Forno con circuito dell’acqua per il riscaldamento domestico: possibilità di implementazione

Il riscaldamento della stufa è un classico per la Russia fredda, ma per qualche motivo viene spesso considerato solo come alternativa al riscaldamento centrale, elettrico oa gas. Nel frattempo, una stufa con un circuito idraulico per il riscaldamento di una casa può fornire ai suoi abitanti non solo i desiderabili watt di energia termica, ma anche l’acqua calda per i bisogni domestici e sanitari.

Forno con circuito dell'acqua per il riscaldamento domestico: possibilità di implementazione

Vantaggi e svantaggi del riscaldamento della stufa

Una stufa a legna o un camino tradizionali riscalda la stanza attraverso una combinazione di radiazioni e scambio termico per convezione. Le pareti massicce riscaldate della fornace emettono energia termica, trasferendola nell’aria e negli oggetti della stanza. L’aria fredda viene gradualmente sostituita dal riscaldamento.

Il riscaldamento della stufa ha molti vantaggi indubbi:

  • non richiede la connessione alle comunicazioni elettriche e del gas. Combustibile: legna da ardere, carbone, mattonelle di torba – di norma, economico ed ecocompatibile, la sua combustione non danneggia l’ambiente;
  • Il trasferimento di calore alle radiazioni è il più confortevole;

Interessante! Lo scambio di calore radiante (cioè radiante) è l’unico tipo di scambio di calore che si verifica senza la partecipazione di un vettore di calore.

Forno con circuito dell'acqua per il riscaldamento domestico: possibilità di implementazione

  • La maggior parte delle stufe per la casa (a fuoco lungo o convenzionale) sono multifunzionali, possono essere utilizzate non solo per il riscaldamento, ma anche per il riscaldamento dell’acqua e la cottura (sia all’interno della stufa che sulla superficie di cottura);
  • nella stagione calda, una massiccia fornace di mattoni per la casa contribuisce al condizionamento della stanza: dato che è sempre costruita su una fondazione separata, il calore in eccesso viene rimosso a terra;
  • una stufa o camino crea un’atmosfera speciale nella casa e in molti casi è un elemento che determina lo stile degli interni.

Forno con circuito dell'acqua per il riscaldamento domestico: possibilità di implementazione

Tuttavia, insieme ai vantaggi del riscaldamento della stufa, ci sono anche degli svantaggi:

  • dimensioni – la capacità dei forni di riscaldamento per la casa dipende dalle loro dimensioni;
  • inerzia: una stufa tradizionale in mattoni per una casa impiega molto tempo per riscaldarsi e entrare in funzione. Le vere e moderne stufe in ghisa per la casa, le stufe, i caminetti, le stufe e la buleryana sono praticamente prive di questo svantaggio;
  • alta perdita di calore a causa della bassa efficienza (efficienza) – una grande quantità di energia termica passa attraverso il camino nell’atmosfera;
  • l’incapacità di garantire un riscaldamento uniforme a casa. L’aria calda sposta gradualmente il freddo, ma avviene in modo non uniforme – la temperatura potrebbe essere troppo alta vicino al forno e troppo bassa ad una certa distanza da esso;

Fatto! Il forno può riscaldare solo quelle stanze adiacenti direttamente. Pertanto, in alcune parti dell’edificio lontane da esso, era spesso necessario organizzare una stufa aggiuntiva.

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  • la necessità di una manutenzione costante – la stufa richiede la posa di legna da ardere, la pulizia delle fosse di cenere dalle scorie e dei camini dalla fuliggine e dai detriti, sostenendo il processo di combustione, regolando le voglie;
  • complessità di controllo – è più difficile controllare il processo di combustione del combustibile in un forno che in caldaie;
  • la necessità di una buona trazione – necessità di intensa combustione, così come per il ritiro dei gas monossido di carbonio;
  • pericolo di incendio – per garantire la sicurezza antincendio, è necessario l’isolamento del camino, soprattutto per una stufa in una casa di legno. Un ulteriore fattore di rischio incendio è dato dal fatto che l’arresto istantaneo del processo di combustione in un forno è impossibile;
  • la necessità di rifornire e immagazzinare costantemente le riserve di carburante, nonché lo smaltimento dei rifiuti: scorie e ceneri.

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Come già accennato, una stufa convenzionale non è in grado di garantire un riscaldamento uniforme di tutte le stanze della casa. Nelle moderne stufe e caminetti, questo problema è parzialmente risolto assemblando una camera di convezione, a cui è collegato un sistema di canali. Di conseguenza, il flusso di aria calda dal forno non è lasciato a se stesso, ma si muove in uno spazio limitato di tubi ed è regolato da valvole, flap, griglie e altri dispositivi aggiuntivi.

Tuttavia, i canali delle vie aeree sono ingombranti, divorano lo spazio utilizzabile, con un aumento della loro lunghezza e numero di spire, aumento della perdita di calore. Hanno bisogno di monitoraggio e manutenzione: pulizia periodica di polvere, fuliggine e fuliggine. L’aria stessa ha una bassa capacità termica specifica: per il trasferimento di calore nella stanza lontana dal forno è necessaria l’iniezione forzata delle masse d’aria riscaldata da parte di una ventola. Pertanto, l’acqua, come refrigerante, è sotto molti aspetti preferibile all’aria.

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Fatto! Il calore specifico dell’acqua è quasi 4 volte il calore specifico dell’aria. È sufficiente confrontare 4,118 kJ / (kgXK) e 1,055 kJ / (kgXK).

L’acqua calda è facile da trasportare attraverso tubazioni di piccolo diametro, mentre trasferisce l’energia termica su lunghe distanze. Inoltre, l’acqua è una sostanza innocua, non infiammabile, non tossica, chimicamente neutra e sempre disponibile.

Il principio di funzionamento del circuito di riscaldamento è semplice: il liquido di raffreddamento (in questo caso l’acqua) viene riscaldato durante la combustione del carburante, quindi si diffonde attraverso i tubi, emettendo calore allo spazio circostante.

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Il prototipo di moderne caldaie a combustibile solido e stufe a legna per lungo tempo è familiare a molti per la casa: è "svedese". Un serbatoio metallico è incorporato nel forno svedese, che viene riempito con acqua fredda prima di posare legna e legna. E, anche se l’acqua nel processo di riscaldamento si riscalda a lungo, emette calore altrettanto a lungo – dopo molto tempo dopo che la fiamma si spegne.

Gradualmente, il serbatoio dell’acqua è stato trasformato in uno scambiatore di calore, grazie al quale è diventato possibile collegare il sistema autostradale per il riscaldamento domestico e la fornitura di acqua calda.

Forno con circuito dell'acqua per il riscaldamento domestico: possibilità di implementazione

Una caratteristica distintiva di qualsiasi forno per il riscaldamento di una casa dotata di un circuito idraulico è uno scambiatore di calore, altrimenti chiamato bobina, radiatore o caldaia. Questo dispositivo è in grado di riscaldare una quantità illimitata di acqua. Le dimensioni e la forma del serbatoio dipendono dal volume della camera di combustione e possono variare entro ampi limiti.

In alcune versioni dei forni per il riscaldamento della casa, lo scambiatore di calore viene installato direttamente nel forno, ma con questo metodo vi è il rischio di perdita di calore portante (cioè acqua) o addirittura un’esplosione se si surriscalda e bolle. Inoltre, in questo caso, la capacità della camera di combustione diminuisce inevitabilmente. Un’opzione più sicura è quella di inserire lo scambiatore di calore nel comignolo. In questo caso, la maggior parte dell’aria calda che sale dal forno riscalda il liquido di raffreddamento, piuttosto che volatilizzarsi attraverso il tubo verso la strada.

Forno con circuito dell'acqua per il riscaldamento domestico: possibilità di implementazione

Il calcolo indipendente della potenza e delle dimensioni dello scambiatore di calore è un compito abbastanza difficile per chi non è un tecnico del riscaldamento, ma nella maggior parte dei casi è possibile fare una stima approssimativa.

Buon consiglio! La pratica ha dimostrato che con un’altezza del soffitto compresa tra 2,5 e 2,7 m per 10 m2 L’area della casa richiede da 1 a 1,2 kW di potenza dell’impianto di riscaldamento.

Una stufa normale per una casa sul legno per un’ora assegna circa 6,5 ​​mila kcal, che è sufficiente per riscaldare una piccola casa di campagna. La presenza di un circuito idrico aumenterà il livello di comfort raddoppiato. Dopo aver calcolato la perdita di calore, è possibile calcolare la potenza dello scambiatore di calore stesso. Il calore emesso da ogni metro quadro della sua area varia da 5 a 10 kW. Questo fatto è la base per determinare la potenza richiesta.

Forno con circuito dell'acqua per il riscaldamento domestico: possibilità di implementazione

In realtà, non è necessario immergersi in formule complesse. Basta rivolgersi a specialisti che, guidati da tavoli già preparati, selezioneranno uno scambiatore di calore per la fornace di una casa privata che corrisponde ai parametri impostati dell’edificio e all’impianto di riscaldamento in esso contenuto.

Prima di decidere il design del registro (ovvero lo scambiatore di calore) del forno per la casa, è necessario decidere di quale materiale sarà fatto. Ci sono diverse opzioni:

  • rame – da un lato, la bobina di rame è molto efficace, poiché la conducibilità termica di questo materiale è una delle migliori. D’altra parte, il suo punto di fusione è 1083 ° С, e nel focolare è possibile in caso di situazioni di emergenza, il cui verificarsi non può mai essere completamente escluso, può salire a 1200 ° С. Pertanto, è stato imposto un divieto categoriale all’uso del rame nel focolare di una fornace di mattoni. Inoltre, è necessario prestare attenzione al fatto che la condensa formatasi durante il raffreddamento del circuito contiene composti chimici aggressivi che causano corrosione;
  • ghisa – I radiatori in ghisa sono molto resistenti alla corrosione, ma fragili e le deformazioni termiche che si verificano durante il raffreddamento e il riscaldamento possono portare alla formazione di fessure e danni allo scambiatore di calore. Inoltre, il registro della ghisa – dovuto al fatto che questo metallo è difficile da lavorare – viene assemblato da parti colate usando filettature e guarnizioni, il che porta ad una diminuzione nell’affidabilità dell’unità nel suo complesso;

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  • acciaio – il materiale più accessibile e facilmente processabile. Si raccomanda che gli scambiatori di calore siano realizzati in acciaio resistente al calore con uno spessore da 3 a 5 mm, utilizzando tubi senza saldatura. Allo stesso tempo, è necessario mantenere una tale modalità di riscaldamento in cui viene formata meno condensa e non scaricare mai il liquido di raffreddamento, poiché i prodotti di acciaio sono suscettibili alla corrosione;
  • acciaio inossidabile resistente al calore – Il migliore, ma anche il materiale più costoso per una stufa per radiatori per una casa privata.

Buon consiglio! L’acciaio più adatto per lo scambiatore di calore è AISI 304. Durante la produzione di parti, è preferibile utilizzare il taglio laser e la saldatura in un ambiente argon.

Forno con circuito dell'acqua per il riscaldamento domestico: possibilità di implementazione

A seconda del materiale, lo scambiatore di calore può essere costituito da tubi rettangolari o laminati sagomati, lamiera o una combinazione di queste parti. La posizione e il metodo di installazione sono determinati dalla sua forma:

  • scambiatore di calore in lamiera d’acciaio – può essere posizionato nel punto più caldo, cioè nella camera di combustione. Per la produzione di lamiere di acciaio usate spesse 3 o 4 mm in combinazione con tubi con un diametro di 40-50 mm per collegare le linee di flusso e di ritorno. Per evitare la formazione di tappi di vapore, il tubo di alimentazione dell’acqua superiore deve trovarsi nel punto più alto dello scambiatore di calore, poiché con la penetrazione del tappo del vapore nell’impianto di riscaldamento sussiste il pericolo di un colpo d’ariete. Questo a sua volta porterà alla distruzione di tubi o radiatori. In modo che l’acqua nello scambiatore di calore non bolle, il suo spazio interno deve essere di almeno 30 mm;

Forno con circuito dell'acqua per il riscaldamento domestico: possibilità di implementazione

  • scambiatore di calore a tubi – fatto di tubi: rotondo con un diametro di 40-50 mm o sezione rettangolare sezione 40X60 o 60X60 mm. Può anche essere collocato nel focolare (purché non sia fatto di rame), la soluzione spaziale dipende dalla fornace specifica. La cosa principale – il dispositivo non dovrebbe bloccare la porta per contrassegnare i canali di scarico del carburante, della griglia e del fumo. Se il forno è un forno di riscaldamento, i tubi dello scambiatore di calore devono essere posati solo lungo i piani laterali della camera di combustione;
  • registro tubolare piatto – il più delle volte si trova nei canali del fumo o nella cappa del forno, dove le condizioni sono più favorevoli, quindi possono durare più a lungo dei radiatori nel forno. Le loro dimensioni sono piuttosto impressionanti, poiché si trovano in luoghi in cui la raccolta di calore è bassa e devono essere calcolate in anticipo, perché non dovrebbero esserci ostacoli all’uscita dei gas di combustione.

Forno con circuito dell'acqua per il riscaldamento domestico: possibilità di implementazione

L’installazione dello scambiatore di calore dovrebbe essere effettuata solo nella sua fornace prevista per la casa. Le istruzioni video e fotografiche confermano chiaramente la necessità di coinvolgere un professionista della cucina e seguire una serie di regole:

  • dopo la produzione, lo scambiatore di calore deve essere pressurizzato due volte con una pressione di 6 bar: prima dell’installazione nel forno e anche dopo di esso;
  • lo scambiatore di calore viene montato immediatamente dopo la fondazione del forno sotto la stufa, dopo di che viene posato;
  • Non è assolutamente raccomandato che lo scambiatore di calore sia incorporato nella muratura del forno! Tra esso e le pareti dovrebbe esserci uno spazio di 10-15 mm, compensando l’espansione termica;

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  • quando si installano i tubi, lasciare uno spazio di 5 mm e riempirlo con cordone di amianto o altro sigillante resistente al calore;
  • la sezione del tubo in uscita deve avere una lunghezza di almeno 10 × 15 cm. Ciò consentirà di tagliare una nuova filettatura in caso di danneggiamento;
  • i tubi di riscaldamento sono collegati allo scambiatore di calore solo con l’uso di sigillante resistente al calore;
  • la ricostruzione del forno finito per installare un circuito idraulico deve essere eseguita solo da un esperto.

Forno con circuito dell'acqua per il riscaldamento domestico: possibilità di implementazione

Per un funzionamento senza problemi del sistema di riscaldamento, è necessario anche seguire le regole di funzionamento:

  1. Non utilizzare il forno con uno scambiatore di calore vuoto: brucerà rapidamente.
  2. Non scollegare lo scambiatore di calore dall’impianto di riscaldamento durante il funzionamento del forno. L’acqua si espande quando è riscaldata e una sovrapressione può causare un’esplosione.
  3. Non immettere acqua fredda in uno scambiatore di calore riscaldato. Le deformazioni della temperatura possono danneggiarlo.
  4. Per migliorare l’efficienza del sistema di riscaldamento, è possibile utilizzare una pompa di circolazione.
  5. Se necessario, utilizzare l’antigelo nel contorno del forno con il riscaldamento dell’acqua.
  6. Nel punto più basso del sistema di riscaldamento è necessario installare un rubinetto per scaricare l’acqua.

Forno con circuito dell'acqua per il riscaldamento domestico: possibilità di implementazione

I principali svantaggi di un sistema di riscaldamento dell’acqua sono associati alle proprietà fisiche del liquido di raffreddamento, ovvero l’acqua. Quando gela a 0 ° С, l’acqua (più precisamente, già ghiaccio) raggiunge il suo volume massimo a -4 ° С. L’espansione dell’acqua congelata nei tubi potrebbe causarne la rottura. Per evitare ciò, è necessario scaricare l’acqua dall’impianto di riscaldamento, se non viene utilizzata durante la stagione fredda, o sostituirla con uno speciale antigelo.

La moderna stufa in mattoni con un circuito idraulico per il riscaldamento domestico è un progetto ingegneristico di ingegneria del calore. La sua installazione richiede lo sviluppo di un progetto separato in fase di progettazione della struttura nel suo insieme e, molto probabilmente, non farà a meno del coinvolgimento di specialisti.

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