La calefacción por estufa es un clásico para la Rusia fría, pero por alguna razón, a menudo se considera solo como una alternativa a la calefacción central, eléctrica o de gas. Mientras tanto, una estufa con un circuito de agua para calentar una casa puede proporcionar a sus habitantes no solo vatios de energía térmica deseables, sino también agua caliente para las necesidades domésticas y sanitarias.
Ventajas y desventajas de la calefacción de la estufa.
Una estufa o chimenea de leña convencional calienta la habitación a través de una combinación de radiación y convección de intercambio de calor. Las enormes paredes calentadas del horno emiten energía térmica, transfiriéndola al aire y a los objetos de la habitación. El aire frío se reemplaza gradualmente por calentamiento.
Calentamiento de la estufa tiene varias ventajas indudables:
- No requiere conexión a comunicaciones eléctricas y de gas. Combustible: leña, carbón, briquetas de turba – como norma, barata y respetuosa con el medio ambiente, su combustión no daña el medio ambiente;
- La transferencia de calor por radiación es la más cómoda;
Interesante El intercambio de calor por radiación (también conocido como radiante) es el único tipo de intercambio de calor que se produce sin la participación de un portador de calor.
- La mayoría de las estufas para la casa (de combustión prolongada o convencional) son multifuncionales, pueden usarse no solo para calentar, sino también para calentar agua y cocinar (tanto dentro de la estufa como en la superficie de cocción);
- en la estación calurosa, un horno de ladrillos para la casa contribuye al acondicionamiento de la habitación: debido a que siempre se construye sobre una base separada, el exceso de calor se elimina al suelo;
- Una estufa o chimenea crea un ambiente especial en la casa y, en muchos casos, es un elemento que determina el estilo del interior.
Sin embargo, junto con las ventajas de la calefacción de la estufa, también hay desventajas:
- Dimensiones: la potencia de los hornos de calefacción para la casa depende de sus dimensiones.
- inercia: una estufa tradicional de ladrillos para una casa requiere mucho tiempo para calentarse y ponerse en funcionamiento. Es cierto que las estufas modernas de hierro fundido para el hogar, las estufas, las chimeneas, las estufas y la buleryana están prácticamente libres de esta desventaja;
- alta pérdida de calor debido a la baja eficiencia (eficiencia): una gran cantidad de energía térmica pasa a través de la chimenea a la atmósfera;
- Incapacidad para asegurar un calentamiento uniforme en el hogar. El aire caliente desplaza gradualmente el frío, pero sucede de manera desigual: la temperatura puede ser demasiado alta cerca del horno y demasiado baja a una distancia de este;
Hecho El horno solo puede calentar las habitaciones que están adyacentes a él directamente. Por lo tanto, en partes del edificio lejos de él, a menudo era necesario disponer de una estufa adicional.
- la necesidad de un mantenimiento constante: la estufa requiere colocar leña, limpiar las cenizas de escorias y chimeneas de hollín y escombros, apoyar el proceso de combustión y regular los antojos;
- complejidad de control: es más difícil controlar el proceso de combustión de combustible en un horno que en calderas;
- la necesidad de una buena tracción: la necesidad de una combustión intensa, así como la extracción de gases de monóxido de carbono;
- peligro de incendio: para garantizar la seguridad contra incendios, es necesario aislar las chimeneas, especialmente para una estufa en una casa de madera. Un factor de riesgo de incendio adicional es creado por el hecho de que la detención instantánea del proceso de combustión en un horno es imposible;
- la necesidad de una constante reposición y almacenamiento de reservas de combustible, así como la eliminación de residuos: escoria y cenizas.
Como ya se mencionó, una estufa convencional no puede garantizar un calentamiento uniforme de todas las habitaciones de la casa. En las estufas y chimeneas modernas, este problema se resuelve parcialmente montando la cámara de convección, a la que está conectado el sistema de ductos. Como resultado, el flujo de aire caliente del horno no se deja solo, sino que se mueve en el espacio limitado de las tuberías y está regulado por válvulas, flaps, rejillas y otros dispositivos adicionales.
Sin embargo, los canales de las vías respiratorias son voluminosos, consumen el espacio utilizable, con un aumento en su longitud y número de vueltas, las pérdidas de calor aumentan. Necesitan supervisión y mantenimiento: limpieza periódica de polvo, hollín y hollín. El aire en sí tiene una capacidad de calor específica baja; para la transferencia de calor a una habitación alejada del horno, se requiere la inyección forzada de masas de aire caliente por un ventilador. Por lo tanto, el agua, como refrigerante, es, en muchos aspectos, preferible al aire.
Hecho El calor específico del agua es casi 4 veces el calor específico del aire. Basta con comparar 4.187 kJ / (kgXK) y 1.055 kJ / (kgXK).
El agua caliente es fácil de transportar a través de tuberías de pequeño diámetro, mientras que transfiere energía térmica a largas distancias. Además, el agua es una sustancia inofensiva, no inflamable, no tóxica, químicamente neutra y siempre disponible.
El principio de funcionamiento del circuito de calefacción es simple: el refrigerante (en este caso, el agua) se calienta durante la combustión del combustible y luego se propaga a través de las tuberías, emitiendo calor al espacio circundante.
El prototipo de calderas modernas de combustible sólido y estufas de leña para una casa es familiar para muchas personas, esto es «sueco». Un tanque de metal está integrado en el horno sueco, que se llena con agua fría antes de colocar leña y leña. Y, aunque el agua en el proceso del horno se calienta durante mucho tiempo, emite calor justo después de mucho tiempo después de que se apaga la llama.
Poco a poco, el tanque de agua se transformó en un intercambiador de calor, como resultado de lo cual fue posible conectar el sistema de autopistas para calefacción del hogar y suministro de agua caliente.
Una característica distintiva de cualquier horno para calentar una casa equipada con un circuito de agua es un intercambiador de calor, también llamado bobina, radiador o caldera. Este dispositivo es capaz de calentar una cantidad ilimitada de agua. Las dimensiones y la forma del tanque dependen del volumen de la cámara de combustión y pueden variar dentro de amplios límites.
En algunas versiones de los hornos para calentar la casa, el intercambiador de calor se instala directamente en el horno, pero con este método existe el peligro de fugas del transportador de calor (es decir, agua) o incluso de una explosión si se sobrecalienta y se calienta. Además, en este caso, la capacidad de la cámara de combustión disminuye inevitablemente. Una opción más segura es insertar el intercambiador de calor en la tapa de la chimenea. En este caso, la mayor parte del aire caliente que sale del horno calentará el refrigerante, en lugar de volatilizarse a través de la tubería hacia la calle.
El cálculo independiente de la potencia y el tamaño del intercambiador de calor es una tarea bastante difícil para alguien que no es un ingeniero de calefacción, pero en la mayoría de los casos es posible hacer un cálculo aproximado.
Buen consejo La práctica ha demostrado que con una altura de techo de 2.5 a 2.7 m por 10 m2 El área de la casa requiere de 1 a 1,2 kW de potencia del sistema de calefacción.
Una estufa típica para una casa en la madera durante una hora produce aproximadamente 6,5 mil kcal, que es suficiente para calentar una pequeña casa de campo. La presencia de un circuito de agua aumentará el nivel de confort duplicado. Después de calcular la pérdida de calor, es posible calcular la potencia del intercambiador de calor en sí. La salida de calor de cada metro cuadrado de su área varía de 5 a 10 kW. Este hecho es la base para determinar la potencia requerida.
De hecho, no hay necesidad de sumergirse en fórmulas complejas. Basta con recurrir a especialistas que, guiados por mesas ya preparadas, seleccionarán un intercambiador de calor para el horno de una casa particular que corresponda a los parámetros establecidos del edificio y el sistema de calefacción.
Antes de decidir sobre el diseño del registro (también conocido como el intercambiador de calor) del horno para la casa, es necesario decidir de qué material se fabricará. Hay varias opciones:
- cobre – Por un lado, la bobina de cobre es muy efectiva, ya que la conductividad térmica de este material es una de las mejores. Por otro lado, su punto de fusión es igual a 1083 ° С, y en la cámara de combustión es posible en situaciones de emergencia, cuya aparición nunca puede descartarse por completo, puede elevarse a 1200 ° С. Por lo tanto, se ha impuesto una prohibición categórica sobre el uso de cobre en la cámara de combustión de un horno de ladrillos. Además, debe prestar atención al hecho de que el condensado formado durante el enfriamiento del circuito contiene compuestos químicos agresivos que causan corrosión;
- hierro fundido – Los radiadores de hierro fundido son muy resistentes a la corrosión, pero son frágiles, y la deformación térmica que se produce durante el enfriamiento y el calentamiento puede provocar la formación de grietas y daños en el intercambiador de calor. Además, el registro de hierro fundido, debido al hecho de que este metal es difícil de procesar, se ensambla a partir de piezas de fundición con roscas y sellos, lo que conduce a una disminución en la confiabilidad de la unidad en su conjunto;
- acero – El material más accesible y fácilmente procesado. Se recomienda que los intercambiadores de calor estén hechos de acero resistente al calor con un espesor de 3 a 5 mm, utilizando tubos sin costura. Al mismo tiempo, es necesario mantener dicho modo de calentamiento, en el que se forma menos condensado, y nunca drenar el refrigerante, porque los productos de acero son susceptibles a la corrosión;
- acero inoxidable resistente al calor – el mejor, pero también el material más caro para una estufa de radiador para una casa privada.
Buen consejo El acero más adecuado para el intercambiador de calor es AISI 304. Al fabricar piezas, es conveniente utilizar corte y soldadura por láser en un entorno de argón.
Dependiendo de su material, el intercambiador de calor puede estar hecho de tubos rectangulares redondos o con forma, láminas de metal o una combinación de estas partes. La ubicación y el método de instalación están determinados por su forma:
- intercambiador de calor de chapa de acero – Se puede colocar en el lugar más caluroso, es decir, en la cámara de combustión. Para la fabricación de chapa de acero usada de 3–4 mm de espesor en combinación con tuberías de 40–50 mm de diámetro para conectar las líneas de flujo y retorno. Para evitar la formación de tapones de vapor, la tubería de suministro de agua superior debe estar en el punto más alto del intercambiador de calor, ya que con la penetración del tapón de vapor en el sistema de calefacción existe el peligro de un golpe de ariete. Eso a su vez conducirá a la destrucción de tuberías o radiadores. Para que el agua en el intercambiador de calor no hierva, su juego interno debe ser de al menos 30 mm;
- intercambiador de calor de tubo – Hecho de tubos: redondo con un diámetro de 40 × 50 mm o sección rectangular de 40X60 o 60X60 mm. También se puede ubicar en la cámara de combustión (siempre que no esté hecha de cobre), la solución espacial depende del horno específico. Lo principal: el dispositivo no debe bloquear la puerta para marcar combustible, rejillas y canales de escape de humo. Si el horno es un horno de calentamiento por cocción, los tubos del intercambiador de calor se colocan solo a lo largo de los planos laterales de la cámara de combustión;
- registro plano tubular – la mayoría de las veces se encuentra en los canales de humo o en la tapa del horno, donde las condiciones son más benignas, por lo que pueden durar más que los radiadores del horno. Sus tamaños son bastante impresionantes, ya que están ubicados en lugares donde la recolección de calor es baja y se deben calcular de antemano, ya que no debe haber obstáculos para la salida de los gases de combustión.
La instalación del intercambiador de calor debe realizarse únicamente en el lugar destinado al horno de la casa. Las instrucciones en video y foto confirman claramente la necesidad de involucrar a un profesional de la estufa y seguir una serie de reglas:
- después de la fabricación, el intercambiador de calor debe presurizarse dos veces con una presión de 6 bar: antes de la instalación en el horno y también después de él;
- el intercambiador de calor se monta inmediatamente después de la fundación del horno debajo de la estufa, después de lo cual se coloca;
- ¡Absolutamente no recomendado para aislar el intercambiador de calor en la mampostería del horno! Entre él y las paredes debe haber un espacio de 10 a 15 mm, compensando la expansión térmica;
- al instalar tuberías, deje un espacio de 5 mm y llénelo con un cordón de asbesto u otro sellador resistente al calor;
- la sección del tubo en la salida debe tener una longitud de al menos 10 a 15 cm. Esto permitirá cortar una nueva rosca en caso de que esté dañada;
- los tubos de calefacción están conectados al intercambiador de calor solo con el uso de sellador resistente al calor;
- la reconstrucción del horno terminado para instalar un circuito de agua debe ser realizada únicamente por un experto.
Para un funcionamiento sin problemas del sistema de calefacción, también es necesario seguir las reglas de funcionamiento:
- No utilice el horno con un intercambiador de calor vacío: se quemará rápidamente.
- No desconecte el intercambiador de calor del sistema de calefacción durante el funcionamiento del horno. El agua se expande cuando se calienta, y una mayor presión puede causar una explosión.
- No introduzca agua fría en un intercambiador de calor calentado. Las deformaciones de la temperatura pueden dañarlo.
- Para mejorar la eficiencia del sistema de calefacción, puede utilizar una bomba de circulación.
- Si es necesario, use anticongelante en el contorno del horno con calentamiento de agua.
- En el punto más bajo del sistema de calefacción, se debe instalar un grifo para drenar el agua.
Las principales desventajas de un sistema de calentamiento de agua están asociadas con las propiedades físicas del refrigerante, es decir, el agua. Congelando a 0 ° С, el agua (más precisamente, ya hielo) alcanza su volumen máximo a -4 ° С. La expansión del agua congelada en las tuberías puede hacer que se rompan. Para evitar esto, es necesario drenar el agua del sistema de calefacción, si no se utiliza durante la temporada de frío, o reemplazarlo con un anticongelante especial.
Una estufa de ladrillos moderna con un circuito de agua para calefacción en el hogar es un complejo diseño de ingeniería de ingeniería de calor. Su instalación requiere el desarrollo de un proyecto separado en la etapa de diseño de la estructura en su conjunto y, lo más probable, no lo hará sin la participación de especialistas.
