Piec z obiegiem wody do ogrzewania domu: cechy ogrzewania pieca + wybór optymalnej opcji

Drewno opałowe i węgiel pozostają w wielu regionach najtańszymi rodzajami paliwa używanymi do ogrzewania prywatnych domków letniskowych. Ogrzewanie piecowe wybiera się jednak nie tylko ze względu na niski koszt i dostępność energii, ale także ze względu na niski koszt jego instalacji.

Ponadto, oprócz wielu zalet, piec z obiegiem wody do ogrzewania domu ma również wiele wad. Ta opcja nie zawsze jest optymalna. Spróbujmy zrozumieć niuanse takiego systemu grzewczego.

Cechy ogrzewania piecowego

Ogrzewanie piecowe jest normą dla rosyjskich wiosek, których niezawodność i praktyczność są sprawdzone od wieków. A dziś w wielu wiejskich domach znajdują się piece z piecem do gotowania jedzenia i paleniskiem do pieczenia chleba.

Niektóre z nich są wyposażone w obieg wody do systemu grzewczego, inne nie. Ale właściciele wiejskich domów nie spieszą się z ich wyrzuceniem i zastąpieniem nowoczesnymi kotłami. Nie wynaleziono jeszcze bardziej bezproblemowej i bezproblemowej metody ogrzewania.

Bez obiegu wody w całym domu piec na drewno może ogrzać tylko niewielką przestrzeń wokół niego. W przypadku ogrzewania jednego lub dwóch pomieszczeń ta opcja jest akceptowalna, ale w przypadku dużego domku nie jest już możliwa.

W takich wiejskich piecach jako opał spala się:

• węgiel;
• torf;
• drewno kominkowe;
• brykiety (eurodrewno).

Nie ma zasadniczej różnicy między tymi rodzajami paliwa z punktu widzenia konstrukcji pieca wewnątrz i okablowania systemu podgrzewania wody w prywatnym domu. Niektóre z nich wydzielają więcej ciepła, inne zaś spalają się dłużej. Ale konstrukcja paleniska i układ rur z chłodziwem w pokojach są takie same we wszystkich przypadkach.

Dokonując wyboru na korzyść ogrzewania piecowego, nie zapomnij o normach bezpieczeństwa przeciwpożarowego przy budowie pieców ceglanych - tylko ich ścisłe przestrzeganie zmniejszy ryzyko pożaru do minimum

Do zalet ogrzewania piecowego należą:

• brak uzależnienia od dostępności energii elektrycznej w sieci;
• stosunkowo niski koszt instalacji systemu grzewczego;
• niski koszt paliwa stałego i możliwość stosowania różnych rodzajów paliwa;
• wyjątkowa łatwość obsługi;
• długotrwały transfer ciepła (dla konstrukcji ceglanych);
• wszechstronność - nadaje się do jednoczesnego podgrzewania i gotowania potraw.

Jeśli prywatnego domu nie można podłączyć do głównego gazu, najlepszym wyborem do jego ogrzewania będzie piec na drewno.

Jedynym wyjątkiem jest sytuacja, gdy węgiel lub drewno opałowe nie są dostępne na danym obszarze. Ale ta opcja w Rosji jest raczej wyjątkiem niż normą.

Dwie główne wady pieców z obiegiem wody to brak możliwości zautomatyzowania pracy i trudność w regulacji wymiany ciepła w poszczególnych pomieszczeniach

Wśród wad ogrzewania piecowego należy wymienić:

• długie nagrzewanie systemu przed rozpoczęciem wymiany ciepła;
• utrata użytecznej przestrzeni w domu ze względu na masywność pieca;
• duży ciężar konstrukcji pieca ceglanego;
• niska wydajność ze względu na utratę znacznej ilości ciepła do rury;
• wysokie ryzyko pożaru w przypadku nieprawidłowego użycia.

Ceglany piec grzewczy i kuchenny do prywatnego domu z podgrzewaniem wody, w zależności od projektu i liczby rzędów, może ważyć od 1,5 do 10 ton. Do tego dodawany jest ciężar rury.

Podstawa takiej masy wymaga mocnego i drogiego fundamentu, co można również nazwać wadą rozważanych systemów grzewczych.

Urządzenie do podgrzewania wody w piecu

Najlepiej, aby piec do danego systemu grzewczego został obliczony i zbudowany w tym samym czasie co dom. Jeśli budynek mieszkalny został już wzniesiony, trudno będzie zainstalować w nim ceglaną konstrukcję pieca. A często okazuje się to zupełnie niemożliwe ze względu na konieczność zbudowania solidnego fundamentu i przebudowy systemu krokwi.

Piec do podgrzewania wody w prywatnym domu może być wykonany nie tylko z cegły, ale także ze stali w postaci pieca garnkowego z rurami wymiany ciepła wokół paleniska do podgrzewania chłodziwa

Piecowe ogrzewanie wody polega na:

• sam piec (metalowy lub ceglany);
• wymiennik ciepła wewnątrz lub wokół paleniska pieca, a także w postaci wężownicy wokół komina;
• obwód z chłodziwem rozprowadzonym po całym domu i zbiornik wyrównawczy na poddaszu.

Ponadto w niektórych przypadkach ten system grzewczy jest uzupełniony pompą obiegową i akumulatorem hydraulicznym. Jednak ta rozszerzona opcja jest używana niezwykle rzadko, ponieważ wymaga nieprzerwanego zasilania i prowadzi do wzrostu kosztów całego obwodu.

Główną zaletą ogrzewania piecem wodnym jest niski koszt urządzenia. Nie warto go uzupełniać drogimi i podatnymi na uszkodzenia elementami.

Schemat obiegu wody w obwodzie

System podgrzewania wody w domach zbudowany jest z naturalnym (grawitacyjnym) lub wymuszonym obiegiem chłodziwa.Jeśli jest wykonany na bazie pieca na drewno, najlepiej jest preferować pierwszą opcję.

Schemat okablowania z naturalnym obiegiem wody jest tańszy niż wymuszony analog, a także, w przeciwieństwie do niego, nie wymaga zasilania

Zaleca się instalowanie ogrzewania wodnego tylko w domach parterowych o powierzchni do 150 m². W takim przypadku można to zrobić grawitacyjnie bez dodatkowych pomp.

Jeśli chcesz ogrzać domek składający się z kilku lub więcej pięter, lepiej to zrobić za pomocą mocniejszego kotła. Piec do takich budynków będzie musiał być zbudowany po prostu ogromny, co jest kosztowne w realizacji. Tak, i za każdym razem trzeba będzie dolać do niego sporej ilości paliwa. Jednak zdecydowanie odradza się takie postępowanie ze względu na zwiększone ryzyko pożarów.

Klasyczny system ogrzewania piecowego z naturalnym obiegiem wody składa się z:

• wymiennik ciepła jako część pieca;
• obwód rurociągu metalowego;
• grzejniki (w pokojach zwykle zastępowane grubymi rurami);
• zbiornik wyrównawczy.

Jeśli zdecydujesz się samodzielnie podgrzewać wodę w wiejskim domu, lepiej zaprojektować go zgodnie z tym schematem. Instalacja i obliczenie tej opcji jest łatwiejsze niż w przypadku wymuszonego ruchu wody.

Dla kotłów bardziej odpowiedni jest system z pompą obiegową, oparty na piecu, traci on zwiększoną wydajność wymiany ciepła

Jeśli kocioł jest zautomatyzowany i stale podgrzewa wodę w miarę potrzeb, wówczas piec opalany drewnem jest podgrzewany raz lub dwa razy dziennie. W tych momentach płyn chłodzący w palenisku pieca nagrzewa się, uwalniając ciepło do pomieszczeń. Później przepychanie go pompą przez rury układu nie ma już sensu. I tak nic nie podgrzeje wody w zimnym palenisku.

Wybierając piec na drewno lub węgiel, właściciele domów prywatnych zwykle oczekują autonomicznego systemu grzewczego. Jeśli zainstalujesz w nim sprzęt pompujący, który do działania wymaga zasilania z sieci elektrycznej, trudno będzie mówić o autonomii.

Piekarnik - cegła lub metal

Piec ceglany nagrzewa się dłużej, ale także dłużej przekazuje ciepło do otaczającej go przestrzeni. Natomiast stalowy odpowiednik szybko się nagrzewa i równie szybko ochładza po wypaleniu paliwa. Problem ten został częściowo rozwiązany ze względu na obecność dużych ilości chłodziwa w obiegu wodnym.

Jednak im więcej wody trzeba zmagazynować w systemie, tym staje się ona droższa pod względem materiałów.

Metalowy piec garnkowy z wężownicą wodną do obiegu grzewczego w domach prywatnych można postawić bezpośrednio na drewnianej podłodze bez instalowania specjalnego fundamentu

Piec stalowy do podgrzewania wody o mocy 5–15 kW – bez paliwa i wody jest to konstrukcja ważąca 100–300 kg. Taki piec na brzuch można bezpiecznie postawić na wzmocnionych kłodach. Fundamenty pieca należy wylać, gdy piec waży więcej niż 700–800 kg. Teraz, jeśli jest to cegła, zdecydowanie nie można obejść się bez konkretnych prac.

W porównaniu z piecem metalowym piec ceglany waży więcej, kosztuje więcej i jest trudniejszy w montażu. Ma jednak wyższą wydajność i mniejsze ryzyko zamarznięcia obwodu w przypadku pęknięcia rury z powodu tworzenia się lodu wewnątrz. Jeśli zdecydujesz się zrobić wszystko całkowicie dla siebie i stałego pobytu, zaleca się wybranie opcji murowanej.

Rury - stal nierdzewna lub metal-plastik

Jeśli system grzewczy jest zbudowany w oparciu o kocioł na gorącą wodę, można go podłączyć nie tylko rurami stalowymi, ale także rurami metalowo-plastikowymi i polipropylenowymi.Jeśli jednak woda jest podgrzewana za pomocą pieca opalanego drewnem, wówczas obwód z płynem chłodzącym z niej powinien być wykonany wyłącznie ze stali nierdzewnej.

Przy dużym ładunku drewna opałowego woda w wężownicy pieca może szybko nagrzać się do 100 stopni i zagotować; tylko stal może wytrzymać takie temperatury przez długi czas

Metal-plastik przeznaczony jest do pracy z chłodziwem podgrzanym do 90–95°C. Przez krótki czas wytrzymuje nagrzewanie do 110–120 °C. Jednocześnie automatyzacja kotłów i kotłów początkowo nie pozwala na ogrzanie wody do takich stopni. W przypadku podłóg ogrzewanych nagrzewa się do 30–45°C, a w przypadku grzejników do 60–65°C.

Jednakże w przypadku pieca opalanego drewnem temperatury poniżej stu stopni są nie tylko możliwe, ale wręcz rzadkie. Nie zaleca się podejmowania ryzyka i grania w rosyjską ruletkę, podłączając ten piec do rur metalowo-plastikowych. Najlepiej jest preferować bardziej niezawodną stal nierdzewną.

Dodatkowo rury wychodzące z pieca z wężownicy służące do podłączenia rur obiegu na pewno nagrzeją się do bardzo wysokich temperatur. Od otwartego ognia dzieli je mniej niż pół metra. Podłączanie do nich rur plastikowych jest niebezpieczne ze względu na ryzyko ich stopienia.

Odprowadzanie ciepła - grzejniki lub rejestr

Ciepło dostarczane jest z pieca do obiegu grzewczego w kilkugodzinnych porcjach, podczas gdy w palenisku pali się drewno lub węgiel. Jeśli w systemie grzewczym nie będzie wystarczającej ilości wody, dom szybko wyschnie. Dlatego na wsiach takie ogrzewanie zwykle wykonuje się z grubych rur stalowych, a nie na grzejnikach bardziej znanych mieszkańcom miast. Rejestr ogrzewania do pieców opalanych drewnem jest po prostu idealny.

Klasyczny schemat ogrzewania pieca wodnego z naturalnym obiegiem obejmuje bezpośredni kontakt wody z atmosferą przez zbiornik wyrównawczy, ale powietrze w płynie chłodzącym jest przeciwwskazane w przypadku konwencjonalnych akumulatorów

Rura ze stali nierdzewnej o średnicy 80–120 mm ułożona w całym domu to regulator ogrzewania, składający się z zasilania z pieca i powrotu do niego. W pomieszczeniu najbardziej oddalonym od paleniska linie te są ze sobą połączone, a w pozostałych pomieszczeniach ułożone są w postaci dwóch rurociągów wzdłuż ścian zewnętrznych.

Rejestr nie wygląda tak estetycznie jak grzejnik. Ale pierwsza opcja jest znacznie tańsza i łatwiejsza do wykonania niż druga. Aby go wdrożyć, wystarczy mieć doświadczenie w obsłudze spawarki.

Powierzchnię wymiany ciepła dla takiego obwodu oblicza się, mnożąc liczbę PI przez średnicę i długość rury. Ponadto w obliczeniach należy wziąć pod uwagę ciśnienie termiczne na zasilaniu i powrocie, a także odległość pionową między rurociągami.

Często jednak takich obliczeń nie wykonuje się, ale pobiera się rurę o średnicy 80–100 mm i układa się ją na obwodzie całego budynku mieszkalnego z pętlą na zapleczu. W tym przypadku przenikanie ciepła reguluje się „na oko” i eksperymentalnie w wyniku dodania określonej objętości paliwa do paleniska.

Nie bez powodu obwody rejestracyjne połączone z piecami wodnymi są tak powszechne. Nie trzeba ich nawet obliczać, wystarczy wziąć odpowiednią rurę i zespawać ją ze sobą.

Dobór wymiennika ciepła do pieca

Wymiennik ciepła w piecu może być wykonany z miedzi, stali lub żeliwa. Lepiej od razu wykluczyć opcję miedzi ze względu na wysoką cenę. Samo lutowanie takiego urządzenia jest niezwykle problematyczne.

Baterie żeliwne należy instalować wewnątrz paleniska z zachowaniem ostrożności – na skutek szoku temperaturowego poszczególne sekcje mogą odłączyć się od sąsiadujących elementów

Żeliwo przewyższa stal pod względem parametrów technicznych. Jednak samodzielne wykonanie z niego wymiennika ciepła do pieca opalanego drewnem wydaje się problematyczne. Możesz do tego wziąć tylko starą baterię. Ale tutaj musimy wziąć pod uwagę, że uszczelka między jej sekcjami wypali się w palenisku. A to jest bezpośrednia droga do utraty szczelności i przedostawania się wody do komory spalania.

Jeśli zdecydowano się na wykonanie wymiennika ciepła z żeliwnego akumulatora, najlepiej wybrać do tego modele MS-110-300 lub MS-90-300. Są małe i z łatwością zmieszczą się w palenisku. Ich powierzchnia grzewcza dla każdego żebra będzie wynosić około 0,14–0,16 m².

Na podstawie tych liczb można oszacować, ile sekcji będzie wymaganych dla danego obwodu. Na każde 10 metrów kwadratowych powierzchni domu potrzebny jest 1 kW, co będzie w przybliżeniu równe 0,1 m² powierzchnia grzewcza żeliwnego wymiennika ciepła.

Żebra grzejnika żeliwnego są zwykle łączone za pomocą żaroodpornych uszczelek gumowych. W palenisku pieca taka gumowa uszczelka wypali się, należy ją zastąpić sznurem azbestowym

Kolejną kwestią dotyczącą stosowania żeliwnego akumulatora jako wymiennika ciepła jest trudność w jego oczyszczeniu z sadzy z wnętrza paleniska. Od czasu do czasu należy wyczyścić komorę spalania, a uniesione żebra żeliwa będą w tym znacznie przeszkadzać.

Najbardziej optymalną opcją dla wymiennika ciepła jest stal w postaci:

• cewka złożona z kilku rurek;
• koszule z blachy stalowej.

Wykonywane są ze stali niskowęglowej St10...St20 o grubości 4-5 mm. Jeśli weźmiesz rurki, to o średnicy 30–50 mm.

Najłatwiej jest wykonać stalowy wymiennik ciepła z blachy stalowej - jednak w wymianie ciepła będzie uczestniczyć tylko powierzchnia zwrócona do wnętrza paleniska w kierunku ognia

Wersja rurowa jest bardziej wydajna pod względem wymiany ciepła, ale jest również bardziej pracochłonna w produkcji.

Aby obliczyć wymiennik ciepła, użyj wzoru:

Qy=K*(Tcp-Tk)

Gdzie:

• K – współczynnik przenikania ciepła materiału (dla stali niskowęglowych przyjmuje się 15–20, a dla żeliwa szarego – 50);
• Tcp – średnia temperatura czynnika grzewczego w palenisku (Tmax+Tmin)/2;
• Tk – średnia temperatura płynu chłodzącego (Tsupply + Treturn)/2.

Jeżeli w piecu pali się drewno, to Tcp=(700+300)/2=500°C i Tk=(80+60)/2=70°C. W efekcie Qy=15*(500-70)=6450 kcal/godz. Oznacza to, że na metr kwadratowy powierzchni wymiennika ciepła zwróconej w stronę ognia będzie wynosić około 7,5 kW/godzinę.

Dla węgla obliczenia są następujące: Tcp=(1000+600)/2=800°C i Tk=70°C. Qy=15*(800-70)=10950 kcal/godzinę=12734 W/godzinę. Metr kwadratowy powierzchni wymiennika ciepła daje około 12,7 kW/godz.

Następnie dzielimy moc potrzebną do ogrzania konkretnego domu przez obliczoną liczbę, w zależności od planów wykorzystania danego rodzaju paliwa.

Na przykład dla domku 150 m² potrzebujesz około 15 kW. Jeśli jest ogrzewany drewnem, wymagany będzie wymiennik ciepła o powierzchni wymiany ciepła 15/7,5 = 2 m². Jest to powierzchnia zwrócona w stronę płomienia i nagrzewająca się.

W przypadku wybrania cewki rurowej jej długość oblicza się ze wzoru:

S=2*3,14*D*L

Gdzie:

S – obszar projektowy;

D – średnica rury;

L - wymagana długość.

Jeszcze łatwiej jest obliczyć parametry płaszcza z blachy stalowej, który zwykle składa się z dwóch prostokątów po bokach komory spalania.

Wybór najlepszej opcji

W już wybudowanym domu trudno będzie zainstalować masywny piec ceglany. W tym przypadku podgrzewanie wody najlepiej zorganizować w oparciu o metalowy piec garnkowy, który można ustawić na wzmocnionej drewnianej podłodze bez wylewania fundamentu.

Jeśli jednak możliwe jest wykonanie fundamentu tak, jak powinno, należy preferować bardziej niezawodną konstrukcję pieca ceglanego.

Obwód wodny wokół domu dla pieca opalanego drewnem najlepiej wykonać z grubych rur stalowych i zapewnić naturalny obieg chłodziwa

Instalowanie pompy obiegowej i/lub akumulatora w danym obiegu grzewczym jest stratą pieniędzy i zerowymi dodatkowymi korzyściami. Tylko skomplikują instalację systemu. A jeśli zgasną światła, urządzenia te spowodują problemy. Natomiast opcja ogrzewania bez nich będzie nadal spokojnie ogrzewać dom, jeśli wystąpią problemy w sieci elektrycznej.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Wybór kształtu wymiennika ciepła do pieca na drewno:

Recenzja pieca ceglanego do podgrzewania wody w domku:

Budowa murowanego pieca grzewczo-grzejnego wraz z analizą zamówienia projektowego:

Ogrzewanie wody w oparciu o piec opalany drewnem trudno nazwać idealnym i wysoce wydajnym. Ale ta opcja ogrzewania domów prywatnych jest najbardziej niezawodna, a także tania i łatwa do wdrożenia. Po prostu nie trzeba uzupełniać takiego obwodu pompą obiegową i automatyką. Działają z sieci i sprawiają, że cały system jest nieautonomiczny, eliminując jedną z jego głównych zalet.