Il existe de nombreuses façons de chauffer une maison privée associée à l'utilisation de gaz et d'électricité. Cependant, une option éprouvée avec l'utilisation de fours à combustible solide. Utiliser un poêle dans sa forme classique avec le dégagement de chaleur dans l'air des parois du four n'est efficace que pour les petites pièces.
Pour une distribution uniforme et rapide de la chaleur, des circuits de chauffage sont utilisés, dans lesquels de l'air ou de l'eau est utilisé comme fluide de refroidissement.
Contenu de l'article:
- Chauffage avec système d'air
- Le dispositif de chauffage de l'eau sur la base du four
- Les principaux éléments du chauffage de l'eau
- Types d'échangeur de chaleur et méthodes de placement
- Circulation de l'eau dans le circuit de chauffage
- Règles d'utilisation du vase d'expansion
- Le choix entre les tuyaux et les radiateurs
- Empêcher le gel du système de chauffage
- Vidéo utile sur le sujet
Chauffage avec système d'air
La préférence durable, que les propriétaires d’habitations privées donnent à l’option de chauffage par poêle, tient au faible coût et à la disponibilité du bois de chauffage, des briquettes de combustible ou du charbon.
L'inconvénient est que l'espace traité est limité, ce qui peut être éliminé en disposant un système d'eau et d'air basé sur une unité en briques.
La sélection de photos présente la spécificité du dispositif de chauffage d'immeubles de faible hauteur avec un four:
Le principe de fonctionnement du chauffage de l'air sur la base d'un poêle ou d'une cheminée est le transfert d'un flux chaud chauffé à la température de fonctionnement dans un échangeur de chaleur ou dans une chaudière. L'air entre directement dans la pièce ou par les conduits d'air. En raison du chemin relativement petit, il n'a pas le temps de perdre la température. Le résultat est une distribution uniforme de la chaleur dans toute la maison.
La caméra pour chauffer l'air est disposée au-dessus du four, de sorte que la surface supérieure chaude du four et la cheminée lui transfèrent le maximum de chaleur. La circulation de l'air se fait naturellement ou avec l'aide des ventilateurs.
La circulation naturelle résulte de la différence de densité entre l'air froid et l'air chaud. L'air froid entrant dans la chambre de chauffage déplace l'air chaud dans les conduits d'air. Cette méthode ne nécessite pas la présence d'électricité. Toutefois, si l'air ne circule pas assez rapidement dans la chambre de chauffage, il devient très chaud, ce qui peut poser problème.
La circulation forcée se produit avec l'utilisation de ventilateurs ou de pompes. Cependant, le chauffage des locaux est plus rapide et uniforme. Avec la ventilation forcée, en ajustant son mode, vous pouvez facilement contrôler le volume d'air fourni aux différentes pièces, déterminant ainsi le microclimat des pièces individuelles de la maison.
Selon le type d'alimentation en air froid, les systèmes sont divisés en deux types:
- Avec recyclage complet. Les masses d'air chauffé alternent avec des refroidissements dans la même pièce. L'inconvénient du circuit est que la qualité de l'air diminue à chaque cycle de chauffage / refroidissement.
- Avec remise en état partielle. Une partie de l'air frais provient de l'extérieur et se mélange à l'air de la pièce. Après chauffage, le mélange de deux portions d’air est fourni au consommateur. Avantage de la qualité de l'air stable, manque de dépendance énergétique.
Il est clair que le premier groupe comprend les systèmes de canaux avec le mouvement naturel du liquide de refroidissement. Le deuxième groupe comprend des options avec le mouvement forcé de l'air, pour le mouvement duquel il n'est pas nécessaire de disposer un réseau de conduits.
Les principaux avantages du chauffage de l'air par rapport à l'eau:
- haute efficacité;
- sans problème;
- pas de radiateurs dans les chambres.
Le contour de l'appareil à mouvement forcé vous permet de vous passer de la construction du système de conduits. De plus, cette variété peut être combinée avec la climatisation, l'humidification et l'ionisation de l'air.
Si l'installation d'un appareil stimulant le mouvement de l'air chaud n'est pas planifiée, les méthodes suivantes sont utilisées pour améliorer les performances du poêle:
L'augmentation de l'efficacité augmente spontanément la vitesse du flux d'air: plus l'air se réchauffe rapidement, plus la modification de la masse d'air refroidi et chauffé est intense.
Les principaux inconvénients du chauffage de l'air par rapport à l'eau:
- lors de l'utilisation d'un four, la température de l'air fourni varie considérablement, contrairement à l'utilisation d'autres moyens de chauffage;
- Les conduits d’air ont un grand diamètre, l’installation doit donc être effectuée au stade de la construction;
- de préférence l’emplacement du four dans le sous-sol, sinon il est nécessaire d’utiliser des ventilateurs émettant du bruit.
Le mouvement de l'air dans la pièce a un côté négatif - soulève la poussière, mais l'utilisation de filtres sur conduits permet de capter efficacement cette poussière, réduisant ainsi la quantité totale de poussière dans le maison
Une autre caractéristique du chauffage de l'air ayant des côtés positif et négatif est le taux de transfert de chaleur. D'une part, les pièces chauffent plus vite que lorsqu'elles sont chauffées par un circuit d'eau, d'autre part l'inertie thermique est absente - dès que le poêle ou la cheminée s'éteint, la pièce commence immédiatement se calmer
Contrairement à l'eau, l'installation du système de chauffage à air n'est pas difficile. Tous les éléments (tuyaux, coudes, grilles de ventilation) peuvent être simplement connectés sans soudure. Il existe des conduits d'air flexibles pouvant prendre n'importe quelle forme, en fonction de la géométrie du lieu.
Malgré cela, les systèmes de chauffage à air basés sur des poêles ou des cheminées ne sont pas encore répandus. Beaucoup plus souvent, dans un bâtiment individuel peu élevé, un circuit d'eau est utilisé pour chauffer les locaux.
Le dispositif de chauffage de l'eau sur la base du four
Les principes de fonctionnement de tout système de chauffage à eau reposent sur la répartition de la chaleur d’une source locale dans l’ensemble de la pièce, en utilisant le mouvement de l’eau le long du circuit de chauffage.
Les principaux éléments du chauffage de l'eau
Pour un circuit de chauffage avec circuit d'eau, les éléments principaux sont:
- un poêle ou une cheminée avec un échangeur de chaleur dans lequel l'eau est chauffée;
- circuit de chauffage, où la chaleur est transférée dans la pièce;
- vase d'expansion pour éviter d'endommager le système en raison d'une pression accrue;
- pompe de circulation pour assurer le mouvement de l'eau autour du circuit.
Il existe des règles générales pour le fonctionnement du chauffage de l'eau, telles que les schémas de câblage, qui sont bien connues et doivent être suivies. Toutefois, lorsqu’un four est utilisé comme source de chaleur, des caractéristiques spécifiques sont associées à la caractéristique du régime de température.
Les fours ne chauffent pas rapidement et refroidissent lentement, une génération de chaleur inégale se produit et seulement Une installation correcte de tous les composants du système permettra d'éviter les problèmes de chauffage de haute qualité. locaux de la maison.
Types d'échangeur de chaleur et méthodes de placement
Pour la fabrication de l'échangeur de chaleur des fours, on utilise de la tôle d'acier «noir» ou de l'acier inoxydable résistant à la chaleur. L'utilisation de la fonte en tant que matériau de production est difficile, mais vous pouvez utiliser des produits finis en fonte, tels que des radiateurs en fonte.
Il est possible d'utiliser du cuivre, qui présente une meilleure conductivité thermique que l'acier, mais le prix d'un tel dispositif sera élevé. Il est recommandé que l’échangeur de chaleur soit en acier d’une épaisseur de 3 mm. Aux températures élevées du four, résultant de l'utilisation de charbon ou de coke en particulier, il est nécessaire d'utiliser un acier de 5 mm d'épaisseur.
Les échangeurs de chaleur peuvent être divisés en trois types:
- registres, bobines et radiateurs, constitués d'un ensemble de tuyaux;
- chemises (chaudières) soudées à partir de tôle d'acier;
- version combinée sous la forme de parois verticales reliées par des tuyaux (appelés «livres»).
Les chemises en tôle d'acier sont plus faciles à fabriquer et à nettoyer des produits de la combustion du carburant, mais les structures tubulaires ont une grande surface de chauffage. Lors de la fabrication des chemises, il faut tenir compte de la pression excessive de l'eau lors de l'utilisation d'un détendeur à membrane ou de la montée d'eau à grande hauteur.
L'échangeur de chaleur pour le chauffage de l'eau sur la base du four peut être constitué de matériaux de récupération:
Dans ce cas, il est nécessaire d'utiliser de l'acier d'une épaisseur d'au moins 5 mm et de renforcer les parois avec des nervures de renforcement afin d'éviter leur déformation.
Les formes des structures tubulaires peuvent être différentes, cependant, il est nécessaire de respecter la condition selon laquelle la taille interne des tuyaux est d'au moins 3 cm de diamètre. Sinon, si la vitesse de circulation est lente ou si la température est trop élevée, de l'eau bouillante est probable. Les registres sont généralement constitués de tubes profilés et non de tubes ronds afin de faciliter les travaux de soudage.
Vous pouvez fabriquer vous-même un échangeur de chaleur de la taille requise. Dans ce cas, une attention particulière doit être portée à la qualité du soudage. Si un échangeur de chaleur fuit, toute l'eau s'écoulera dans le four. En outre, pour résoudre le problème, vous devrez effectuer beaucoup de travail: démonter le four, le retirer, le brasser et le remettre en place, puis remonter l’échangeur de chaleur.
Il existe deux options pour l'emplacement de l'échangeur de chaleur. Dans le premier cas, il est placé directement dans la chambre de combustion, ce qui réduit considérablement son espace. Dans le second cas, les registres sont installés dans le culot des fours non actuels, cependant, le four lui-même a une structure plus complexe.
Lors de l'installation d'un échangeur de chaleur de type tubulaire, il est nécessaire de laisser un espace entre celui-ci et la paroi du poêle. Cela est nécessaire pour un meilleur chauffage du liquide de refroidissement, ainsi que pour la possibilité de nettoyer le registre. Il est périodiquement nécessaire de nettoyer à la fois les chemises et les registres, car en cas d'encrassement important avec des cendres, l'efficacité de l'échange thermique diminue.
En présence de la table de cuisson, le nettoyage a lieu après son retrait. Si l'appareil de chauffage n'a qu'une fonction de chauffage, le nettoyage se fait par la porte de combustion.
Circulation de l'eau dans le circuit de chauffage
Les principes de base de l’organisation de la circulation naturelle de l’eau dans le système sont de simuler un «collecteur "accélération" à la sortie de l'échangeur de chaleur et à la création d'une pente constante des tuyaux du circuit de chauffage d'une valeur de 3-5 degrés La signification générale de «collecteur d'emballement» est que l'eau chauffée par le four monte verticalement vers le haut et est ensuite distribuée le long du circuit de chauffage.
La circulation est due à la différence de densité entre les eaux froides et chaudes. L'eau froide est plus lourde que l'eau chaude et s'écoule vers l'échangeur de chaleur pour déplacer l'eau chaude dans la conduite. Le point d'entrée du "retour" doit être inférieur au débit d'eau des radiateurs, sinon la circulation de l'eau sera très lente ou ne le sera pas du tout.
L'installation de pompes de circulation augmente la vitesse de circulation de l'eau le long du circuit de chauffage et permet ainsi une distribution plus rapide et uniforme de la chaleur dans toute la maison. Dans le même temps, il est possible d'utiliser plusieurs pompes pour différents circuits de chauffage.
En cas de surtension, il est nécessaire d’appliquer un régulateur de tension car la défaillance de la pompe peut avoir des conséquences graves pour l’ensemble du système. Les pompes peuvent être divisées en deux types en fonction de la position du moteur: avec un rotor "sec" et "humide" un rotor, et sur deux types sur la tension: ils peuvent travailler à partir d'un réseau de 220 Volts et à partir des alimentations dans 12 Volt.
Le moteur des pompes à rotor "sec" est isolé de la roue immergée avec des joints toriques. Comparées aux pompes à moteur immergé, les pompes "sèches" ont un rendement supérieur.
Cependant, parmi les inconvénients, on peut appeler un niveau de bruit élevé, la nécessité d’un entretien régulier et une réduction de la durée de vie. Par conséquent, dans une maison privée, utilisez en règle générale une pompe de circulation avec un rotor "humide".
Le choix du type de puissance de pompage dépend de la possibilité de circulation naturelle de l'eau dans le système. Si cela est impossible sans la participation de la pompe, le choix doit être fait en faveur de l'option avec le support de 12 volts et une alimentation sans coupure.
Sinon, en cas de panne de courant, l'eau risque de bouillir et le système tombera en panne. Si la circulation naturelle est possible, il est préférable d’acheter une option plus commune et moins chère avec une alimentation secteur de 220 volts.
Lors de l'installation d'une pompe d'une puissance de 220 volts, il est nécessaire d'organiser la possibilité de fonctionnement du système de chauffage en cas de panne de courant. Pour ce faire, installez une vanne d’arrêt sur le tuyau et, en le contournant, installez un tuyau de dérivation avec une pompe (appelée "dérivation").
Sur le tuyau de dérivation situé devant la pompe, installez un filtre de grue, puis - une vanne d'arrêt. En ajustant la position des vannes d'arrêt sur les conduites principales et de dérivation, il est possible d'activer le mode de circulation forcée et naturelle.
En règle générale, la pompe est installée sur le "tuyau de retour" à proximité de la fournaise, de sorte que la température du liquide qui traversera la pompe soit la plus basse possible. Cela prolongera considérablement la durée de vie de la pompe. De plus, il est nécessaire de placer le nombre maximum de commandes du système de chauffage dans un endroit pour qu'en cas d'urgence éliminer.
Règles d'utilisation du vase d'expansion
Le fluide se dilate lorsqu'il est chauffé, et si cela se produit dans un système fermé, la pression à l'intérieur de celui-ci augmentera considérablement, et l'augmentation de la pression est semée d'embûches. L'utilisation d'une soupape de sécurité n'est pas pratique, car après avoir refroidi l'eau et réduit son volume, de l'air sera injecté dans le système.
Par conséquent, dans les circuits de chauffage avec circulation forcée d'eau, utilisez des réservoirs d'expansion spéciaux, de type ouvert ou fermé. Leur volume est calculé sur la base non seulement de la dilatation thermique maximale du liquide (5-7%), mais aussi de la possibilité d'ébullition du système.
Un réservoir de type ouvert équipe un circuit d’eau d’un four de chauffage par gravité, c’est-à-dire avec transport naturel du caloporteur. C'est un conteneur en métal de forme quelconque, situé tout en haut du circuit de chauffage. Il communique directement avec l'atmosphère, à cause de laquelle le liquide de refroidissement est partiellement évaporé.
Le pipeline est raccordé au bas ou au quart inférieur du réservoir et un tuyau de branchement est soudé à la partie supérieure pour drainer l'eau en cas de débordement et de sortie d'air du système. La pratique montre que le volume d'un réservoir de type ouvert devrait représenter au moins 15% du volume d'eau du système de chauffage.
Le réservoir du type fermé ou à membrane représente le récipient fermé avec une membrane à l'intérieur. L'eau, le chauffage, augmente la pression, étire la membrane et pénètre dans le réservoir. En cas de surpression, l'automatisation est déclenchée et le liquide de refroidissement en excès est évacué dans les égouts.
Après la première décharge, il n’ya généralement aucune raison de la reproduire, car le volume de liquide de refroidissement devient égal au volume du système.
Un réservoir à membrane fermé est installé devant la pompe. Un tel réservoir, contrairement à un réservoir de type ouvert, ne peut pas se débarrasser de l'air lui-même, donc au sommet du contour chauffage, vous devez installer une grue Mayevsky (évent mécanique) ou son système de ventilation automatique. analogue Le seul élément du réservoir à membrane qui peut éventuellement tomber en panne est la membrane. Il est donc préférable d’acheter un réservoir avec la possibilité de changer de membrane.
Lors de l’achat d’un réservoir de type fermé, parfois appelé accumulateur hydraulique, l’essentiel est de ne pas le confondre avec un accumulateur hydraulique destiné à l’alimentation en eau. Pour un réservoir à membrane utilisé en chauffage, la température de fonctionnement peut aller jusqu'à 120 degrés et la pression jusqu'à 3 bars. Pour les réservoirs d’eau, utilisez des réservoirs d’une température maximale de 70 degrés et d’une pression maximale de 10 bars.
Le choix entre les tuyaux et les radiateurs
Un système de tuyauterie en plastique avec des radiateurs (piles) ou un système de tuyauterie en métal peut être utilisé comme circuit hydraulique pour le chauffage du poêle. Le principal avantage des radiateurs est qu’ils sont plus beaux que les conduits d’air massifs.
Les câbles en plastique peuvent facilement être dissimulés dans le sol, car ils ne dégagent pas de chaleur. Selon les règles, le câblage du chauffage de l'eau doit être ouvert. Cependant, les pipelines de polymères ont des limites: ils ne peuvent pas être posés s’il existe une possibilité de fusion et d’action directe des UV.
L'avantage des tubes métalliques réside dans le prix plus bas de l'ensemble du circuit de chauffage, la facilité d'installation et les problèmes moins fréquents lors du fonctionnement de l'installation.
Un léger avantage d'un système de radiateur est également la facilité de réglage de la température. Même les calculs les plus précis de la température de la pièce peuvent être ajustés. Par exemple, on recommande à un jeune enfant de moins de 6 mois une température de 19-21 degrés Celsius, tandis qu’une température confortable dans le reste de la maison est considérée comme étant de 25 degrés.
Pour assurer une telle température dans la pièce pendant une longue période, il suffit de fermer complètement ou partiellement le robinet d'alimentation en chaleur de l'un des radiateurs. Dans le cas d'un tuyau métallique, le problème peut également être résolu, mais d'une manière plus compliquée: réduire le transfert de chaleur du segment de tuyau à l'aide de mousse de polyuréthane ou de coquilles en aluminium.
Une autre option du circuit de chauffage peut être un sol chauffé à l’eau. Il s’agit d’une sensation très confortable d’apport de chaleur pour une personne. Toutefois, l’installation d’un plancher chauffant est beaucoup plus laborieuse que les options envisagées précédemment.
De plus, lorsqu’on utilise un plancher chauffant, il n’est pas possible de prévoir une pente pour la circulation naturelle de l’eau la combinaison avec un tuyau de petit diamètre d’un sol chaud conduit à la condition obligatoire pour l’utilisation de la pompe.
Empêcher le gel du système de chauffage
L'utilisation d'eau comme liquide de refroidissement présente un inconvénient: si le système de chauffage gèle, le pipeline et les appareils électroménagers seront endommagés. Il est particulièrement difficile de récupérer dans ce cas l'échangeur de chaleur intégré au four.
Ce problème concerne les maisons qui, en hiver, ne peuvent pas être chauffées longtemps. Un moyen d'éviter d'endommager le système consiste à utiliser un antigel conçu pour les systèmes de chauffage à la place de l'eau.
Dans les locaux résidentiels, les fluides à base de propylène glycol sont utilisés comme antigel comme substance non toxique, contrairement à l'éthylène glycol.
Cependant, l’utilisation d’antigel a ses inconvénients:
- l'antigel à base de propylène glycol est coûteux (à partir de 80 p / litre);
- la capacité calorifique spécifique de l'antigel étant inférieure à celle de l'eau (environ 15%), une capacité importante du four et une grande surface de dispositifs de chauffage sont nécessaires;
- l'antigel a une viscosité dynamique supérieure à celle de l'eau; une pompe de circulation plus puissante est donc nécessaire et la circulation naturelle est impossible;
- lorsqu'il est chauffé, l'antigel se dilate jusqu'à 40%, il est donc nécessaire d'utiliser un grand vase d'expansion de type fermé;
- le propylène glycol est très fluide, il pénètre donc dans les composants du système de chauffage à travers lequel l’eau ne pénètre pas;
- le propylène glycol est incompatible avec les tuyaux galvanisés, car au contact, l’additif antigel perd ses propriétés;
- lorsqu’il fait bouillir de l’antigel (ce qui est probable lors de l’utilisation de fours), il se produit une réaction chimique irréversible qui a pour conséquence de vider et de remplir à nouveau l’ensemble du système.
Pour l'antigel, le système de chauffage doit être calculé à l'avance - son utilisation dans des projets mis en œuvre pour l'eau est assez problématique.
De plus, le projet utilisant de l'antigel coûtera beaucoup plus cher qu'un système de chauffage de l'eau. Par conséquent, l’utilisation d’antigel n’a pas encore été généralisée dans les habitations privées pour le chauffage des réchauds, et d’autres méthodes sont utilisées pour éviter le gel.
Le drainage de l’eau du circuit et de la chemise ou de la chaudière est la solution la plus courante au problème posé par une longue absence des propriétaires de la maison. Outre les travaux supplémentaires, cette méthode a pour inconvénients d’accéder de l’air aux éléments métalliques du système par l’air et, partant, de propager la corrosion.
De plus, comme solution au problème sur une courte période, l’intégration dans le circuit de chauffage d’une chaudière électrique de petite capacité est utilisée. Son travail à un niveau minimum de consommation d'énergie est capable de maintenir temporairement une température de l'eau positive.
Vidéo utile sur le sujet
Système de chauffage fonctionnel basé sur le poêle et le circuit d'eau dans une maison privée d'une superficie de 80 mètres carrés:
La chaleur est fournie au système de chauffage à partir de poêles et de cheminées par portions, ce qui complique la tâche de calcul des paramètres des éléments du circuit de chauffage. Il est assez problématique de travailler sur le remaniement des contours. Par conséquent, avec un manque d'expérience dans ce domaine, il est préférable de faire appel à des spécialistes ayant les compétences nécessaires pour résoudre de tels problèmes.
