Există multe modalități de a încălzi o casă privată asociată cu utilizarea de gaz și energie electrică. Dar, în ciuda abundenței metodelor moderne, încălzirea aragazului este încă relevantă atunci când se organizează case de țară și cabane.
Trebuie să recunoașteți că nimic nu subliniază culoarea camerei rusești ca o sobă de ardere a lemnului. În plus, încălzirea cu combustibil solid este considerată una dintre cele mai economice opțiuni.
Organizarea unui sistem de încălzire începe cu alegerea echipamentului cuptorului și determinarea tipului de circuit de încălzire. Oferim să înțelegem dispozitivul și principiile de funcționare a încălzirii apei și a aerului pe baza cuptorului. Pentru o mai bună înțelegere a problemei, am adăugat materiale cu diagrame și fotografii vizuale.
Încălzire cu sistem de aer
Motivul pentru preferința durabilă pe care proprietarii de case particulare le oferă opțiunea de încălzire a aragazului este eficiența funcționării - disponibilitatea lemnului de foc, a brichetelor de combustibil sau a cărbunelui.
Dezavantajul este că spațiul tratat este limitat, care poate fi eliminat prin amenajarea unui sistem de apă și aer bazat pe o unitate de cărămidă.
Specificitatea dispozitivului pentru încălzirea clădirilor cu un cuptor mic este prezentată în selecția fotografiei:








Principiul de funcționare a încălzirii aerului pe bază de sobă sau șemineu este transferul unui curent cald încălzit la temperatura de lucru într-un schimbător de căldură sau într-un cazan. Aerul intră fie direct în cameră, fie prin conductele de aer.
Din cauza căii relativ mici, el nu are timp să piardă temperatura. Rezultatul este o distribuție uniformă a căldurii în casă.
Camera de încălzire a aerului este aranjată deasupra cuptorului, astfel încât suprafața superioară superioară a cuptorului și a coșului de fum să transfere cantitatea maximă de căldură la acesta. Circulația aerului are loc în mod natural sau cu ajutorul fanilor.

Circulația naturală are loc ca urmare a diferenței de densitate a aerului rece și cald. Aerul rece care intră în camera de încălzire deplasează aerul fierbinte în conductele de aer.
Această metodă nu necesită prezența electricității, însă dacă aerul nu se mișcă destul de repede prin camera de încălzire, devine foarte fierbinte, ceea ce poate provoca probleme.

Circulația forțată are loc cu ajutorul ventilatoarelor sau pompelor. Cu toate acestea, încălzirea spațiului are loc mai repede și mai uniform. Când ventilația forțată, reglarea modului său, puteți controla cu ușurință cantitatea de aer furnizată în diferite încăperi, determinând astfel microclimatul camerelor individuale ale casei.
În funcție de tipul de alimentare cu aer rece, sistemele sunt împărțite în două tipuri:
- Cu reciclare completă. Masele de aer încălzite se alimentează cu răcire în aceeași încăpere. Dezavantajul circuitului este că calitatea aerului scade cu fiecare ciclu de încălzire / răcire.
- Cu recuperare parțială. O parte din aerul proaspăt este luat din exterior, care este amestecat în aer din încăpere. După încălzire, amestecul a două porțiuni de aer este furnizat consumatorului. Avantajul calității stabile a aerului, lipsa dependenței energetice.
Este clar că primul grup include sisteme de canale cu mișcarea naturală a agentului de răcire a aerului. Al doilea grup include opțiuni cu mișcarea forțată a aerului, pentru circulația căruia nu este necesar să se organizeze o rețea de conducte.

Principalele avantaje ale încălzirii aerului în comparație cu apa:
- eficiență ridicată;
- fara probleme;
- nu există radiatoare în camere.
Conturul dispozitivului cu mișcare forțată vă permite să faceți fără construirea sistemului de canale. În plus, acest soi poate fi combinat cu aer condiționat, umidificare și ionizare în aer.
Dacă nu este planificată instalarea unui dispozitiv care stimulează mișcarea aerului încălzit, se utilizează următoarele metode pentru a îmbunătăți performanța sobelor:




Creșterea eficienței sporește în mod spontan viteza fluxului de aer: cu cât aerul se încălzește mai repede, cu atât este mai intensă schimbarea masei aerului răcit și încălzit.
Principalele dezavantaje ale încălzirii prin aer în comparație cu apa:
- atunci când se utilizează un cuptor, temperatura aerului furnizat are un interval considerabil, spre deosebire de utilizarea altor mijloace de încălzire;
- conductele de aer au un diametru mare, astfel încât instalarea trebuie efectuată la etapa de construcție;
- de preferință locația cuptorului în subsol, în caz contrar este necesar să se utilizeze ventilatoare care emit zgomot.
Mișcarea aerului din încăpere are o parte negativă - ridică praful, dar utilizarea filtrelor la ieșirea canalului captează eficient praful, reducând astfel cantitatea totală de praf din casă.
O altă caracteristică a încălzirii aerului având o parte pozitivă și negativă este rata de transfer de căldură. Pe de o parte, încăperile se încălzesc mai repede decât atunci când sunt încălzite cu un circuit de apă, pe de altă parte nu există inerție termică - imediat ce soba sau șemineul se stinge, camera imediat începe să se răcească.

Spre deosebire de încălzirea cu apă a instalației de încălzire a aerului nu este dificilă. Toate elementele (tevi, coturi, grile de ventilație) pot fi conectate simplu fără sudură. Există conducte flexibile de aer care pot lua orice formă, în funcție de geometria spațiilor.
În ciuda acestui fapt, sistemele de încălzire a aerului pe bază de sobe sau seminee nu sunt încă răspândite. Mult mai des, într-o clădire individuală joasă, un circuit de apă este utilizat pentru încălzirea spațiilor.

Dispozitivul de încălzire a apei pe baza cuptorului
Principiile de funcționare a oricărui sistem de încălzire a apei se bazează pe distribuția căldurii dintr-o sursă locală în întreaga cameră, folosind mișcarea apei de-a lungul circuitului de încălzire.
Elementele principale ale încălzirii apei
Pentru un circuit de încălzire cu circuit de apă, principalele elemente sunt:
- o sobă sau șemineu cu schimbător de căldură în care se încălzește apa;
- circuit de încălzire, unde căldura este transferată în cameră;
- vasul de expansiune pentru a preveni deteriorarea sistemului ca rezultat al presiunii crescute;
- pompa de circulație pentru a asigura circulația apei în jurul circuitului.
Există reguli generale pentru funcționarea încălzirii apei, cum ar fi diagramele de conexiuni, care sunt bine cunoscute și trebuie respectate. Cu toate acestea, atunci când se utilizează un cuptor ca sursă de căldură, există cerințe specifice asociate caracteristicilor regimului de temperatură.

Sobele nu se încălzesc rapid și se răcesc lent, apare o generare inegală a căldurii și numai instalarea corectă a tuturor componentelor sistemului va ajuta la evitarea problemelor cu încălzirea de înaltă calitate a încăperilor din casă.
Tipuri de schimbătoare de căldură și metode de plasare
Pentru fabricarea schimbătorului de căldură pentru cuptoarele utilizate oțel foi "negru" sau oțel inoxidabil termorezistent. Utilizarea fontei ca material de producție este dificilă, dar puteți utiliza produse finite din fontă, cum ar fi radiatoarele din fontă.
Este posibil să se utilizeze cupru, care are o conductivitate termică mai bună decât oțelul, dar prețul unui astfel de dispozitiv va fi ridicat. Schimbătorul de căldură se recomandă a fi din oțel cu o grosime de 3 mm. La temperaturile ridicate ale cuptorului, care rezultă din utilizarea cărbunelui sau, în special, a cocsului, este necesară utilizarea oțelului de 5 mm grosime.
Schimbătoarele de căldură pot fi împărțite în trei tipuri:
- registre, bobine și radiatoare, constând dintr-un set de țevi;
- cămăși (cazane), sudate din oțel;
- versiune combinată sub formă de pereți verticali conectați prin conducte (așa-numitele "cărți").
Cămașele din oțel sunt ușor de făcut și mai ușor de curățat de produsele de ardere a combustibilului, dar structurile tubulare au o zonă mare de încălzire. La fabricarea cămășilor trebuie să se țină seama de presiunea excesivă a apei care apare atunci când se folosește un expander de rezervor cu membrană sau de ridicare a apei la o înălțime mare.
Schimbătorul de căldură pentru încălzirea apei pe baza cuptorului poate fi fabricat din materiale uzate:




În acest caz, este necesară utilizarea oțelului cu o grosime de cel puțin 5 mm și consolidarea suplimentară a pereților cu nervuri de rigidizare pentru a evita deformarea acestora.
Formele structurilor tubulare pot fi diferite, cu toate acestea, este necesar să se respecte condiția ca dimensiunea internă a țevilor să aibă cel puțin 3 cm în diametru. În caz contrar, în cazul în care viteza de circulație este scăzută sau temperatura este prea mare, este posibilă fierberea apei.
Registrele sunt realizate, de regulă, din formă și nu din țevi rotunde, pentru a facilita lucrările de sudură.
Puteți face singur un schimbător de căldură de dimensiunea necesară. În acest caz, trebuie acordată o atenție deosebită calității sudurii. Dacă un schimbător de căldură scade, toată apa va curge în cuptor.
În plus, pentru a rezolva problema, va trebui să faceți o mulțime de lucruri: dezasamblați cuptorul, îndepărtați-l, preparați-l și puneți schimbătorul de căldură înapoi, apoi reasamblați cuptorul.
Există două opțiuni pentru amplasarea schimbătorului de căldură. În primul caz, acesta este plasat direct în cutia de foc, reducând în mod semnificativ spațiul său. În cel de-al doilea caz, registrele sunt instalate în capacul cuptoarelor non-recitative, totuși, în acest caz cuptorul are o structură mai complexă.

Atunci când instalați un tip tubular de schimbător de căldură, este necesar să lăsați un spațiu între acesta și peretele sobei. Acest lucru este necesar pentru o mai bună încălzire a agentului de răcire, precum și posibilitatea de a curăța registrul. Periodic este necesar să se curățească atât cămășile, cât și registrele, deoarece în cazul înfundării grele cu cenușă, eficiența schimbului de căldură scade.
În prezența curățării plitei apare după îndepărtarea acesteia. Dacă cuptorul are doar o funcție de încălzire, curățarea are loc prin ușa de ardere.
Circulația apei în circuitul de încălzire
Principiile de bază ale organizării circulației naturale a apei în sistem sunt simularea unui "colector de accelerație" la ieșirea schimbătorului de căldură și crearea unei pante constante a conductelor circuitului de încălzire de 3-5 °.
Sensul general al "colectorului de accelerație" este că apa încălzită din cuptor se ridică vertical în sus și apoi se distribuie de-a lungul circuitului de încălzire.
Circulația se produce datorită diferenței dintre greutatea specifică a apei reci și a apei calde. Apa rece este mai grea decât apa fierbinte și curge spre schimbătorul de căldură, împinge apa fierbinte în sus. Punctul de intrare pentru "întoarcere" trebuie să fie mai mic decât debitul de apă din radiatoare, în caz contrar circulația apei va fi foarte lentă sau deloc.

Pentru a crește viteza mișcării apei de-a lungul circuitului de încălzire, este instalată o pompă de circulație. Astfel, există o distribuție mai rapidă și uniformă a căldurii în întreaga casă. În același timp, este posibil să utilizați mai multe pompe pentru diferite circuite de încălzire.
În prezența supratensiunilor, este necesar să se aplice un regulator de tensiune, deoarece defectarea pompei poate avea consecințe grave asupra întregului sistem.
Pompele pot fi împărțite în două grupe în funcție de poziția motorului: cu rotor "uscat" și rotor "umed". De tipul de tensiune: modele care funcționează de la rețeaua de 220 V și pompe care funcționează din surse de alimentare de 12 V.
Motorul din pompele cu rotor "uscat" este izolat de rotorul imersat cu inele O. În comparație cu pompele cu motor submersibil, pompele "uscate" au o eficiență mai mare.
Cu toate acestea, printre neajunsuri se poate numi un nivel ridicat de zgomot, necesitatea unei întrețineri regulate și o durată de viață redusă. Prin urmare, într-o casă privată, de regulă, utilizați o pompă de circulație cu un rotor "umed".
Alegerea tipului de putere a pompei depinde de posibilitatea circulației naturale a apei în sistem. Dacă este imposibil fără participarea pompei, atunci alegerea ar trebui făcută în favoarea opțiunii cu suportul de 12 V și sursa de alimentare neîntreruptibilă.
În caz contrar, în caz de întrerupere a alimentării cu apă, apa se poate fierbe și sistemul va eșua. Dacă este posibilă circulația naturală, atunci este mai bine să achiziționați o opțiune mai obișnuită și mai ieftină cu alimentarea cu curent de 220 V.

Atunci când instalați o pompă cu o putere de 220 V, este necesar să organizați posibilitatea funcționării sistemului de încălzire în caz de întrerupere a alimentării. Pentru a face acest lucru, instalați o supapă de oprire pe conductă și ocolind-o, instalați o conductă de by-pass cu o pompă (așa-numitul "bypass").
Pe conducta de bypass din fața pompei instalați un filtru de macara și apoi - o supapă de oprire. Prin reglarea poziției supapelor de închidere de pe conductele principale și de by-pass, este posibilă pornirea modului de circulație forțată și naturală.
De regulă, pompa este instalată pe "conducta de retur" lângă cuptor, astfel încât temperatura lichidului care va trece prin dispozitiv este cea mai mică. Acest lucru va prelungi semnificativ durata de viață a pompei.
În plus, este necesar să amplasați într-un singur loc un număr maxim de controale ale sistemului de încălzire, astfel încât, în caz de situații de urgență, puteți lua rapid măsuri pentru a le elimina.

Regulile de utilizare a rezervorului de expansiune
Fluidul se extinde atunci când este încălzit, iar dacă se întâmplă acest lucru într-un sistem închis, presiunea din interior va crește foarte mult, iar creșterea presiunii este plină de pierderi de apă. Utilizarea unei supape de siguranță nu este practică, deoarece după răcirea apei și reducerea volumului acesteia, aerul va fi lansat în sistem.
Prin urmare, în circuitele de încălzire cu mișcare forțată de utilizare a apei se utilizează rezervoare speciale de expansiune, care sunt deschise sau închise. Volumul lor se calculează nu numai pe baza expansiunii termice maxime a lichidului (5-7%), ci și ținând seama de posibilitatea de fierbere a sistemului.
Бак открытого типа оснащает водяной контур печного отопления гравитационного типа, то есть с естественной транспортировкой теплоносителя. Представляет собой металлическую емкость произвольной формы, расположенной на самом верху отопительного контура. Он напрямую сообщается с атмосферой, из-за чего частично испаряется теплоноситель.
Трубопровод подключается к дну или нижней четверти бака, а к верху него приваривается патрубок для отвода воды в случае перелива и осуществления выхода воздуха из системы. Практика показывает, что объем бака открытого типа должен составлять не менее 15% от объема воды в системе отопления.

Бак закрытого или мембранного типа представляет собой закрытый сосуд с мембраной внутри. Вода, нагреваясь, увеличивает давление, растягивает мембрану и поступает в бак.В случае превышения давления срабатывает автоматика, и излишек теплоносителя сбрасывается в канализацию.
После первого сброса обычно больше не возникает причин для его повторного производства, так как объем теплоносителя становится равным объему системы.
Закрытый мембранный бачок монтируют перед насосом. Такая емкость, в отличие от бака открытого типа, не может избавляться от воздуха сама, поэтому наверху контура отопления необходимо установить кран Маевского (механический воздухоотводчик) или его автоматический аналог.
Единственный элемент мембранного бака, который со временем может выйти из строя – мембрана, поэтому лучше покупать бак с возможностью ее замены.
При покупке бака закрытого типа, который иногда называют гидроаккумулятором, главное не перепутать его с гидроаккумулятором для водоснабжения.
Для мембранного бака, который используется в отоплении, рабочая температура имеет значение до 120°С, а давление – до 3 Бар. Для водоснабжения используют баки с температурой до 70°С и давлением до 10 Бар.
Выбор между трубами и радиаторами
В качестве водяного контура при печном отоплении можно использовать систему пластиковых труб с радиаторами (батареями) или систему металлических труб. Основное преимущество применения радиаторов заключается в том, что они красивее выглядят по сравнению с массивными воздуховодами.
Пластиковую разводку можно без труда спрятать в пол, так как она не отдает тепло. Хотя по правилам разводка водяного отопления должна быть открытой. Однако у полимерных трубопроводов есть ограничения: их нельзя прокладывать там, где есть вероятность оплавления и прямого действия УФ.
Преимущество металлических труб заключается в более низкой цене всего отопительного контура, простоте монтажа и реже возникающими проблемами при эксплуатации системы.

Значимым преимуществом системы с радиаторами является простота регулировки температуры. Даже самые точные расчеты температурного режима помещения могут быть скорректированы. Например, маленькому ребенку до 6 месяцев рекомендована температура 19-21°С, в то время как комфортной температурой в остальном доме считают 25°С.
Чтобы обеспечить такую температуру в течение длительного периода времени в комнате надо полностью или частично закрыть кран подачи тепла к одному из радиаторов. В случае металлической трубы вопрос тоже можно решить, но более сложным способом: уменьшить теплоотдачу сегмента трубы с помощью пенополиуретановой или фольгированной скорлупы.
Еще одним вариантом отопительного контура может быть водяной теплый пол. Это очень комфортный по ощущению человека вид подачи тепла, однако монтаж теплого пола значительно более трудоемкий, чем рассмотренные ранее варианты.
К тому же при использовании теплого пола нет возможности обеспечить уклон для естественной циркуляции воды, что в сочетании с небольшим диаметром труб теплого пола приводит к обязательному условию применения циркуляционного насоса.

Предотвращение перемерзания системы отопления
Использование воды в качестве теплоносителя имеет один минус – в случае перемерзания системы отопления повредится трубопровод и приборы. Особенно сложно восстановить в этом случае теплообменник, интегрированный в печь.
Это проблема актуальна для домов, которые в зимний период могут не отапливаться длительное время. Один из способов предотвратить повреждение системы – использовать вместо воды антифриз, предназначенный для отопительных систем.
Для жилых помещений в качестве антифриза используют жидкости на основе пропиленгликоля, как нетоксичного вещества в отличие от этиленгликоля.
Однако у идеи использования антифриза существуют свои минусы:
- антифриз на основе пропиленгликоля дорого стоит (от 80 р/литр);
- удельная теплоемкость антифриза меньше чем у воды (ориентировочно на 15%), поэтому необходима большая мощность печи и большая площадь поверхности устройств обогрева помещений;
- у антифриза более высокая динамическая вязкость, чем у воды, поэтому необходим более мощный циркуляционный насос, а естественная циркуляция невозможна;
- при нагревании антифриз расширяется до 40%, поэтому необходимо использовать большой расширительный бак закрытого типа;
- пропиленгликоль очень текуч, поэтому проникает через соединения в системе отопления, через которые не проникает вода;
- пропиленгликоль несовместим с оцинкованными трубами, потому что при контакте присадки антифриза утрачивают свойства;
- при закипании антифриза (что вероятно при использовании печей) происходит необратимая химическая реакция, в результате чего всю систему придется сливать и заливать антифриз заново.
Для антифриза систему отопления необходимо рассчитывать заранее – использование его в проектах, реализованных для воды довольно проблематично.
Причем проект с применением антифриза будет значительно дороже, чем система водяного отопления. Поэтому его использование пока не получило широкого распространения в частных домах при печном отоплении, а для предотвращения перемерзания используют другие методы.

Слив воды из контура и рубашки или регистра печи является наиболее частым решением проблемы при длительном отсутствии хозяев дома. Помимо дополнительной работы к минусам этого метода нужно отнести доступ воздуха к металлическим элементам системы с внутренней стороны и, как следствие, распространение коррозии.
Также в качестве решения проблемы на короткий промежуток времени, применяют интеграцию в отопительный контур электрического котла небольшой мощности. Его работа на минимальном уровне потребления энергии в состоянии временно поддержать положительную температуру воды.

Concluzii și video util pe această temă
Рабочая система отопления на основе печи и водяного контура в частном доме, площадью 80 квадратных метров:
Подача тепла в систему отопления от печей и каминов происходит порционно, что усложняет задачу расчета параметров элементов отопительного контура. Проводить работы по переделке контура довольно проблематично, поэтому при недостатке опыта в этой сфере лучше обратиться к специалистам, имеющим навыки решения таких задач.
У вас есть опыт в организации печного отопления? Или вы так обогреваете свой дом и хотели бы поделиться впечатлениями от эксплуатации печи? Пожалуйста, оставляете комментарии и задавайте вопросы. Форма обратной связи расположены ниже.