Kamna s vodním okruhem pro vytápění domu: vlastnosti vytápění kamen + výběr optimální možnosti

Palivové dřevo a uhlí zůstávají v mnoha regionech nejdostupnějšími druhy paliva používaného k vytápění soukromých chat. Vytápění kamny se však volí nejen kvůli nízkým nákladům a dostupnosti energie, ale také kvůli nízkým nákladům na jeho instalaci.

Navíc kromě mnoha výhod mají kamna s vodním okruhem pro vytápění domu i spoustu nevýhod. Tato možnost není vždy optimální. Pokusme se pochopit nuance takového topného systému.

Vlastnosti kamnového vytápění

Vytápění v kamnech je pro ruské vesnice normou, jejíž spolehlivost a praktičnost je osvědčená po staletí. A dnes má mnoho vesnických domů pece se sporákem na vaření jídla a topeništěm na pečení chleba.

Některé z nich jsou vybaveny vodním okruhem pro topný systém, jiné nikoli. Majitelé venkovských domů ale nespěchají, aby je vyhodili a nahradili je moderními kotli. Bezproblémovější a bezproblémovější způsob vytápění ještě nebyl vynalezen.

Bez vodního okruhu v celém domě mohou kamna na dřevo vytopit jen malý prostor kolem sebe. Pro vytápění jedné nebo dvou místností je tato možnost přijatelná, ale pro velkou chatu již není možná.

V takových vesnických kamnech se jako palivo spaluje:

• uhlí;
• rašelina;
• palivové dříví;
• brikety (eurowood).

Mezi těmito druhy paliva není zásadní rozdíl z hlediska konstrukce kamen uvnitř a elektroinstalace systému ohřevu vody v soukromém domě. Některé z nich vydávají více tepla, zatímco jiným trvá déle, než vyhoří. Konstrukce topeniště a uspořádání potrubí s chladicí kapalinou v místnostech jsou však ve všech případech stejné.

Při volbě ve prospěch vytápění kamny nezapomeňte na požární bezpečnostní normy pro stavbu zděných kamen - pouze jejich přísné dodržování sníží riziko požáru na minimum

Mezi výhody vytápění kamny patří:

• žádná závislost na dostupnosti elektřiny v síti;
• relativně nízké náklady na instalaci topného systému;
• nízké náklady na tuhé palivo a možnost použití různých druhů paliv;
• extrémní snadnost ovládání;
• dlouhodobý přenos tepla (u zděných konstrukcí);
• všestrannost - vhodné pro ohřev a vaření jídla zároveň.

Pokud soukromý dům nelze připojit k hlavnímu plynu, pak bude nejlepší volbou pro vytápění kamna na dřevo.

Jedinou výjimkou je situace, kdy v určité oblasti není k dispozici uhlí nebo palivové dříví. Ale tato možnost v Rusku je spíše výjimkou než normou.

Dvě hlavní nevýhody pecí s vodním okruhem jsou nemožnost automatizace provozu a obtížnost nastavení přenosu tepla v jednotlivých místnostech

Mezi nevýhody topení v kamnech je třeba také zmínit:

• dlouhé zahřívání systému před zahájením přenosu tepla;
• ztráta užitečného prostoru v domě kvůli masivnosti kamen;
• velká hmotnost konstrukce zděných kamen;
• nízká účinnost v důsledku ztráty značného množství tepla do potrubí;
• vysoké nebezpečí požáru při nesprávném použití.

Cihlová kamna na vytápění a vaření pro soukromý dům s ohřevem vody, v závislosti na konstrukci a počtu řad, mohou vážit od 1,5 do 10 tun. Plus je zde přidána hmotnost trubky.

Základ pro takovou hmotu vyžaduje výkonný a drahý základ, což lze také nazvat nevýhodou uvažovaných topných systémů.

Zařízení na ohřev vody v kamnech

Pec pro daný topný systém by měla být v ideálním případě spočítána a postavena současně s domem. Pokud již byla postavena obytná budova, bude obtížné do ní nainstalovat konstrukci zděných kamen. A často se to ukazuje jako zcela nemožné kvůli nutnosti vybudovat pevný základ a přestavět krokvový systém.

Pec pro ohřev vody v soukromém domě může být vyrobena nejen z cihel, ale také z oceli ve formě kamen na břicho s trubkami pro výměnu tepla kolem topeniště pro ohřev chladicí kapaliny

Ohřev vody v kamnech se skládá z:

• samotná kamna (kovová nebo cihlová);
• výměník tepla uvnitř nebo kolem topeniště kamen a také ve formě spirály kolem komína;
• okruh s chladicí kapalinou rozvedenou po celém domě a expanzní nádobou v podkroví.

V některých případech je tento systém vytápění doplněn o oběhové čerpadlo a hydraulický akumulátor. Tato rozšířená možnost se však používá velmi zřídka, protože vyžaduje nepřerušované napájení a vede ke zvýšení nákladů na celý obvod.

A hlavní výhodou ohřevu vodních kamen je nízká cena zařízení. Nemá cenu jej doplňovat drahými a lámavými prvky.

Schéma cirkulace vody v okruhu

Systém ohřevu vody v domech je postaven s přirozeným (gravitačním) nebo nuceným oběhem chladicí kapaliny.Pokud je vyroben na základě kamen na dřevo, pak je nejlepší dát přednost první možnosti.

Schéma zapojení s přirozenou cirkulací vody je levnější než nucený analog a také na rozdíl od něj nevyžaduje napájení

Vytápění vodními kamny se doporučuje instalovat pouze v jednopatrových domech o rozloze do 150 m². V tomto případě může být gravitační bez dalších čerpadel.

Pokud potřebujete vytápět chatu o několika nebo více podlažích, je lepší to udělat pomocí výkonnějšího kotle. Pec pro takové budovy bude muset být postavena jednoduše obrovská, což je nákladné na realizaci. Ano, a pokaždé do něj budete muset dát značné množství paliva. To se však velmi nedoporučuje kvůli zvýšenému riziku požárů.

Klasický systém vytápění kamny s přirozenou cirkulací vody se skládá z:

• výměník tepla jako součást kamen;
• kovový potrubní okruh;
• radiátory (obvykle nahrazené tlustými trubkami v místnostech);
• expanzní nádoba.

Pokud se rozhodnete udělat ohřev vody ve venkovském domě sami, je lepší jej navrhnout podle tohoto schématu. Instalace a výpočet této možnosti je jednodušší než u nuceného pohybu vody.

Pro kotle je vhodnější systém s oběhovým čerpadlem, na bázi kamen ztrácí zvýšenou účinnost přenosu tepla

Pokud je kotel automatizovaný a neustále ohřívá vodu podle potřeby, pak se kamna na dřevo topí jednou až dvakrát denně. V těchto chvílích se chladicí kapalina v topeništi pece zahřívá, aby uvolnila teplo do místností. Posléze to prohánět čerpadlem potrubím okruhu je zbytečné. Vodu ve studeném topeništi stejně nic neohřeje.

Při výběru kamen na dřevo nebo uhlí majitelé soukromých domů obvykle očekávají, že dostanou autonomní topný systém. Pokud do něj nainstalujete čerpací zařízení, které pro provoz vyžaduje napájení z elektrické sítě, pak bude těžké mluvit o autonomii.

Trouba - cihlová nebo kovová

Zděná trouba se déle zahřeje, ale také déle předá teplo do prostoru kolem ní. Ocelový protějšek se naopak po dohoření paliva rychle zahřívá a stejně rychle ochlazuje. Tento problém je částečně vyřešen kvůli přítomnosti velkých objemů chladicí kapaliny ve vodním okruhu.

Čím více vody je však nutné v systému uložit, tím je materiál dražší.

Kovová kamna na břicho s vodní spirálou pro topný okruh v soukromých domech lze umístit přímo na dřevěnou podlahu bez instalace speciálního základu

Ocelová pec na ohřev vody o výkonu 5–15 kW - bez paliva a vody se jedná o konstrukci o hmotnosti 100–300 kg. Taková kamna na břicho lze bezpečně umístit na vyztužená polena. Základy kamen je nutné zalít, když kamna váží více než 700–800 kg. Nyní, pokud je to cihla, pak se bez betonu rozhodně neobejdete.

Ve srovnání s kovovým sporákem váží cihlová kamna více, stojí více a je náročnější na instalaci. Má však vyšší účinnost a menší riziko zamrznutí okruhu s prasknutím potrubí v důsledku tvorby ledu uvnitř. Pokud se rozhodnete dělat vše kompletně pro sebe a trvalé bydliště, pak se doporučuje zvolit variantu cihla.

Trubky - nerezové nebo kovoplastové

Pokud je topný systém postaven na bázi teplovodního kotle, může být potrubní nejen ocelovými trubkami, ale také kovoplastovými a polypropylenovými trubkami.Pokud je však voda ohřívána kamny na dřevo, pak by okruh s chladicí kapalinou z ní měl být vytvořen pouze z nerezové oceli.

Při velkém zatížení palivového dříví se voda v spirále pece může rychle zahřát až na 100 stupňů a vařit; pouze ocel vydrží takové teploty po dlouhou dobu

Metal-plast je určen pro práci s chladicí kapalinou zahřátou na 90–95 °C. Krátkodobě snese zahřátí až na 110–120 °C. Automatizace kotlů a kotlů přitom zpočátku neumožňuje zahřátí vody na takové stupně. U vytápěných podlah topí na 30–45 °C, u radiátorů na 60–65 °C.

V případě kamen na dřevo jsou však teploty pod sto nejen možné, ale zdaleka neobvyklé. Nedoporučuje se riskovat a hrát ruskou ruletu potrubováním tohoto sporáku kovoplastovými trubkami. Nejlepší je dát přednost spolehlivější nerezové oceli.

Kromě toho se trubky vycházející z pece z cívky pro připojení trubek okruhu určitě zahřejí na velmi vysoké teploty. Od otevřeného ohně je dělí necelý půl metr. Je nebezpečné k nim připojovat jakékoliv plastové trubky kvůli riziku jejich roztavení.

Odvod tepla - radiátory nebo registr

Teplo je z kamen dodáváno do topného okruhu v dávkách několika hodin, zatímco v topeništi hoří dřevo nebo uhlí. Pokud není v topném systému dostatek vody, dům rychle vyschne. Proto je ve vesnicích takové vytápění obvykle vyrobeno z tlustých ocelových trubek, a nikoli na základě radiátorů, které jsou obyvatelům měst známější. Topný registr pro kamna na dřevo je prostě dokonalý.

Klasické schéma vytápění vodních kamen s přirozenou cirkulací zahrnuje přímý kontakt vody s atmosférou přes expanzní nádrž, ale vzduch v chladicí kapalině je kontraindikován pro běžné baterie

Nerezová trubka o průměru 80–120 mm položená v celém domě je topným registrem, který se skládá z přívodu od kamen a zpátečky do něj. V místnosti nejdále od topeniště jsou tato vedení spojena dohromady a ve zbývajících místnostech jsou položena ve formě dvou potrubí podél vnějších stěn.

Registr nevypadá tak esteticky jako radiátor. Ale první možnost je mnohem levnější a snazší vyrobit si sami než druhá. K jeho realizaci stačí mít zkušenosti s manipulací se svařovacím strojem.

Teplosměnná plocha pro takový okruh se vypočítá vynásobením čísla PI průměrem a délkou potrubí. Navíc je ve výpočtech nutné vzít v úvahu tepelný tlak v přívodu a zpátečce a také svislou vzdálenost mezi potrubími.

Často se však takové výpočty neprovádějí, ale odebere se trubka o průměru 80–100 mm a položí se po obvodu celé obytné budovy se smyčkou v zadní místnosti. V tomto případě se přenos tepla upravuje „od oka“ a experimentálně v důsledku přidání určitého objemu paliva do topeniště.

Ne nadarmo jsou registrové obvody spojené s vodními pecemi tak běžné. Nemusíte je ani počítat, stačí vzít vhodnou trubku a svařit ji dohromady.

Výběr výměníku tepla pro pec

Výměník v kamnech může být z mědi, oceli nebo litiny. Je lepší okamžitě vyloučit měděnou variantu kvůli vysoké ceně. Pájení takového zařízení sami je extrémně problematické.

Litinové baterie by měly být instalovány uvnitř topeniště opatrně - v důsledku teplotního šoku se mohou jednotlivé části oddělit od sousedních prvků

Litina technickými parametry předčí ocel. Vyrobit si z něj výměník pro kamna na dřevo svépomocí se však zdá problematické. K tomu si můžete vzít pouze starou baterii. Zde však musíme vzít v úvahu, že těsnění mezi jeho sekcemi v topeništi vyhoří. A to je přímá cesta ke ztrátě těsnosti a úniku vody do spalovací komory.

Pokud se rozhodnete vyrobit výměník tepla z litinové baterie, pak je nejlepší použít modely MS-110-300 nebo MS-90-300. Jsou malé a snadno se vejdou do topeniště. Jejich výhřevná plocha pro každé žebro bude asi 0,14–0,16 m².

Na základě těchto čísel můžete odhadnout, kolik sekcí bude potřeba pro konkrétní okruh. Na každých 10 metrů čtverečních plochy domu potřebujete 1 kW, což se bude přibližně rovnat 0,1 m² topná plocha litinového výměníku tepla.

Žebra litinového radiátoru jsou obvykle spojena pomocí tepelně odolných pryžových těsnění. V topeništi kamen takové gumové těsnění vyhoří, je třeba ho nahradit azbestovou šňůrou

Dalším bodem používání litinové baterie jako výměníku tepla je obtížnost čištění od sazí zevnitř topeniště. Čas od času je potřeba vyčistit spalovací komoru a vystouplá žebra litiny tomu značně překáží.

Nejoptimálnější možností pro výměník tepla je ocel ve formě:

• cívka několika trubek;
• košile z ocelového plechu.

Jsou vyrobeny z nízkouhlíkové oceli St10...St20 o tloušťce 4–5 mm. Pokud vezmete trubky, pak o průměru 30–50 mm.

Nejjednodušší způsob, jak vyrobit ocelový výměník tepla, je z ocelového plechu - výměny tepla se však účastní pouze povrch obrácený dovnitř topeniště směrem k ohni.

Trubková verze je efektivnější z hlediska přenosu tepla, ale je také pracnější na výrobu.

Pro výpočet výměníku tepla použijte vzorec:

Qy=K*(Tcp-Tk)

Kde:

• K – součinitel prostupu tepla materiálu (pro nízkouhlíkové oceli se bere 15–20 a pro šedou litinu – 50);
• Tcp – průměrná teplota topného média v peci (Tmax+Tmin)/2;
• Tk – průměrná teplota chladicí kapaliny (Tsupply + Treturn)/2.

Pokud se v kamnech topí dřevem, pak Tcp=(700+300)/2=500 °C a Tk=(80+60)/2=70 °C. Výsledkem je, že Qy=15*(500-70)=6450 kcal/hod. To znamená, že na metr čtvereční plochy tepelného výměníku směřujícího k ohni bude přibližně 7,5 kW/hod.

Pro uhlí jsou výpočty následující: Tcp=(1000+600)/2=800 °C a Tk=70 °C. Qy=15*(800-70)=10 950 kcal/hod=12 734 W/hod. Metr čtvereční plochy tepelného výměníku dá asi 12,7 kW/hod.

Dále vydělíme výkon potřebný k vytápění konkrétního domu vypočteným číslem v závislosti na plánech použití konkrétního druhu paliva.

Například pro chatu 150 m² potřebujete asi 15 kW. Pokud se topí dřevem, bude zapotřebí výměník tepla s teplosměnnou plochou 15/7,5 = 2 m². Toto je povrch, který směřuje k plameni a zahřívá se.

Pokud je vybrána trubková cívka, její délka se vypočítá podle vzorce:

S=2*3,14*D*L

Kde:

S – oblast návrhu;

D – průměr trubky;

L - požadovaná délka.

Parametry pláště z ocelového plechu se počítají ještě snadněji, obvykle se skládá ze dvou obdélníků po stranách spalovací komory.

Výběr nejlepší možnosti

V již postaveném domě bude obtížné instalovat masivní cihlová kamna. V tomto případě je ohřev vody nejlépe organizován na základě kovových kamen na břicho, které lze umístit na vyztuženou dřevěnou podlahu bez nalévání základů.

Pokud je však možné vytvořit základ tak, jak by měl být, měla by být dána přednost spolehlivější konstrukci zděných kamen.

Vodní okruh kolem domu pro kamna na dřevo je nejlépe vyroben ze silných ocelových trubek a s přirozenou cirkulací chladicí kapaliny

Instalace oběhového čerpadla a/nebo akumulátoru do příslušného topného okruhu je plýtváním penězi a nulovým přínosem navíc. Pouze zkomplikují instalaci systému. A pokud světla zhasnou, tato zařízení způsobí problémy. Zatímco varianta vytápění bez nich bude nadále klidně vytápět dům, pokud budou problémy v elektrické síti.

Závěry a užitečné video k tématu

Výběr tvaru tepelného výměníku pro kamna na dřevo:

Recenze zděných kamen na ohřev vody na chatě:

Stavba zděného topného a varného sporáku s rozborem projekční zakázky:

Ohřev vody na bázi kamen na dřevo lze jen těžko označit za ideální a vysoce účinný. Tato možnost vytápění soukromých domů je však nejspolehlivější, levná a snadno proveditelná. Takový okruh prostě nemusíte doplňovat oběhovým čerpadlem a automatizací. Fungují ze sítě a činí celý systém neautonomním, čímž eliminují jednu z jeho hlavních výhod.