Hay muchas maneras de calentar una casa privada asociada con el uso de gas y electricidad. Sin embargo, una opción probada con el uso de hornos de combustible sólido. El uso de la calefacción de la estufa en su forma clásica con la liberación de calor en el aire de las paredes del horno es efectivo solo para cuartos pequeños.
Para una distribución uniforme y rápida del calor, se usan circuitos de calefacción, donde se usa aire o agua como refrigerante.
Contenido del artículo:
- Calefacción con sistema de aire.
- El aparato del calentamiento del agua en la base del horno
- Los principales elementos del calentamiento de agua.
- Tipos de intercambiadores de calor y métodos de colocación.
- Circulación de agua en el circuito de calefacción.
- Reglas de uso del tanque de expansión
- La elección entre tuberías y radiadores.
- Evitar la congelación del sistema de calefacción.
- Video útil sobre el tema.
Calefacción con sistema de aire.
El motivo de la preferencia sostenible, que los propietarios de casas privadas dan a la opción de calefacción de la estufa, es el bajo costo y la disponibilidad de leña, briquetas de combustible o carbón.
La desventaja es que el espacio tratado es limitado, que puede eliminarse mediante la organización de un sistema de agua y aire basado en una unidad de ladrillo.
La especificidad del dispositivo para calentar edificios de baja altura con un horno se presenta en la selección de fotos:
El principio de funcionamiento de la calefacción de aire sobre la base de una estufa o chimenea es la transferencia de una corriente caliente calentada a la temperatura de trabajo en un intercambiador de calor o en una caldera. El aire ingresa directamente a la habitación o a través de conductos de aire. Debido al camino relativamente pequeño no tiene tiempo para perder la temperatura. El resultado es una distribución uniforme del calor en toda la casa.
La cámara para calentar el aire está dispuesta sobre el horno, de modo que la superficie superior caliente del horno y la chimenea le transfieren la máxima cantidad de calor. La circulación del aire se produce de forma natural o con la ayuda de los aficionados.
La circulación natural ocurre como resultado de la diferencia en la densidad del aire frío y caliente. El aire frío que entra en la cámara de calentamiento desplaza el aire caliente a los conductos de aire. Este método no requiere la presencia de electricidad, sin embargo, si el aire no se mueve lo suficientemente rápido a través de la cámara de calentamiento, se calienta mucho, lo que puede causar problemas.
La circulación forzada se produce con el uso de ventiladores o bombas. Sin embargo, la calefacción de espacios ocurre más rápida y uniformemente. Con la ventilación forzada, al ajustar su modo, puede controlar fácilmente el volumen de aire suministrado a varias habitaciones, determinando así el microclima de las habitaciones individuales de la casa.
Según el tipo de suministro de aire frío, los sistemas se dividen en dos tipos:
- Con reciclaje completo. Las masas de aire caliente se alternan con las enfriadas dentro de la misma habitación. La desventaja del circuito es que la calidad del aire disminuye con cada ciclo de calentamiento / enfriamiento.
- Con reclamación parcial. Parte del aire fresco se toma del exterior, que se mezcla con el aire de la habitación. Después del calentamiento, la mezcla de dos porciones de aire se suministra al consumidor. Ventaja en la calidad del aire estable, falta de dependencia energética.
Está claro que el primer grupo incluye sistemas de canales con el movimiento natural del refrigerante de aire. El segundo grupo incluye opciones con el movimiento forzado del aire, para cuyo movimiento no es necesario organizar una red de ductos.
Las principales ventajas del calentamiento de aire en comparación con el agua:
- alta eficiencia
- libre de problemas
- No hay radiadores en las habitaciones.
El contorno del dispositivo con movimiento forzado le permite prescindir de la construcción del sistema de ductos. Además, esta variedad puede combinarse con aire acondicionado, humidificación e ionización del aire.
Si no se planifica la instalación de un dispositivo que estimule el movimiento del aire caliente, se utilizan los siguientes métodos para mejorar el rendimiento de la estufa:
El aumento de la eficiencia aumenta espontáneamente la velocidad del flujo de aire: cuanto más rápido se calienta el aire, más intenso es el cambio en la masa de aire enfriado y calentado.
Las principales desventajas de la calefacción de aire en comparación con el agua:
- cuando se usa un horno, la temperatura del aire suministrado tiene un rango considerable, a diferencia del uso de otros medios de calefacción;
- Los conductos de aire tienen un gran diámetro, por lo que la instalación debe realizarse en la etapa de construcción;
- preferiblemente la ubicación del horno en el sótano, de lo contrario es necesario usar ventiladores que emiten ruido.
El movimiento del aire en la habitación tiene un lado negativo: levanta polvo, pero el uso de filtros en los conductos permiten la captura efectiva de este polvo, lo que reduce la cantidad total de polvo en el casa
Otra característica del calentamiento de aire que tiene un lado positivo y negativo es la tasa de transferencia de calor. Por un lado, las habitaciones se calientan más rápido que cuando son calentadas por un circuito de agua, por el otro la inercia térmica está ausente: tan pronto como se apaga la estufa o la chimenea, la habitación comienza de inmediato enfriar
A diferencia del calentamiento de agua, la instalación del sistema de calefacción de aire no es difícil. Todos los elementos (tuberías, dobleces, rejillas de ventilación) se pueden conectar simplemente sin soldar. Hay conductos de aire flexibles que pueden tomar cualquier forma, dependiendo de la geometría de las instalaciones.
A pesar de esto, los sistemas de calefacción de aire basados en estufas o chimeneas aún no están muy extendidos. Mucho más a menudo en un edificio de poca altura individual, se utiliza un circuito de agua para calentar las instalaciones.
El aparato del calentamiento del agua en la base del horno
Los principios de funcionamiento de cualquier sistema de calentamiento de agua se basan en la distribución del calor de una fuente local en toda la sala, utilizando el movimiento del agua a lo largo del circuito de calefacción.
Los principales elementos del calentamiento de agua.
Para un circuito de calefacción con un circuito de agua, los elementos principales son:
- una estufa o chimenea con un intercambiador de calor en el que se calienta el agua;
- Circuito de calefacción, donde el calor se transfiere a la habitación;
- tanque de expansión para evitar daños al sistema como resultado del aumento de la presión;
- Bomba de circulación para asegurar el movimiento del agua alrededor del circuito.
Existen reglas generales para el funcionamiento del calentamiento de agua, como los diagramas de cableado, que son bien conocidos y deben seguirse. Sin embargo, cuando se utiliza el horno como fuente de calor, existen requisitos específicos asociados con la característica de la temperatura.
Los hornos no se calientan rápidamente y se enfrían lentamente, se produce una generación de calor desigual y solo La instalación correcta de todos los componentes del sistema permitirá evitar problemas con el calentamiento de alta calidad. Local de la casa.
Tipos de intercambiadores de calor y métodos de colocación.
Para la fabricación del intercambiador de calor para los hornos, se utiliza acero laminado "negro" o acero inoxidable resistente al calor. El uso de hierro fundido como material para la producción es difícil, pero puede usar productos de hierro fundido terminados, como radiadores de hierro fundido.
Es posible usar cobre, que tiene mejor conductividad térmica que el acero, pero el precio de tal dispositivo será alto. Se recomienda que el intercambiador de calor sea de acero con un espesor de 3 mm. A altas temperaturas del horno, debido al uso de carbón o, especialmente, de coque, es necesario utilizar acero de 5 mm de espesor.
Los intercambiadores de calor se pueden dividir en tres tipos:
- Registros, bobinas y radiadores, formados por un conjunto de tuberías;
- camisas (calderas), soldadas a partir de chapa de acero;
- Versión combinada en forma de paredes verticales conectadas por tuberías (llamados "libros").
Las camisas de chapa de acero son más fáciles de hacer y más fáciles de limpiar de los productos de la combustión del combustible, pero las estructuras tubulares tienen una gran área de calentamiento. En la fabricación de camisas, se debe tener en cuenta el exceso de presión de agua que se produce cuando se usa un extensor de membrana o el levantamiento de agua a una gran altura.
El intercambiador de calor para calentar el agua en base al horno puede estar hecho de materiales de desecho:
En este caso, se requiere usar acero con un grosor de al menos 5 mm y, además, reforzar las paredes con nervios de refuerzo para evitar su deformación.
Las formas de las estructuras tubulares pueden ser diferentes, sin embargo, es necesario observar la condición de que el tamaño interno de las tuberías sea de al menos 3 cm de diámetro. De lo contrario, si la velocidad de circulación es lenta o la temperatura es demasiado alta, es probable que el agua hirviendo. Los registros se realizan, por regla general, a partir de formas y no de tubos redondos, para facilitar el trabajo de soldadura.
Puedes hacer un intercambiador de calor del tamaño requerido por ti mismo. En este caso, se debe prestar especial atención a la calidad de la soldadura. Si un intercambiador de calor gotea, toda el agua fluirá hacia el horno. Además, para resolver el problema, tendrá que hacer un montón de trabajo: desmontar el horno, retirarlo, prepararlo y volver a colocar el intercambiador de calor, y luego volver a montarlo.
Hay dos opciones para la ubicación del intercambiador de calor. En el primer caso, se coloca directamente en la cámara de combustión, reduciendo significativamente su espacio. En el segundo caso, los registros se instalan en la tapa de los hornos no corrientes, sin embargo, el propio horno en este caso tiene una estructura más compleja.
Al instalar un intercambiador de calor de tipo tubular, es necesario dejar un espacio entre éste y la pared de la estufa. Esto es necesario para un mejor calentamiento del refrigerante, así como la posibilidad de limpiar el registro. Periódicamente es necesario limpiar tanto las camisas como los registros, ya que, en caso de una gran obstrucción con cenizas, la eficiencia del intercambio de calor disminuye.
En presencia de la encimera se realiza la limpieza después de su retirada. Si el horno tiene solo una función de calefacción, la limpieza se realiza a través de la puerta de combustión.
Circulación de agua en el circuito de calefacción.
Los principios básicos de la organización de la circulación natural del agua en el sistema son simular un "colector". aceleración "a la salida del intercambiador de calor y en la creación de una pendiente constante de las tuberías del circuito de calefacción de un valor de 3-5 grados El significado general del "colector desbocado" es que el agua calentada del horno sube verticalmente hacia arriba y luego se distribuye a lo largo del circuito de calefacción.
La circulación se produce debido a la diferencia en la gravedad específica del agua fría y caliente. El agua fría es más pesada que el agua caliente y, al fluir hacia el intercambiador de calor, desplaza el agua caliente hacia la tubería. El punto de entrada del "retorno" debe ser más bajo que la salida de agua de los radiadores de calefacción, de lo contrario la circulación de agua será muy lenta o no lo será en absoluto.
La instalación de bombas de circulación aumenta la velocidad del movimiento del agua a lo largo del circuito de calefacción y, por lo tanto, una distribución más rápida y uniforme del calor en toda la casa. Al mismo tiempo, es posible utilizar varias bombas para diferentes circuitos de calefacción.
En el caso de sobrecargas de energía, es necesario aplicar un regulador de voltaje, ya que la falla de la bomba puede tener serias consecuencias para todo el sistema. Las bombas se pueden dividir en dos tipos en relación con la posición del motor: con un rotor "seco" y "húmedo" un rotor, y en dos tipos de tensión: pueden trabajar desde una red de 220 voltios y desde fuentes de alimentación en 12 Voltios
El motor en bombas con un rotor "seco" está aislado del impulsor sumergido con juntas tóricas. En comparación con las bombas con un motor sumergido, las bombas "secas" tienen una mayor eficiencia.
Sin embargo, entre las deficiencias puede llamarse alto nivel de ruido, la necesidad de un mantenimiento regular y una vida útil reducida. Por lo tanto, en una casa privada, como regla general, use una bomba de circulación con un rotor "húmedo".
La elección del tipo de potencia de la bomba depende de la posibilidad de circulación natural del agua en el sistema. Si es imposible sin la participación de la bomba, entonces la elección debe hacerse a favor de la opción con el apoyo de 12 voltios y una fuente de alimentación ininterrumpida.
De lo contrario, en caso de un apagón, el agua puede hervir y el sistema fallará. Si la circulación natural es posible, es mejor comprar una opción más común y más barata con una alimentación de 220 voltios.
Al instalar una bomba con una potencia de 220 voltios, es necesario organizar la posibilidad de que el sistema de calefacción funcione en caso de un apagón. Para hacer esto, instale una válvula de cierre en la tubería y, al pasar por ella, instale una tubería de derivación con una bomba (la llamada "derivación").
En el tubo de derivación en frente de la bomba, instale un filtro de grúa y luego una válvula de cierre. Al ajustar la posición de las válvulas de cierre en los tubos principal y de derivación, es posible activar el modo de circulación forzada y natural.
Como regla general, la bomba se instala en el "tubo de retorno" cerca del horno, de modo que la temperatura del líquido que pasará a través de la bomba sea la más baja. Esto prolongará significativamente la vida útil de la bomba. Además, es necesario colocar el máximo número posible de controles del sistema de calefacción en Un solo lugar para que en caso de emergencia. eliminar
Reglas de uso del tanque de expansión
El líquido se expande cuando se calienta, y si esto sucede en un sistema cerrado, la presión en su interior aumentará considerablemente, y el aumento de la presión está cargado de agua. El uso de una válvula de seguridad no es práctico, ya que después de enfriar el agua y reducir su volumen, se lanzará aire al sistema.
Por lo tanto, en los circuitos de calefacción con movimiento forzado del agua, use tanques de expansión especiales, que son de tipo abierto o cerrado. Su volumen se calcula sobre la base no solo de la expansión térmica máxima del líquido (5-7%), sino también teniendo en cuenta la posibilidad de hervir el sistema.
Un tanque de tipo abierto equipa un circuito de agua de un horno de calentamiento de tipo gravitacional, es decir, Con transporte natural del portador de calor. Es un recipiente metálico de forma arbitraria, ubicado en la parte superior del circuito de calefacción. Se comunica directamente con la atmósfera, por lo que el refrigerante se evapora parcialmente.
La tubería está conectada a la parte inferior o al cuarto inferior del tanque, y una tubería de derivación se suelda a la parte superior de la misma para drenar el agua en caso de desbordamiento y salida de aire del sistema. La práctica muestra que el volumen de un tanque de tipo abierto debe ser al menos el 15% del volumen de agua en el sistema de calefacción.
El tanque del tipo cerrado o de membrana representa el recipiente cerrado con una membrana en su interior. El agua, el calentamiento, aumenta la presión, estira la membrana y entra en el tanque. En caso de exceso de presión, la automatización se activa y el exceso de refrigerante se descarga en la alcantarilla.
Después de la primera descarga, generalmente no hay razón para volver a producirla, ya que El volumen de refrigerante es igual al volumen del sistema.
Un tanque de membrana cerrado se instala delante de la bomba. Tal tanque, a diferencia de un tanque de tipo abierto, no puede deshacerse del aire en sí, por lo tanto, en la parte superior del contorno calefacción, debe instalar una grúa Mayevsky (ventilación de aire mecánica) o su automática análogo El único elemento del tanque de membrana que eventualmente puede fallar es la membrana, por lo que es mejor comprar un tanque con la posibilidad de cambiar la membrana.
Al comprar un tanque de tipo cerrado, que a veces se llama un acumulador hidráulico, lo principal es no confundirlo con un acumulador hidráulico para el suministro de agua. Para un tanque de membrana que se usa para calentar, la temperatura de trabajo es de hasta 120 grados y la presión es de hasta 3 bar. Para el uso de agua en tanques con temperaturas de hasta 70 grados y presiones de hasta 10 bar.
La elección entre tuberías y radiadores.
Se puede utilizar un sistema de tuberías de plástico con radiadores (baterías) o un sistema de tuberías de metal como circuito de agua para calentar la estufa. La principal ventaja de los radiadores es que se ven más bonitos en comparación con los conductos de aire masivos.
El cableado de plástico se puede ocultar fácilmente en el piso, ya que no emite calor. Aunque según las normas, el cableado de calentamiento de agua debe estar abierto. Sin embargo, las tuberías de polímero tienen limitaciones: no se pueden colocar donde existe la posibilidad de fusión y acción directa de los rayos UV.
La ventaja de las tuberías de metal radica en el precio más bajo de todo el circuito de calefacción, la facilidad de instalación y los problemas que surgen con menos frecuencia durante el funcionamiento del sistema.
Una ligera ventaja de un sistema de radiador es también la facilidad de ajuste de la temperatura. Incluso los cálculos más precisos de la temperatura de la habitación se pueden ajustar. Por ejemplo, a un niño pequeño de hasta 6 meses se le recomienda una temperatura de 19-21 grados centígrados, mientras que una temperatura agradable en el resto de la casa se considera de 25 grados.
Para garantizar dicha temperatura durante un largo período de tiempo en la habitación, es suficiente cerrar total o parcialmente el grifo de suministro de calor a uno de los radiadores. En el caso de una tubería de metal, el problema también puede resolverse, pero de una manera más complicada: reducir la transferencia de calor del segmento de la tubería utilizando espuma de poliuretano o cubiertas de papel de aluminio.
Otra opción del circuito de calefacción puede ser un suelo calentado por agua. Esta es una sensación muy cómoda de suministro de calor para una persona, sin embargo, instalar un piso con calefacción es mucho más laborioso que las opciones consideradas anteriormente.
Además, cuando se utiliza un piso con calefacción, no es posible proporcionar una pendiente para la circulación natural del agua, que en La combinación con una tubería de diámetro pequeño de un piso cálido conduce a la condición obligatoria para el uso de la circulación. la bomba
Evitar la congelación del sistema de calefacción.
El uso de agua como refrigerante tiene un inconveniente: si el sistema de calefacción se congela, la tubería y los electrodomésticos se dañarán. Es especialmente difícil recuperar en este caso el intercambiador de calor integrado en el horno.
Este problema es relevante para hogares que durante el invierno no pueden calentarse durante mucho tiempo. Una forma de evitar daños en el sistema es usar anticongelante diseñado para sistemas de calefacción en lugar de agua.
Para las instalaciones residenciales, los líquidos a base de propilenglicol se usan como anticongelante como una sustancia no tóxica, a diferencia del etilenglicol.
Sin embargo, la idea de usar anticongelante tiene sus desventajas:
- el anticongelante a base de propilenglicol es caro (desde 80 p / litro);
- la capacidad calorífica específica del anticongelante es menor que la del agua (aproximadamente el 15%), por lo tanto, se necesita una gran capacidad de horno y una gran área de superficie de dispositivos de calefacción de espacios;
- el anticongelante tiene una viscosidad dinámica más alta que el agua, por lo que se necesita una bomba de circulación más potente y la circulación natural es imposible;
- cuando se calienta, el anticongelante se expande hasta un 40%, por lo tanto, es necesario usar un tanque de expansión grande de tipo cerrado;
- el propilenglicol es muy fluido, por lo tanto penetra a través de los compuestos en el sistema de calefacción a través del cual el agua no penetra;
- el propilenglicol es incompatible con las tuberías galvanizadas, ya que al contacto el aditivo anticongelante pierde sus propiedades;
- al hervir anticongelante (que es probable cuando se usan hornos) se produce una reacción química irreversible, como resultado de lo cual todo el sistema deberá ser drenado y rellenado con anticongelante.
Para el anticongelante, el sistema de calefacción debe calcularse de antemano; es bastante problemático utilizarlo en proyectos implementados para el agua.
Además, el proyecto con el uso de anticongelante será mucho más costoso que un sistema de calentamiento de agua. Por lo tanto, el uso de anticongelante aún no se ha generalizado en las casas privadas para calentar las estufas, y se utilizan otros métodos para prevenir la congelación.
El drenaje del agua del circuito y el registro de la camisa o el horno es la solución más común al problema con una ausencia prolongada de los propietarios de la casa. Además del trabajo adicional, las desventajas de este método incluyen el acceso de aire a los elementos metálicos del sistema desde el interior y, como resultado, la propagación de la corrosión.
Además, como solución al problema durante un corto período de tiempo, se utiliza la integración en el circuito de calefacción de una caldera eléctrica de pequeña capacidad. Su trabajo a un nivel mínimo de consumo de energía es capaz de mantener temporalmente una temperatura del agua positiva.
Video útil sobre el tema.
Sistema de calefacción en funcionamiento basado en la estufa y el circuito de agua en una casa privada con un área de 80 metros cuadrados:
El calor se suministra al sistema de calefacción desde estufas y chimeneas en porciones, lo que complica la tarea de calcular los parámetros de los elementos del circuito de calefacción. Es bastante problemático llevar a cabo el trabajo en la reelaboración del contorno, por lo tanto, debido a la falta de experiencia en esta área, es mejor recurrir a especialistas que tengan las habilidades para resolver tales problemas.
