Een kachel met een watercircuit voor het verwarmen van een huis: kenmerken van kachelverwarming + het kiezen van de optimale optie

Brandhout en steenkool blijven in veel regio's de meest betaalbare brandstoffen die worden gebruikt om particuliere huisjes te verwarmen. Kachelverwarming wordt echter niet alleen gekozen vanwege de lage kosten en beschikbaarheid van energie, maar ook vanwege de lage installatiekosten.

Bovendien heeft een kachel met een watercircuit voor het verwarmen van een huis naast vele voordelen ook veel nadelen. Deze optie is niet altijd optimaal. Laten we proberen de nuances van een dergelijk verwarmingssysteem te begrijpen.

Kenmerken van verwarming op kachelbasis

Kachelverwarming is de norm voor Russische dorpen, waarvan de betrouwbaarheid en bruikbaarheid al eeuwenlang is bewezen. En tegenwoordig hebben veel dorpshuizen ovens met een fornuis om voedsel te koken en een haard om brood te bakken.

Sommige zijn uitgerust met een watercircuit voor het verwarmingssysteem, andere niet. Maar huiseigenaren op het platteland hebben geen haast om ze weg te gooien en te vervangen door moderne ketels. Een probleemlozere en probleemlozere verwarmingsmethode is nog niet uitgevonden.

Zonder watercircuit door het hele huis kan een houtkachel slechts een kleine ruimte eromheen verwarmen. Voor het verwarmen van één of twee kamers is deze optie acceptabel, maar voor een groot huisje is dit niet langer mogelijk.

In dergelijke dorpskachels wordt het volgende als brandstof verbrand:

• steenkool;
• turf;
• brandhout;
• briketten (eurohout).

Er is geen fundamenteel verschil tussen deze soorten brandstoffen vanuit het oogpunt van het ontwerp van de kachel binnen en de bedrading van het waterverwarmingssysteem in een privéwoning. Sommige geven meer warmte af, terwijl bij andere het langer duurt voordat ze doorbranden. Maar het ontwerp van de vuurhaard en de lay-out van leidingen met koelvloeistof in de kamers zijn in alle gevallen hetzelfde.

Wanneer u een keuze maakt voor kachelverwarming, vergeet dan niet de brandveiligheidsnormen voor de constructie van bakstenen kachels - alleen hun strikte naleving zal het risico op brand tot een minimum beperken

Een van de voordelen van kachelverwarming zijn:

• geen afhankelijkheid van de beschikbaarheid van elektriciteit in het netwerk;
• relatief lage kosten voor het installeren van een verwarmingssysteem;
• lage kosten van vaste brandstof en de mogelijkheid om verschillende soorten brandstof te gebruiken;
• extreem bedieningsgemak;
• warmteoverdracht op lange termijn (voor baksteenconstructies);
• veelzijdigheid - geschikt voor het tegelijkertijd verwarmen en bereiden van voedsel.

Als een privéwoning niet op het hoofdgas kan worden aangesloten, is een houtkachel de beste keuze om deze te verwarmen.

De enige uitzondering is wanneer er in een bepaald gebied geen steenkool of brandhout beschikbaar is. Maar deze optie is in Rusland eerder uitzondering dan norm.

De twee belangrijkste nadelen van ovens met een watercircuit zijn de onmogelijkheid om de werking te automatiseren en de moeilijkheid om de warmteoverdracht in individuele kamers aan te passen

Ook een van de nadelen van kachelverwarming moet worden genoemd:

• lange opwarming van het systeem voordat de warmteoverdracht begint;
• verlies van nuttige ruimte in het huis vanwege de massaliteit van de kachel;
• zwaar gewicht van de bakstenen kachelstructuur;
• laag rendement als gevolg van het verlies van een aanzienlijke hoeveelheid warmte in de buis;
• groot brandgevaar bij onjuist gebruik.

Een stenen verwarmings- en kookkachel voor een privéwoning met waterverwarming kan, afhankelijk van het ontwerp en het aantal rijen, 1,5 tot 10 ton wegen. Bovendien wordt hier het gewicht van de pijp opgeteld.

Een fundering voor een dergelijke massa vereist een krachtige en dure fundering, wat ook wel een nadeel van de beschouwde verwarmingssystemen kan worden genoemd.

Kachelwaterverwarmingsapparaat

De oven voor het betreffende verwarmingssysteem moet idealiter tegelijkertijd met het huis worden berekend en gebouwd. Als er al een woongebouw is gebouwd, zal het moeilijk zijn om er een stenen kachelstructuur in te installeren. En vaak blijkt dit volkomen onmogelijk te zijn vanwege de noodzaak om een ​​solide fundering te bouwen en het spantensysteem opnieuw op te bouwen.

Een oven voor het verwarmen van water in een privéwoning kan niet alleen van baksteen worden gemaakt, maar ook van staal in de vorm van een buikkachel met warmtewisselingspijpen rond de vuurhaard voor het verwarmen van het koelmiddel

Waterverwarming op basis van een kachel bestaat uit:

• de kachel zelf (metaal of baksteen);
• een warmtewisselaar in of rond de vuurhaard van de kachel, evenals in de vorm van een spoel rond de schoorsteen;
• een circuit met koelvloeistof verdeeld door het huis en een expansievat op zolder.

Ook wordt dit verwarmingssysteem in sommige gevallen aangevuld met een circulatiepomp en een hydraulische accumulator. Deze uitgebreide optie wordt echter uiterst zelden gebruikt, omdat deze een ononderbroken stroomvoorziening vereist en leidt tot een verhoging van de kosten van het hele circuit.

En het belangrijkste voordeel van waterkachelverwarming zijn de lage kosten van het apparaat. Het is niet de moeite waard om het aan te vullen met dure en breukgevoelige elementen.

Watercirculatiediagram in het circuit

Het waterverwarmingssysteem in huizen is gebouwd met natuurlijke (zwaartekracht) of geforceerde circulatie van het koelmiddel.Als het is gemaakt op basis van een houtkachel, kun je het beste de voorkeur geven aan de eerste optie.

Het bedradingsschema met natuurlijke watercirculatie is goedkoper dan de geforceerde analoog en vereist, in tegenstelling tot dit, ook geen stroomvoorziening

Het wordt aanbevolen om waterkachelverwarming alleen te installeren in huizen met één verdieping en een oppervlakte van maximaal 150 m². In dit geval kan het zwaartekracht worden gemaakt zonder extra pompen.

Als u een huisje van een paar of meer verdiepingen wilt verwarmen, is het beter om dit te doen met een krachtigere ketel. De oven voor dergelijke gebouwen zal simpelweg enorm moeten worden gebouwd, wat duur is om te implementeren. Ja, en je zult er elke keer aanzienlijke hoeveelheden brandstof in moeten doen. Maar dit wordt sterk afgeraden vanwege het verhoogde risico op brand.

Een klassiek kachelverwarmingssysteem met natuurlijke watercirculatie bestaat uit:

• warmtewisselaar als onderdeel van de kachel;
• metalen pijpleidingcircuit;
• radiatoren (meestal vervangen door dikke buizen in kamers);
• expansievat.

Als u besluit om zelf waterverwarming in een landhuis te doen, is het beter om het volgens dit schema te ontwerpen. Installatie en berekening van deze optie is eenvoudiger dan bij geforceerde waterbeweging.

Voor ketels is een systeem met een circulatiepomp geschikter; op basis van een kachel verliest het zijn verhoogde warmteoverdrachtsefficiëntie

Als de ketel geautomatiseerd is en voortdurend water verwarmt als dat nodig is, wordt de houtkachel één of twee keer per dag verwarmd. Het is op deze momenten dat het koelmiddel in de vuurhaard van de oven opwarmt om warmte aan de kamers af te geven. Daarna is het zinloos om hem met een pomp door de leidingen van het circuit te rijden. Niets zal het water in een koude vuurhaard toch verwarmen.

Bij het kiezen van een hout- of kolenkachel verwachten eigenaren van particuliere huizen meestal een autonoom verwarmingssysteem. Als je er pompapparatuur in installeert die voor de werking stroom van het elektriciteitsnet nodig heeft, dan zal het moeilijk zijn om over autonomie te praten.

Oven - baksteen of metaal

Een steenoven heeft meer tijd nodig om op te warmen, maar het duurt ook langer om warmte over te dragen naar de ruimte eromheen. De stalen tegenhanger warmt daarentegen snel op en koelt net zo snel af nadat de brandstof is opgebrand. Dit probleem wordt gedeeltelijk opgelost door de aanwezigheid van grote hoeveelheden koelvloeistof in het watercircuit.

Hoe meer water er echter in het systeem moet worden opgeslagen, hoe duurder het wordt qua materialen.

Een metalen buikkachel met een waterspiraal voor het verwarmingscircuit in particuliere woningen kan direct op een houten vloer worden geplaatst zonder een speciale fundering te installeren

Een staaloven voor waterverwarming met een vermogen van 5-15 kW - zonder brandstof en water is het een constructie met een gewicht van 100-300 kg. Zo'n buikkachel kan veilig op versterkte houtblokken worden geplaatst. Kachelfunderingen moeten worden gestort als de kachel meer dan 700-800 kg weegt. Als het baksteen is, dan kun je zeker niet zonder betonwerk.

In vergelijking met een metalen kachel weegt een stenen kachel meer, kost meer en is moeilijker te installeren. Het heeft echter een hoger rendement en minder risico op bevriezing van het circuit met leidingbreuk als gevolg van ijsvorming binnenin. Als u besluit alles volledig voor uzelf en permanent verblijf te doen, is het aan te raden om voor de baksteenoptie te kiezen.

Leidingen - roestvrij staal of metaal-kunststof

Als het verwarmingssysteem is gebouwd op basis van een warmwaterketel, kan het niet alleen worden voorzien van stalen buizen, maar ook van metaal-kunststof en polypropyleen buizen.Als het water echter wordt verwarmd door een houtkachel, mag het circuit met de koelvloeistof daaruit alleen uit roestvrij staal worden gemaakt.

Met een grote lading brandhout kan het water in de ovenspiraal snel tot 100 graden opwarmen en koken; alleen staal is lang bestand tegen dergelijke temperaturen

Metaal-plastic is ontworpen om te werken met koelvloeistof verwarmd tot 90–95 °C. Gedurende korte tijd is het bestand tegen verhitting tot 110–120 °C. Tegelijkertijd zorgt de automatisering van ketels en ketels er aanvankelijk niet voor dat het water tot zulke graden opwarmt. Voor verwarmde vloeren verwarmt het tot 30–45 °C, en voor radiatoren tot 60–65 °C.

Bij een houtkachel zijn temperaturen onder de honderd echter niet alleen mogelijk, maar verre van ongewoon. Het wordt niet aanbevolen om risico's te nemen en Russische roulette te spelen door deze kachel te voorzien van metalen plastic buizen. Het is het beste om de voorkeur te geven aan betrouwbaarder roestvrij staal.

Bovendien zullen de pijpen die uit de oven komen vanaf de spoel voor het aansluiten van de circuitpijpen zeker opwarmen tot zeer hoge temperaturen. Ze zijn minder dan een halve meter verwijderd van een open vuur. Het is gevaarlijk om er plastic leidingen op aan te sluiten, vanwege het risico dat ze smelten.

Warmteafvoer - radiatoren of register

Warmte wordt in delen van enkele uren vanuit de kachel aan het verwarmingscircuit geleverd, terwijl in de vuurhaard hout of kolen branden. Als er niet genoeg water in het verwarmingssysteem zit, zal het huis snel uitdrogen. Daarom wordt dergelijke verwarming in dorpen meestal gemaakt van dikke stalen buizen, en niet op basis van radiatoren die meer bekend zijn bij stadsbewoners. Het verwarmingsregister voor houtkachels is gewoonweg perfect.

Het klassieke schema van waterkachelverwarming met natuurlijke circulatie omvat direct contact van water met de atmosfeer via een expansievat, maar lucht in de koelvloeistof is gecontra-indiceerd voor conventionele batterijen

Een roestvrijstalen buis met een diameter van 80-120 mm die door het hele huis is gelegd, is een verwarmingsregister, bestaande uit een toevoer van de kachel en een retour ernaartoe. In de kamer die het verst van de vuurhaard verwijderd is, zijn deze lijnen met elkaar verbonden en in de overige kamers worden ze in de vorm van twee pijpleidingen langs de buitenmuren gelegd.

Het register ziet er niet zo esthetisch uit als de radiator. Maar de eerste optie is veel goedkoper en gemakkelijker om zelf te maken dan de tweede. Om het te implementeren, hoeft u alleen maar ervaring te hebben met het omgaan met een lasapparaat.

Het warmteoverdrachtsoppervlak voor een dergelijk circuit wordt berekend door het PI-getal te vermenigvuldigen met de diameter en lengte van de buis. Bovendien is het bij de berekeningen noodzakelijk om rekening te houden met de thermische druk in de aanvoer en retour, evenals met de verticale afstand tussen de pijpleidingen.

Vaak worden dergelijke berekeningen echter niet gemaakt, maar wordt een buis met een diameter van 80-100 mm genomen en rond de omtrek van het hele woongebouw gelegd met een lus in de achterkamer. In dit geval wordt de warmteoverdracht “op het oog” en experimenteel aangepast als resultaat van het toevoegen van een bepaald volume brandstof aan de vuurhaard.

Het is niet voor niets dat registercircuits in combinatie met waterovens zo gebruikelijk zijn. U hoeft ze niet eens te berekenen, u hoeft alleen maar een geschikte buis te nemen en deze aan elkaar te lassen.

Een warmtewisselaar voor de oven selecteren

De warmtewisselaar in de kachel kan gemaakt zijn van koper, staal of gietijzer. Het is beter om de koperoptie onmiddellijk uit te sluiten vanwege de hoge prijs. Zelf zo'n apparaat solderen is uiterst problematisch.

Gietijzeren batterijen moeten met voorzichtigheid in de vuurhaard worden geïnstalleerd - als gevolg van temperatuurschokken kunnen afzonderlijke secties losraken van aangrenzende elementen

Gietijzer is qua technische parameters superieur aan staal. Het lijkt echter problematisch om er zelf een warmtewisselaar voor een houtkachel van te maken. Je kunt hiervoor alleen een oude batterij meenemen. Maar hier moeten we er rekening mee houden dat de afdichting tussen de secties in de vuurhaard zal doorbranden. En dit is een directe weg naar verlies van dichtheid en water dat in de verbrandingskamer ontsnapt.

Als wordt besloten om de warmtewisselaar uit een gietijzeren batterij te maken, kunt u hiervoor het beste de modellen MS-110-300 of MS-90-300 nemen. Ze zijn klein en passen gemakkelijk in de vuurhaard. Hun verwarmingsoppervlak voor elke ribbe zal ongeveer 0,14–0,16 m bedragen².

Op basis van deze cijfers kunt u inschatten hoeveel secties er nodig zijn voor een bepaald circuit. Voor elke 10 vierkante meter huisoppervlak heb je 1 kW nodig, wat ongeveer gelijk is aan 0,1 m² verwarmingsgedeelte van een gietijzeren warmtewisselaar.

De vinnen van een gietijzeren radiator zijn meestal verbonden met hittebestendige rubberen pakkingen. In de vuurhaard van een kachel zal zo'n rubberen afdichting doorbranden, deze moet worden vervangen door een asbestkoord

Een ander punt bij het gebruik van een gietijzeren batterij als warmtewisselaar is de moeilijkheid om roet uit de vuurhaard te verwijderen. Van tijd tot tijd moet de verbrandingskamer worden schoongemaakt, en de verhoogde ribben van het gietijzer zullen dit enorm hinderen.

De meest optimale optie voor een warmtewisselaar is staal in de vorm van:

• een spoel van meerdere buizen;
• plaatstalen overhemden.

Ze zijn gemaakt van koolstofarm staal St10...St20 met een dikte van 4–5 mm. Als je buizen neemt, dan met een diameter van 30-50 mm.

De eenvoudigste manier om een ​​stalen warmtewisselaar te maken is van plaatstaal. Alleen het oppervlak dat naar de binnenkant van de vuurhaard in de richting van het vuur is gericht, neemt echter deel aan de warmte-uitwisseling.

De buisvormige versie is efficiënter in termen van warmteoverdracht, maar is ook arbeidsintensiever te vervaardigen.

Gebruik de formule om de warmtewisselaar te berekenen:

Qy=K*(Tcp-Tk)

Waar:

• K – warmteoverdrachtscoëfficiënt van het materiaal (voor koolstofarm staal wordt 15-20 genomen, en voor grijs gietijzer – 50);
• TCP – gemiddelde temperatuur van het verwarmingsmedium in de oven (Tmax+Tmin)/2;
• Tk – gemiddelde koelvloeistoftemperatuur (Tsupply + Treturn)/2.

Als er hout in de kachel wordt verbrand, dan is Tcp=(700+300)/2=500 °C en Tk=(80+60)/2=70 °C. Als gevolg hiervan is Qy=15*(500-70)=6450 kcal/uur. Dat wil zeggen dat per vierkante meter van het naar de brand gerichte warmtewisselaaroppervlak ongeveer 7,5 kW/uur zal zijn.

Voor steenkool zijn de berekeningen als volgt: Tcp=(1000+600)/2=800 °C en Tk=70 °C. Qy=15*(800-70)=10.950 kcal/uur=12.734 W/uur. Een vierkante meter warmtewisselaaroppervlak levert ongeveer 12,7 kW/uur op.

Vervolgens delen we het vermogen dat nodig is om een ​​bepaald huis te verwarmen door het berekende getal, afhankelijk van de plannen voor het gebruik van een bepaald type brandstof.

Bijvoorbeeld voor een huisje 150 m² je hebt ongeveer 15 kW nodig. Als er met hout wordt verwarmd, is een warmtewisselaar met een warmtewisselaaroppervlak van 15/7,5 = 2 m nodig². Dit is het oppervlak dat naar de vlam is gericht en opwarmt.

Als een buisvormige spoel wordt geselecteerd, wordt de lengte ervan berekend met de formule:

S=2*3,14*D*L

Waar:

S – ontwerpruimte;

D – buisdiameter;

L - benodigde lengte.

Nog eenvoudiger zijn de parameters van een staalplaatmantel te berekenen; deze bestaat meestal uit twee rechthoeken aan de zijkanten van de verbrandingskamer.

Het kiezen van de beste optie

Het zal moeilijk zijn om een ​​enorme stenen kachel in een reeds gebouwd huis te installeren. In dit geval kan de waterverwarming het beste worden georganiseerd op basis van een metalen buikkachel, die op een versterkte houten vloer kan worden geplaatst zonder de fundering te gieten.

Als het echter mogelijk is om de fundering te maken zoals deze zou moeten zijn, moet de voorkeur worden gegeven aan een betrouwbaardere bakstenen kachelstructuur.

Het watercircuit rond het huis voor een houtkachel kan het beste worden gemaakt van dikke stalen buizen en met een natuurlijke circulatie van koelvloeistof

Het installeren van een circulatiepomp en/of accumulator in het betreffende verwarmingscircuit is geldverspilling en heeft geen enkel extra voordeel. Ze zullen de installatie van het systeem alleen maar ingewikkelder maken. En als het licht uitgaat, zorgen deze apparaten voor problemen. Terwijl de verwarmingsoptie zonder hen het huis rustig zal blijven verwarmen als er problemen zijn met het elektriciteitsnetwerk.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De vorm van een warmtewisselaar voor een houtkachel kiezen:

Review van een stenen kachel voor waterverwarming in een huisje:

Bouw van een stenen verwarmings- en kookkachel met analyse van de ontwerpopdracht:

Het is moeilijk om waterverwarming op basis van een houtkachel ideaal en zeer efficiënt te noemen. Maar deze optie voor het verwarmen van privéwoningen is het meest betrouwbaar, maar ook goedkoop en gemakkelijk te implementeren. Je hoeft zo’n circuit gewoon niet aan te vullen met een circulatiepomp en automatisering. Ze werken op het lichtnet en maken het hele systeem niet-autonoom, waardoor een van de belangrijkste voordelen ervan wordt geëlimineerd.