Esistono molti modi per riscaldare una casa privata associata all'uso di gas ed elettricità. Tuttavia, un'opzione comprovata con l'uso di forni a combustibile solido. Utilizzare il riscaldamento della stufa nella sua forma classica con il rilascio di calore nell'aria dalle pareti del forno è efficace solo per le stanze di piccole dimensioni.
Per una distribuzione uniforme e rapida del calore, vengono utilizzati i circuiti di riscaldamento, dove viene utilizzato aria o acqua come refrigerante.
Contenuto dell'articolo:
- Riscaldamento con sistema di aria
- Il dispositivo di riscaldamento dell'acqua sulla base del forno
- Gli elementi principali del riscaldamento dell'acqua
- Tipi di scambiatori di calore e metodi di posizionamento
- Circolazione dell'acqua nel circuito di riscaldamento
- Regole di utilizzo del serbatoio di espansione
- La scelta tra tubi e radiatori
- Prevenire il congelamento del sistema di riscaldamento
- Video utile sull'argomento
Riscaldamento con sistema di aria
La ragione della preferenza sostenibile, che i proprietari di case private danno all'opzione di riscaldamento della stufa, è il basso costo e la disponibilità di legna da ardere, bricchette di combustibile o carbone.
Lo svantaggio è che lo spazio trattato è limitato, che può essere eliminato disponendo un sistema di acqua e aria basato su un'unità di mattoni.
La specificità del dispositivo per riscaldare edifici bassi con un forno è presentata nella selezione delle foto:
Il principio di funzionamento del riscaldamento ad aria sulla base di una stufa o camino è il trasferimento di un flusso caldo riscaldato alla temperatura di lavoro in uno scambiatore di calore o in una caldaia. L'aria entra direttamente nella stanza o attraverso i condotti dell'aria. A causa del percorso relativamente piccolo, non ha tempo per perdere la temperatura. Il risultato è una distribuzione uniforme del calore in tutta la casa.
La camera per riscaldare l'aria è disposta sopra il forno, in modo che la superficie superiore calda del forno e il camino trasferiscano la massima quantità di calore ad esso. La circolazione dell'aria avviene naturalmente o con l'aiuto dei fan.
La circolazione naturale si verifica a causa della differenza nella densità di aria fredda e calda. L'aria fredda che entra nella camera di riscaldamento sposta l'aria calda nei condotti dell'aria. Questo metodo non richiede la presenza di elettricità, tuttavia, se l'aria non si muove abbastanza velocemente attraverso la camera di riscaldamento, diventa molto calda, il che può causare problemi.
La circolazione forzata avviene con l'uso di ventole o pompe. Tuttavia, il riscaldamento dell'ambiente avviene più rapidamente e in modo uniforme. Con la ventilazione forzata, regolando la sua modalità, è possibile controllare facilmente il volume di aria fornita alle varie stanze, determinando in tal modo il microclima delle singole stanze della casa.
In base al tipo di fornitura di aria fredda, i sistemi sono suddivisi in due tipi:
- Con il pieno riciclaggio Le masse d'aria riscaldate si alternano a quelle refrigerate all'interno della stessa stanza. Lo svantaggio del circuito è che la qualità dell'aria diminuisce a ogni ciclo di riscaldamento / raffreddamento.
- Con parziale recupero. Parte dell'aria fresca viene prelevata dall'esterno, che viene miscelata nell'aria dalla stanza. Dopo il riscaldamento, la miscela di due parti d'aria viene fornita al consumatore. Vantaggio in qualità dell'aria stabile, mancanza di dipendenza energetica.
È chiaro che il primo gruppo include sistemi di canali con il movimento naturale del refrigerante dell'aria. Il secondo gruppo comprende opzioni con il movimento forzato dell'aria, per il cui movimento non è necessario organizzare una rete di canali.
I principali vantaggi del riscaldamento ad aria rispetto all'acqua:
- alta efficienza;
- senza problemi;
- nessun radiatore nelle stanze.
Il contorno del dispositivo con movimento forzato consente di fare a meno della costruzione del sistema di canali. Inoltre, questa varietà può essere combinata con l'aria condizionata, l'umidificazione e la ionizzazione dell'aria.
Se l'installazione di un dispositivo che stimola il movimento dell'aria riscaldata non è pianificata, i seguenti metodi vengono utilizzati per migliorare le prestazioni della stufa:
L'aumento di efficienza aumenta spontaneamente la velocità del flusso d'aria: più velocemente l'aria si riscalda, più intenso è il cambiamento nella massa d'aria riscaldata e riscaldata.
I principali svantaggi del riscaldamento ad aria rispetto all'acqua:
- quando si utilizza un forno, la temperatura dell'aria fornita ha una portata considerevole, diversamente dall'utilizzo di altri mezzi di riscaldamento;
- i condotti dell'aria hanno un grande diametro, quindi l'installazione deve essere effettuata in fase di costruzione;
- preferibilmente la posizione del forno nel seminterrato, altrimenti è necessario utilizzare ventilatori che emettono rumore.
Il movimento dell'aria nella stanza ha un lato negativo - solleva polvere, ma l'uso di filtri su la canalizzazione consente a questa polvere di essere efficacemente catturata, riducendo così la quantità totale di polvere nel casa.
Un'altra caratteristica del riscaldamento ad aria con un lato positivo e negativo è la velocità di trasferimento del calore. Da un lato, le stanze si riscaldano più velocemente rispetto a quando sono riscaldate da un circuito idraulico, dall'altra l'inerzia termica è assente: non appena la stufa o il focolare si spengono, la stanza inizia immediatamente calmati
A differenza dell'installazione di riscaldamento ad acqua del sistema di riscaldamento dell'aria non è difficile. Tutti gli elementi (tubi, curve, griglie di ventilazione) possono essere semplicemente collegati senza saldatura. Ci sono condotti d'aria flessibili che possono assumere qualsiasi forma, a seconda della geometria dei locali.
Nonostante questo, i sistemi di riscaldamento ad aria basati su stufe o caminetti non sono ancora diffusi. Molto più spesso in un singolo edificio basso, un circuito idrico viene utilizzato per riscaldare i locali.
Il dispositivo di riscaldamento dell'acqua sulla base del forno
I principi di funzionamento di qualsiasi sistema di riscaldamento dell'acqua si basano sulla distribuzione del calore da una fonte locale in tutta la stanza, utilizzando il movimento dell'acqua lungo il circuito di riscaldamento.
Gli elementi principali del riscaldamento dell'acqua
Per un circuito di riscaldamento con circuito idraulico, gli elementi principali sono:
- una stufa o camino con uno scambiatore di calore in cui l'acqua è riscaldata;
- circuito di riscaldamento, in cui il calore viene trasferito nella stanza;
- serbatoio di espansione per evitare danni al sistema a causa di una maggiore pressione;
- pompa di circolazione per assicurare il movimento dell'acqua intorno al circuito.
Esistono regole generali per il funzionamento del riscaldamento dell'acqua, come gli schemi elettrici, che sono ben noti e devono essere seguiti. Tuttavia, quando si utilizza un forno come fonte di calore, vi sono requisiti specifici associati alla caratteristica del regime di temperatura.
I forni non si riscaldano rapidamente e si raffreddano lentamente, si verifica una generazione di calore non uniforme e solo L'installazione corretta di tutti i componenti del sistema consentirà di evitare problemi con il riscaldamento di alta qualità. locali della casa.
Tipi di scambiatori di calore e metodi di posizionamento
Per la produzione dello scambiatore di calore per i forni, viene utilizzato acciaio inossidabile "nero" o acciaio inossidabile resistente al calore. L'uso della ghisa come materiale per la produzione è difficile, ma è possibile utilizzare prodotti in ghisa finiti, come i radiatori in ghisa.
È possibile utilizzare il rame, che ha una conduttività termica migliore dell'acciaio, ma il prezzo di tale dispositivo sarà elevato. Si raccomanda che lo scambiatore di calore sia realizzato in acciaio con uno spessore di 3 mm. A temperature elevate del forno, derivanti dall'uso di carbone o, in particolare, di coke, è necessario utilizzare acciaio di 5 mm di spessore.
Gli scambiatori di calore possono essere suddivisi in tre tipi:
- registri, bobine e radiatori, costituiti da una serie di tubi;
- camicie (caldaie), saldate da lamiera d'acciaio;
- versione combinata sotto forma di pareti verticali collegate da tubi (i cosiddetti "libri").
Le camicie in lamiera d'acciaio sono più facili da realizzare e più facili da pulire dai prodotti della combustione del carburante, ma le strutture tubolari hanno un'ampia area di riscaldamento. Nella produzione di camicie deve tenere conto della pressione dell'acqua in eccesso che si verifica quando si utilizza un expander serbatoio di membrana o di sollevamento di acqua ad una grande altezza.
Lo scambiatore di calore per il riscaldamento dell'acqua sulla base del forno può essere realizzato con materiali di scarto:
In questo caso, è necessario utilizzare acciaio con uno spessore di almeno 5 mm e rinforzare ulteriormente le pareti con nervature di irrigidimento al fine di evitare la loro deformazione.
Le forme delle strutture tubolari possono essere diverse, tuttavia è necessario osservare la condizione che le dimensioni interne dei tubi siano di almeno 3 cm di diametro. Altrimenti, se la velocità di circolazione è lenta o la temperatura è troppo alta, è probabile che si verifichi una bollitura dell'acqua. I registri sono realizzati, di regola, da sagomati, e non da tubi tondi, per facilitare i lavori di saldatura.
È possibile effettuare autonomamente uno scambiatore di calore della dimensione richiesta. In questo caso, si dovrebbe prestare particolare attenzione alla qualità della saldatura. Se perde uno scambiatore di calore, tutta l'acqua scorrerà nel forno. Inoltre, per risolvere il problema, dovrete fare molto lavoro: smontare il forno, rimuoverlo, infilarlo e rimettere lo scambiatore di calore, quindi rimontare il forno.
Ci sono due opzioni per la posizione dello scambiatore di calore. Nel primo caso, viene posizionato direttamente nel focolaio, restringendo significativamente il suo spazio. Nel secondo caso, i registri sono installati nel cappuccio dei forni non correnti, tuttavia, il forno stesso ha in questo caso una struttura più complessa.
Quando si installa un tipo tubolare di scambiatore di calore, è necessario lasciare uno spazio tra esso e la parete della stufa. Questo è necessario per un migliore riscaldamento del liquido di raffreddamento e per la possibilità di pulire il registro. Periodicamente è necessario pulire sia le camicie che i registri, poiché in caso di forte intasamento con la cenere, l'efficienza di scambio termico diminuisce.
In presenza della pulizia del piano si verifica dopo la sua rimozione. Se il forno ha solo una funzione di riscaldamento, la pulizia avviene attraverso la porta della combustione.
Circolazione dell'acqua nel circuito di riscaldamento
I principi di base dell'organizzazione della circolazione naturale dell'acqua nel sistema sono di simulare un "collezionista" accelerazione "all'uscita dallo scambiatore di calore e nella creazione di una pendenza costante dei tubi del circuito di riscaldamento del valore di 3-5 gradi. Il significato generale del "collettore di fuga" è che l'acqua riscaldata dal forno sale verticalmente verso l'alto e quindi viene distribuita lungo il circuito di riscaldamento.
La circolazione avviene a causa della differenza nel peso specifico dell'acqua fredda e calda. L'acqua fredda è più pesante dell'acqua calda e, scorrendo verso lo scambiatore di calore, sposta l'acqua calda sul tubo. Il punto di ingresso del "ritorno" deve essere inferiore all'uscita di acqua dai radiatori di riscaldamento, altrimenti la circolazione dell'acqua sarà molto lenta o non lo sarà affatto.
L'installazione di pompe di circolazione aumenta la velocità del movimento dell'acqua lungo il circuito di riscaldamento e, quindi, una distribuzione del calore più veloce e uniforme in tutta la casa. Allo stesso tempo è possibile utilizzare più pompe per diversi circuiti di riscaldamento.
In caso di picchi di corrente, è necessario applicare un regolatore di tensione, poiché il guasto della pompa può avere gravi conseguenze per l'intero sistema. Le pompe possono essere divise in due tipi rispetto alla posizione del motore: con un rotore "a secco" e "bagnato" un rotore, e su due tipi in tensione: possono funzionare da una rete di 220 Volt e da alimentatori in 12 Volt.
Il motore in pompe con rotore "a secco" è isolato dalla girante immersa con o-ring. Rispetto alle pompe con motore sommerso, le pompe "a secco" hanno un'efficienza maggiore.
Tuttavia, tra le carenze si può chiamare un livello di rumore elevato, la necessità di una manutenzione regolare e una riduzione della durata della vita. Pertanto, in una casa privata, di regola, utilizzare una pompa di circolazione con un rotore "bagnato".
La scelta del tipo di potenza della pompa dipende dalla possibilità di circolazione naturale dell'acqua nel sistema. Se è impossibile senza la partecipazione della pompa, allora la scelta dovrebbe essere fatta a favore dell'opzione con il supporto di 12 Volt e un gruppo di continuità.
Altrimenti, in caso di interruzione di corrente, l'acqua potrebbe bollire e il sistema non funzionerà. Se è possibile la circolazione naturale, è meglio acquistare un'opzione più comune e più economica con alimentazione a 220 volt.
Quando si installa una pompa con una potenza di 220 volt, è necessario organizzare la possibilità di funzionamento del sistema di riscaldamento durante un'interruzione di corrente. Per fare ciò, installare una valvola di arresto sul tubo e bypassarlo, installare un tubo di bypass con una pompa (il cosiddetto "bypass").
Sul tubo di bypass davanti alla pompa installare un filtro gru e quindi - una valvola di arresto. Regolando la posizione delle valvole di intercettazione sui tubi principale e di by-pass, è possibile attivare la modalità di circolazione forzata e naturale.
Di norma, la pompa è installata sul "tubo di ritorno" vicino al forno in modo che la temperatura del liquido che passerà attraverso la pompa sia la più bassa. Ciò prolungherà significativamente la vita della pompa. Inoltre, è necessario posizionare il massimo numero possibile di comandi del sistema di riscaldamento in un posto in modo che in caso di emergenza eliminazione.
Regole di utilizzo del serbatoio di espansione
Il fluido si espande quando viene riscaldato e, se questo accade in un sistema chiuso, la pressione al suo interno aumenta notevolmente e l'aumento di pressione è irto di sfondamento dell'acqua. L'uso di una valvola di sicurezza non è pratico, poiché dopo aver raffreddato l'acqua e ridotto il suo volume, l'aria verrà introdotta nel sistema.
Pertanto, nei circuiti di riscaldamento con il movimento forzato dell'acqua utilizzare speciali serbatoi di espansione, che sono di tipo aperto o chiuso. Il loro volume è calcolato sulla base non solo dell'espansione termica massima del liquido (5-7%), ma anche tenendo conto della possibilità di ebollizione del sistema.
Un serbatoio di tipo aperto equipaggia un circuito d'acqua di un forno di riscaldamento di tipo gravitazionale, vale a dire con trasporto naturale del trasportatore di calore. È un contenitore metallico di forma arbitraria, situato nella parte superiore del circuito di riscaldamento. Comunica direttamente con l'atmosfera, a causa della quale il liquido refrigerante è parzialmente evaporato.
La tubazione è collegata al quarto inferiore o inferiore del serbatoio e un tubo di diramazione è saldato sulla parte superiore per scaricare l'acqua in caso di trabocco e uscita dell'aria dal sistema. La pratica dimostra che il volume di un serbatoio di tipo aperto deve essere almeno pari al 15% del volume d'acqua nell'impianto di riscaldamento.
Il serbatoio del tipo chiuso o a membrana rappresenta il vaso chiuso con una membrana all'interno. Acqua, riscaldamento, aumenta la pressione, allunga la membrana ed entra nel serbatoio. In caso di sovrapressione, l'automazione viene attivata e il refrigerante in eccesso viene scaricato nella fogna.
Dopo la prima scarica, di solito non c'è motivo di riprodurlo, dal momento che il volume del refrigerante diventa uguale al volume del sistema.
Un serbatoio a membrana chiusa viene installato davanti alla pompa. Tale serbatoio, a differenza di un serbatoio di tipo aperto, non riesce a liberarsi dell'aria stessa, quindi nella parte superiore del contorno riscaldamento, è necessario installare una gru Mayevsky (presa d'aria meccanica) o il suo automatico analogico. L'unico elemento del serbatoio di membrana che alla fine può fallire è la membrana, quindi è meglio comprare un serbatoio con la possibilità di cambiare la membrana.
Al momento dell'acquisto di un serbatoio di tipo chiuso, che a volte viene chiamato un accumulatore idraulico, la cosa principale è non confonderlo con un accumulatore idraulico per l'approvvigionamento idrico. Per un serbatoio a membrana che viene utilizzato in riscaldamento, la temperatura di lavoro è fino a 120 gradi e la pressione è fino a 3 bar. Per l'acqua utilizzare serbatoi con temperature fino a 70 gradi e pressioni fino a 10 bar.
La scelta tra tubi e radiatori
Un sistema di tubi in plastica con radiatori (batterie) o un sistema di tubi metallici può essere utilizzato come circuito dell'acqua per il riscaldamento della stufa. Il vantaggio principale dei radiatori è che sembrano più belli rispetto ai condotti dell'aria massicci.
I cavi in plastica possono essere facilmente nascosti nel pavimento, poiché non emettono calore. Sebbene dalle regole il cablaggio del riscaldamento dell'acqua dovrebbe essere aperto. Tuttavia, le tubazioni polimeriche presentano dei limiti: non possono essere posate dove esiste la possibilità di fusione e azione diretta dei raggi UV.
Il vantaggio dei tubi metallici risiede nel prezzo più basso dell'intero circuito di riscaldamento, nella facilità di installazione e nei problemi di minore frequenza durante il funzionamento del sistema.
Un leggero vantaggio di un sistema di radiatori è anche la facilità di regolazione della temperatura. È possibile regolare anche i calcoli più accurati della temperatura della stanza. Ad esempio, a un bambino fino a 6 mesi si consiglia una temperatura di 19-21 gradi Celsius, mentre una temperatura confortevole nel resto della casa è considerata di 25 gradi.
Per garantire una tale temperatura per un lungo periodo di tempo nella stanza, è sufficiente chiudere completamente o parzialmente il rubinetto di erogazione del calore a uno dei radiatori. Nel caso di un tubo metallico, il problema può anche essere risolto, ma in un modo più complicato: per ridurre il trasferimento di calore del segmento del tubo utilizzando schiuma di poliuretano o gusci di alluminio.
Un'altra opzione del circuito di riscaldamento può essere un pavimento riscaldato ad acqua. Questa è una sensazione molto confortevole di approvvigionamento di calore per una persona, tuttavia, l'installazione di un pavimento riscaldato è molto più laboriosa rispetto alle opzioni considerate in precedenza.
Inoltre, quando si utilizza un pavimento riscaldato, non è possibile fornire una pendenza per la circolazione naturale dell'acqua, che in la combinazione con un tubo di piccolo diametro di un pavimento caldo porta alle condizioni obbligatorie per l'uso della circolazione la pompa.
Prevenire il congelamento del sistema di riscaldamento
L'uso dell'acqua come refrigerante ha un inconveniente: se l'impianto di riscaldamento si congela, la tubazione e gli apparecchi si danneggeranno. In questo caso è particolarmente difficile recuperare lo scambiatore di calore integrato nel forno.
Questo problema è rilevante per le case che in inverno non possono essere riscaldate per molto tempo. Un modo per prevenire danni al sistema è utilizzare antigelo progettato per sistemi di riscaldamento anziché acqua.
Per i locali residenziali, i fluidi a base di glicole propilenico sono utilizzati come antigelo come sostanza non tossica, a differenza del glicole etilenico.
Tuttavia, l'idea di utilizzare antigelo ha i suoi svantaggi:
- l'antigelo a base di glicole propilenico è costoso (da 80 p / litro);
- la capacità termica specifica dell'antigelo è inferiore a quella dell'acqua (circa il 15%), pertanto è necessaria una grande capacità del forno e una vasta superficie di dispositivi di riscaldamento dell'ambiente;
- l'antigelo ha una maggiore viscosità dinamica dell'acqua, quindi è necessaria una pompa di circolazione più potente e la circolazione naturale è impossibile;
- quando riscaldato, l'antigelo si espande fino al 40%, quindi è necessario utilizzare un grande serbatoio di espansione di tipo chiuso;
- il glicole propilenico è molto fluido, quindi penetra attraverso i composti del sistema di riscaldamento attraverso i quali l'acqua non penetra;
- il glicole propilenico è incompatibile con i tubi zincati, perché a contatto l'additivo antigelo perde le sue proprietà;
- quando si fa bollire l'antigelo (che è probabile quando si usano i forni) si verifica una reazione chimica irreversibile, a seguito della quale l'intero sistema dovrà essere drenato e riempito di antigelo.
Per l'antigelo, il sistema di riscaldamento deve essere calcolato in anticipo - è piuttosto problematico utilizzarlo in progetti implementati per l'acqua.
Inoltre, il progetto con l'uso di antigelo sarà molto più costoso di un sistema di riscaldamento dell'acqua. Pertanto, l'uso di antigelo non è ancora diffuso nelle case private per il riscaldamento della stufa, e altri metodi sono usati per prevenire il congelamento.
Il drenaggio dell'acqua dal circuito e il registro di camicia o forno è la soluzione più comune al problema con una lunga assenza dei proprietari della casa. Oltre al lavoro aggiuntivo, gli svantaggi di questo metodo includono l'accesso dell'aria agli elementi metallici del sistema dall'interno e, di conseguenza, la diffusione della corrosione.
Inoltre, come soluzione al problema per un breve periodo di tempo, viene utilizzata l'integrazione nel circuito di riscaldamento di una caldaia elettrica di piccola capacità. Il suo lavoro a un livello minimo di consumo energetico è in grado di mantenere temporaneamente una temperatura dell'acqua positiva.
Video utile sull'argomento
Sistema di riscaldamento funzionante basato sulla stufa e il circuito dell'acqua in una casa privata con una superficie di 80 metri quadrati:
Il calore viene fornito al sistema di riscaldamento da stufe e caminetti in porzioni, il che complica il compito di calcolare i parametri degli elementi del circuito di riscaldamento. È piuttosto problematico eseguire lavori sulla rielaborazione del contorno, quindi, con una mancanza di esperienza in questo settore, è meglio rivolgersi a specialisti che hanno le capacità per risolvere tali problemi.
