ótima. Vamos tentar entender as nuances desse sistema de aquecimento.

Características de aquecimento à base do fogão

O aquecimento do fogão é a norma para as aldeias russas, cuja confiabilidade e praticidade são testadas há séculos. E hoje em muitas casas da vila existem fogões com fogão para cozinhar e uma lareira para assar pão.

Alguns deles estão equipados com um circuito de água do sistema de aquecimento, enquanto outros não. Mas os proprietários não têm pressa de jogá-los fora e trocá-los por caldeiras modernas. Um método de aquecimento mais simples e sem problemas ainda não foi inventado.

Sem um circuito de água doméstico, um fogão a lenha pode aquecer apenas um pequeno espaço ao seu redor. Para aquecer um ou dois quartos, esta opção é aceitável, mas para uma cabana grande não é mais

Como combustível nesses fogões da vila, eles queimam:

• carvão
• turfa;
• lenha;
• briquetes (eurowood).

Não há diferença fundamental entre esses tipos de combustível em termos da disposição do fogão no interior e do layout do sistema de aquecimento de água em uma casa particular. Alguns deles dão mais calor, enquanto outros queimam mais. Mas o design do forno e o layout da tubulação com o líquido de arrefecimento nas salas são os mesmos em todos os casos.

Ao escolher um aquecimento de fogão, não se esqueça das normas de segurança contra incêndio para a construção de fornos de tijolos - apenas sua estrita observância reduzirá ao mínimo o risco de incêndio

Entre as vantagens do aquecimento do fogão estão:

• falta de dependência da disponibilidade de eletricidade na rede;
• o custo relativamente baixo do sistema de aquecimento;
• baixo custo de combustível sólido e a possibilidade de usar seus diferentes tipos;
• extrema facilidade de uso;
• transferência de calor a longo prazo (para estruturas de tijolos);
• universalidade - adequado para aquecer e cozinhar ao mesmo tempo.

Se uma casa particular não puder ser conectada ao gás principal, um fogão a lenha será a melhor opção para aquecê-lo.

A única exceção é quando o carvão ou a lenha não estão disponíveis em uma área específica. Mas essa opção na Rússia é a exceção e não a norma.

Duas principais desvantagens de fornos com circuito de água são a incapacidade de automatizar o trabalho e a dificuldade de ajustar a transferência de calor em salas individuais

Além disso, a partir das deficiências do aquecimento do forno, deve-se mencionar:

• longo aquecimento do sistema antes do início da transferência de calor;
• perda de massa de espaço útil na casa devido à massa do forno;
• peso pesado da construção do forno de tijolos;
• baixa eficiência devido à saída de uma quantidade significativa de calor no tubo;
• alto risco de incêndio com uso inadequado.

O aquecimento de tijolos e o fogão de cozinha para uma casa particular com aquecimento de água, dependendo do design e do número de linhas, podem pesar de 1,5 a 10 toneladas. Além disso, o peso do tubo é adicionado aqui.

A base para essa massa requer um custo poderoso e caro, que também pode ser chamado de menos dos sistemas de aquecimento em consideração.

Dispositivo de aquecimento de água do aquecedor

O forno para o sistema de aquecimento em consideração deve idealmente ser calculado e construído simultaneamente com a casa. Se um edifício residencial já tiver sido erguido, será difícil instalar nele uma construção de tijolos. E muitas vezes isso é completamente impossível devido à necessidade de criar uma base sólida e reconstruir o sistema de vigas.

O forno para aquecimento de água em uma casa particular pode ser feito não apenas de tijolo, mas também de aço na forma de um fogão de barriga com tubos de troca de calor ao redor do forno para aquecer o líquido de refrigeração

O aquecimento de água com forno consiste em:

• fogão diretamente (metal ou tijolo);
• um trocador de calor dentro ou ao redor do forno, bem como na forma de uma bobina ao redor da chaminé;
• circuitos domésticos com refrigerante e um tanque de expansão no sótão.

Além disso, em alguns casos, esse sistema de aquecimento é complementado por uma bomba de circulação e um acumulador hidráulico. No entanto, essa versão estendida é usada extremamente raramente, pois requer fonte de alimentação ininterrupta e leva a um aumento no custo de todo o circuito.

E a principal vantagem dos fogões de aquecimento de água é o preço baixo do dispositivo. Não vale a pena complementá-lo com elementos caros e propensos a quebra.

Circuito de circulação de água

O sistema de aquecimento de água nas residências é construído com circulação natural (gravitacional) ou forçada do líquido de refrigeração. Se for feito com base em um fogão a lenha, é melhor dar preferência à primeira opção.

O diagrama de fiação com circulação natural de água é mais barato em comparação com o analógico forçado e também, ao contrário, não requer fonte de alimentação

Recomenda-se equipar fogões de aquecimento de água apenas em casas térreas com uma área de até 150 m². Nesse caso, pode ser tornado gravitacional sem bombas adicionais.

Se for necessário aquecer uma cabana em dois ou mais andares, é melhor implementá-la com base em uma caldeira mais potente. O forno para esses edifícios terá que ser construído simplesmente enorme, o que é caro para implementar. E a quantidade de combustível terá que ser despejada toda vez que for considerável. E isso é altamente desencorajado por causa do aumento do risco de incêndios.

O sistema clássico de aquecimento de fogões com circulação natural de água consiste em:

• trocador de calor como parte do fogão;
• contorno de uma tubulação de metal;
• radiadores (geralmente substituídos por tubos grossos nos quartos);
• tanque de expansão.

Se for decidido fazer o aquecimento da água em uma casa de campo com suas próprias mãos, é melhor projetá-lo de acordo com este esquema. A instalação e o cálculo desta opção são mais fáceis de executar do que com o movimento forçado da água.

O sistema com uma bomba de circulação é mais adequado para caldeiras, com base no fogão, ele perde sua maior eficiência na transferência de calor

Se a caldeira é automatizada e a água é constantemente aquecida conforme necessário, o fogão a lenha é aquecido uma ou duas vezes por dia. É nesses momentos que o líquido de arrefecimento no forno é aquecido para liberar calor nos quartos. Depois de persegui-lo com uma bomba através dos canos do circuito, é inútil. De qualquer forma, nada em uma fornalha fria esquenta.

Ao optar por um fogão a lenha ou carvão, os proprietários de casas particulares geralmente esperam obter um sistema de aquecimento autônomo. Se você colocar equipamento de bombeamento que requer energia da rede elétrica para operação, será difícil falar sobre autonomia.

Forno - tijolo ou metal

Um fogão de tijolos esquenta por mais tempo, mas também libera mais calor ao espaço ao seu redor. O análogo do aço, pelo contrário, aquece rapidamente e também esfria rapidamente após queimar combustível. Esse problema foi parcialmente resolvido devido à presença de grandes volumes de líquido de refrigeração no circuito de água.

No entanto, quanto mais água você precisar armazenar no sistema, mais caro será o material.

É permitido colocar um fogão de metal com uma serpentina de água para o circuito de aquecimento em casas particulares diretamente em um piso de madeira, sem arranjar uma fundação especial

Um forno de aço para aquecimento de água com potência de 5-15 kW - sem combustível e água, é uma estrutura com peso de 100 a 300 kg. Um fogão com tal estofo pode ser colocado com segurança em defasagens reforçadas. As fundações do forno devem ser derramadas quando o fogão pesar mais de 700-800 kg. Agora, se é tijolo, então trabalho concreto definitivamente não é suficiente.

Comparado ao metal, um fogão de tijolos pesa mais, custa mais e é mais difícil de instalar. No entanto, possui maior eficiência e menor risco de congelamento do circuito com uma ruptura do tubo devido à formação de gelo no interior. Se tudo estiver decidido a ser feito minuciosamente para você e sua residência permanente, é recomendável interromper a escolha da opção de tijolo.

Tubos - aço inoxidável ou plástico metálico

Se o sistema de aquecimento for construído com base em uma caldeira de água quente, ele poderá ser amarrado não apenas com tubos de aço, mas também com tubos de plástico e polipropileno. No entanto, se o fogão a lenha aquecer a água, o circuito com o líquido de arrefecimento deve ser criado apenas em aço inoxidável.

Com uma grande colocação de lenha, a água na bobina do forno pode aquecer rapidamente até 100 graus e ferver, apenas o aço pode suportar essas temperaturas por muito tempo

O Metalloplastik foi projetado para funcionar com um líquido de refrigeração aquecido a 90–95 ° C. Por um curto período de tempo, é capaz de transferir e aquecer a 110–120 ° C. Ao mesmo tempo, a automação de caldeiras e caldeiras inicialmente não permite o aquecimento da água em tais graus. Para pisos quentes, aquece de 30 a 45 ° C e para baterias de 60 a 65 ° C.

No entanto, no caso de um fogão a lenha, temperaturas abaixo de cem não são apenas possíveis, mas estão longe de serem incomuns. Arriscar e jogar roleta russa, amarrando este forno usando tubos de plástico, não é recomendado. É melhor fornecer aço inoxidável mais confiável.

Além disso, os tubos de derivação que saem do forno da bobina para conectar os tubos do circuito definitivamente esquentam a temperaturas muito altas. Menos de meio metro os separa do fogo aberto. É perigoso conectar qualquer tubo de plástico a eles por causa do risco de derreter o último.

Dissipação de calor - radiadores ou registro

O calor é fornecido do fogão ao circuito de aquecimento em porções por várias horas, enquanto lenha ou carvão queimam no forno. Se houver pouca água no sistema de aquecimento, a casa se levantará rapidamente. Portanto, nas aldeias esse aquecimento é geralmente feito de grossos tubos de aço, e não com base em radiadores mais familiares aos cidadãos.O registro de aquecimento para fogões a lenha é perfeito.

O esquema clássico de fogões de aquecimento de água com circulação natural pressupõe contato direto da água com a atmosfera através de um tanque de expansão, mas o ar não é recomendado para baterias comuns no transportador de calor

Um tubo de aço inoxidável com um diâmetro de 80–120 mm colocado ao redor da casa é um registro de aquecimento que consiste em um suprimento do forno e um retorno a ele. Na sala mais afastada do forno, essas linhas são conectadas e, no restante das salas, são colocadas na forma de dois oleodutos ao longo das paredes externas.

O registro não parece tão esteticamente agradável quanto o radiador. Mas a primeira opção é muito mais barata e fácil de fazer de forma independente do que a segunda. Para sua implementação, é necessário apenas ter experiência no manuseio da máquina de solda.

A área de transferência de calor para esse circuito é calculada multiplicando o número de PIs pelo diâmetro e comprimento do tubo. Além disso, nos cálculos, é necessário levar em consideração a pressão de calor no fornecimento e retorno, bem como a distância entre os dutos verticalmente.

No entanto, muitas vezes, esses cálculos não são realizados, mas um tubo com um diâmetro de 80 a 100 mm é colocado e colocado ao longo do perímetro de todo o edifício residencial com um laço na sala dos fundos. Ao mesmo tempo, a transferência de calor é ajustada “a olho nu” e experimentalmente como resultado da aplicação de um ou outro volume de combustível ao forno.

Não é de admirar que os contornos dos registros, juntamente com os fornos de água, sejam tão comuns. Eles nem precisam ser contados, basta pegar um tubo e soldar adequados.

Selecionamos um trocador de calor para o forno

O trocador de calor no fogão pode ser feito de cobre, aço ou ferro fundido. A opção de cobre é imediatamente melhor excluir por causa do alto preço. Soldar esse dispositivo por si só é extremamente problemático.

Instale baterias de ferro fundido dentro do forno com cuidado - devido a choques de temperatura, suas seções individuais podem se desconectar dos elementos vizinhos

O ferro fundido supera o aço em parâmetros técnicos. No entanto, fazer um trocador de calor para um fogão a lenha é problemático. Você só pode levar uma bateria antiga para isso. Mas aqui deve ser levado em consideração que a vedação entre suas seções queimará no forno. E este é um caminho direto para a perda de tensão e a liberação de água na câmara de combustão.

Se o trocador de calor for fabricado com uma bateria de ferro fundido, é melhor usar o MS-110-300 ou o MS-90-300 para este modelo. Eles são pequenos e se encaixam silenciosamente em uma fornalha. A área de superfície de aquecimento para cada nervura será da ordem de 0,14-0,16 m².

Com base nesses números, podemos estimar quantas seções são necessárias para um circuito específico. Para cada 10 quadrados da casa, você precisa de 1 kW, que será aproximadamente 0,1 m² área de aquecimento do trocador de calor de ferro fundido.

As aletas do radiador de ferro fundido geralmente são conectadas usando juntas de borracha resistentes ao calor. No forno, esse selo de borracha queima, ele deve ser substituído por um fio de amianto

Outro ponto do uso de uma bateria de ferro fundido como trocador de calor é a dificuldade de limpá-la da fuligem do interior do forno. De tempos em tempos, a câmara de combustão precisa ser limpa e as nervuras de alívio “ferro fundido” interferem bastante nisso.

A variante mais ideal do trocador de calor é o aço na forma de:

• uma bobina de vários tubos;
• camisas de chapa de aço.

Eles são feitos de aço de baixo carbono St10 ... St20 com uma espessura de 4-5 mm. Se você pegar o tubo, então com um diâmetro de 30-50 mm.

É mais fácil fazer um trocador de calor de aço a partir de chapa de aço - no entanto, apenas a superfície voltada para o fogo participará da troca de calor nele

A versão tubular em termos de transferência de calor é mais eficiente, mas também é mais trabalhosa de fabricar.

Para calcular o trocador de calor, use a fórmula:

Qy = K * (Tcp-Tk)

onde:

• K - coeficiente de transferência de calor do material (para os aços de baixo carbono 15 a 20 é utilizado e para o ferro fundido cinza - 50);
• Tcp - a temperatura média do meio de aquecimento no forno (Tmax + Tmin) / 2;
• Tk - temperatura média do transportador de calor (fornecimento T + retorno) / 2.

Se a lenha for queimada no fogão, então Tcp = (700 + 300) / 2 = 500 ° С e Tk = (80 + 60) / 2 = 70 ° С. Como resultado, Qy = 15 * (500-70) = 6450 kcal / hora. Ou seja, cerca de 7,5 kW / h sairão por metro quadrado da superfície do trocador de calor em frente ao fogo.

Para o carvão, os cálculos são os seguintes - Tcp = (1000 + 600) / 2 = 800 ° C e Tk = 70 ° C. Qy = 15 * (800-70) = 10 950 kcal / hora = 12 734 W / hora. Um metro quadrado da superfície do trocador de calor produzirá cerca de 12,7 kW / h.

Em seguida, dividimos a energia necessária para aquecer uma casa em particular por um valor calculado, dependendo dos planos para o uso de um tipo específico de combustível.

Por exemplo, para uma casa de campo em 150 m² precisa de cerca de 15 kW. Se for aquecido com madeira, é necessário um trocador de calor com uma área de troca de calor de 15 / 7,5 = 2 m². Esta é a superfície que enfrenta a chama e esquenta.

Se uma bobina tubular for selecionada, seu comprimento será calculado pela fórmula:

S = 2 * 3,14 * D * L

onde:

S - área estimada;

D - diâmetro do tubo;

L - comprimento desejado.

Os parâmetros de uma camisa de chapa de aço são ainda mais fáceis de calcular, geralmente consistem em dois retângulos nas laterais da câmara de combustão.

Escolhendo a melhor opção

Será difícil colocar um forno de tijolos maciço em uma casa já construída. Nesse caso, o aquecimento da água é melhor organizado com base em um fogão de metal, que pode ser colocado em um piso de madeira reforçado sem derramar a fundação.

No entanto, se for possível fazer a fundação como deveria, deve-se dar preferência a um design de forno de tijolos mais confiável.

O circuito de água de uma casa para um fogão a lenha é melhor feito a partir de tubos de aço grossos e com circulação natural de refrigerante

Instalar uma bomba de circulação e / ou acumulador no circuito de aquecimento em questão é um desperdício de dinheiro e nenhum benefício adicional. Eles apenas complicam a instalação do sistema. E quando você apaga a luz, esses dispositivos criam problemas. Enquanto a opção de aquecimento sem eles, com problemas na rede elétrica, continuará a aquecer a casa com calma.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Escolhendo a forma de um trocador de calor em um fogão a lenha:

Visão geral do forno de tijolos para aquecimento de água na casa de campo:

O dispositivo do aquecimento e fogão de tijolos com análise da ordem do projeto:

É difícil chamar o aquecimento da água com base em um fogão a lenha ideal e altamente eficiente. Mas essa opção de aquecimento de uma casa particular é a mais confiável, além de barata e fácil de implementar. Não é necessário complementar esse circuito com uma bomba de circulação e automação. Eles trabalham da rede elétrica e tornam todo o sistema offline, nivelando-o como uma das principais vantagens.