Un horno con un circuito de agua para calentar una casa: características de calefacción de horno + selección de la mejor opción
La leña y el carbón siguen siendo en muchas regiones los tipos de combustible más asequibles, con la ayuda de los cuales se calientan las cabañas privadas. Sin embargo, la calefacción de la estufa se elige no solo por el bajo costo y la disponibilidad general de energía, sino también por el bajo costo de su disposición.
Además, además de muchas ventajas, una estufa con un circuito de agua para calentar una casa tiene muchos inconvenientes. No siempre esta opción es óptima. Tratemos de entender los matices de tal sistema de calefacción.
El contenido del artículo:
Características de la calefacción basada en la estufa.
La calefacción de estufas es la norma para las aldeas rusas, cuya fiabilidad y practicidad han sido probadas durante siglos. Y hoy en muchas casas de pueblo hay estufas con una estufa para cocinar y un hogar para hornear pan.
Algunos de ellos están equipados con un circuito de agua del sistema de calefacción, mientras que otros no. Pero los propietarios no tienen prisa por echarlos y cambiarlos a calderas modernas. Todavía no se ha inventado un método de calentamiento más libre de problemas y sin problemas.
Como combustible en tales estufas de la aldea, queman:
- carbón
- turba
- leña
- briquetas (eurowood).
No hay una diferencia fundamental entre estos tipos de combustible en términos de la disposición de la estufa en el interior y la disposición del sistema de calentamiento de agua en una casa privada. Algunos de ellos dan más calor, mientras que otros se queman por más tiempo. Pero el diseño del horno y el diseño de la tubería con el refrigerante en las habitaciones son los mismos en todos los casos.
Entre las ventajas de la calefacción por estufa se encuentran:
- falta de dependencia de la disponibilidad de electricidad en la red;
- el costo relativamente bajo del sistema de calefacción;
- bajo costo de combustible sólido y la posibilidad de usar sus diferentes tipos;
- extrema facilidad de uso;
- transferencia de calor a largo plazo (para estructuras de ladrillo);
- universalidad: adecuado para calentar y cocinar al mismo tiempo.
Si una casa privada no puede conectarse al gas principal, entonces una estufa de leña será la mejor opción para calentarla.
La única excepción es cuando el carbón o la leña no están disponibles en un área en particular. Pero tal opción en Rusia es la excepción más que la norma.
Además, de las deficiencias del calentamiento del horno, debe mencionarse:
- calentamiento prolongado del sistema antes del inicio de la transferencia de calor;
- pérdida de masa de espacio utilizable en la casa debido a la masividad del horno;
- peso pesado de la construcción del horno de ladrillos;
- baja eficiencia debido a la salida de una cantidad significativa de calor en la tubería;
- alto riesgo de incendio con uso indebido.
La estufa de ladrillo para calentar y cocinar para una casa privada con calentamiento de agua, dependiendo del diseño y el número de hileras puede pesar de 1.5 a 10 toneladas. Además, el peso de la tubería se agrega aquí.
La base para tal masa requiere un costo poderoso y costoso, que también se puede llamar un menos de los sistemas de calefacción en consideración.
Calentador de agua
El horno para el sistema de calefacción bajo consideración debería idealmente calcularse y construirse simultáneamente con la casa. Si ya se ha erigido un edificio residencial, será difícil instalar una construcción de ladrillo en él. Y a menudo esto es completamente imposible debido a la necesidad de hacer una base sólida y reconstruir el sistema de viga.
El calentamiento de agua a base de horno consiste en:
- directamente estufa (metal o ladrillo);
- un intercambiador de calor dentro o alrededor del horno, así como en forma de espiral alrededor de la chimenea;
- Circuitos domésticos con refrigerante y un tanque de expansión en el ático.
Además, en algunos casos, este sistema de calefacción se complementa con una bomba de circulación y un acumulador hidráulico. Sin embargo, esta versión extendida se usa extremadamente raramente, ya que requiere una fuente de alimentación ininterrumpida y conduce a un aumento en el precio de todo el circuito.
Y la principal ventaja de las estufas de calentamiento de agua es el bajo costo del dispositivo. No vale la pena complementarlo con elementos caros y propensos a la rotura.
Circuito de circulación de agua
El sistema de calentamiento de agua en las casas está construido con circulación natural (gravitacional) o forzada del refrigerante. Si se realiza sobre la base de una estufa de leña, es mejor dar preferencia a la primera opción.
Se recomienda equipar estufas de calentamiento de agua solo en casas de un piso con un área de hasta 150 m2. En este caso, puede hacerse gravitacional sin bombas adicionales.
Si es necesario calentar una casa de campo en un par o más pisos, entonces es mejor implementar esto sobre la base de una caldera más potente. El horno para tales edificios tendrá que construirse simplemente enorme, lo cual es costoso de implementar. Y la cantidad de combustible tendrá que ser vertida en ella cada vez que sea considerable. Y hacerlo está altamente desaconsejado debido al mayor riesgo de incendios.
El clásico sistema de calefacción por estufa con circulación natural de agua consta de:
- intercambiador de calor como parte de la estufa;
- contorno de una tubería de metal;
- radiadores (generalmente reemplazados por tubos gruesos en habitaciones);
- Tanque de expansión.
Si se decide calentar el agua en una casa de campo con sus propias manos, entonces es mejor diseñarlo de acuerdo con este esquema. La instalación y el cálculo de esta opción es más fácil de realizar que con el movimiento forzado del agua.
Si la caldera está automatizada y el agua se calienta constantemente según sea necesario, la estufa de leña se calienta una o dos veces al día. Es en estos momentos que el refrigerante en el horno se calienta para emitir calor en las habitaciones. Después de perseguirlo con una bomba a través de las tuberías del circuito no tiene sentido. De todos modos, nada en una cámara fría se calentará.
Al optar por una estufa de leña o carbón, los propietarios de casas particulares generalmente esperan obtener un sistema de calefacción autónomo. Si instala equipos de bombeo que requieren energía de la red eléctrica para su funcionamiento, será difícil hablar de autonomía.
Horno - ladrillo o metal
Una estufa de ladrillo se calienta más tiempo, pero también emite calor al espacio que la rodea. El análogo del acero, por el contrario, se calienta rápidamente y también se enfría rápidamente después de quemar combustible. Este problema se resuelve parcialmente debido a la presencia de grandes volúmenes de refrigerante en el circuito de agua.
Sin embargo, cuanto más agua tenga que almacenar en el sistema, más costosa será la de los materiales.
Un horno de acero para calentar agua con una potencia de 5-15 kW, sin combustible ni agua, esta es una estructura que pesa 100-300 kg. Tal estufa de barriga se puede colocar de manera segura en rezagos reforzados. Los cimientos del horno se deben verter cuando la estufa pesa más de 700-800 kg. Ahora, si es ladrillo, entonces el trabajo concreto definitivamente no es suficiente.
En comparación con el metal, una estufa de ladrillo pesa más, cuesta más y es más difícil de instalar. Sin embargo, tiene una mayor eficiencia y menos riesgo de congelar el circuito con una ruptura de la tubería debido a la formación de hielo en el interior. Si todo se decide hacer a fondo para usted y su residencia permanente, se recomienda detener la elección de la opción de ladrillo.
Tubos - acero inoxidable o plástico metal
Si el sistema de calefacción se construye sobre la base de una caldera de agua caliente, se puede atar no solo con tubos de acero, sino también con tubos de plástico y polipropileno. Sin embargo, si la estufa de leña calienta el agua, entonces el circuito con el refrigerante debe crearse solo de acero inoxidable.
Metalloplastik está diseñado para funcionar con un refrigerante calentado a 90–95 ° С. Por un corto tiempo, puede transferir y calentar a 110–120 ° С. Al mismo tiempo, la automatización de las calderas y las calderas inicialmente no permite el calentamiento del agua a tales grados. Para pisos cálidos, calienta hasta 30–45 ° С, y para baterías hasta 60–65 ° С.
Sin embargo, en el caso de una estufa de leña, las temperaturas por debajo de los cien no solo son posibles, sino lejos de ser poco comunes. No se recomienda arriesgar y jugar a la ruleta rusa, atar este horno con tubos de plástico. Es mejor dar acero inoxidable más confiable.
Además, las tuberías derivadas que salen del horno de la bobina para conectar las tuberías del circuito definitivamente se calentarán a temperaturas muy altas. Menos de medio metro los separa del fuego abierto. Es peligroso conectar cualquier tubo de plástico a ellos debido al riesgo de que este último se derrita.
Disipación de calor: radiadores o registro
El calor se suministra desde la estufa al circuito de calefacción en porciones durante varias horas, mientras que la leña o el carbón se queman en el horno. Si hay poca agua en el sistema de calefacción, la casa se levantará rápidamente. Por lo tanto, en las aldeas, dicha calefacción generalmente está hecha de gruesos tubos de acero y no sobre la base de radiadores más familiares para los ciudadanos.El registro de calefacción para estufas de leña es perfecto.
Una tubería de acero inoxidable con un diámetro de 80–120 mm colocada alrededor de la casa es un registro de calefacción que consiste en un suministro del horno y un retorno al mismo. En la habitación más alejada del horno, estas líneas están conectadas entre sí, y en el resto de las habitaciones se colocan en forma de dos tuberías a lo largo de las paredes externas.
El registro no se ve tan estéticamente agradable como el radiador. Pero la primera opción es mucho más barata y más fácil de hacer de forma independiente que la segunda. Para su implementación solo es necesario tener experiencia en el manejo de la máquina de soldar.
El área de transferencia de calor para dicho circuito se calcula multiplicando el número de PI por el diámetro y la longitud de la tubería. Además, en los cálculos es necesario tener en cuenta la presión de calor en el suministro y el retorno, así como la distancia entre las tuberías verticalmente.
Sin embargo, a menudo, estos cálculos no se realizan, pero se toma una tubería con un diámetro de 80–100 mm y se coloca a lo largo del perímetro de todo el edificio residencial con un bucle en la habitación trasera. Al mismo tiempo, la transferencia de calor se ajusta "a ojo" y experimentalmente como resultado de aplicar uno u otro volumen de combustible al horno.
No es de extrañar que los contornos de los registros, junto con los hornos de agua, sean tan comunes. Ni siquiera necesitan ser contados, solo tome una tubería adecuada y suelde.
Seleccionamos un intercambiador de calor para el horno.
El intercambiador de calor en la estufa puede ser de cobre, acero o hierro fundido. La opción de cobre es inmediatamente mejor excluir debido al alto precio. Soldar dicho dispositivo por sí solo es extremadamente problemático.
El hierro fundido supera al acero en parámetros técnicos. Sin embargo, hacer un intercambiador de calor para una estufa de leña con usted mismo es problemático. Solo puede llevar una batería vieja para esto. Pero aquí debe tenerse en cuenta que el sello entre sus secciones se quemará en el horno. Y esta es una forma directa de la pérdida de estanqueidad y la liberación de agua en la cámara de combustión.
Si se decide que el intercambiador de calor está hecho de una batería de hierro fundido, entonces es mejor tomar MS-110-300 o MS-90-300 para este modelo. Son pequeños y callados en una caja de fuego. El área superficial de calentamiento para cada costilla será del orden de 0.14–0.16 m2.
En base a estos números, podemos estimar cuántas secciones se necesitan para un circuito en particular. Por cada 10 cuadrados de la casa, necesita 1 kW, que será aproximadamente 0.1 m2 área de calentamiento del intercambiador de calor de hierro fundido.
Otro punto de usar una batería de hierro fundido como intercambiador de calor es la dificultad de limpiarla del hollín desde el interior del horno. De vez en cuando, la cámara de combustión debe limpiarse, y las costillas de alivio de "hierro fundido" interferirán en gran medida con esto.
La variante más óptima del intercambiador de calor es el acero en forma de:
- una bobina de varios tubos;
- camisas de chapa de acero.
Están hechos de acero con poco carbono St10 ... St20 con un espesor de 4-5 mm. Si toma el tubo, entonces con un diámetro de 30-50 mm.
La versión tubular en términos de transferencia de calor es más eficiente, pero también es más laboriosa de fabricar.
Para calcular el intercambiador de calor, use la fórmula:
Qy = K * (Tcp-Tk)
donde:
- K - coeficiente de transferencia de calor del material (para aceros con bajo contenido de carbono 15–20 y para hierro fundido gris - 50);
- Tcp - la temperatura media del medio de calentamiento en el horno (Tmax + Tmin) / 2;
- Tk - temperatura media del portador de calor (suministro de T + retorno) / 2.
Si se quema leña en la estufa, entonces Tcp = (700 + 300) / 2 = 500 ° С y Tk = (80 + 60) / 2 = 70 ° С. Como resultado, Qy = 15 * (500-70) = 6450 kcal / hora. Es decir, saldrán aproximadamente 7,5 kW / h por metro cuadrado de la superficie del intercambiador de calor frente al fuego.
Para el carbón, los cálculos son los siguientes: Tcp = (1000 + 600) / 2 = 800 ° С y Tk = 70 ° С. Qy = 15 * (800-70) = 10 950 kcal / hora = 12 734 W / hora. Un metro cuadrado de la superficie del intercambiador de calor producirá aproximadamente 12,7 kW / h.
Luego, dividimos la potencia necesaria para calentar una casa en particular por una cifra calculada, dependiendo de los planes para el uso de un tipo particular de combustible.
Por ejemplo, para una casa de campo en 150 m2 necesita unos 15 kW. Si se calentará con madera, se requiere un intercambiador de calor con un área de intercambio de calor de 15 / 7.5 = 2 m2. Esta es la superficie que se enfrenta a la llama y se calienta.
Si se selecciona una bobina tubular, su longitud se calcula mediante la fórmula:
S = 2 * 3.14 * D * L
donde:
S - área estimada;
D - diámetro del tubo;
L - longitud deseada.
Los parámetros de una camisa de chapa de acero son aún más fáciles de calcular; generalmente consta de dos rectángulos a los lados de la cámara de combustión.
Elegir la mejor opción
Será difícil colocar un horno de ladrillos masivo en una casa ya construida. En este caso, el calentamiento del agua se organiza mejor sobre la base de una estufa de barriga de metal, que se puede colocar sobre un piso de madera reforzado sin verter los cimientos.
Sin embargo, si es posible hacer la base como debería, entonces se debe dar preferencia a un diseño de horno de ladrillos más confiable.
Instalar una bomba de circulación y / o acumulador en el circuito de calefacción en cuestión es una pérdida de dinero y cero beneficios adicionales. Solo complicarán la instalación del sistema. Y cuando apaga la luz, estos dispositivos crearán problemas. Mientras que la opción de calefacción sin ellos, con problemas en la red eléctrica, seguirá calentando la casa con calma.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Elegir la forma de un intercambiador de calor en una estufa de leña:
Descripción general del horno de ladrillos para calentar el agua en la cabaña:
El dispositivo de la estufa de calentamiento y cocción de ladrillo con análisis del orden de diseño:
Es difícil llamar al calentamiento de agua basado en una estufa de leña ideal y altamente eficiente. Pero esta opción de calentar una casa privada es la más confiable, además de barata y fácil de implementar. No es necesario complementar dicho circuito con una bomba de circulación y automatización. Trabajan desde la red eléctrica y desconectan todo el sistema, nivelando una de las principales ventajas.
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Si tengo una casa de dos pisos 6 × 8, ¿es posible hacer un horno con un circuito de agua, pero sin una bomba de circulación? Está claro que es mejor con una bomba: un calentamiento más uniforme de las baterías, etc., pero me gustaría ahorrar.
Sí, eso es bastante real. En mi casa de campo, este sistema funciona desde hace más de cinco años. Horno, tanque de expansión en el ático, cuatro baterías (dos en el primero, dos en el segundo piso), sistema de una tubería, metal-plástico, lleno de anticongelante. Si tiene una casa, incluso puede llenar el agua, será aún mejor. Tanto en términos de fluidez como de capacidad calorífica. Por lo tanto, es bastante posible prescindir de una bomba.
Olvidé agregar que en ese horno, como regla, también se incluye una caldera de agua. Entonces ella resuelve dos problemas a la vez.