Kamna s vodním okruhem pro vytápění domu: možnosti provedení

K vytápění soukromého domu se úspěšně používají moderní krbová kamna

Výhody a nevýhody vytápění kamny

Pravidelný kamna na dřevo nebo krb vytápět místnost kombinací sálavého a konvekčního tepelného výměníku. Vyhřívané masivní stěny pece vyzařují tepelnou energii a přenášejí ji do vzduchu a vybavení místnosti. Studený vzduch je postupně nahrazován ohřátým vzduchem.

Ohřev pece má řadu nesporných výhod:

• nevyžaduje připojení k elektrické a plynové komunikaci. Palivo: palivové dříví, uhlí, rašelinové brikety - zpravidla levné a ekologické, jeho spalování nepoškozuje životní prostředí;
• radiační výměna tepla je nejpohodlnější;

Zajímavý! Radiační (aka sálavý) přenos tepla je jediný typ přenosu tepla, ke kterému dochází bez účasti chladicí kapaliny.

Ruská kamna vytápěla domy mnoha generací našich předků

• většina domácích kamen (dlouhé hoření nebo konvenční) multifunkční, lze použít nejen k ohřevu, ale také k ohřevu vody a vaření (uvnitř trouby i na varné desce);
• v horkém období přispívá masivní cihlová pec na klimatizaci místnosti: vzhledem k tomu, že je vždy postavena na samostatném základu, je přebytečné teplo odváděno na zem;
• kamna nebo krb vytvářejí v domácnosti zvláštní atmosféru a v mnoha případech jsou prvkem, který určuje styl interiéru.

Krb vytváří v domě zvláštní atmosféru a udává styl interiéru

Spolu s výhodami vytápění kamny však existují také inherentní nevýhody:

• rozměry - výkon topných kamen pro dům závisí na jejich rozměrech;
• setrvačnost - tradiční kamenná kamna se zahřívají a uvádějí do provozu velmi dlouho. Je pravda, že moderní litinová kamna pro dům, krbová kamna, krbová kamna a buleryans tuto nevýhodu prakticky neobsahují;
• vysoké tepelné ztráty v důsledku nízké účinnosti (účinnosti) - velké množství tepelné energie prochází komínem do atmosféry;
• neschopnost zajistit rovnoměrné vytápění domu. Horký vzduch postupně vytlačuje studený vzduch, ale to se děje nerovnoměrně - teplota může být v blízkosti kamen příliš vysoká a ve vzdálenosti od nich příliš nízká;

Skutečnost! Kamna mohou vytápět pouze ty místnosti, které s nimi přímo sousedí. Proto bylo v částech budovy vzdálené od ní často nutné zařídit další kamna.

Princip vytápění kamen - horká kamna vydávají tepelnou energii do okolního prostoru (sálavá výměna tepla), poté je studený vzduch nahrazen ohřívaným vzduchem (konvekční výměna tepla)

• potřeba neustálé údržby - kamna vyžadují pokládku palivového dřeva, čištění popela ze strusky a komínů od sazí a nečistot, udržování procesu spalování, regulaci tahu;
• složitost řízení - je obtížnější řídit proces spalování paliva v peci než v kotlích;
• potřeba dobré trakce - trakce je nutná pro intenzivní spalování i pro odstraňování oxidu uhelnatého;
• nebezpečí požáru - pro zajištění požární bezpečnosti je nutná izolace komínů, zejména u kamen v dřevěném domě. Dalším faktorem nebezpečí požáru je skutečnost, že je nemožné okamžité zastavení procesu spalování v peci;
• potřeba neustálého doplňování a skladování palivového materiálu, stejně jako likvidace odpadu: struska a popel.

K zajištění provozu pece je nutná její neustálá údržba: pokládka palivového dřeva, čištění popelníků a komínů, monitorování procesu spalování, úprava tahu

Kamna s vodním okruhem pro vytápění domu: výhody

Jak již bylo zmíněno, běžná kamna nejsou schopna zajistit jednotné vytápění všech místností v domě. U moderních kamen a krbů je tento problém částečně vyřešen instalací konvekční komory, ke které je připojen systém vzduchového potrubí. Výsledkem je, že tok teplého vzduchu ze sporáku není ponechán sám na sobě, ale pohybuje se v omezeném prostoru trubek a je regulován západkami, tlumiči, mřížkami a dalšími přídavnými zařízeními.

Vzduchové kanály jsou však objemné, zabírají užitečný prostor a tepelné ztráty se zvyšují s rostoucí délkou a počtem otáček. Potřebují dohled a údržbu: pravidelné čištění prachu, sazí a sazí. Samotný vzduch má nízkou měrnou tepelnou kapacitu; k přenosu tepla do místnosti vzdálené od pece je nutné nucené čerpání hmot ohřátého vzduchu ventilátorem. Proto je voda jako nosič tepla v mnoha ohledech výhodnější než vzduch.

Kombinovaný systém vytápění chaty pomocí krbových kamen s vodním okruhem a solárními kolektory

Skutečnost! Měrná tepelná kapacita vody je téměř 4krát vyšší než měrná tepelná kapacita vzduchu. Stačí porovnat 4,187 kJ / (kg × K) a 1,055 kJ / (kg × K).

Horká voda může být snadno přepravována potrubím malého průměru a přenášet tepelnou energii na velké vzdálenosti. Voda je navíc neškodná, nehořlavá, netoxická, chemicky neutrální a snadno dostupná látka.

Princip činnosti vytápění kamen s vodním okruhem

Princip činnosti topného okruhu je jednoduchý - chladicí kapalina (v tomto případě voda) se během spalování paliva zahřívá, poté se šíří potrubím a vydává teplo do okolního prostoru.

Schéma připojení krbu s vodním výměníkem tepla k uzavřenému topnému systému s akumulačním kotlem: 1 - směšovací ventil; 2 - oběhové čerpadlo; 3 - expanzní nádoba; 4 - nouzový ventil; 5 - topeniště s výměníkem tepla; 6 - akumulační kotel; 7 - topné radiátory

Prototyp moderního kotle na tuhá paliva a kamna na dřevo s dlouhým spalováním pro domácnost jsou mnohým známá - to je „Švéd“ Ve švédských kamnech je zabudována kovová nádrž, která je před pokládkou palivového dříví a podpalováním naplněna studenou vodou.A i když se voda během pece dlouho zahřívá, vydává teplo stejně dlouho - dlouho poté, co plamen zhasne.

Postupně byla vodní nádrž přeměněna na výměník tepla, v důsledku čehož bylo možné připojit systém vedení pro vytápění domu a přívod teplé vody.

Moderní topná kamna s varnou deskou nebo troubou vypadají stylově a perfektně se hodí do každého interiéru

Stavba pecí s ohřevem vody

Charakteristickým rysem všech kamen pro vytápění domu, vybavených vodním okruhem, je výměník tepla, jinak nazývaný spirála, radiátor nebo kotel. Toto zařízení je schopno zajistit ohřev neomezeného množství vody. Rozměry a tvar nádrže závisí na objemu spalovací komory a mohou se měnit v nejširším rozsahu.

Výměník tepla

U některých úprav kamen pro vytápění domu je výměník tepla instalován přímo do topeniště, ale u této metody existuje nebezpečí úniku chladicí kapaliny (tj. Vody) nebo dokonce výbuchu, když se přehřívá a vaří. V tomto případě se navíc nevyhnutelně sníží kapacita spalovací komory. Bezpečnější možností je integrovat výměník tepla do komínového digestoře. V tomto případě většina horkého vzduchu stoupajícího ze spalovací komory ohřívá chladicí kapalinu a neunikne potrubím na ulici.

Instalační schéma krbová kamna s vodním okruhem pro přívod teplé vody

Výpočet výkonu a rozměrů výměníku tepla

Samočinný výpočet výkonu a velikosti výměníku tepla je pro někoho, kdo není topenářem, poměrně obtížný úkol, ale ve většině případů je možné provést hrubý odhad.

Užitečná rada! Praxe prokázala, že s výškou stropu 2,5 až 2,7 m na 10 m² plocha domu vyžaduje od 1 do 1,2 kW výkonu topného systému.

Konvenční domácí kamna na dřevo uvolní během hodiny asi 6,5 tisíce kcal, což je dost na zahřátí malého venkovského domu. Přítomnost vodního okruhu zdvojnásobí úroveň pohodlí. Po výpočtu tepelné ztráty můžete vypočítat výkon samotného tepelného výměníku. Odvod tepla z každého metru čtverečního jeho plochy se pohybuje od 5 do 10 kW. Tato skutečnost je základem pro stanovení požadovaného výkonu.

Při výběru výměníku tepla pro kamna nebo krb je nutné vzít v úvahu parametry konstrukce a topného systému v ní.

Ve skutečnosti není třeba se ponořit do složitých vzorců. Stačí kontaktovat odborníky, kteří podle hotových stolů vyberou výměník tepla pro pec soukromého domu, který odpovídá daným parametrům konstrukce a topného systému v ní.

Materiál

Než se rozhodnete pro návrh registru (neboli výměníku tepla) trouby pro dům, měli byste se rozhodnout, z jakého materiálu bude vyrobena. Existuje několik možností:

• měď - na jedné straně je měděná cívka velmi účinná, protože tepelná vodivost tohoto materiálu je jednou z nejlepších. Na druhé straně je jeho teplota tání 1083 ° С a v topeništi - v případě nouzových situací, jejichž výskyt nelze nikdy zcela vyloučit - může stoupnout na 1200 ° С. Proto je použití mědi v topeništi cihlové pece přísně zakázáno. Dále je třeba věnovat pozornost skutečnosti, že kondenzát vytvářený během chlazení okruhu obsahuje agresivní chemické sloučeniny, které způsobují korozi;
• litina - litinové radiátory jsou velmi odolné proti korozi, ale jsou křehké a tepelné deformace, ke kterým dochází při chlazení a ohřívání, mohou vést k prasklinám a poškození výměníku tepla. Kromě toho je litinový registr - vzhledem k tomu, že je tento kov obtížně zpracovatelný - sestaven z litých dílů pomocí závitů a těsnění, což vede ke snížení spolehlivosti jednotky jako celku;

Holandská cihlová pec je jednou z nejjednodušších pecí s dobrou účinností a přenosem tepla.

• ocel - nejdostupnější a snadno zpracovatelný materiál. Výměníky tepla se doporučují vyrábět ze žáruvzdorné oceli o tloušťce 3 až 5 mm za použití bezešvých trubek. Současně byste měli udržovat takový topný režim, ve kterém se vytváří co nejméně kondenzátu, a nikdy nevypouštějte chladicí kapalinu, protože ocelové výrobky jsou vystaveny korozi;
• žáruvzdorná nerezová ocel- nejlepší, ale také nejdražší materiál pro radiátor kamna pro soukromý dům.

Užitečná rada! Nejvhodnější ocel pro výměník tepla je AISI 304. Při výrobě dílů je vhodné použít laserové řezání a svařování v argonové atmosféře.

Konstrukce krbových kamen s vodním okruhem

Design

Výměník tepla - v závislosti na jeho materiálu - může být vyroben z kulatých nebo tvarovaných obdélníkových trubek, plechů nebo z kombinace těchto částí. Umístění a způsob instalace je určen jeho tvarem:

• výměník tepla z ocelového plechu - lze umístit na nejteplejší místo, tj. do spalovací komory. K výrobě se používá ocelový plech o tloušťce 3 ÷ 4 mm v kombinaci s trubkami o průměru 40 ÷ 50 mm pro připojení přívodního a zpětného potrubí. Aby se zabránilo tvorbě parních zátek, musí být horní přívodní potrubí vody v nejvyšším bodě výměníku tepla, protože vnikne-li parní uzávěr do topného systému, existuje riziko vodního rázu. Což zase povede ke zničení potrubí nebo radiátorů. Aby se zabránilo varu vody ve výměníku tepla, musí být jeho vnitřní mezera nejméně 30 mm;

Ocelové trubky pro výrobu výměníku tepla pece

• trubkový výměník tepla - je vyroben z trubek: kulatý o průměru 40 ÷ 50 mm nebo obdélníkové profilové profily 40 × 60 nebo 60 × 60 mm. Může být také umístěn ve topeništi (za předpokladu, že není vyroben z mědi), prostorové řešení závisí na konkrétní peci. Hlavní věc je, že zařízení by nemělo bránit palivovým dvířkám, mřížkám a kouřovodům. Pokud jsou kamna kamna na vaření a vaření, pak jsou trubky výměníku tepla položeny pouze podél bočních rovin spalovací komory;
• trubkový plochý registr - nejčastěji jsou umístěny v komínových potrubích nebo v digestoři pece, kde jsou podmínky příznivější, a proto mohou trvat déle než radiátory ve spalinách. Jejich rozměry jsou velmi působivé, protože jsou umístěny v místech s nízkým tepelným výkonem a musí být vypočítány předem, protože by neměly být žádné překážky pro výstup spalin.

Kamna v domě je nutné umístit v souladu s požárně bezpečnostními předpisy

Montáž

Výměník tepla by měl být instalován pouze ve vyhrazené domácí troubě. Pokyny k videu a fotografii jasně potvrzují potřebu přilákat specializovaného kamnaře a dodržovat řadu pravidel:

• Po výrobě musí být výměník tepla natlakován dvakrát tlakem 6 barů: před a po instalaci do pece;
• výměník tepla je namontován bezprostředně po instalaci základny pro pec, po které je položen;
• Absolutně se nedoporučuje zaklínit výměník tepla do zdiva trouby! Mezi ní a stěnami musí být mezera 10 ÷ 15 mm, aby se vyrovnala tepelná roztažnost;

Prvky kombinovaného vytápění chaty s krbem a sluneční kolektory

• při instalaci potrubí ponechejte mezeru 5 mm a vyplňte ji azbestovou šňůrou nebo jiným tepelně odolným tmelem;
• část potrubí na výstupu musí mít délku nejméně 10 ÷ 15 cm. To umožní řezání nového závitu v případě poškození;
• topné trubky jsou připojeny k tepelnému výměníku pouze pomocí tepelně odolného těsnění;
• rekonstrukci hotové pece za účelem instalace vodního okruhu by měl provádět pouze odborník.

K vybavení kamen je lepší využít služeb zkušeného kamnaře

Provoz krbových kamen s okruhem ohřevu vody

Pro bezproblémový provoz topného systému musíte dodržovat také provozní pravidla:

1. Nepoužívejte troubu s nenaplněným výměníkem tepla: rychle se spálí.
2. Během provozu trouby neodpojujte výměník tepla od topného systému. Voda se při zahřátí rozpíná a zvýšený tlak může způsobit výbuch.
3. Nepřivádějte studenou vodu do ohřátého výměníku tepla. Tepelné deformace jej mohou poškodit.
4. Ke zvýšení účinnosti topného systému lze použít oběhové čerpadlo.
5. V případě potřeby použijte nemrznoucí směs v okruhu ohřívače teplé vody.
6. V nejnižším bodě topného systému musí být k dispozici odtokový kohout vody.

Pro bezproblémový provoz topného systému dodržujte provozní pravidla

Hlavní nevýhody domácích kamen s ohřevem vody

Hlavní nevýhody systém ohřevu vody spojené s fyzikálními vlastnostmi chladicí kapaliny, tj. vody. Mrznutí při 0 ° C dosahuje voda (přesněji již led) svého maximálního objemu při -4 ° C. Expanze vody zamrzlé v potrubí může vést k jejich prasknutí. Aby se tomu zabránilo, je nutné vypustit vodu z topného systému, pokud se nepoužívá v chladném období, nebo jej vyměnit za speciální nemrznoucí směs.

Související článek:

Dodržování pravidel pro provoz kamen v domě, pokyny pro fotografie a videa pomohou vyhnout se chybám a navrhnou nejlepší způsoby, jak neutralizovat nedostatky.

Ve fázi návrhu domu je lepší myslet na instalaci moderních cihlových kamen, protože to zahrnuje uspořádání komína a vzduchových potrubí

Moderní cihlová kamna s vodním okruhem pro vytápění domu jsou složitá inženýrská tepelná stavba. Jeho instalace vyžaduje vývoj samostatného projektu ve fázi návrhu celé konstrukce jako celku a nejspíše se neobejde bez zapojení odborníků.