Spis med vattenkrets för uppvärmning av huset: egenskaper hos spisvärme + val av optimalt alternativ

Ved och kol är fortfarande i många regioner de mest tillgängliga bränsleslagen, med vilka privata stugor värms upp. Men spisvärme väljs inte bara på grund av billigheten och allmän tillgänglighet av energibäraren, utan också på grund av den låga kostnaden för dess installation.

Förutom många fördelar har en vattenmantlad spis för husuppvärmning också en hel del nackdelar. Ett sådant alternativ är långt ifrån alltid optimalt. Låt oss försöka förstå nyanserna i ett sådant värmesystem.

Egenskaper hos uppvärmning baserad på spis

Spisvärme är normen i ryska byar, vars tillförlitlighet och praktiska funktion har beprövats i århundraden. Och idag finns det i många lantliga hus spisar med spishäll för matlagning och ugn för brödbakning.

Vissa av dem är utrustade med vattenkrets i värmesystemet, andra inte. Men ägarna av landsbygdsbostäder skyndar sig inte att kasta ut dem och byta till moderna pannor. Ett mer driftsäkert och problemfritt sätt att värma upp har ännu inte uppfunnits.

Utan vattenkrets kan en vedspis bara värma upp ett litet utrymme runt sig själv. För uppvärmning av ett eller två rum är ett sådant alternativ acceptabelt, men för en stor stuga inte längre.

Som bränsle i sådana lantliga spisar förbränner man:

• kol;
• torv;
• ved;
• briketter (europeisk ved).

Det finns ingen principiell skillnad mellan dessa bränsletyper när det gäller spisens inre konstruktion och dragningen av vattenvärmesystemet i ett privat hus. Vissa ger mer värme, andra brinner längre. Men konstruktionen av eldstaden och rördragningen med värmebärare till rummen är densamma i alla fall.

När man väljer spisvärme bör man inte glömma brandsäkerhetsföreskrifterna för konstruktion av tegelspisar – endast strikt efterlevnad av dem kan minimera risken för brand.

Bland fördelarna med spisvärme räknas:

• oberoende av tillgång till elnätet;
• relativt låg kostnad för installation av värmesystemet;
• billighet av fast bränsle och möjlighet att använda olika typer;
• yttersta enkelhet i drift;
• långvarig värmeavgivning (för tegelkonstruktioner);
• universalitet – passar både för uppvärmning och matlagning.

Om ett privat hus inte kan anslutas till naturgas, är en vedspis det bästa valet för uppvärmning.

Det enda undantaget är när kol eller ved inte finns tillgängligt i ett specifikt område. Men ett sådant alternativ är i Ryssland snarare ett undantag än norm.

De två största nackdelarna med pannor med vattenmantel är omöjligheten att automatisera driften och svårigheten att reglera värmeavgivningen i enskilda rum.

Även bland nackdelarna med vedeldning bör nämnas:

• lång uppvärmningstid innan värme avges;
• förlust av mycket användbar yta i huset på grund av pannans storlek;
• stor vikt hos tegelpannans konstruktion;
• låg verkningsgrad på grund av att en stor mängd värme går upp i skorstenen;
• hög brandrisk vid felaktig användning.

En tegelpanna för uppvärmning och matlagning i ett privat hus med vattenburen värme kan väga från 1,5 till 10 ton beroende på konstruktion och antal rader. Dessutom tillkommer vikten av skorstenen.

För en sådan vikt krävs en kraftig och dyr grund, vilket också kan ses som en nackdel med de aktuella värmesystemen.

Konstruktion av spisens vattenuppvärmning

En panna för det aktuella värmesystemet bör helst planeras och byggas samtidigt med huset. Om bostadshuset redan är uppfört, blir det svårt att installera en tegelpanna i det. Och ofta visar det sig vara helt omöjligt på grund av behovet av en solid grund och ombyggnad av takstolssystemet.

En panna för vattenburen uppvärmning i ett privat hus kan tillverkas inte bara av tegel utan även av stål, i form av en kamin med värmeväxlarrör runt eldstaden för att värma upp värmebäraren.

Vattenburen uppvärmning baserad på en panna består av:

• själva pannan (i metall eller tegel);
• värmeväxlare inuti eller runt eldstaden, samt i form av en spiral runt skorstenen;
• en i huset fördelad krets med värmebärare och expansionskärl på vinden.

I vissa fall kompletteras detta värmesystem med en cirkulationspump och en hydroackumulator. Ett sådant utökat alternativ används dock mycket sällan, eftersom det kräver oavbruten elförsörjning och leder till ökade kostnader för hela systemet.

Men den största fördelen med vattenburen vedeldning är att den är billig. Det lönar sig inte att komplettera den med dyra och ömtåliga komponenter.

Schema för vattencirkulation i kretsen

Vattenvärmesystem i hus byggs upp med naturlig (gravitations) eller forcerad cirkulation av värmebäraren. Om det baseras på en vedspis, är det bäst att föredra det första alternativet.

Ett system med naturlig vattencirkulation är billigare jämfört med ett med tvingad cirkulation, och till skillnad från detta kräver det ingen elförsörjning.

Vattenburen vedeldad uppvärmning rekommenderas endast i envåningshus med en yta upp till 150 m². I så fall kan den göras gravitationsbaserad utan extra pumpar.

Om man behöver värma upp ett hus med två eller fler våningar, är det bättre att göra det med en kraftfullare panna. En vedeldad spis för sådana byggnader skulle bli enorm, vilket är dyrt. Och bränslemängderna skulle behöva vara stora varje gång. Detta rekommenderas starkt inte på grund av ökad brandrisk.

Ett klassiskt system för vedeldad uppvärmning med naturlig vattencirkulation består av:

• värmeväxlare i spisen;
• krets av metallrör;
• radiatorer (ersätts oftast med tjocka rör i rummen);
• expansionskärl.

Om man bestämt sig för att själv installera vattenburen värme i sitt fritidshus, är det bäst att designa enligt detta schema. Installation och beräkning av denna variant är enklare än med tvingad vattencirkulation.

Ett system med cirkulationspump passar bättre för pannor; med en spis förlorar den sin högre effektivitet i värmeöverföring.

Om en panna är automatiserad och värmer vatten kontinuerligt vid behov, så eldas en vedspis endast en eller två gånger per dygn. Det är vid dessa tillfällen som värmeöverföringsvätskan i spisen värms upp för att avge värme i rummen. Att sedan cirkulera den med pump i rören är meningslöst. Inget kommer att värma vattnet i den kalla eldstaden.

När man väljer en ved- eller kolspis, räknar ägare av privathem oftast med att få ett autonomt värmesystem. Om man installerar pumpustrustning som kräver elnät för drift, blir det svårt att tala om autonomi.

Spis – tegel eller metall

En tegelspis tar längre tid att värmas upp, men avger också värme längre. En stålspis värms snabbt men kyls också snabbt efter att bränslet brunnit ut. Detta problem löses delvis genom stora volymer värmeöverföringsvätska i vattenkretsen.

Men ju mer vatten som måste lagras i systemet, desto dyrare blir det i material.

En järnkamin av metall med vattenrörsslinga för värmekrets i privata hem får installeras direkt på trägolv utan att bygga en speciell grund.

En stålspis för vattenburen uppvärmning med effekt 5–15 kW – utan bränsle och vatten väger konstruktionen 100–300 kg. En sådan järnkamin kan utan risk placeras på förstärkta reglar. Spisfundament krävs när spisen väger mer än 700–800 kg. Om den är i tegel, då går det inte utan betongarbeten.

Jämfört med en metallkamin väger en tegelkamin mer, kostar mer och är svårare att installera. Den har dock högre verkningsgrad och mindre risk för att kretsen fryser med rörbrott på grund av isbildning inuti. Om man bestämt sig för att göra det ordentligt för sig själv och för permanent boende, rekommenderas att välja tegelalternativet.

Rör – rostfritt stål eller metall-plast

Om värmesystemet bygger på en varmvattenpanna, får dess röranslutning göras inte bara med stålrör utan även med metallplast- och polypropenrör. Men om vattnet ska värmas av en vedspis, bör kretsen med värmevätskan från den endast byggas av rostfritt stål.

Vid stor vedinläggning kan vattnet i spisens brännkammarslinga snabbt värmas upp till 100 grader och koka. Endast stål tål sådana temperaturer under lång tid.

Metallplast är konstruerat för att arbeta med värmevätska som värmts upp till 90–95 °C. Kortvarigt kan den även tåla uppvärmning till 110–120 °C. Automatiken i pannor och varmvattenberedare tillåter dock från början inte uppvärmning av vatten till sådana grader. För golvvärme värms det upp till 30–45 °C och för element till 60–65 °C.

Men när det gäller en vedspis är temperaturer nära hundra grader inte bara möjliga utan ganska vanliga. Det rekommenderas inte att riskera och spela rysk roulette genom att göra röranslutningen till denna spis med metallplaströr. Bäst är att föredra mer pålitligt rostfritt stål.

Dessutom kommer de rörstussar som går från brännkammarslingan för anslutning av kretsrören definitivt att bli extremt heta. De är mindre än en halv meter från öppen eld. Det är farligt att ansluta plaströr till dem på grund av risken för att de smälter.

Värmeavgivning – radiatorer eller register

Värme tillförs från spisen till värmesystemet i omgångar på flera timmar medan ved eller kol brinner i brännkammaren. Om det finns lite vatten i värmesystemet kommer huset snabbt att kallna. Därför görs sådan uppvärmning på landet vanligtvis med tjocka stålrör, istället för de radiatorer som är mer bekanta för stadsbor. Ett värmeregister för vedspisar passar perfekt.

Den klassiska principen för vattenburen spisuppvärmning med naturlig cirkulation innebär direkt kontakt mellan vatten och atmosfär via ett expansionskärl, men för vanliga element är luft i värmevätskan kontraindicerad.

Ett rör av rostfritt stål med diameter 80–120 mm som dras genom huset är ett värmeregister som består av framledning från spisen och returledning till den. I rummet längst bort från brännkammaren förenas dessa linjer, och i övriga rum läggs de som två rörledningar längs ytterväggarna.

Registern ser inte lika estetisk ut som en radiator. Men det första alternativet är mycket billigare och enklare att tillverka själv än det andra. För att genomföra det behöver du bara ha erfarenhet av att hantera en svetsapparat.

Värmeavgivningsarean för en sådan krets beräknas genom att multiplicera talet Pi med rörets diameter och längd. Dessutom måste man i beräkningarna ta hänsyn till temperaturskillnaden i fram- och returledning samt avståndet mellan rörledningarna vertikalt.

Men ofta görs inte sådana beräkningar, utan man tar ett rör med diametern 80–100 mm och lägger det längs hela bostadshusets omkrets med en loop i det yttersta rummet. Värmeavgivningen justeras då 'efter ögonmått' och genom erfarenhet genom att lägga olika mängder bränsle i eldstaden.

Inte utan anledning är kretsar med register tillsammans med vattenugnar så utbredda. Man behöver inte ens beräkna dem, det räcker med att ta ett lämpligt rör och svetsa ihop det.

Väljer värmeväxlare för eldstaden

En värmeväxlare för en spis kan göras av koppar, stål eller gjutjärn. Kopparalternativet bör man direkt utesluta på grund av det höga priset. Att själv löda en sådan anordning är extremt problematiskt.

Gjutjärnsbatterier bör installeras inne i eldstaden med försiktighet – på grund av termisk chock kan enskilda sektioner lossna från intilliggande element.

Gjutjärn är tekniskt överlägset stål. Men att själv tillverka en värmeväxlare av det för en vedspis är problematiskt. Man kan bara använda ett gammalt batteri. Men här måste man beakta att tätningen mellan sektionerna kommer att brinna upp i eldstaden. Och det leder direkt till förlust av täthet och att vatten läcker in i förbränningskammaren.

Om man bestämmer sig för att göra värmeväxlaren av ett gjutjärnsbatteri, är det bäst att använda modellerna MS-110-300 eller MS-90-300. De är små och får lätt plats i eldstaden. Värmeytan per ribba är cirka 0,14–0,16 m².

Utifrån dessa siffror kan man uppskatta hur många sektioner som behövs för en viss krets. För varje 10 kvadratmeters boyta krävs 1 kW, vilket är ungefär lika med 0,1 m² värmearea för en värmeväxlare av gjutjärn.

Ribborna på en gjutjärnsradiator kopplas vanligtvis ihop med packningar av värmebeständigt gummi. I en spiseldstad kommer en sådan gummipackning att brinna upp, den måste bytas ut mot en asbestsnöre.

En annan aspekt av att använda ett gjutjärnsbatteri som värmeväxlare är svårigheten att rengöra det från sot inuti eldstaden. Då och då måste förbränningskammaren rengöras, och de reliefrika ribborna på 'gjutjärnet' kommer att störa detta avsevärt.

Det mest optimala alternativet för värmeväxlare är stål i form av:

• en slinga av flera rör;
• en mantel av plåtstål.

De tillverkas av lågkolstål St10…St20 med en tjocklek på 4–5 mm. Om du tar rör så är diametern 30–50 mm.

Att tillverka en stålvärmeväxlare är enklast av plåtstål – men endast ytan som är vänd inuti brännkammaren mot elden kommer att delta i värmeväxlingen.

Rörvarianten är mer effektiv när det gäller värmeväxling, men den är också mer arbetskrävande att tillverka.

För beräkning av värmeväxlaren bör du använda formeln:

Qy=K*(Tcp-Tk)

där:

• K – materialets värmegenomgångskoefficient (för lågkolstål tas 15–20, och för gråjärn – 50);
• Tcp – medeltemperatur för värmemediet i brännkammaren (Tmax+Tmin)/2;
• Tk – medeltemperatur för värmebäraren (Tfram+Tretur)/2.

Om man eldar ved i ugnen så blir Tcp=(700+300)/2=500 °C och Tk=(80+60)/2=70 °C. Resultatet blir Qy=15*(500-70)=6450 kcal/timme. Det vill säga per kvadratmeter av den mot elden vända ytan på värmeväxlaren blir det ungefär 7,5 kW/timme.

För kol är beräkningarna följande – Tcp=(1000+600)/2=800 °C och Tk=70 °C. Qy=15*(800-70)=10 950 kcal/timme=12 734 W/timme. En kvadratmeter av värmeväxlarens yta ger cirka 12,7 kW/timme.

Därefter dividerar vi den nödvändiga effekten för att värma ett specifikt hus med den beräknade siffran, beroende på planerna för användning av en viss bränsletyp.

Till exempel, för ett hus på 150 m² behövs cirka 15 kW. Om det ska värmas med ved, så krävs en värmeväxlare med värmeväxlingsarea på 15/7,5=2 m². Det är den yta som är vänd mot lågan och värms upp.

Om en rörformad spiral väljs, så beräknas dess längd med formeln:

S=2*3,14*D*L

där:

S – beräknad area;

D – rörens diameter;

L – erforderlig längd.

Parametrarna för manteln av stålplåt är ännu enklare att beräkna, den består vanligtvis av två rektanglar på sidorna av brännkammaren.

Val av det mest optimala alternativet

I ett redan byggt hus är det svårt att installera en massiv tegelugn. Vattenuppvärmning i detta fall är bäst att organisera med bas av en metallkamin, som får placeras på ett förstärkt trägolv utan att gjuta fundament.

Men om det finns möjlighet att göra en ordentlig grund, så bör man föredra en mer pålitlig ugnskonstruktion av tegel.

Vattenkretsen i huset för en vedeldad ugn görs bäst av tjocka stålrör och med naturlig cirkulation av värmebäraren.

Installation av en cirkulationspump och/eller en hydroackumulator i den aktuella värmekretsen är ett slöseri med pengar och ger ingen extra nytta. De komplicerar bara systemets montering. Och vid strömavbrott skapar dessa enheter bara problem. Medan ett värmesystem utan dem fortsätter att lugnt värma huset vid problem i elnätet.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Val av värmeväxlarens form i en vedspis:

Översikt över tegelugnen för vattenuppvärmning i stugan:

Konstruktion av en tegelugn för uppvärmning och matlagning med genomgång av murningsordningen:

Det är svårt att kalla vattenuppvärmning baserad på en vedspis för idealisk och högeffektiv. Men detta alternativ för uppvärmning av privata hem är det mest pålitliga, samt billigt och enkelt att genomföra. Man bör dock inte komplettera en sådan krets med en cirkulationspump och automatik. De fungerar från elnätet och gör hela systemet icke-autonomt, vilket neutraliserar en av dess främsta fördelar.