Jak vytápět kamna v soukromém domě se vzduchovými nebo vodními okruhy

Existuje mnoho způsobů, jak vytápět soukromý dům pomocí plynu a elektřiny.Ale i přes množství moderních metod je vytápění kamen stále relevantní při zařizování venkovských domů a chat.

Souhlasíte, nic nezdůrazní chuť ruské chýše více než kamna na dřevo. Topení na tuhá paliva je navíc považováno za jednu z ekonomických možností.

Organizace topného systému začíná výběrem zařízení pece a určením typu topného okruhu. Doporučujeme vám porozumět struktuře a provozním principům vodního a vzduchového vytápění založeného na peci. Pro lepší pochopení problematiky jsme materiál doplnili schématy a názornými fotografiemi.

Vytápění vzduchovým systémem

Důvodem stabilní preference, kterou majitelé soukromých domů dávají možnosti vytápění kamen, je ekonomický provoz — dostupnost palivového dřeva, palivových briket nebo uhlí.

Nevýhodou je omezený prostor ke zpracování, který lze eliminovat instalací vodního a vzduchového systému na bázi zděného bloku.

Specifika vytápění nízkopodlažních budov sporákem jsou uvedena ve výběru fotografií:

Princip fungování ohřev vzduchu na bázi kamen nebo krbu spočívá v předávání teplého proudu ohřátého na provozní teplotu ve výměníku tepla nebo v kotli. Vzduch vstupuje buď přímo do místnosti, nebo vzduchovými kanály.

Díky relativně krátké dráze nestihne ztratit teplotu. Výsledkem je rovnoměrné rozložení tepla po celém domě.

Nad topeništěm je umístěna komora pro ohřívací vzduch tak, aby do ní horká horní plocha topeniště a komín předávaly maximum tepla. Cirkulace vzduchu probíhá přirozeně nebo pomocí ventilátorů.

Továrně vyráběná ocelová kamna pro vytápění místnosti 120m2. m pomocí proudů vzduchu stojí asi 12 000 rublů

Přirozená cirkulace nastává v důsledku rozdílu v hustotě studeného a horkého vzduchu. Studený vzduch vstupující do ohřívací komory vytlačuje horký vzduch do vzduchových kanálů.

Tato metoda nevyžaduje elektřinu, ale pokud se vzduch nepohybuje dostatečně rychle topnou komorou, je velmi horký, což může způsobit problémy.

Ohřev vzduchu s přirozeným pohybem ohřátého vzduchu zahrnuje instalaci vzduchových kanálů pro řízený pohyb. V nucených verzích je pohyb vzduchu stimulován ventilátorem (+)

Nucená cirkulace probíhá pomocí ventilátorů nebo čerpadel. K vytápění prostor však dochází rychleji a rovnoměrněji. U nuceného větrání můžete úpravou jeho režimu jednoduše ovládat objem vzduchu přiváděného do různých místností a tím určovat mikroklima jednotlivých místností domu.

Podle typu přívodu studeného vzduchu se systémy dělí na dva typy:

• S plnou recyklací. Ohřáté vzduchové hmoty se ve stejné místnosti střídají s chlazenými. Nevýhodou schématu je, že kvalita vzduchu klesá s každým cyklem vytápění/chlazení.
• S částečnou rekultivací. Část čerstvého vzduchu je odebírána z ulice, která se mísí s částí vzduchu z místnosti. Po zahřátí je směs dvou porcí vzduchu dodávána spotřebiteli. Výhodou je stabilní kvalita vzduchu, nevýhodou energetická závislost.

Je zřejmé, že do první skupiny patří potrubní systémy s přirozeným pohybem chladiva vzduchu. Druhá zahrnuje možnosti s nuceným pohybem vzduchu, pro jehož pohyb není nutné instalovat síť vzduchovodů.

Příliv vzduchu z ulice dodává systému přirozené cirkulace další podporu, což eliminuje potřebu ventilátorů

Hlavní výhody vytápění vzduchem ve srovnání s ohřevem vody:

• vysoká účinnost;
• bez nehod;
• nedostatek radiátorů v místnostech.

Konstrukce okruhu s nuceným pohybem umožňuje obejít se bez konstrukce vzduchového potrubí. Tento typ lze navíc kombinovat s klimatizací, zvlhčováním a ionizací vzduchu.

Pokud není plánována instalace zařízení, které stimuluje pohyb ohřátého vzduchu, pak se ke zvýšení výkonu kamen používají následující metody:

Zvýšení účinnosti samovolně zvýší rychlost proudění vzduchu: čím rychleji se vzduch ohřeje, tím intenzivněji nastane změna ochlazené a ohřáté vzduchové hmoty.

Hlavní nevýhody ohřevu vzduchu ve srovnání s ohřevem vody:

• při použití pece má teplota přiváděného vzduchu značný rozsah, na rozdíl od použití jiných topných prostředků;
• vzduchové kanály mají velký průměr, takže instalace musí být provedena ve fázi výstavby;
• Kamna je vhodné situovat do suterénu, jinak je nutné použít ventilátory, které vydávají hluk.

Pohyb vzduchu v místnosti má negativní stránku – zvedá prach, ale použití filtrů na výstupu vzduchovodu umožňuje tento prach efektivně zachytit a tím snížit celkové množství prachu v domě.

Další vlastností ohřevu vzduchu, která má pozitivní i negativní stránky, je rychlost přenosu tepla. Místnosti se na jednu stranu vytopí rychleji než při vytápění pomocí vodního okruhu, na druhou stranu nedochází k tepelné setrvačnosti – jakmile zhasnou kamna nebo krb, místnost se okamžitě začne ochlazovat.

Pro zajištění rovnoměrného tlaku v bočních větvích vzduchovodu je nutné vyloučit jejich zasunutí do posledního půl metru hlavního vzduchovodu

Na rozdíl od ohřevu vody není instalace systému ohřevu vzduchu náročná.Všechny prvky (trubky, kolena, větrací mřížky) lze zcela jednoduše spojovat bez svařování. Existují flexibilní vzduchové kanály, které mohou mít jakýkoli tvar v závislosti na geometrii prostoru.

Navzdory tomu se systémy vytápění vzduchem na bázi kamen nebo krbů ještě nerozšířily. Mnohem častěji v individuální nízkopodlažní výstavbě se k vytápění místností používá vodní okruh.

Na základě kamen nebo krbu s zděným nebo ocelovým topeništěm můžete uspořádat ohřev vzduchu i vody

Zařízení na ohřev vody na bázi kamen

Provozní principy jakéhokoli ohřev vody jsou založeny na distribuci tepla z lokálního zdroje po místnosti s využitím pohybu vody po topném okruhu.

Základní prvky ohřevu vody

Pro schéma vytápění kamen s vodním okruhem jsou hlavními prvky:

• kamna nebo krb s výměníkem, ve kterém se ohřívá voda;
• topný okruhkde dochází k přenosu tepla do místnosti;
• expanzní nádoba aby se zabránilo poškození systému v důsledku zvýšeného tlaku;
• oběhové čerpadlo zajistit pohyb vody po okruhu.

Pro provoz ohřevu vody platí obecná pravidla, jako je kupř schémata zapojení, které jsou dobře známé a je třeba je dodržovat. Při použití kamen jako zdroje tepla však existují specifické požadavky související s teplotním režimem.

Princip fungování ohřevu vody na kamnech nebo krbu je jednoduchý, ale je nutné přesně vypočítat parametry všech prvků systému

Pece se nezahřívají rychle a ochlazují pomalu, dochází k nerovnoměrnému uvolňování tepla a pouze správnou instalací všech systémových komponent předejdete problémům s kvalitním vytápěním prostor domu.

Typy výměníků tepla a způsoby umístění

Pro výrobu výměníků tepla pro pece se používá plech „černá“ ocel nebo žáruvzdorná nerezová ocel. Použití litiny jako výrobního materiálu je obtížné, ale lze použít hotové litinové výrobky, jako jsou litinové radiátory.

Je možné použít měď, která má lepší tepelnou vodivost ve srovnání s ocelí, ale cena takového zařízení bude vysoká. Výměník tepla se doporučuje vyrobit z oceli o tloušťce 3 mm. Při vysokých teplotách pece, které vznikají při použití uhlí nebo zejména koksu, je nutné použít ocel tloušťky 5 mm.

Tepelné výměníky lze rozdělit do tří typů:

• registry, cívky a radiátory, sestávající ze sady trubek;
• košile (bojlery), svařený z ocelového plechu;
• kombinovaná možnost ve formě svislých stěn spojených trubkami (tzv. „knihy“).

Opláštění z ocelového plechu se snadněji vyrábí a snáze se čistí od produktů spalování paliva, ale trubkové konstrukce mají větší plochu ohřevu. Při výrobě pláště je nutné počítat s přetlakem vody, který vzniká při použití membránové expanzní nádoby nebo zvedání vody do velké výšky.

Výměník tepla pro ohřev vody na bázi kamen lze zkonstruovat ze šrotu:

V tomto případě je nutné použít ocel o tloušťce minimálně 5 mm a stěny dodatečně vyztužit výztuhami, aby nedošlo k jejich deformaci.

Tvary trubkových konstrukcí mohou být různé, je však nutné dodržet podmínku, aby vnitřní rozměr trubek byl minimálně 3 cm v průměru. V opačném případě, pokud je rychlost cirkulace pomalá nebo je teplota příliš vysoká, voda se může vařit.

Registry se pro usnadnění svářečských prací vyrábějí zpravidla z profilových než kulatých trubek.

Výměník tepla požadované velikosti si můžete vyrobit sami. V tomto případě je třeba věnovat zvýšenou pozornost kvalitě svařování. Pokud výměník tepla netěsní, všechna voda se nalije do pece.

Kromě toho budete muset pro vyřešení problému udělat spoustu práce: rozebrat kamna, vyjmout, svařit a vrátit zpět výměník tepla a poté kamna znovu smontovat.

Pro umístění výměníku jsou dvě možnosti. V prvním případě je umístěn přímo v topeništi, čímž se výrazně zužuje jeho prostor.Ve druhém jsou registry instalovány v krytu neotočných pecí, ale samotná pec má v tomto případě složitější konstrukci.

Pokud máte zvonová kamna, je lepší umístit výměník do zvonu: tam je také horko a prostor topeniště zůstane nezměněn

Při instalaci výměníku tepla trubkového typu je nutné ponechat mezeru mezi ním a stěnou kamen. To je nezbytné pro lepší ohřev chladicí kapaliny a také pro možnost čištění registru. Košile i registry je nutné pravidelně čistit, protože v případě silného zanesení popelem se účinnost přenosu tepla snižuje.

Pokud je varná deska, čištění proběhne po jejím vyjmutí. Pokud mají kamna pouze funkci topení, dochází k čištění přes spalovací dvířka.

Cirkulace vody v topném okruhu

Základní principy organizace přirozené cirkulace vody v systému jsou modelování „urychlovacího kolektoru“ na výstupu z výměníku tepla a vytvoření konstantního sklonu trubek topného okruhu 3-5°.

Obecný význam „urychlovacího potrubí“ je ten, že ohřátá voda z kamen stoupá svisle nahoru a poté je distribuována podél topného okruhu.

Cirkulace nastává v důsledku rozdílu v měrné hmotnosti studené a horké vody. Studená voda je těžší než horká voda a proudící do výměníku tepla vytlačuje horkou vodu potrubím. Vstupní bod „zpátečky“ musí být níže než výstupy vody z radiátorů, jinak bude cirkulace vody velmi pomalá nebo nebude vůbec.

Akcelerační rozdělovač je nutný i pro otopné okruhy s malou délkou při použití přirozené cirkulace

Pro zvýšení rychlosti pohybu vody podél topného okruhu nainstalovat oběhové čerpadlo. Dochází tak k rychlejšímu a rovnoměrnějšímu rozložení tepla po celém domě. Pro různé topné okruhy lze použít několik čerpadel současně.

Při výskytu napěťových rázů je nutné použít Regulátor napětí, protože porucha čerpadla může mít vážné důsledky pro celý systém.

Čerpadla lze rozdělit do dvou skupin podle polohy motoru: se „suchým“ rotorem a „mokrým“ rotorem. Podle typu napětí: modely pracující ze sítě 220 V a čerpadla pracující ze zdrojů 12 V.

Motor u čerpadel se suchým rotorem je izolován od oběžného kola ponořeného ve vodě těsnicími kroužky. Suchá čerpadla mají oproti čerpadlům s ponorným motorem vyšší účinnost.

Mezi nevýhody však patří vysoká hlučnost, nutnost pravidelné údržby a kratší životnost motoru. Proto se v soukromém domě zpravidla používají oběhová čerpadla s „mokrým“ rotorem.

Volba typu výkonu čerpadla závisí na možnosti přirozené cirkulace vody v systému. Pokud to není možné bez účasti čerpadla, pak by měla být zvolena možnost, která podporuje napětí 12 V a nepřerušitelné napájení.

Jinak v případě výpadku proudu může dojít k varu vody a k selhání systému. Pokud je možný přirozený oběh, je lepší zakoupit běžnější a levnější variantu napájenou ze sítě 220 V.

Připojením 12voltového čerpadla k nepřerušitelnému zdroji napájení se nemusíte starat o fungování topného systému

Při instalaci čerpadla s napájením 220 V je nutné zajistit, aby topný systém mohl fungovat při výpadku proudu. Chcete-li to provést, nainstalujte na potrubí uzavírací ventil a přemosťujte jej instalací obtokového potrubí s čerpadlem (tzv. „bypass“).

Na obtokovém potrubí před čerpadlem je instalován filtrační kohout a poté uzavírací ventil. Úpravou polohy uzavíracích ventilů na hlavním a obtokovém potrubí můžete zapnout režim nucené a přirozené cirkulace.

Čerpadlo je zpravidla instalováno na „zpátečce“ v blízkosti pece tak, aby teplota kapaliny, která projde zařízením, byla nejnižší. Tím se výrazně prodlouží životnost čerpadla.

Navíc je nutné umístit na jedno místo maximální možný počet ovladačů topné soustavy, aby v případě havarijních situací byla rychle přijata opatření k jejich odstranění.

Instalace obtokového potrubí (bypass) umožňuje provoz topného systému při výpadku proudu a také umožňuje vyjmout čerpadlo bez vypouštění vody

Pravidla pro použití expanzní nádrže

Při zahřátí se kapalina rozpíná, a pokud k tomu dojde v uzavřeném systému, tlak uvnitř ní se výrazně zvýší a zvýšení tlaku je spojeno s průnikem vody. Použití pojistného ventilu se nedoporučuje, protože po ochlazení vody a snížení jejího objemu se do systému dostane vzduch.

Proto v topných okruzích s nuceným pohybem vody speciální expanzní nádrže, které jsou otevřeného nebo uzavřeného typu. Jejich objem se vypočítává nejen na základě maximální tepelné roztažnosti kapaliny (5-7%), ale také s přihlédnutím k možnosti varu systému.

Nádrž otevřeného typu vybavuje vodní okruh gravitačního vytápěcího systému kamen, to znamená přirozený transport chladicí kapaliny. Jedná se o kovovou nádobu libovolného tvaru umístěnou na samém vrcholu topného okruhu. Komunikuje přímo s atmosférou, díky čemuž se chladicí kapalina částečně odpařuje.

Potrubí je napojeno na spodní nebo spodní čtvrtinu nádrže a na její horní část je přivařena trubka pro odvádění vody v případě přetečení a umožnění úniku vzduchu ze systému. Praxe ukazuje, že objem otevřené nádrže by měl být alespoň 15 % objemu vody v topném systému.

Nádrž expandéru otevřeného typu je obvykle umístěna v technické místnosti a na jejím vzhledu vůbec nezáleží

Uzavřená nádrž nebo nádrž membránového typu je uzavřená nádoba s membránou uvnitř. Když se voda ohřeje, zvýší tlak, napne membránu a vstoupí do nádrže.Při překročení tlaku se aktivuje automatický systém a přebytečné chladivo je vypuštěno do kanalizace.

Po prvním vypuštění již většinou není důvod ji znovu vyrábět, protože objem chladicí kapaliny se rovná objemu systému.

Před čerpadlem je namontována uzavřená membránová nádrž. Taková nádoba se na rozdíl od nádrže otevřeného typu nemůže sama zbavit vzduchu, takže v horní části topného okruhu je nutné nainstalovat Mayevského ventil (mechanický odvzdušňovací ventil) nebo jeho automatický ekvivalent.

Jediným prvkem membránové nádrže, který může časem selhat, je membrána, proto je lepší koupit nádrž s možností její výměny.

Při nákupu nádrže uzavřeného typu, která se někdy nazývá hydraulický akumulátor, hlavní věcí není zaměňovat ji s hydraulickým akumulátorem pro zásobování vodou.

U membránové nádrže používané při vytápění je provozní teplota do 120°C a tlak do 3 Bar. Pro zásobování vodou se používají nádrže s teplotou do 70°C a tlakem do 10 Bar.

Výběr mezi trubkami a radiátory

Jako vodní okruh pro vytápění kamen můžete použít systém plastových trubek s radiátory (baterie) nebo systém kovových trubek. Hlavní výhodou použití radiátorů je, že vypadají krásnější ve srovnání s masivními vzduchovody.

Plastové rozvody lze snadno schovat do podlahy, protože nevydávají teplo. I když podle pravidel musí být rozvody ohřevu vody otevřené. Polymerová potrubí však mají svá omezení: nelze je pokládat tam, kde hrozí nebezpečí roztavení a přímého vystavení UV záření.

Výhodou kovových trubek je nižší cena celého topného okruhu, snadná montáž a méně problémů při provozu systému.

Použití kovových topných trubek místo radiátorového systému s kov-plastovými spoji je oprávněné, pokud není důležitá estetická složka designu místnosti

Značná výhoda systémy s radiátory je snadné nastavení teploty. I ty nejpřesnější výpočty pokojové teploty lze upravit. Například pro malé dítě do 6 měsíců se doporučuje teplota 19-21°C, za komfortní teplotu ve zbytku domu se považuje 25°C.

Pro zajištění této teploty po dlouhou dobu v místnosti musíte zcela nebo částečně uzavřít ventil přívodu tepla k jednomu z radiátorů. V případě kovové trubky lze problém také vyřešit, ale složitějším způsobem: snížit přenos tepla trubkovým segmentem pomocí polyuretanové pěny nebo fóliového pláště.

Další možností topného okruhu může být vodou vyhřívaná podlaha. Jedná se o velmi pohodlný typ dodávky tepla pro osobu, ale instalace vyhřívané podlahy je mnohem pracnější než dříve diskutované možnosti.

Navíc při použití vyhřívané podlahy není možné zajistit spád pro přirozenou cirkulaci vody, což v kombinaci s malým průměrem trubek podlahového topení vede k povinné podmínce pro použití oběhového čerpadla. .

Pro protlačení vody potrubím podlahového topení musíte použít čerpadlo, přirozená cirkulace nebude s touto geometrií topného systému fungovat

Zabránění zamrznutí topného systému

Použití vody jako chladicí kapaliny má jednu nevýhodu – pokud topný systém zamrzne, dojde k poškození potrubí a spotřebičů. V tomto případě je obzvláště obtížné obnovit výměník tepla integrovaný do topeniště.

Tento problém je relevantní pro domy, které nemusí být v zimě po dlouhou dobu vytápěny. Jedním ze způsobů, jak zabránit poškození systému, je použít místo vody nemrznoucí kapalinu určenou pro topné systémy.

Pro obytné prostory se jako nemrznoucí směs používají kapaliny na bázi propylenglykolu jako netoxická látka, na rozdíl od etylenglykolu.

Myšlenka použití nemrznoucí směsi má však své nevýhody:

• nemrznoucí směs na bázi propylenglykolu je drahá (od 80 rublů / litr);
• měrná tepelná kapacita nemrznoucí směsi je menší než u vody (přibližně 15%), proto je zapotřebí větší výkon pece a velká plocha topných zařízení místnosti;
• nemrznoucí směs má vyšší dynamickou viskozitu než voda, takže je zapotřebí výkonnější oběhové čerpadlo a přirozená cirkulace je nemožná;
• při zahřátí nemrznoucí směs expanduje až o 40%, takže je nutné použít velkou uzavřenou expanzní nádrž;
• propylenglykol je velmi tekutý, takže proniká spoji v topném systému, kterými nemůže proniknout voda;
• propylenglykol je nekompatibilní s pozinkovaným potrubím, protože nemrznoucí přísady ztrácejí své vlastnosti při kontaktu;
• při varu nemrznoucí směsi (což je pravděpodobné při použití pecí) dojde k nevratné chemické reakci, v důsledku které bude nutné celý systém vypustit a nemrznoucí směs znovu naplnit.

Pro nemrznoucí kapalinu je třeba předem vypočítat topný systém - jeho použití v projektech realizovaných pro vodu je poměrně problematické.

Navíc projekt využívající nemrznoucí směs bude mnohem dražší než systém ohřevu vody. Proto se jeho použití ještě nerozšířilo v soukromých domech s vytápěním sporákem a k zabránění zamrznutí se používají jiné metody.

Při výběru kapaliny pro topný systém je třeba mít na paměti nejen fyzikální a chemické vlastnosti, ale také její nebezpečnost pro ostatní

Vypouštění vody z okruhu a pláště nebo registru pece je nejčastějším řešením problému, kdy jsou majitelé domu delší dobu nepřítomní.Mezi nevýhody této metody patří kromě dodatečné práce přístup vzduchu ke kovovým prvkům systému zevnitř a v důsledku toho šíření koroze.

Také jako řešení problému na krátkou dobu využívají integraci nízkopříkonového elektrokotle do topného okruhu. Jeho provoz na minimální úrovni spotřeby energie je schopen dočasně udržet kladnou teplotu vody.

Nízkopříkonový elektrokotel připojený k topnému systému je schopen udržovat kladnou teplotu vody v případě delší nepřítomnosti majitelů

Závěry a užitečné video k tématu

Funkční topný systém založený na kamnech a vodním okruhu v soukromém domě o rozloze 80 metrů čtverečních:

Teplo je do topného systému dodáváno z kamen a krbů po částech, což komplikuje výpočet parametrů prvků topného okruhu. Provádění práce na změně obvodu je poměrně problematické, takže pokud nemáte v této oblasti zkušenosti, je lepší obrátit se na specialisty, kteří mají dovednosti k řešení takových problémů.

Máte zkušenosti s organizací vytápění kamny? Nebo si takto vytápíte domácnost a rádi byste se podělili o své dojmy z používání kamen? Zanechte prosím komentáře a ptejte se. Formulář zpětné vazby se nachází níže.