Rúra s vodným okruhom pre domáce vykurovanie: možnosti implementácie

Ohrev sporáku je klasický pre chladné Rusko, ale z nejakého dôvodu sa často považuje len za alternatívu centrálneho, elektrického alebo plynového vykurovania. Zariadenie s vodným okruhom na vykurovanie domu môže zatiaľ poskytnúť svojim obyvateľom nielen žiaduce tepelné energie, ale aj horúcu vodu pre domáce a hygienické potreby.

Výhody a nevýhody vykurovania v sporáku

Konvenčné drevené kachle alebo krb ohrievajú miestnosť kombináciou radiačnej a konvekčnej výmeny tepla. Vyhrievané masívne steny pece vyžarujú tepelnú energiu, prenášajú ju do vzduchu a predmety miestnosti. Studený vzduch sa postupne nahrádza zahrievaním.

Ohrev sporáku má niekoľko nepochybných výhod:

• nevyžaduje pripojenie k elektrickej a plynovej komunikácii. Palivo: palivové drevo, uhlie, rašelinové brikety – spravidla lacné a šetrné k životnému prostrediu, jeho spaľovanie nepoškodzuje životné prostredie;
• Radiálny prenos tepla je najpohodlnejší;

Zaujímavé! Radiačná (aka žiarivá) výmena tepla je jediný typ výmeny tepla, ktorý sa vyskytuje bez účasti nosiča tepla.

• Väčšina krbových kachlí pre domácnosť (dlhé spaľovanie alebo konvenčné) je multifunkčná, môže byť použitá nielen na vykurovanie, ale aj na ohrev a varenie vody (ako v sporáku, tak aj na povrchu varnej plochy);
• v horúcom období masívna tehlová pec pre dom prispieva k klimatizácii miestnosti: vzhľadom na to, že je vždy postavená na samostatnom základe, prebytočné teplo je odstránené na zem;
• kachle alebo krb vytvára v dome zvláštnu atmosféru a v mnohých prípadoch je prvkom, ktorý určuje štýl interiéru.

Avšak spolu s výhodami vykurovania v kachle sú aj nevýhody:

• rozmery – kapacita vykurovacích pecí pre dom závisí na ich rozmeroch;
• zotrvačnosť – tradičné tehlové kachle pre dom má veľa času na zahriatie a uvedenie do prevádzky. Je pravda, že moderné liatinové sporáky pre domácnosť, pece, krby, kachle a buleryana sú prakticky bez tohto nevýhodu;
• vysoké tepelné straty spôsobené nízkou účinnosťou (účinnosť) – veľké množstvo tepelnej energie prechádza komínom do atmosféry;
• nemožnosť zabezpečiť jednotné vykurovanie doma. Horúci vzduch postupne vytláča chlad, ale stáva sa nerovnomerne – teplota môže byť príliš vysoká v blízkosti pece a príliš nízka vo vzdialenosti od nej;

Fakt! Pec môže ohriať len tie miestnosti, ktoré sú priľahlé k nemu priamo. Preto v časti budovy vzdialenej od nej bolo často potrebné zariadiť ďalšie kachle.

• potreba neustálej údržby – kachle vyžadujú kladenie palivového dreva, čistenie popolových jám z trosiek a komínov zo sadzí a trosiek, podpora spaľovacieho procesu, regulácia chuti;
• kontrola zložitosti – je ťažšie kontrolovať proces spaľovania paliva v peci ako v kotloch;
• potreba dobrej trakcie – potreba intenzívneho spaľovania, ako aj odstránenie plynov oxidu uhoľnatého;
• požiarne nebezpečenstvo – pre zaistenie požiarnej bezpečnosti je potrebná izolácia komínov, najmä pre sporáky v drevenom dome. Ďalší faktor požiarneho rizika je vytvorený skutočnosťou, že okamžité zastavenie procesu horenia v peci nie je možné;
• potreba neustáleho doplňovania a skladovania zásob paliva, ako aj likvidácia odpadu: troska a popol.

Ako už bolo uvedené, konvenčné kachle nie sú schopné zabezpečiť rovnomerné vykurovanie všetkých miestností v dome. V moderných krboch a krboch je tento problém čiastočne riešený zostavením konvekčnej komory, ku ktorej je pripojený potrubný systém. Výsledkom je, že prietok teplého vzduchu z pece nie je ponechaný na seba, ale pohybuje sa v obmedzenom priestore rúr a je regulovaný ventilmi, chlopňami, mriežkami a ďalšími prídavnými zariadeniami.

Avšak kanály pre dýchacie cesty sú objemné, vyčerpajú využiteľný priestor, s nárastom ich dĺžky a počtu zákrut, zvyšujú tepelné straty. Potrebujú monitorovanie a údržbu: pravidelné čistenie prachu, sadzí a sadzí. Samotný vzduch má nízku špecifickú tepelnú kapacitu, pre prenos tepla do miestnosti vzdialenej od pece sa vyžaduje nútené vstrekovanie hromadenia ohriateho vzduchu ventilátorom. Preto je voda ako chladivo v mnohých ohľadoch výhodnejšia ako vzduch.

Fakt! Špecifické teplo vody je takmer štvornásobok špecifického tepla vzduchu. Stačí porovnávať 4,187 kJ / (kgXK) a 1,055 kJ / (kgXK).

Horúca voda sa ľahko dopravuje potrubím s malým priemerom a zároveň prenáša tepelnú energiu na dlhé vzdialenosti. Okrem toho je voda neškodná, nehorľavá, netoxická, chemicky neutrálna a vždy dostupná látka.

Princíp fungovania vykurovacieho okruhu je jednoduchý – chladiaca kvapalina (v tomto prípade voda) sa ohrieva počas spaľovania paliva, potom sa rozširuje cez rúrky a odvádza teplo do okolitého priestoru.

Prototyp moderných kotlov na tuhé palivá a kachle na spaľovanie dreva je už dlho známy mnohým pre dom – to je „Švéd“. Kovová nádrž je zabudovaná do švédskej pece, ktorá je naplnená studenou vodou pred pokladaním dreva a zapálením. A aj keď voda v procese vykurovania dlho ohrieva, vydáva teplo rovnako dlho – po dlhom čase po vypálení plameňa.

Postupne sa vodná nádrž premenila na výmenník tepla, čím sa umožnilo pripojenie systému diaľnic na domáce vykurovanie a zásobovanie teplou vodou.

Charakteristickým znakom akejkoľvek pece na vykurovanie domu vybaveného vodným okruhom je výmenník tepla, inak nazývaný cievka, radiátor alebo kotol. Toto zariadenie je schopné ohrievať neobmedzené množstvo vody. Rozmery a tvar nádrže závisí od objemu spaľovacej komory a môže sa líšiť v širokom rozmedzí.

V niektorých verziách pecí na vykurovanie domu je výmenník tepla inštalovaný priamo do pece, ale pri tejto metóde hrozí nebezpečenstvo úniku tepla (tj vody) alebo dokonca výbuchu, ak sa prehreje a varí. Navyše v tomto prípade sa kapacita spaľovacej komory nevyhnutne znižuje. Bezpečnejšou možnosťou je vložiť výmenník tepla do uzáveru komína. V takomto prípade väčšina horúceho vzduchu, vychádzajúceho z pece, ohrieva chladiacu kvapalinu skôr, než sa vytlačí potrubím do ulice.

Nezávislý výpočet výkonu a veľkosti výmenníka tepla je pomerne náročná úloha pre niekoho, kto nie je vykurovacím inžinierom, ale vo väčšine prípadov je možné urobiť hrubý odhad.

Dobrá rada! Prax ukázala, že s výškou stropu 2,5 až 2,7 m na 10 m² Plocha domu vyžaduje od 1 do 1,2 kW výkonu vykurovacieho systému.

Bežná pec pre dom na drevo za hodinu vyčleňuje asi 6,5 tisíc kcal, čo stačí na zahriatie malej vidieckej budovy. Prítomnosť vodného okruhu zvýši úroveň pohodlia zdvojnásobená. Po výpočte tepelných strát je možné vypočítať výkon samotného výmenníka tepla. Výkon tepla z každého štvorcového metra jeho plochy sa pohybuje od 5 do 10 kW. Táto skutočnosť je základom pre určenie požadovaného výkonu.

V skutočnosti nie je potrebné ponoriť sa do zložitých vzorcov. Stačí sa obrátiť na špecialistov, ktorí na základe už pripravených stolov vyberú tepelný výmenník pre pec súkromného domu, ktorý zodpovedá nastaveným parametrom budovy a vykurovaciemu systému v nej.

Predtým, ako sa rozhodne o návrhu registra (takzvaného tepelného výmenníka) pece pre dom, je potrebné rozhodnúť, aký materiál bude vyrobený. Existuje niekoľko možností:

• meď – na jednej strane je medená cievka veľmi účinná, pretože tepelná vodivosť tohto materiálu je jedným z najlepších. Na druhej strane je jeho teplota topenia 1083 ° С av ohništi je možné v prípade havarijných situácií, ktorých výskyt nemožno nikdy úplne vylúčiť, sa môže zvýšiť na 1200 ° С. Z tohto dôvodu bol zavedený kategorický zákaz používania medi v tehlovej požiarnej peci. Okrem toho treba venovať pozornosť skutočnosti, že kondenzát, ktorý vznikol počas chladenia okruhu, obsahuje agresívne chemické zlúčeniny, ktoré spôsobujú koróziu.
• liatina – liatinové radiátory sú veľmi odolné proti korózii, ale krehké a tepelná deformácia, ku ktorej dochádza počas chladenia a ohrevu, môže viesť k vzniku trhlín a poškodeniu výmenníka tepla. Okrem toho je register liatiny – vzhľadom na skutočnosť, že tento kov je ťažko spracovateľný – zostavený z liatych častí pomocou závitov a tesnení, čo vedie k zníženiu spoľahlivosti jednotky ako celku;

• oceľ – najdostupnejší a ľahko spracovaný materiál. Výmenníky tepla sa odporúča vyrobiť z teplej odolnej ocele s hrúbkou od 3 do 5 mm pomocou bezšvíkových rúrok. Zároveň je potrebné udržiavať takýto režim ohrevu, v ktorom sa vytvára menej kondenzátu, a nikdy nevypúšťať chladivo, pretože výrobky z ocele sú náchylné na koróziu;
• tepelne odolná nehrdzavejúca oceľ – najlepší, ale aj najdrahší materiál pre radiátorový sporák pre súkromný dom.

Dobrá rada! Najvhodnejšou oceľou pre výmenník tepla je AISI 304. Pri výrobe dielov je žiaduce použiť laserové rezanie a zváranie v prostredí argónu.

V závislosti od materiálu môže byť výmenník tepla vyrobený z kruhových alebo tvarovaných obdĺžnikových rúrok, plechov alebo kombinácie týchto častí. Metóda umiestnenia a inštalácie závisí od jeho tvaru:

• oceľový výmenník tepla – možno umiestniť na najhorúcejšie miesto, tj do spaľovacej komory. Na výrobu použitého oceľového plechu hrúbky 3 – 4 mm v kombinácii s rúrkami s priemerom 40 – 50 mm na pripojenie prietokových a spätných vedení. Aby sa zabránilo tvorbe parných uzáverov, musí byť horná prívodná voda na najvyššom mieste výmenníka tepla, pretože pri vniknutí parnej zástrčky do vykurovacieho systému hrozí nebezpečenstvo vodného kladivka. To zase povedie k zničeniu potrubia alebo radiátorov. Aby voda vo výmenníku tepla neviedla, jeho vnútorná vôľa musí byť najmenej 30 mm;

• rúrkový výmenník tepla – z rúrok: guľatá s priemerom 40 – 50 mm alebo obdĺžniková prierezová časť 40 x 60 alebo 60 x 60 mm. Môže byť tiež umiestnený v krbe (za predpokladu, že nie je vyrobený z medi), priestorové riešenie závisí od konkrétnej pece. Hlavná vec – prístroj by nemal blokovať dvere na záložku palivových, roštových a dymových výfukových kanálov. Ak je pec ohrievaná na varenie, rúrky výmenníka tepla sú položené iba pozdĺž bočných plôch spaľovacej komory;
• trubicový plochý register – najčastejšie sa nachádzajú v dymových kanáloch alebo v uzávere pece, kde sú podmienky priaznivejšie, takže môžu trvať dlhšie ako radiátory v peci. Ich rozmery sú celkom pôsobivé, lebo sa nachádzajú na miestach, kde je zber tepla malý, a musia byť vypočítané vopred, pretože by nemali existovať žiadne prekážky na výstupe spalín.

Montáž výmenníka tepla by sa mala uskutočňovať iba v zamýšľanej peci pre dom. Pokyny pre videozáznamy a fotografie jednoznačne potvrdzujú potrebu zapájať kachle profesionálne a dodržiavať niekoľko pravidiel:

• po výrobe musí byť výmenník tepla dvakrát natlakovaný tlakom 6 bar: pred inštaláciou v peci a tiež po nej;
• tepelný výmenník sa namontuje bezprostredne po založení pece pod kachlom, po ktorom sa položí;
• Neodporúča sa, aby bol výmenník tepla vložený do muriva pece! Medzi ňou a stenami by mala byť medzera 10 – 15 mm, kompenzácia tepelnej rozťažnosti;

• pri inštalácii potrubia nechajte medzeru 5 mm a naplňte ju azbestovou šnúrou alebo iným tepelne odolným tesnením;
• úsek potrubia na výstupe musí mať dĺžku najmenej 10 × 15 cm, čo umožní rezanie nového vlákna v prípade jeho poškodenia;
• vykurovacie potrubia sú pripojené k výmenníku tepla iba pomocou tepelne odolného tesnenia;
• rekonštrukciu hotovej pece na inštaláciu vodného okruhu v nej musí vykonať iba odborník.

Pre bezporuchovú prevádzku vykurovacieho systému je tiež potrebné dodržiavať pravidlá prevádzky:

1. Nepoužívajte rúru s prázdnym výmenníkom tepla: rýchlo sa spáli.
2. Pri prevádzke pece neodpájajte výmenník tepla od vykurovacieho systému. Pri zahrievaní sa voda rozširuje a pretlak môže spôsobiť výbuch.
3. Studenú vodu nevkladajte do ohrievaného výmenníka tepla. Teplotné deformácie môžu poškodiť.
4. Na zvýšenie účinnosti vykurovacieho systému môžete použiť obehové čerpadlo.
5. V prípade potreby použite nemrznúce prostriedky v obryse pece s ohrevom vody.
6. V najnižšom bode vykurovacieho systému by mal byť namontovaný kohútik na vypúšťanie vody.

Hlavné nevýhody systému na ohrev vody sú spojené s fyzikálnymi vlastnosťami chladiacej kvapaliny, teda s vodou. Pri zmrazení pri 0 ° C dosiahne voda (presnejšie už ľad) svoj maximálny objem pri -4 ° С. Rozšírenie vody zmrazené v potrubiach môže spôsobiť prasknutie. Aby ste tomu zabránili, je potrebné vypustiť vodu z vykurovacieho systému, ak sa v chladnej sezóne nepoužíva, alebo ju vymeňte špeciálnou nemrznúcou kvapalinou.

Moderné tehlové kachle s vodným okruhom pre domáce vykurovanie sú komplexné inžinierske tepelné inžinierstvo. Jeho inštalácia si vyžaduje vypracovanie samostatného projektu vo fáze návrhu štruktúry ako celku a s najväčšou pravdepodobnosťou nebude robiť bez zapojenia špecialistov.