Pec s vodným okruhom na vykurovanie domu: vlastnosti vykurovania pecou + výber optimálneho variantu

Drevo a uhlie zostávajú v mnohých regiónoch najdostupnejšími druhmi paliva, pomocou ktorých sa vykurujú súkromné chaty. Avšak pecný ohrev si vyberajú nielen kvôli lacnote a všeobecnej dostupnosti energetického nosiča, ale aj kvôli nízkej cene jeho zariadenia.

Pri tom okrem množstva plusov má pec s vodným okruhom na vykurovanie domu aj množstvo mínusov. Zďaleka nie vždy je takýto variant optimálny. Skúsme sa zorientovať v nuansách takéhoto vykurovacieho systému.

Osobitosti ohrevu na báze pece

Pecné vykurovanie je normou pre ruské dediny, ktorého spoľahlivosť a praktickosť je overená storočiami. A dnes v mnohých dedinských domoch stoja pece s platňou na varenie jedla a rúrou na pečenie chleba.

Niektoré z nich sú vybavené vodným okruhom vykurovacieho systému, iné nie. Majitelia vidieckych domov sa ich však neponáhľajú vyhodiť a vymeniť za moderné kotly. Spoľahlivejší a bezproblémovejší spôsob ohrevu ešte nevymysleli.

Bez okruhu s vodou po dome je pec na drevo schopná vyhriať iba malý priestor okolo seba. Na vykurovanie jednej-dvoch miestností je takýto variant prijateľný, ale pre veľkú chatu už nie.

Ako palivo v podobných dedinských peciach spaľujú:

• uhlie;
• rašelina;
• drevo;
• brikety (eurodrevo).

Zásadný rozdiel medzi týmito druhmi paliva z hľadiska usporiadania pece vo vnútri a rozvodu systému vodného vykurovania v súkromnom dome nie je. Niektoré z nich dávajú viac tepla, iné horia dlhšie. Ale konštrukcia ohniska a schéma rozvodu rúr s teplonosnou kvapalinou po miestnostiach sú vo všetkých prípadoch rovnaké.

Pri výbere v prospech pečného ohrevu netreba zabúdať na protipožiarne normy zriaďovania tehlových pecí – len ich dôsledné dodržiavanie umožní minimalizovať riziko vzniku požiaru.

Medzi výhody pečného vykurovania patria:

• nezávislosť od prítomnosti elektrickej energie v sieti;
• pomerne nízke náklady na zriadenie vykurovacieho systému;
• lacnota tuhého paliva a možnosť používania rôznych jeho druhov;
• maximálna jednoduchosť prevádzky;
• dlhodobé odovzdávanie tepla (pre tehlové konštrukcie);
• univerzálnosť – vhodná súčasne na vykurovanie a varenie jedál.

Ak nie je možné pripojiť rodinný dom k hlavnému plynu, potom budú kachle na drevo najlepšou voľbou na jeho vykurovanie.

Jedinou výnimkou je, keď uhlie alebo palivové drevo nie sú v danej lokalite k dispozícii. Takáto možnosť je však v Rusku skôr výnimkou ako pravidlom.

Dva hlavné nedostatky pecí s vodným okruhom – nemožnosť automatizácie prevádzky a problematickosť regulácie tepelného výkonu v jednotlivých miestnostiach

Tiež z nevýhod kachlového vykurovania treba spomenúť:

• dlhé zahrievanie systému pred začiatkom odovzdávania tepla;
• strata značného úžitkového priestoru v dome v dôsledku mohutnosti pece;
• veľká hmotnosť kachlovej konštrukcie z tehál;
• nízka účinnosť v dôsledku odchodu značného objemu tepla do komína;
• vysoké nebezpečenstvo požiaru pri nesprávnej prevádzke.

Tehlová vykurovacia a varná pec pre rodinný dom s vodným vykurovaním môže v závislosti od konštrukcie a počtu radov vážiť od 1,5 do 10 ton. Navyše sa pridáva hmotnosť komína.

Základ pre takú hmotnosť musí byť pevný a nákladný, čo možno tiež považovať za nevýhodu posudzovaných vykurovacích systémov.

Usporiadanie pečného vodného vykurovania

Pec pre posudzovaný vykurovací systém by sa v ideálnom prípade mala navrhovať a stavať súčasne s domom. Ak je obytná budova už postavená, bude ťažké do nej umiestniť pec z tehál. Často je to dokonca nemožné kvôli potrebe vytvoriť pevný základ a prestavať krokvový systém.

Pec na vodné vykurovanie v rodinnom dome môže byť vyrobená nielen z tehál, ale aj z ocele v podobe buržoáznych kachlí s teplovýmennými rúrami okolo ohniska na ohrev nosiča tepla

Vodné vykurovanie na báze pece pozostáva z:

• samotných kachlí (kovových alebo tehlových);
• teplovýmenníka vo vnútri alebo okolo ohniska pece, ako aj vo forme hadovej rúry (hadovky) okolo komína;
• rozmiestneného okruhu s nosičom tepla a expanznou nádržou na povale.

Tiež sa v niektorých prípadoch tento vykurovací systém dopĺňa obehovým čerpadlom a hydroakumulátorom. Takáto rozšírená verzia sa však používa veľmi zriedkavo, pretože vyžaduje nepretržité napájanie elektrickou energiou a vedie k zdraženiu celého systému.

A hlavnou výhodou vodného kachlového vykurovania je lacnosť zariadenia. Neoplatí sa ho dopĺňať drahými prvkami náchylnými na poruchu.

Schéma cirkulácie vody v okruhu

Systém vodného vykurovania v domoch sa buduje s prirodzenou (gravitačnou) alebo nútenou cirkuláciou nosiča tepla. Ak sa realizuje na báze kachlí na drevo, je najlepšie uprednostniť prvú možnosť.

Schema rozvodu s prirodzenou cirkuláciou vody je lacnejšia v porovnaní s núteným analógom a na rozdiel od neho nevyžaduje elektrické napájanie.

Vodné kúrenie z pece sa odporúča zriaďovať len v jednoposchodových domoch s plochou do 150 m². V tomto prípade ho môžete spraviť gravitačným bez ďalších čerpadiel.

Ak je potrebné vykúriť dom o dvoch a viac poschodiach, je lepšie to realizovať pomocou výkonnejšieho kotla. Pec pre takéto stavby by sa musela postaviť jednoducho obrovská, čo je nákladné na realizáciu. A aj objemy paliva by sa do nej museli každý krát vkladať značné. A robiť tak sa dôrazne neodporúča kvôli zvýšeniu rizika vzniku požiarov.

Klasický systém kúrenia z pece s prirodzenou cirkuláciou vody pozostáva z:

• výmenníka tepla v rámci pece;
• okruhu z kovového potrubia;
• radiátorov (zvyčajne nahradených hrubými rúrami v izbách);
• expanznej nádoby.

Ak sa rozhodnete robiť vodné kúrenie v vidieckom dome svojpomocne, je lepšie ho navrhnúť práve podľa tejto schémy. Montáž a výpočet takéhoto variantu je jednoduchší ako s núteným obehom vody.

Systém s cirkulačným čerpadlom je viac vhodný pre kotly, na báze pece stráca svoju zvýšenú účinnosť v odovzdávaní tepla.

Ak je bojler automatizovaný a vodu ohrieva neustále podľa potreby, pec na drevo sa kúri raz alebo dvakrát denne. Práve v týchto momentoch sa nosič tepla v peci ohrieva, aby odovzdal teplo v miestnostiach. Potom ho hnať čerpadlom po rúrach okruhu je nezmyselné. Vodu aj tak nič v studenej peci nebude ohrievať.

Pri výbere v prospech pece na drevo alebo uhlie, majitelia súkromných domov zvyčajne počítajú so získaním autonómneho vykurovacieho systému. Ak do nej nainštalujete čerpacie zariadenie, ktoré vyžaduje na prevádzku napájanie z elektrickej siete, potom bude ťažké hovoriť o autonómnosti.

Pec – tehlová alebo kovová

Tehliarska pec sa dlhšie zahrieva, ale aj dlhšie odovzdáva teplo priestoru okolo seba. Opačne, oceľový analóg sa rýchlo zahrieva a tiež rýchlo po dohorení paliva ochladí. Čiastočne sa tento problém rieši vďaka prítomnosti veľkých objemov nosiča tepla vo vodnom okruhu.

Avšak čím viac vody treba skladovať v systéme, tým je drahšia z hľadiska materiálov.

Kovovú piecku s vodným hadom pre vykurovací okruh v súkromných domoch je dovolené postaviť priamo na drevenú podlahu bez vybudovania špeciálneho základu.

Pec z ocele na vodné vykurovanie s výkonom 5–15 kW – bez paliva a vody je to konštrukcia s hmotnosťou 100–300 kg. Takúto piecku možno bez obáv postaviť na zosilnené trámy. Základy pece je potrebné zalievať, keď piecka váži viac ako 700–800 kg. Ak je tehlová, potom sa bez betónových prác určite nezaobídete.

V porovnaní s kovovou, pec z tehly váži viac, stojí viac a je náročnejšia na montáž. Avšak má vyššiu účinnosť a menšie riziko zamrznutia okruhu s prasknutím potrubia v dôsledku tvorby ľadu vo vnútri. Ak sa rozhodnete urobiť všetko poriadne pre seba a trvalé bývanie, odporúča sa zastaviť výber na tehlovom variante.

Rúry – nehrdzavejúca oceľ alebo metaloplast

Ak je vykurovací systém postavený na báze vodného kotla, jeho zapojenie je možné vykonať nielen oceľovými rúrami, ale aj kovoplastovými a polypropylénovými. Ak však bude vodu ohrievať pec na drevo, potom okruh s nosičom tepla z nej je vhodné vytvoriť len z nehrdzavejúcej ocele.

Pri veľkom množstve dreva sa voda v špirále pecného ohniska môže rýchlo zohriať na 100 stupňov a vrieť, takéto teploty po dlhý čas dokáže vydržať len oceľ.

Kovoplast je navrhnutý na prácu s nosičom tepla zohriatym na 90–95 °C. Krátkodobo je schopný zniesť aj zahriatie na 110–120 °C. Pritom automatika kotlov a boilerov pôvodne neumožňuje ohrev vody na takéto stupne. Pre podlahové kúrenie sa ohrieva na 30–45 °C a pre radiátory na 60–65 °C.

Avšak v prípade pece na drevo sú teploty blízko stovky – nielen možné, ale zďaleka nie zriedkavé. Riskovať a hrať ruskú ruletu pri zapájaní tejto pece pomocou kovoplastových rúr sa neodporúča. Najlepšie je dať prednosť spoľahlivejšej nehrdzavejúcej oceli.

Navyše výstupné príruby z ohniska od špirály na pripojenie rúr okruhu sa určite budú zahrievať na veľmi vysoké teploty. Od otvoreného ohňa ich delí menej ako pol metra. Pripojiť k nim akékoľvek plastové rúry je nebezpečné kvôli riziku roztavenia týchto.

Odvod tepla – radiátory alebo register

Dodávka tepla z pece do vykurovacieho okruhu sa uskutočňuje dávkami po niekoľko hodín, kým v ohnisku horia drevo alebo uhlie. Ak je v vykurovacom systéme málo vody, dom bude rýchlo chladnúť. Preto sa na dedinách takéto vykurovanie zvyčajne robí z hrubých oceľových rúr, a nie na základe radiátorov, ktoré sú bežnejšie pre obyvateľov miest. Vykurovací register pre pece na drevo sa hodí jednoducho ideálne.

Klasická schéma vodného pecného vykurovania s prirodzenou cirkuláciou predpokladá priamy kontakt vody s atmosférou cez expanznú nádobu, ale bežným radiátorom vzduch v nosiči tepla nie je vhodný.

Položená rúra v dome s priemerom 80–120 mm z nehrdzavejúcej ocele je vykurovací register pozostávajúci z prívodu od pece a spiatočky k nej. V miestnosti ďaleko od ohniska sa tieto vedenia spájajú do jedného, a v ostatných miestnostiach sú uložené vo forme dvoch potrubí pozdĺž vonkajších stien.

Register nevyzerá tak esteticky ako radiátor. Prvá možnosť je však oveľa lacnejšia a jednoduchšia na vlastnú výrobu ako druhá. Na jej realizáciu stačí mať skúsenosti so zváracím aparátom.

Plocha odovzdávania tepla pre podobný okruh sa vypočíta vynásobením čísla PI priemerom a dĺžkou rúry. Navyše treba pri výpočtoch zohľadniť tepelný spád v prívode a spiatočke, ako aj vertikálnu vzdialenosť medzi potrubiami.

Tieto výpočty sa však často nevykonávajú a používa sa rúra s priemerom 80–100 mm, ktorá sa položí po obvode celej obytnej budovy so zakruhovaním v najvzdialenejšej miestnosti. Regulácia odovzdávania tepla sa pritom vykonáva „od oka“ a empiricky na základe množstva paliva vloženého do ohniska.

Nie nadarmo sú okruhy z registrov spolu s vodnými pecami také rozšírené. Netreba ich ani počítať, stačí vziať vhodnú rúru a zvariť ju zváraním.

Vyberáme výmenník tepla pre ohnisko

Výmenník tepla do pece možno vyrobiť z medi, ocele alebo liatiny. Medenú verziu je lepšie hneď vylúčiť pre vysokú cenu. Samostatne spájkovať také zariadenie je mimoriadne problematické.

Inštalovať liatinové radiátory do vnútra ohniska treba opatrne – v dôsledku teplotného šoku sa môžu jednotlivé sekcie oddeliť od susedných prvkov.

Liatina je po technických parametroch lepšia ako oceľ. Avšak vyrobiť z nej vlastnými rukami výmenník tepla pre pec na drevo je problematické. Možno iba použiť starý radiátor. Treba však zohľadniť, že tesnenie medzi jeho sekciami v ohnisku vyhorí. To je priama cesta k strate tesnosti a úniku vody do spaľovacej komory.

Ak sa rozhodnete vyrobiť výmenník tepla z liatinového radiátora, najlepšie je použiť modely MS-110-300 alebo MS-90-300. Sú malé a pohodlne sa zmestia do ohniska. Plocha vykurovacej plochy na každé rebro je približne 0,14–0,16 m².

Na základe týchto údajov možno odhadnúť, koľko sekcií bude potrebných pre konkrétny okruh. Na každých 10 metrov štvorcových plochy domu treba 1 kW, čo je približne 0,1 m² vykurovacej plochy liatinového výmenníka tepla.

Rebrá liatinového radiátora sa zvyčajne spájajú s použitím tesnení z tepelne odolnej gumy. V pecnom ohnisku také gumové tesnenie vyhorí, treba ho nahradiť azbestovou šnúrou.

Ďalším aspektom použitia liatinového radiátora ako výmenníka tepla je problematické čistenie od sadzí z vnútra ohniska. Čas od času treba spaľovaciu komoru vyčistiť a reliéfne rebrá liatiny tomu budú veľmi prekážať.

Najoptimálnejší variant výmenníka tepla je oceľový v podobe:

• hadovky z niekoľkých rúrok;
• plášťa z plechovej ocele.

Vyrábajú ich z nízkouhlíkovej ocele St10…St20 s hrúbkou 4–5 mm. Ak berieme rúrky, tak s priemerom 30–50 mm.

Najjednoduchšie je vyrobiť oceľový výmenník tepla z oceľového plechu – avšak na výmene tepla sa bude podieľať iba plocha, ktorá je obrátená dovnútra ohniska k ohňu.

Rúrkový variant je z hľadiska výmeny tepla efektívnejší, ale je aj náročnejší na výrobu.

Pre výpočet výmenníka tepla by ste mali použiť vzorec:

Qy=K*(Tcp-Tk)

kde:

• K – koeficient prestupu tepla materiálu (pre nízkouhlíkové ocele sa berie 15–20, a pre sivú liatinu – 50);
• Tcp – priemerná teplota ohrievajúceho prostredia v ohnisku (Tmax+Tmin)/2;
• Tk – priemerná teplota teplonosného média (Tprívodu+Tspiatočky)/2.

Ak sa v peci budú spaľovať drevo, potom Tcp=(700+300)/2=500 °C a Tk=(80+60)/2=70 °C. Výsledkom je Qy=15*(500-70)=6450 kcal/hod. To znamená, že na meter štvorcový plochy výmenníka obrátenej k ohňu pripadne približne 7,5 kW/hod.

Pre uhlie sú výpočty nasledovné – Tcp=(1000+600)/2=800 °C a Tk=70 °C. Qy=15*(800-70)=10 950 kcal/hod=12 734 W/hod. Štvorcový meter plochy výmenníka tepla poskytne približne 12,7 kW/hod.

Ďalej delíme výkon potrebný na vykurovanie konkrétneho domu vypočítaným číslom, v závislosti od plánov použitia toho či onoho typu paliva.

Napríklad, pre chatu s rozlohou 150 m² je potrebných približne 15 kW. Ak sa bude vykurovať drevom, potom bude potrebný výmenník tepla s plochou výmeny tepla 15/7,5=2 m². To je tá plocha, ktorá je obrátená k plameňu a ohrieva sa.

Ak je zvolený rúrkový zvitok, potom sa jeho dĺžka vypočíta podľa vzorca:

S=2*3,14*D*L

kde:

S – vypočítaná plocha;

D – priemer rúrok;

L – potrebná dĺžka.

Parametre plášťa z oceľového plechu je ešte jednoduchšie vypočítať, zvyčajne pozostáva z dvoch obdĺžnikov po stranách spaľovacej komory.

Výber najoptimálnejšieho variantu

V už postavenom dome bude ťažké postaviť masívnu murovanú pec. Vodné vykurovanie je v tomto prípade najlepšie organizovať na báze kovovej buržujky, ktorú je dovolené postaviť na vystuženú drevenú podlahu bez zalievania základov.

Ak je však možné vybudovať základovú konštrukciu tak, ako je správne, potom by ste mali uprednostniť spoľahlivejšiu murovanú pec.

Vodný okruh v dome pre pec na drevo je najlepšie vyrobiť z hrubých oceľových rúr a s prirodzenou cirkuláciou teplonosného média.

Inštalácia obehového čerpadla a/alebo hydraulického akumulátora do uvažovaného vykurovacieho okruhu je zbytočné míňanie peňazí a nulový dodatočný prínos. Len skomplikujú montáž systému. A pri výpadku elektriny tieto zariadenia dokonca vytvoria problémy. Zatiaľ čo variant vykurovania bez nich pri problémoch v elektrickej sieti bude naďalej pokojne vykurovať dom.

Závery a užitočné video k téme

Výber tvaru výmenníka tepla pre pec na drevo:

Prehľad murovanej pece pre vodné kúrenie v chate:

Zariadenie vykurovaco-varnej pece z tehál s rozobratím postupu kladenia konštrukcie:

Nazvať vodné kúrenie na báze pece na drevo ideálnym a vysoko účinným je zložité. Ale táto možnosť vykurovania súkromného domu je najspoľahlivejšia, ako aj lacná a jednoduchá na realizáciu. Len takýto okruh netreba dopĺňať obehovým čerpadlom a automatizáciou. Tie pracujú z elektrickej siete a robia celý systém neautonómnym, čím rušia jednu z jeho hlavných výhod.