Una stufa con circuito idraulico per il riscaldamento di una casa: caratteristiche del riscaldamento della stufa + scelta dell'opzione ottimale

Legna da ardere e carbone rimangono in molte regioni i tipi di combustibile più convenienti utilizzati per riscaldare le case private. Tuttavia, il riscaldamento della stufa viene scelto non solo per il basso costo e la disponibilità di energia, ma anche per il basso costo della sua installazione.

Inoltre, oltre a tanti vantaggi, una stufa con circuito idraulico per il riscaldamento domestico presenta anche molti svantaggi. Questa opzione non è sempre ottimale. Proviamo a capire le sfumature di un simile sistema di riscaldamento.

Caratteristiche del riscaldamento a stufa

Il riscaldamento della stufa è la norma per i villaggi russi, la cui affidabilità e praticità sono state dimostrate per secoli. E oggi molte case del villaggio hanno forni con fornelli per cucinare il cibo e un focolare per cuocere il pane.

Alcuni di essi sono dotati di circuito idrico per l'impianto di riscaldamento, altri invece no. Ma i proprietari di case rurali non hanno fretta di buttarli via e sostituirli con caldaie moderne. Un metodo di riscaldamento più semplice e senza problemi non è stato ancora inventato.

Senza un circuito idrico in tutta la casa, una stufa a legna può riscaldare solo un piccolo spazio attorno ad essa. Per il riscaldamento di una o due stanze, questa opzione è accettabile, ma per un cottage di grandi dimensioni non è più possibile.

Come combustibile nelle stufe dei villaggi viene bruciato quanto segue:

• carbone;
• torba;
• legna da ardere;
• bricchetti (eurowood).

Non esiste alcuna differenza fondamentale tra questi tipi di combustibile dal punto di vista del design della stufa interna e del cablaggio del sistema di riscaldamento dell'acqua in una casa privata. Alcuni di essi emettono più calore, mentre altri impiegano più tempo a bruciarsi. Ma il design del focolare e la disposizione dei tubi con il liquido di raffreddamento nelle stanze sono gli stessi in tutti i casi.

Quando si sceglie a favore del riscaldamento della stufa, non dimenticare gli standard di sicurezza antincendio per la costruzione di stufe in mattoni: solo il loro rigoroso rispetto ridurrà al minimo il rischio di incendio

Tra i vantaggi del riscaldamento a stufa ci sono:

• nessuna dipendenza dalla disponibilità di energia elettrica nella rete;
• costo relativamente basso di installazione di un sistema di riscaldamento;
• basso costo del combustibile solido e possibilità di utilizzare diversi tipi di combustibile;
• estrema facilità d'uso;
• trasferimento di calore a lungo termine (per strutture in mattoni);
• versatilità - adatto per riscaldare e cuocere i cibi contemporaneamente.

Se una casa privata non può essere collegata al gas principale, una stufa a legna sarà la scelta migliore per riscaldarla.

L'unica eccezione è quando il carbone o la legna da ardere non sono disponibili in una particolare area. Ma questa opzione in Russia è l’eccezione e non la norma.

I due principali svantaggi dei forni con circuito idraulico sono l'impossibilità di automatizzare il funzionamento e la difficoltà di regolare il trasferimento di calore nei singoli locali

Anche tra gli svantaggi del riscaldamento della stufa vanno menzionati:

• lungo riscaldamento del sistema prima dell'inizio del trasferimento di calore;
• perdita di spazio utile in casa a causa della massiccia stufa;
• peso elevato della struttura della stufa in mattoni;
• bassa efficienza dovuta alla perdita di una notevole quantità di calore nel tubo;
• elevato rischio di incendio se utilizzato in modo errato.

Una stufa per riscaldamento e cottura in mattoni per una casa privata con riscaldamento dell'acqua, a seconda della struttura e del numero di file, può pesare da 1,5 a 10 tonnellate. Inoltre qui viene aggiunto il peso del tubo.

Una base per una tale massa richiede una base potente e costosa, che può anche essere definita uno svantaggio dei sistemi di riscaldamento in esame.

Dispositivo per il riscaldamento dell'acqua della stufa

Idealmente, il forno per l'impianto di riscaldamento in questione dovrebbe essere calcolato e costruito contemporaneamente alla casa. Se un edificio residenziale è già stato eretto, sarà difficile installarvi una struttura della stufa in mattoni. E spesso questo risulta essere del tutto impossibile a causa della necessità di costruire una solida base e ricostruire il sistema di travi.

Un forno per il riscaldamento dell'acqua in una casa privata può essere realizzato non solo in mattoni, ma anche in acciaio sotto forma di stufa panciuta con tubi di scambio termico attorno al focolare per il riscaldamento del liquido di raffreddamento

Il riscaldamento dell'acqua tramite stufa è costituito da:

• la stufa stessa (metallo o mattoni);
• uno scambiatore di calore all'interno o attorno al focolare della stufa, nonché sotto forma di una serpentina attorno al camino;
• un circuito con liquido refrigerante distribuito in tutta la casa e un vaso di espansione nel sottotetto.

Inoltre, in alcuni casi, questo sistema di riscaldamento è integrato con una pompa di circolazione e un accumulatore idraulico. Tuttavia, questa opzione estesa viene utilizzata molto raramente, poiché richiede un'alimentazione ininterrotta e comporta un aumento del costo dell'intero circuito.

E il vantaggio principale del riscaldamento della stufa ad acqua è il basso costo del dispositivo. Non vale la pena integrarlo con elementi costosi e soggetti a rotture.

Schema della circolazione dell'acqua nel circuito

Il sistema di riscaldamento dell'acqua nelle case è costruito con circolazione naturale (gravitazionale) o forzata del liquido di raffreddamento.Se è realizzato sulla base di una stufa a legna, è meglio dare la preferenza alla prima opzione.

Lo schema elettrico con circolazione naturale dell'acqua è più economico dell'analogo forzato e inoltre, a differenza di esso, non necessita di alimentazione

Si consiglia di installare il riscaldamento con stufa ad acqua solo in case a un piano con una superficie fino a 150 m². In questo caso, può essere reso gravitazionale senza pompe aggiuntive.

Se hai bisogno di riscaldare un cottage di un paio o più piani, è meglio farlo utilizzando una caldaia più potente. La fornace per tali edifici dovrà essere costruita semplicemente enorme, il che è costoso da implementare. Sì, e ogni volta dovrai inserire notevoli quantità di carburante. Ma farlo è altamente sconsigliato a causa del maggior rischio di incendi.

Un classico sistema di riscaldamento a stufa a circolazione naturale dell’acqua è composto da:

• scambiatore di calore come parte della stufa;
• circuito di tubazioni metalliche;
• radiatori (solitamente sostituiti con tubi spessi nelle stanze);
• vaso di espansione.

Se decidi di riscaldare da solo l'acqua in una casa di campagna, è meglio progettarlo secondo questo schema. L'installazione e il calcolo di questa opzione sono più semplici rispetto al movimento forzato dell'acqua.

Un sistema con pompa di circolazione è più adatto per le caldaie, basato su una stufa perde la sua maggiore efficienza di trasferimento del calore

Se la caldaia è automatizzata e riscalda costantemente l'acqua secondo necessità, la stufa a legna viene riscaldata una o due volte al giorno. È in questi momenti che il liquido di raffreddamento nel focolare del forno si riscalda per rilasciare calore negli ambienti. Successivamente è inutile farla passare con una pompa attraverso le tubazioni del circuito. In ogni caso, niente riscalderà l'acqua in un focolare freddo.

Quando si sceglie una stufa a legna o carbone, i proprietari di case private di solito si aspettano di ricevere un sistema di riscaldamento autonomo. Se si installano apparecchiature di pompaggio che richiedono alimentazione dalla rete elettrica per il funzionamento, sarà difficile parlare di autonomia.

Forno: mattoni o metallo

Un forno in mattoni impiega più tempo a riscaldarsi, ma impiega anche più tempo a trasferire il calore allo spazio circostante. La controparte in acciaio, al contrario, si riscalda rapidamente e si raffredda altrettanto rapidamente dopo che il carburante si è esaurito. Questo problema è parzialmente risolto a causa della presenza di grandi volumi di liquido refrigerante nel circuito dell'acqua.

Tuttavia, quanto più acqua deve essere immagazzinata nel sistema, tanto più costoso diventa in termini di materiali.

Una stufa panciuta in metallo con batteria ad acqua per il circuito di riscaldamento nelle case private può essere posizionata direttamente su un pavimento in legno senza installare una fondazione speciale

Un forno in acciaio per il riscaldamento dell'acqua con una potenza di 5–15 kW - senza carburante e acqua è una struttura del peso di 100–300 kg. Una tale stufa panciuta può essere posizionata in sicurezza su tronchi rinforzati. Le fondamenta della stufa devono essere gettate quando la stufa pesa più di 700–800 kg. Ora, se è in mattoni, sicuramente non puoi fare a meno del lavoro concreto.

Rispetto ad una stufa in metallo, una stufa in muratura pesa di più, costa di più ed è più difficile da installare. Ha però una maggiore efficienza e minori rischi di congelamento del circuito in caso di rottura del tubo a causa della formazione di ghiaccio all'interno. Se decidi di fare tutto completamente per te e per la residenza permanente, si consiglia di scegliere l'opzione mattone.

Tubi: acciaio inossidabile o metallo-plastica

Se l'impianto di riscaldamento è costruito sulla base di una caldaia per acqua calda, può essere collegato non solo con tubi in acciaio, ma anche con tubi in metallo-plastica e polipropilene.Tuttavia, se l'acqua viene riscaldata da una stufa a legna, il circuito con il liquido di raffreddamento da essa derivante dovrebbe essere creato solo in acciaio inossidabile.

Con un grande carico di legna da ardere, l'acqua nella serpentina del forno può riscaldarsi rapidamente fino a 100 gradi e bollire; solo l'acciaio può resistere a lungo a tali temperature

Il metallo-plastica è progettato per funzionare con liquido refrigerante riscaldato a 90–95 °C. Per un breve periodo può sopportare un riscaldamento fino a 110–120 °C. Allo stesso tempo, l'automazione di caldaie e caldaie inizialmente non consente all'acqua di riscaldarsi a tali livelli. Per i pavimenti riscaldati riscalda fino a 30–45 °C e per i radiatori fino a 60–65 °C.

Tuttavia, nel caso di una stufa a legna, temperature inferiori a cento non solo sono possibili, ma tutt'altro che rare. Non è consigliabile correre rischi e giocare alla roulette russa collegando questa stufa con tubi di metallo-plastica. È meglio dare la preferenza all'acciaio inossidabile più affidabile.

Inoltre i tubi in uscita dal forno dalla serpentina per il collegamento dei tubi del circuito si riscalderanno sicuramente fino a temperature molto elevate. Sono separati dal fuoco aperto meno di mezzo metro. È pericoloso collegare ad essi eventuali tubi di plastica perché rischiano di sciogliersi.

Dissipazione del calore - radiatori o registro

Il calore viene fornito dalla stufa al circuito di riscaldamento in porzioni di diverse ore, mentre nel focolare brucia legna o carbone. Se non c'è abbastanza acqua nell'impianto di riscaldamento, la casa si asciugherà rapidamente. Pertanto, nei villaggi, tale riscaldamento viene solitamente realizzato con tubi di acciaio spessi e non sulla base di radiatori più familiari agli abitanti delle città. Il registro di riscaldamento per le stufe a legna è semplicemente perfetto.

Lo schema classico del riscaldamento della stufa ad acqua a circolazione naturale prevede il contatto diretto dell'acqua con l'atmosfera attraverso un vaso di espansione, ma l'aria nel liquido di raffreddamento è controindicata per le batterie convenzionali

Un tubo in acciaio inossidabile con un diametro di 80–120 mm posato in tutta la casa è un registro di riscaldamento, costituito da un'alimentazione dalla stufa e da un ritorno ad essa. Nella stanza più lontana dal focolare, queste linee sono collegate tra loro e nelle restanti stanze sono posate sotto forma di due condutture lungo le pareti esterne.

Il registro non sembra esteticamente gradevole come il radiatore. Ma la prima opzione è molto più economica e più facile da realizzare rispetto alla seconda. Per implementarlo è sufficiente avere esperienza nella gestione di una saldatrice.

L'area di trasferimento del calore per tale circuito viene calcolata moltiplicando il numero PI per il diametro e la lunghezza del tubo. Inoltre, nei calcoli è necessario tenere conto della pressione termica in mandata e ritorno, nonché della distanza verticale tra le tubazioni.

Tuttavia, spesso tali calcoli non vengono eseguiti, ma viene preso un tubo con un diametro di 80-100 mm e posato attorno al perimetro dell'intero edificio residenziale con un anello nella stanza sul retro. In questo caso, il trasferimento di calore viene regolato “a occhio” e sperimentalmente come risultato dell'aggiunta di un particolare volume di combustibile al focolare.

Non per niente i circuiti di registro abbinati ai forni ad acqua sono così comuni. Non è nemmeno necessario calcolarli, basta prendere un tubo adatto e saldarlo insieme.

Selezione di uno scambiatore di calore per il forno

Lo scambiatore di calore della stufa può essere in rame, acciaio o ghisa. È meglio escludere immediatamente l'opzione del rame a causa del prezzo elevato. Saldare da soli un dispositivo del genere è estremamente problematico.

Le batterie in ghisa devono essere installate all'interno del focolare con cautela: a causa dello sbalzo termico le singole sezioni potrebbero staccarsi dagli elementi adiacenti

La ghisa è superiore all'acciaio in termini di parametri tecnici. Tuttavia, realizzare da soli uno scambiatore di calore per una stufa a legna sembra problematico. Per questo puoi prendere solo una vecchia batteria. Ma qui dobbiamo tenere conto del fatto che il sigillo tra le sue sezioni brucerà nel focolare. E questo è un percorso diretto verso la perdita di tenuta e la fuoriuscita di acqua nella camera di combustione.

Se si decide di realizzare uno scambiatore di calore da una batteria in ghisa, è meglio prendere i modelli MS-110-300 o MS-90-300. Sono piccoli e si adattano facilmente al focolare. La loro superficie di riscaldamento per ciascuna nervatura sarà di circa 0,14–0,16 m².

Sulla base di questi numeri, puoi stimare quante sezioni saranno necessarie per un particolare circuito. Per ogni 10 metri quadrati di superficie della casa sarà necessario 1 kW, che sarà pari a circa 0,1 m² area di riscaldamento di uno scambiatore di calore in ghisa.

Le alette di un radiatore in ghisa sono solitamente collegate tramite guarnizioni in gomma resistenti al calore. Nel focolare della stufa, tale guarnizione in gomma si brucerà, deve essere sostituita con un cavo di amianto

Un altro punto relativo all'utilizzo di una batteria in ghisa come scambiatore di calore è la difficoltà di pulirla dalla fuliggine dall'interno del focolare. Di tanto in tanto è necessario pulire la camera di combustione e le nervature rialzate della ghisa interferiranno notevolmente con ciò.

L'opzione più ottimale per uno scambiatore di calore è l'acciaio sotto forma di:

• una bobina di più tubi;
• camicie in lamiera d'acciaio.

Sono realizzati in acciaio a basso tenore di carbonio St10...St20 con uno spessore di 4–5 mm. Se prendi tubi, quindi con un diametro di 30–50 mm.

Il modo più semplice per realizzare uno scambiatore di calore in acciaio è quello in lamiera d'acciaio, tuttavia solo la superficie rivolta verso il fuoco all'interno del focolare parteciperà allo scambio di calore

La versione tubolare è più efficiente in termini di trasferimento di calore, ma richiede anche più manodopera da produrre.

Per calcolare lo scambiatore di calore, utilizzare la formula:

Qy=K*(Tcp-Tk)

Dove:

• K – coefficiente di trasferimento del calore del materiale (per gli acciai a basso tenore di carbonio viene preso 15–20 e per la ghisa grigia – 50);
• TCP – temperatura media del fluido riscaldante nel forno (Tmax+Tmin)/2;
• Grazie – temperatura media del liquido di raffreddamento (Tsupply + Treturn)/2.

Se nella stufa viene bruciata legna, allora Tcp=(700+300)/2=500 °C e Tk=(80+60)/2=70 °C. Di conseguenza, Qy=15*(500-70)=6450 kcal/ora. Ciò significa che per metro quadrato di superficie dello scambiatore di calore rivolta verso il fuoco sarà di circa 7,5 kW/ora.

Per il carbone, i calcoli sono i seguenti: Tcp=(1000+600)/2=800 °C e Tk=70 °C. Qy=15*(800-70)=10.950 kcal/ora=12.734 W/ora. Un metro quadrato di superficie dello scambiatore di calore fornirà circa 12,7 kW/ora.

Successivamente, dividiamo la potenza necessaria per riscaldare una particolare casa per la cifra calcolata, a seconda dei piani per l'utilizzo di un particolare tipo di combustibile.

Ad esempio, per un cottage a 150 m² ti servono circa 15 kW. Se viene riscaldato a legna sarà necessario uno scambiatore con una superficie di scambio termico di 15/7,5 = 2 m². Questa è la superficie che è rivolta verso la fiamma e si riscalda.

Se viene selezionata una bobina tubolare, la sua lunghezza viene calcolata dalla formula:

S=2*3,14*P*L

Dove:

S – area progettazione;

D – diametro del tubo;

l - lunghezza richiesta.

Ancora più semplice è calcolare i parametri di una camicia in lamiera d'acciaio, solitamente costituita da due rettangoli ai lati della camera di combustione.

Scegliere l'opzione migliore

Sarà difficile installare un'enorme stufa in mattoni in una casa già costruita. In questo caso, il riscaldamento dell'acqua è organizzato al meglio sulla base di una stufa panciuta in metallo, che può essere posizionata su un pavimento in legno rinforzato senza versare le fondamenta.

Tuttavia, se è possibile realizzare le fondamenta come dovrebbero essere, si dovrebbe dare la preferenza a una struttura della stufa in mattoni più affidabile.

Il circuito dell'acqua intorno alla casa per una stufa a legna è realizzato al meglio con tubi di acciaio spessi e con circolazione naturale del liquido di raffreddamento

L'installazione di una pompa di circolazione e/o di un accumulatore nel circuito di riscaldamento in questione è uno spreco di denaro e nessun vantaggio aggiuntivo. Complicheranno solo l'installazione del sistema. E se le luci si spengono, questi dispositivi creeranno problemi. Mentre l'opzione di riscaldamento senza di essi continuerà a riscaldare tranquillamente la casa se ci sono problemi nella rete elettrica.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Scelta della forma di uno scambiatore di calore per una stufa a legna:

Revisione di una stufa in mattoni per il riscaldamento dell'acqua in un cottage:

Realizzazione di una stufa per riscaldamento e cottura in muratura con analisi della commessa di progettazione:

È difficile definire il riscaldamento dell'acqua basato su una stufa a legna ideale e altamente efficiente. Ma questa opzione per il riscaldamento delle case private è la più affidabile, oltre che economica e facile da implementare. Semplicemente non è necessario integrare un circuito del genere con una pompa di circolazione e un'automazione. Funzionano da rete e rendono l'intero sistema non autonomo, eliminando uno dei suoi principali vantaggi.