Soba cu circuit de apă pentru încălzirea casei: particularitățile încălzirii cu sobă + alegerea variantei optime

Lemnul și cărbunele rămân în multe regiuni cele mai accesibile tipuri de combustibil, cu ajutorul cărora se încălzesc vilele private. Cu toate acestea, încălzirea cu sobă este aleasă nu numai datorită ieftinității și accesibilității generale a sursei de energie, ci și datorită prețului scăzut al amenajării sale.

În același timp, pe lângă multiplele avantaje, soba cu circuit de apă pentru încălzirea casei are și o mulțime de dezavantaje. Nu întotdeauna această opțiune este optimă. Să încercăm să înțelegem nuanțele unui astfel de sistem de încălzire.

Caracteristicile încălzirii pe bază de sobă

Încălzirea cu sobă este o normă pentru satele rusești, fiabilitatea și caracterul practic al căreia a fost testat de secole. Și astăzi, în multe case sătești, există sobe cu plită pentru gătit și cuptor pentru coacerea pâinii.

Unele dintre ele sunt echipate cu circuit de apă al sistemului de încălzire, iar altele nu. Dar proprietarii locuințelor rurale nu se grăbesc să le arunce și să le înlocuiască cu cazane moderne. Încă nu s-a inventat o metodă mai fiabilă și mai lipsită de probleme de încălzire.

Fără un circuit cu apă, soba pe lemne poate încălzi doar un spațiu mic în jurul său. Pentru încălzirea uneia-două camere, această variantă este acceptabilă, dar pentru o vilă mare, nu.

Ca combustibil în astfel de sobe sătești se ard:

• cărbune;
• turba;
• lemne;
• brichete (lemne euro).

Nu există o diferență fundamentală între aceste tipuri de combustibil din punct de vedere al structurii sobei în interior și al distribuției sistemului de încălzire cu apă într-o casă privată. Unele dintre ele produc mai multă căldură, iar altele ard mai mult timp. Dar construcția focarului și schema de distribuție a țevilor cu agent termic prin camere sunt aceleași în toate cazurile.

Atunci când faceți alegerea în favoarea încălzirii cu sobă, nu trebuie să uitați de normele de prevenire a incendiilor pentru construirea sobelor de cărămidă – doar respectarea lor strictă va permite reducerea la minimum a riscului de incendiu.

Printre avantajele încălzirii cu sobă se numără:

• lipsa dependenței de prezența energiei electrice în rețea;
• costul relativ scăzut al amenajării sistemului de încălzire;
• ieftinitatea combustibilului solid și posibilitatea de a utiliza diferitele sale tipuri;
• simplitatea maximă a exploatării;
• cedarea îndelungată a căldurii (pentru construcțiile din cărămidă);
• versatilitate – potrivită simultan pentru încălzire și gătit.

Dacă o casă privată nu poate fi conectată la gazul natural, atunci o sobă cu lemne va fi cea mai bună alegere pentru încălzirea acesteia.

Singura excepție este atunci când cărbunele sau lemnele nu sunt disponibile într-o anumită zonă. Dar această situație în Rusia este mai degrabă o excepție decât o normă.

Cele două dezavantaje principale ale sobelor cu circuit de apă – imposibilitatea automatizării funcționării și dificultatea reglării cedării de căldură în camere individuale

De asemenea, din dezavantajele încălzirii cu sobă trebuie menționate:

• încălzirea îndelungată a sistemului până la începerea cedării de căldură;
• pierderea unei mari cantități de spațiu util în casă din cauza masivității sobei;
• greutatea mare a construcției sobei din cărămidă;
• randament scăzut din cauza pierderii unui volum semnificativ de căldură prin coș;
• pericol ridicat de incendiu în cazul utilizării necorespunzătoare.

O sobă de cărămidă de încălzire și gătit pentru o casă privată cu încălzire cu apă, în funcție de construcție și numărul de rânduri, poate cântări între 1,5 și 10 tone. În plus, se adaugă greutatea coșului.

Fundația pentru o astfel de masă trebuie să fie solidă și costisitoare, ceea ce poate fi considerat un alt dezavantaj al sistemelor de încălzire analizate.

Structura încălzirii pe apă cu sobă

Soba pentru sistemul de încălzire analizat, în mod ideal, trebuie proiectată și construită simultan cu casa. Dacă clădirea de locuit este deja ridicată, instalarea unei construcții de sobă din cărămidă în ea va fi dificilă. Și adesea acest lucru se dovedește a fi imposibil din cauza necesității de a face o fundație solidă și de a reconstrui sistemul de căpriori.

Soba pentru încălzire cu apă într-o casă privată poate fi realizată nu numai din cărămidă, ci și din oțel sub forma unei sobe de tip 'burzhuika' cu tuburi de schimb de căldură în jurul focarului pentru încălzirea agentului termic

Încălzirea cu apă pe bază de sobă constă din:

• soba propriu-zisă (metalică sau din cărămidă);
• schimbătorul de căldură în interiorul sau în jurul focarului sobei, precum și sub formă de serpentină în jurul coșului de fum;
• circuitul distribuit în casă cu agent termic și vasul de expansiune în pod.

De asemenea, în unele cazuri, acest sistem de încălzire este completat cu o pompă de circulație și un acumulator hidraulic. Cu toate acestea, o astfel de variantă extinsă este folosită foarte rar, deoarece necesită o alimentare neîntreruptă cu electricitate și duce la creșterea costurilor întregii scheme.

Iar principalul avantaj al încălzirii cu apă prin sobă este ieftinitatea dispozitivului. Nu merită să fie completat cu elemente costisitoare și predispuse la defecțiuni.

Schema de circulație a apei în circuit

Sistemul de încălzire cu apă în case se construiește cu circulație naturală (gravitațională) sau forțată a agentului termic. Dacă este realizat pe baza unei sobe cu lemne, atunci cel mai bine este să se acorde preferință primei variante.

Schema de distribuție cu circulație naturală a apei este mai ieftină în comparație cu analogul forțat și, spre deosebire de acesta, nu necesită alimentare cu energie electrică.

Încălzirea pe bază de apă cu sobă este recomandată a fi amenajată doar în case cu un singur etaj, cu suprafața de până la 150 m². În acest caz, aceasta poate fi realizată gravitațional, fără pompe suplimentare.

Dacă este necesar să se încălzească o vilă cu două sau mai multe etaje, atunci este mai bine să se realizeze acest lucru pe baza unui cazan mai puternic. Pentru astfel de clădiri, soba va trebui construită pur și simplu uriașă, ceea ce este costisitor de realizat. Și volumele de combustibil care trebuie introduse de fiecare dată sunt considerabile. Și a face acest lucru este extrem de nerecomandat din cauza riscurilor sporite de incendiu.

Sistemul clasic de încălzire cu sobă cu circulație naturală a apei constă din:

• schimbătorul de căldură din componența sobei;
• circuitul de conductă metalică;
• radiatoarele (de obicei înlocuite cu țevi groase în camere);
• vasul de expansiune.

Dacă încălzirea pe apă într-o casă de la țară se decide să fie făcută manual, atunci este mai bine să o proiectați conform acestei scheme. Instalarea și calculul unei astfel de variante este mai ușor de realizat decât cu mișcarea forțată a apei.

Sistemul cu pompă de circulație este mai potrivit pentru cazane; pe baza sobei, își pierde eficiența sporită de transfer termic.

Dacă boilerul este automatizat și încălzește apa constant după necesitate, atunci soba pe lemne este încălzită o dată sau de două ori pe zi. Exact în aceste momente, agentul termic din focarul sobei se încălzește pentru a ceda căldură în încăperi. După aceea, a-l circula cu pompa prin țevile circuitului este inutil. Apa oricum nu va fi încălzită de nimic în focarul rece.

Făcând alegerea în favoarea unei sobe pe lemne sau cărbune, proprietarii de case private se așteaptă de obicei să obțină un sistem de încălzire autonom. Dacă se instalează în ea un echipament de pompare care necesită curent electric pentru funcționare, atunci va fi dificil să vorbim de autonomie.

Soba – din cărămidă sau metalică

Soba din cărămidă se încălzește mai încet, dar și cedează căldura mai mult timp spațiului din jurul său. Analogul din oțel, dimpotrivă, se încălzește repede și, de asemenea, se răcește repede după arderea combustibilului. Parțial, această problemă este rezolvată prin prezența unor volume mari de agent termic în circuitul de apă.

Cu toate acestea, cu cât trebuie stocată mai multă apă în sistem, cu atât mai costisitoare devine în ceea ce privește materialele.

Soba metalică de tip burjui cu serpentină de apă pentru circuitul de încălzire în casele private poate fi amplasată direct pe podeaua de lemn, fără a amenaja o fundație specială.

Soba din oțel pentru încălzire pe apă cu o putere de 5–15 kW – fără combustibil și apă, aceasta este o construcție cu greutatea de 100–300 kg. O astfel de sobă burjui poate fi amplasată fără riscuri pe grinzi întărite. Fundațiile pentru sobă trebuie turnate atunci când soba cântărește peste 700–800 kg. Dacă este din cărămidă, atunci nu se poate face fără lucrări de beton.

În comparație cu una metalică, soba din cărămidă cântărește mai mult, costă mai scump și este mai dificil de instalat. Cu toate acestea, are un randament mai ridicat și riscuri mai mici de înghețare a circuitului cu spargerea țevilor din cauza formării de gheață în interior. Dacă intenționați să faceți o investiție pe termen lung pentru dumneavoastră și pentru locuința permanentă, atunci se recomandă să optați pentru varianta din cărămidă.

Țevile – din oțel inoxidabil sau metal-plastic

Dacă sistemul de încălzire este construit pe baza unui cazan de apă caldă, legarea acestuia se poate face nu doar cu țevi de oțel, ci și cu țevi metal-plastic și polipropilenă. Totuși, dacă apa va fi încălzită de o sobă pe lemne, atunci circuitul cu agent termic provenit de la aceasta trebuie realizat numai din inox.

La o încărcare mare de lemne, apa din serpentina focarului sobei se poate încinge rapid până la 100 de grade și poate fierbe; doar oțelul poate suporta astfel de temperaturi pentru o perioadă îndelungată.

Metal-plasticul este proiectat pentru a funcționa cu un agent termic încălzit la 90–95 °C. Pe termen scurt, poate suporta și încălzirea până la 110–120 °C. Automatizarea cazanelor și a boilerelor nu permite inițial încălzirea apei la astfel de grade. Pentru podele încălzite, apa se încălzește la 30–45 °C, iar pentru calorifere la 60–65 °C.

Totuși, în cazul unei sobe pe lemne, temperaturile în jur de o sută de grade nu sunt doar posibile, ci chiar frecvente. Nu se recomandă să riscați și să jucați ruleta rusească, realizând legarea acestei sobe cu ajutorul țevilor metal-plastic. Cel mai bine este să acordați preferință inoxului, care este mai fiabil.

În plus, ieșirile din focar de la serpentină pentru conectarea țevilor circuitului se vor încălzi cu siguranță la temperaturi foarte ridicate. Sunt la mai puțin de jumătate de metru distanță de flacăra deschisă. Conectarea oricăror țevi din plastic la acestea este periculoasă din cauza riscului de topire a acestora.

Degajarea de căldură – radiatoare sau registru

Căldura de la sobă este furnizată circuitului de încălzire în porții de câteva ore, atâta timp cât ard lemnele sau cărbunele în focar. Dacă în sistemul de încălzire este puțină apă, casa se va răci rapid. De aceea, în sate, o astfel de încălzire se face de obicei din țevi groase de oțel, și nu pe baza caloriferelor mai familiare orășenilor. Un registru de încălzire pentru sobele pe lemne este pur și simplu ideal.

Schema clasică a încălzirii pe apă cu sobă și circulație naturală presupune contactul direct al apei cu atmosfera printr-un vas de expansiune, dar pentru caloriferele obișnuite, aerul din agentul termic este contraindicat.

O țeavă din inox cu diametrul de 80–120 mm amplasată prin casă este un registru de încălzire, format din turul de la sobă și returul către aceasta. În camera cea mai îndepărtată de focar, aceste linii sunt unite, iar în celelalte încăperi sunt așezate sub formă de două conducte de-a lungul pereților exteriori.

Registrul nu arată la fel de estetic ca radiatorul. Dar prima variantă este mult mai ieftină și mai simplu de fabricat independent decât a doua. Pentru realizarea lui, trebuie doar să aveți experiență în utilizarea aparatului de sudură.

Suprafața de transfer termic pentru un astfel de circuit se calculează înmulțind numărul PI cu diametrul și lungimea țevii. În plus, în calcule trebuie să țineți cont de presiunea termică pe tur și retur, precum și de distanța dintre conducte pe verticală.

Totuși, de multe ori, astfel de calcule nu se efectuează, ci se ia o țeavă cu diametrul de 80–100 mm și se instalează pe perimetrul întregii clădiri rezidențiale, cu buclare în camera îndepărtată. Reglarea transferului termic se face „cu ochiul" și prin experimentare, în funcție de cantitatea de combustibil introdusă în focar.

Nu degeaba circuitele din registre împreună cu sobele pe apă sunt atât de răspândite. Nici măcar nu trebuie să le calculați, este suficient să luați o țeavă potrivită și să o sudați prin sudură.

Alegem schimbătorul de căldură pentru focar

Schimbătorul de căldură pentru sobă poate fi realizat din cupru, oțel sau fontă. Varianta din cupru este mai bine să fie exclusă imediat din cauza prețului ridicat. Să lipiți singur un astfel de dispozitiv este extrem de problematic.

Instalarea radiatoarelor de fontă în interiorul focarului trebuie făcută cu precauție – din cauza șocului termic, unele secțiuni se pot desprinde de elementele vecine.

Fonta câștigă în fața oțelului din punct de vedere tehnic. Totuși, a realiza singur un schimbător de căldură din fontă pentru o sobă pe lemne este problematic. Puteți folosi doar un radiator vechi. Dar trebuie să țineți cont că garnitura dintre secțiunile sale se va arde în focar. Și aceasta este o cale directă către pierderea etanșeității și scurgerea apei în camera de ardere.

Dacă ați decis să faceți schimbătorul de căldură dintr-un radiator de fontă, cel mai bine este să luați modelele MS-110-300 sau MS-90-300. Sunt mici și se potrivesc cu ușurință în focar. Suprafața de încălzire pentru fiecare aripioară va fi de aproximativ 0,14–0,16 m².

Pe baza acestor cifre, puteți estima de câte secțiuni veți avea nevoie pentru un anumit circuit. Pentru fiecare 10 metri pătrați de suprafață a casei este necesar 1 kW, ceea ce este aproximativ egal cu 0,1 m² de suprafață de încălzire a schimbătorului de căldură din fontă.

Aripioarele radiatorului de fontă sunt de obicei conectate cu ajutorul unor garnituri din cauciuc termorezistent. În focarul sobei, o astfel de garnitură de cauciuc se va arde, trebuie înlocuită cu un șnur de azbest.

Un alt aspect al utilizării unui radiator de fontă ca schimbător de căldură este dificultatea curățării acestuia de funingine din interiorul focarului. Din când în când, camera de ardere trebuie curățată, iar aripioarele în relief ale „fontii" vor împiedica acest lucru.

Varianta cea mai optimă de schimbător de căldură – din oțel, sub formă de:

• serpentină din mai multe țevi;
• manta din tablă de oțel.

Ele sunt fabricate din oțel cu conținut scăzut de carbon St10…St20 cu grosimea de 4–5 mm. Dacă luați țevi, atunci cu diametrul de 30–50 mm.

Cel mai simplu mod de a face un schimbător de căldură din oțel este din tablă de oțel – însă la acesta, la schimbul de căldură va participa doar suprafața orientată spre interiorul focarului, spre foc.

Varianta tubulară din punct de vedere al schimbului de căldură este mai eficientă, dar este și mai laborioasă la fabricare.

Pentru calculul schimbătorului de căldură, trebuie să folosiți formula:

Qy=K*(Tcp-Tk)

unde:

• K – coeficientul de transfer termic al materialului (pentru oțelurile cu conținut scăzut de carbon se ia 15–20, iar pentru fonta cenușie – 50);
• Tcp – temperatura medie a mediului de încălzire din focar (Tmax+Tmin)/2;
• Tk – temperatura medie a agentului termic (Talimentare+Tretur)/2.

Dacă în sobă se vor arde lemne, atunci Tcp=(700+300)/2=500 °C și Tk=(80+60)/2=70 °C. În final, Qy=15*(500-70)=6450 kcal/oră. Adică pe metru pătrat de suprafață orientată spre foc a schimbătorului de căldură se va obține aproximativ 7,5 kW/oră.

Pentru cărbune, calculele sunt următoarele – Tcp=(1000+600)/2=800 °C și Tk=70 °C. Qy=15*(800-70)=10 950 kcal/oră=12 734 W/oră. Un metru pătrat de suprafață a schimbătorului de căldură va da aproximativ 12,7 kW/oră.

Apoi împărțim puterea necesară pentru încălzirea unei anumite case la cifra calculată, în funcție de planurile de utilizare a unuia sau altui tip de combustibil.

De exemplu, pentru o casă de 150 m² sunt necesari aproximativ 15 kW. Dacă va fi încălzită cu lemne, atunci va fi necesar un schimbător de căldură cu o suprafață de schimb termic de 15/7,5=2 m². Aceasta este suprafața orientată spre flacără și care se încălzește.

Dacă se alege un serpentin tubular, atunci lungimea acestuia se calculează după formula:

S=2*3,14*D*L

unde:

S – suprafața calculată;

D – diametrul țevilor;

L – lungimea necesară.

Parametrii mantalei din tablă de oțel se calculează și mai simplu, aceasta reprezintă de obicei două dreptunghiuri pe lateralele camerei de ardere.

Alegerea celei mai optime variante

Într-o casă deja construită, va fi dificil să instalați o sobă masivă de cărămidă. Încălzirea cu apă în acest caz este cel mai bine să o organizați pe baza unei sobe metalice de tip burgiu, care poate fi instalată pe podeaua din lemn întărită, fără turnarea fundației.

Totuși, dacă există posibilitatea de a face o bază de fundație așa cum trebuie, atunci preferința trebuie acordată unei construcții de sobă mai fiabile din cărămidă.

Circuitul de apă prin casă pentru o sobă cu lemne este cel mai bine să fie realizat din țevi groase de oțel și cu circulație naturală a agentului termic.

Instalarea unei pompe de circulație și/sau a unui hidroacumulator în circuitul de încălzire considerat este o risipă de bani și niciun beneficiu suplimentar. Ele doar vor complica montajul sistemului. Iar la întreruperea curentului electric, aceste dispozitive vor crea chiar probleme. În timp ce varianta de încălzire fără ele, în caz de probleme la rețeaua electrică, va continua să încălzească liniștit casa.

Concluzii și material video util pe această temă

Alegerea formei schimbătorului de căldură pentru soba pe lemne:

Prezentarea sobei de cărămidă pentru încălzirea cu apă în vilă:

Structura sobei de cărămidă pentru încălzire și gătit, cu analiza rânduielii construcției:

Este dificil să numim încălzirea cu apă bazată pe o sobă pe lemne ideală și foarte eficientă. Dar această variantă de încălzire a caselor particulare este cea mai fiabilă, precum și ieftină și simplă de realizat. Nu trebuie decât să completați acest circuit cu o pompă de circulație și automatizare. Acestea funcționează de la rețeaua electrică și fac întregul sistem neautonom, anulând astfel unul dintre principalele sale avantaje.