Como fazer o aquecimento do fogão em uma casa particular com circuitos de ar ou água

Existem muitas maneiras de aquecer uma casa particular, envolvendo o uso de gás e eletricidade. Mas, apesar da abundância de métodos modernos, o aquecimento do fogão ainda é relevante no arranjo de casas e chalés.

Concordo, nada enfatiza a coloração da cabana russa tanto quanto um fogão a lenha. Além disso, o aquecimento de combustível sólido é considerado uma das opções econômicas.

A organização do sistema de aquecimento começa com a seleção do equipamento do forno e a determinação do tipo de circuito de aquecimento. Oferecemos entender o dispositivo e os princípios de funcionamento do aquecimento de água e ar com base no forno. Para uma melhor compreensão da questão, complementamos o material com diagramas e fotografias visuais.

Aquecimento de ar

A razão da preferência sustentável que os proprietários de casas particulares dão à opção de aquecimento do fogão é operação econômica - a disponibilidade de lenha, briquetes de combustível ou carvão.

A desvantagem é o espaço de processamento limitado, que pode ser eliminado com a instalação de um sistema de água e ar baseado em uma unidade de tijolo.

As especificações do dispositivo para aquecimento de edifícios baixos com forno são apresentadas na seleção de fotos:

Princípio de operação aquecimento de ar com base em um fogão ou lareira, consiste em transferir um fluxo quente aquecido para a temperatura operacional em um trocador de calor ou em uma caldeira. O ar entra diretamente na sala ou através de dutos de ar.

Devido ao caminho relativamente curto, ele não tem tempo para perder temperatura. O resultado é uma distribuição uniforme de calor por toda a casa.

Uma câmara para aquecer o ar está posicionada acima da fornalha, de modo que a superfície superior quente da fornalha e a chaminé transfiram o calor máximo para ela. A circulação de ar ocorre naturalmente ou através de ventiladores.

Um forno de aço fabricado em fábrica para aquecer uma sala de 120 metros quadrados. m com fluxo de ar custa cerca de 12.000 rublos

A circulação natural ocorre como resultado da diferença de densidade entre o ar frio e o quente. O ar frio que entra na câmara de aquecimento desloca o ar quente nos dutos.

Este método não requer a presença de eletricidade; no entanto, se o ar não se mover rapidamente através da câmara de aquecimento, ele fica muito quente, o que pode causar problemas.

O aquecimento do ar com o movimento natural do ar aquecido envolve a instalação de dutos para o movimento direcional. Em casos forçados, o movimento do ar estimula o ventilador (+)

A circulação forçada ocorre com o uso de ventiladores ou bombas. No entanto, o aquecimento do espaço ocorre de forma mais rápida e uniforme. Com ventilação forçada, ajustando seu modo, você pode controlar facilmente a quantidade de ar fornecida a várias salas, determinando assim o microclima de salas individuais da casa.

Pelo tipo de suprimento de ar frio, os sistemas são divididos em duas variedades:

• Com recirculação total. As massas de ar aquecido alternam com o ar resfriado na mesma sala. O ponto negativo do esquema é que a qualidade do ar diminui durante cada ciclo de aquecimento / resfriamento.
• Com recuperação parcial. Parte do ar fresco é retirado da rua, que é misturado com parte do ar da sala. Após o aquecimento, uma mistura de duas porções de ar é entregue ao consumidor. Vantagem na qualidade do ar estável, falta de volatilidade.

É claro que o primeiro grupo inclui sistemas de canais com o movimento natural de um refrigerador de ar. A segunda classe inclui variantes com movimento forçado do ar, para o qual não é necessário organizar uma rede de dutos.

O fluxo de ar da rua dá ao sistema com circulação natural um impulso adicional, o que elimina a necessidade de ventiladores.

As principais vantagens do aquecimento do ar em comparação com a água:

• alta eficiência;
• sem problemas;
• falta de radiadores nos quartos.

O circuito do dispositivo com movimento forçado permite que você fique sem a construção de um sistema de dutos. Além disso, esta variedade pode ser combinada com condicionamento, hidratação e ionização do ar.

Se a instalação de um dispositivo que estimule o movimento do ar aquecido não for planejada, os seguintes métodos serão utilizados para aumentar a produtividade do fogão:

Aumentar a eficiência aumentará espontaneamente a velocidade do fluxo de ar: quanto mais rápido o ar aquece, mais intensamente a massa de ar resfriado e aquecido muda.

As principais desvantagens do aquecimento do ar em comparação com a água:

• ao usar um forno, a temperatura do ar fornecido tem uma faixa significativa, em contraste com o uso de outros meios de aquecimento;
• os dutos de ar têm um diâmetro grande; portanto, a instalação deve ser realizada na fase de construção;
• a localização do forno no porão é desejável; caso contrário, é necessário usar ventiladores que façam barulho.

O movimento do ar na sala tem um lado negativo - aumenta a poeira, no entanto, o uso de filtros na saída do duto permite capturar efetivamente essa poeira, reduzindo assim a quantidade total de poeira na casa.

Outra característica do aquecimento do ar com seus lados positivo e negativo é a taxa de transferência de calor. Por um lado, as salas aquecem mais rapidamente do que quando aquecidas com um circuito de água, por outro lado, não há inércia térmica - assim que o fogão ou a lareira se apaga, a sala começa a esfriar imediatamente.

Para garantir uma pressão uniforme nos ramos laterais do ducto, é necessário excluir sua inserção no último meio metro do ducto principal

Ao contrário do aquecimento de água, a instalação de um sistema de aquecimento de ar não é difícil. Todos os elementos (tubos, dobras, grelhas de ventilação) podem ser conectados simplesmente sem solda. Existem dutos flexíveis que podem assumir qualquer forma, dependendo da geometria das instalações.

Apesar disso, os sistemas de aquecimento do ar baseados em fogões ou lareiras ainda não são comuns. Mais frequentemente, em uma construção individual de baixo crescimento, um circuito de água é usado para aquecer as instalações.

Com base em um fogão ou lareira com uma fornalha de tijolo ou aço, você pode organizar o aquecimento do ar e da água

Dispositivo de aquecimento de água com forno

Os princípios de trabalho de qualquer aquecimento de água com base na distribuição de calor de uma fonte local por toda a sala, usando o movimento da água ao longo do circuito de aquecimento.

Os principais elementos do aquecimento da água

Os principais elementos para um circuito de aquecimento de forno com circuito de água são:

• fogão ou lareira com trocador de calorem que a água é aquecida;
• circuito de aquecimentoonde o calor é transferido para a sala;
• tanque de expansão evitar danos ao sistema devido ao aumento da pressão;
• bomba de circulação para garantir o movimento da água ao longo do circuito.

Existem regras gerais para o funcionamento do aquecimento da água, como diagramas de fiaçãoque são bem conhecidos e que devem ser seguidos. No entanto, ao usar o forno como fonte de calor, existem requisitos específicos relacionados à peculiaridade do regime de temperatura.

O princípio de operação do aquecimento da água com base em um fogão ou lareira é simples, no entanto, é necessário calcular com precisão os parâmetros de todos os elementos do sistema

Os fogões não aquecem rapidamente e esfriam lentamente, é gerado calor desigual e somente a instalação correta de todos os componentes do sistema evitará problemas com o aquecimento de alta qualidade das instalações.

Tipos de trocador de calor e métodos de colocação

Para a fabricação de um trocador de calor para fornos, é utilizada chapa de aço “preto” ou aço inoxidável resistente ao calor. O uso do ferro fundido como material para produção é difícil, mas você pode usar produtos acabados de ferro fundido, como radiadores de ferro fundido.

É possível usar cobre, que tem melhor condutividade térmica em relação ao aço, mas o preço desse dispositivo será alto. Recomenda-se que o trocador de calor seja de aço com espessura de 3 mm ou mais. Em altas temperaturas do forno, surgindo no caso de carvão ou, especialmente, coque, é necessário usar aço com uma espessura de 5 mm.

Os trocadores de calor podem ser divididos condicionalmente em três tipos:

• registros, bobinas e radiadoresconstituído por um conjunto de tubos;
• camisas (caldeiras)soldado de chapa de aço;
• opção combinada sob a forma de paredes verticais conectadas por tubos (os chamados “livros”).

Camisas de chapa de aço são mais fáceis de fabricar e mais fáceis de limpar a partir de produtos de combustão de combustível, no entanto, as estruturas tubulares têm uma grande área de aquecimento. Ao fazer uma camisa, é preciso levar em consideração o excesso de pressão da água que ocorre ao usar um tanque de expansão de membrana ou ao elevar a água a uma altura alta.

O trocador de calor para aquecimento de água com base no forno pode ser arranjado a partir de materiais improvisados:

Nesse caso, é necessário usar aço com uma espessura de pelo menos 5 mm e fortalecer adicionalmente as paredes com reforços para evitar sua deformação.

As formas das estruturas tubulares podem ser diferentes, no entanto, é necessário cumprir a condição de que o tamanho interno dos tubos tenha pelo menos 3 cm de diâmetro. Caso contrário, se a velocidade de circulação for lenta ou a temperatura estiver muito alta, a água ferverá.

Os registros são feitos, geralmente, de perfil, e não de tubos redondos, para facilitar o trabalho de soldagem.

Você pode fazer o trocador de calor do tamanho necessário. Nesse caso, maior atenção deve ser dada à qualidade da soldagem. Se um trocador de calor vazar, toda a água será derramada no forno.

Além disso, para resolver o problema, será necessário realizar uma grande quantidade de trabalho: desmonte o forno, remova, prepare e volte a colocar o trocador de calor e, em seguida, remonte o forno.

Existem duas opções para localizar o trocador de calor. No primeiro caso, é colocado diretamente na fornalha, estreitando significativamente seu espaço. No segundo caso, os registros são instalados no exaustor de fornos não rotativos; no entanto, o próprio forno nesse caso tem um design mais complexo.

Na presença de um forno de sino, é melhor colocar o trocador de calor no sino: também está quente lá, e o espaço do forno permanecerá inalterado

Ao instalar um trocador de calor do tipo tubular, é necessário deixar um espaço entre ele e a parede do fogão. Isso é necessário para um melhor aquecimento do líquido de refrigeração, bem como a capacidade de limpar o registro. É necessário limpar as camisas e os registros periodicamente, pois, no caso de entupimentos severos com cinzas, a eficiência da transferência de calor diminui.

Se houver uma placa, a limpeza ocorrerá após a remoção. Se o forno tiver apenas uma função de aquecimento, a limpeza será realizada através da porta do forno.

Circulação de água no circuito de aquecimento

Os princípios básicos da organização da circulação natural da água no sistema são simular um “coletor de aceleração” na saída do trocador de calor e criar uma inclinação constante dos tubos do circuito de aquecimento de 3-5 °.

O significado geral do "coletor de aceleração" é que a água aquecida sobe verticalmente do forno e depois é distribuída ao longo do circuito de aquecimento.

A circulação ocorre devido à diferença na gravidade específica da água fria e quente. A água fria é mais pesada que a quente e, fluindo para o trocador de calor, desloca a água quente pelo cano. O ponto de entrada do "retorno" deve ser mais baixo do que a saída de água dos radiadores, caso contrário, a circulação da água será muito lenta ou não será.

O coletor de aceleração é necessário mesmo para pequenos circuitos de aquecimento em caso de circulação natural

Para aumentar a velocidade do movimento da água ao longo do circuito de aquecimento instalar uma bomba de circulação. Assim, ocorre uma distribuição mais rápida e uniforme de calor por toda a casa. Várias bombas podem ser usadas ao mesmo tempo para diferentes circuitos de aquecimento.

Na presença de picos de energia, é necessário aplicar estabilizador de tensãouma vez que a falha da bomba pode levar a sérias conseqüências para todo o sistema.

As bombas podem ser divididas condicionalmente em dois grupos em relação à posição do motor: com um rotor "seco" e um rotor "úmido". Por tipo de tensão: modelos operando em uma rede de 220 V e bombas operando em fontes de energia de 12 V

O motor em bombas com rotor “seco” é isolado do impulsor imerso em água por O-rings. Comparadas às bombas com motor submerso, as bombas "secas" têm uma eficiência mais alta.

No entanto, entre as deficiências pode ser chamado de alto nível de ruído, a necessidade de manutenção regular e menos recursos motores. Portanto, em uma casa particular, como regra, são usadas bombas de circulação com um rotor "úmido".

A escolha do tipo de energia da bomba depende da possibilidade de circulação natural da água no sistema. Se for impossível sem a participação da bomba, a escolha deve ser feita em favor da opção com o suporte de tensão de 12 V e fonte de alimentação ininterrupta.

Caso contrário, em caso de falta de energia, a água poderá ferver e o sistema falhará. Se a circulação natural for possível, é melhor comprar uma opção mais comum e mais barata com 220 V.

Ao conectar uma bomba com uma voltagem de 12 volts a uma fonte de alimentação ininterrupta, você não pode se preocupar com o funcionamento do sistema de aquecimento

Ao instalar uma bomba com uma fonte de alimentação de 220 V, é necessário organizar a possibilidade de funcionamento do sistema de aquecimento durante uma queda de energia. Para fazer isso, uma válvula de corte é instalada no tubo e, contornando-o, um tubo de desvio com uma bomba é instalado (o chamado "desvio").

Uma torneira de filtro é instalada no tubo de derivação na frente da bomba e, em seguida, uma válvula de corte é instalada. Ao ajustar a posição das torneiras nos tubos principal e de derivação, você pode ativar o modo de circulação forçada e natural.

Como regra, a bomba é instalada no "retorno" próximo ao forno, de modo que a temperatura do líquido que passará pelo dispositivo seja a mais baixa. Isso prolongará significativamente a vida útil da bomba.

Além disso, é necessário colocar o número máximo possível de controles do sistema de aquecimento em um único local, para que, em caso de emergência, você possa tomar rapidamente medidas para eliminá-los.

A instalação de um tubo de derivação (bypass) permite que o sistema de aquecimento funcione quando a energia é cortada e também permite remover a bomba sem drenar a água

Regras para usar o tanque de expansão

O líquido se expande quando aquecido e, se isso ocorrer em um sistema fechado, a pressão dentro dele aumentará significativamente e o aumento da pressão estará repleto de uma explosão de água. O uso de uma válvula de segurança é impraticável, pois após o resfriamento da água e a redução de seu volume, o ar será lançado no sistema.

Portanto, em circuitos de aquecimento com movimento forçado de água, tanques de expansãoque são tipos abertos ou fechados. Seu volume é calculado com base não apenas na expansão térmica máxima do líquido (5-7%), mas também levando em consideração a possibilidade de ferver o sistema.

Um tanque de tipo aberto equipa o circuito de água do aquecimento do forno por gravidade, ou seja, com o transporte natural do líquido de refrigeração. É um tanque de metal de formato arbitrário localizado no topo do circuito de aquecimento. Ele se comunica diretamente com a atmosfera, devido à qual o refrigerante evapora parcialmente.

A tubulação é conectada ao fundo ou ao fundo do tanque, e um tubo é soldado na parte superior para drenar a água em caso de transbordamento e liberação de ar do sistema. A prática mostra que o volume de um tanque aberto deve ser pelo menos 15% do volume de água no sistema de aquecimento.

Um expansor de tanque aberto geralmente está localizado em uma sala técnica e sua aparência não importa

Um tanque fechado ou do tipo membrana é um vaso fechado com uma membrana interna. Água, aquecimento, aumenta a pressão, estica a membrana e entra no tanque.Em caso de excesso de pressão, a automação é ativada e o excesso de líquido de refrigeração é descarregado no esgoto.

Após a primeira descarga, geralmente não há mais motivo para sua re-produção, uma vez que o volume do líquido de refrigeração se torna igual ao volume do sistema.

O tanque de diafragma fechado é montado na frente da bomba. Tal capacidade, diferentemente de um tanque do tipo aberto, não pode se livrar do ar, portanto, na parte superior do circuito de aquecimento, é necessário instalar um guindaste Mayevsky (ventilação mecânica) ou seu análogo automático.

O único elemento do tanque de membrana que pode falhar ao longo do tempo é a membrana, por isso é melhor comprar um tanque com a possibilidade de substituí-lo.

Ao comprar um tanque fechado, que às vezes é chamado de acumulador hidráulico, o principal é não confundi-lo com um acumulador hidráulico para abastecimento de água.

Para um tanque de membrana usado no aquecimento, a temperatura operacional é de até 120 ° C e a pressão é de até 3 Bar. Para o abastecimento de água, são utilizados tanques com temperatura de até 70 ° C e pressão de até 10 Bar.

A escolha entre tubos e radiadores

Como circuito de água para aquecimento de fogões, você pode usar um sistema de tubos de plástico com radiadores (baterias) ou um sistema de tubos de metal. A principal vantagem do uso de radiadores é que eles parecem mais bonitos em comparação com dutos de ar maciços.

A fiação plástica pode ser facilmente escondida no chão, pois não libera calor. Embora de acordo com as regras, a fiação do aquecimento da água deve estar aberta. No entanto, as tubulações de polímeros têm limitações: elas não podem ser instaladas onde há probabilidade de fusão e exposição direta aos raios UV.

A vantagem dos tubos de metal é o preço mais baixo de todo o circuito de aquecimento, facilidade de instalação e problemas menos frequentes ao operar o sistema.

O uso de tubos de aquecimento de metal em vez de um sistema de radiador com delineador de metal e plástico é justificado se o componente estético do projeto da sala não for importante

Vantagem significativa sistemas de radiador é a facilidade de ajuste de temperatura. Até os cálculos mais precisos da temperatura da sala podem ser ajustados. Por exemplo, uma criança pequena com menos de 6 meses de idade é recomendada a uma temperatura de 19 a 21 ° C, enquanto uma temperatura confortável no resto da casa é considerada de 25 ° C.

Para garantir essa temperatura por um longo período de tempo em uma sala, é necessário fechar total ou parcialmente a torneira de fornecimento de calor a um dos radiadores. No caso de um tubo de metal, o problema também pode ser resolvido, mas de uma maneira mais complicada: reduzir a transferência de calor do segmento de tubo usando conchas de poliuretano ou alumínio.

Outra opção de circuito de aquecimento pode ser piso aquecido a água. Este é um tipo muito confortável de suprimento de calor para a sensação humana; no entanto, instalar um piso quente consome muito mais tempo do que as opções anteriormente consideradas.

Além disso, ao usar um piso quente, não é possível fornecer uma inclinação para a circulação natural da água, que, combinada com um pequeno diâmetro dos tubos de piso quente, leva a um pré-requisito para o uso de uma bomba de circulação.

Para empurrar a água através dos canos do piso quente, é necessário usar uma bomba, a circulação natural não funcionará com essa geometria do sistema de aquecimento

Evitar o congelamento do sistema de aquecimento

O uso de água como refrigerante tem um sinal de menos - em caso de congelamento do sistema de aquecimento, a tubulação e os aparelhos serão danificados. Nesse caso, é especialmente difícil restaurar o trocador de calor integrado ao forno.

Esse problema é relevante para casas que não podem ser aquecidas por um longo período de inverno. Uma maneira de evitar danos ao sistema é usar anticongelante em vez de água para sistemas de aquecimento.

Para instalações residenciais, líquidos à base de propileno glicol são usados ​​como anticongelante, como substância não tóxica, ao contrário do etileno glicol.

No entanto, a idéia de usar anticongelante tem suas desvantagens:

• anticongelante à base de propileno glicol é caro (a partir de 80 r / litro);
• a capacidade térmica específica do anticongelante é menor que a da água (aproximadamente 15%); portanto, é necessária uma grande potência do forno e uma grande área de superfície dos dispositivos de aquecimento ambiente;
• o anticongelante tem uma viscosidade dinâmica mais alta que a água; portanto, é necessária uma bomba de circulação mais poderosa e a circulação natural é impossível;
• quando aquecido, o anticongelante se expande para 40%; portanto, é necessário usar um grande tanque de expansão de tipo fechado;
• o propilenoglicol é muito fluido; portanto, penetra nos compostos do sistema de aquecimento pelos quais a água não penetra;
• o propilenoglicol é incompatível com tubos galvanizados porque, quando contatados, os aditivos anticongelantes perdem suas propriedades;
• ao ferver anticongelante (o que é provável ao usar fornos), ocorre uma reação química irreversível, como resultado do qual todo o sistema terá que ser drenado e recarregado.

Para anticongelante, o sistema de aquecimento deve ser calculado com antecedência - seu uso em projetos implementados para a água é bastante problemático.

Além disso, um projeto usando anticongelante será muito mais caro que um sistema de aquecimento de água. Portanto, seu uso ainda não se generalizou em residências particulares com aquecimento de fogão, e outros métodos são usados ​​para evitar o congelamento.

Ao escolher um fluido para um sistema de aquecimento, é necessário ter em mente não apenas as características físico-químicas, mas também o perigo para outras pessoas.

A drenagem da água do circuito e da camisa ou do registro do forno é a solução mais comum para o problema, com uma ausência prolongada dos proprietários da casa.Além de trabalho adicional, as desvantagens deste método incluem o acesso do ar aos elementos metálicos do sistema a partir do interior e, como resultado, a propagação da corrosão.

Além disso, como solução para o problema por um curto período de tempo, é usada a integração com uma caldeira elétrica de pequena capacidade no circuito de aquecimento. Seu trabalho em um nível mínimo de consumo de energia é capaz de manter temporariamente uma temperatura positiva da água.

Uma caldeira elétrica de baixa potência conectada ao sistema de aquecimento é capaz de manter uma temperatura positiva da água no caso de uma ausência prolongada de hospedeiros.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Um sistema de aquecimento operacional baseado em um fogão e um circuito de água em uma casa particular com uma área de 80 metros quadrados:

O calor é fornecido ao sistema de aquecimento a partir de fogões e lareiras em lotes, o que complica a tarefa de calcular os parâmetros dos elementos do circuito de aquecimento. A realização de alterações no circuito é bastante problemática, portanto, com a falta de experiência nessa área, é melhor recorrer a especialistas com habilidades para solucionar tais problemas.

Você tem experiência na organização de aquecimento de fogões? Ou você está aquecendo sua casa assim e gostaria de compartilhar suas impressões sobre o funcionamento do fogão? Por favor, deixe comentários e faça perguntas. O formulário de feedback está localizado abaixo.