Fogão com circuito de água para aquecimento doméstico

Em muitas residências particulares, o aquecimento com lenha e fogões continua sendo uma prioridade. Alguém tem um fogão de metal, alguém tem um de tijolos, mas eles têm uma coisa em comum: não é o tipo de aquecimento mais confortável. Muita atenção e pouco conforto. Saída - aquecimento do fogão com um circuito de água.

Para começar, vamos entender a terminologia. Quando se fala em "fornalha", na maioria das vezes se refere a um dispositivo de aquecimento feito de tijolos, que é aquecido com madeira. Mas, muitas vezes, o chamado forno de metal é aquecido com madeira ou carvão. Os princípios de operação das unidades de tijolo e de metal são os mesmos, o método de transferência de calor é que muda. Os de metal têm um componente mais convectivo (a maior parte do calor é transferida pelo ar), enquanto os de tijolo são dominados pela radiação de calor - das paredes do forno e das paredes aquecidas da casa. Nosso artigo trata principalmente de fogões de tijolos, mas a maioria das informações também pode ser aplicada a unidades de madeira (carvão) de metal. O aquecimento do fogão com um circuito de água pode ser feito com base em fogões de qualquer tipo.

Aquecimento convencional por fogão: vantagens e desvantagens

Em nosso país, as casas eram tradicionalmente aquecidas com fogões de tijolos, mas gradualmente esse tipo de aquecimento foi suplantado por sistemas de água. Tudo isso se deve ao fato de que, juntamente com as vantagens, um simples forno de aquecimento tem muitas desvantagens. Primeiro, sobre as vantagens:

Atualmente, o aquecimento do fogão é visto mais como algo exótico, pois é muito raro. Não se pode negar que é muito agradável estar perto de um fogão quente. Cria-se uma espécie de atmosfera especial. Mas também há muitas desvantagens sérias:

Como você pode ver, as desvantagens são significativas, mas algumas delas podem ser atenuadas se você construir um trocador de calor no fogão, que é conectado ao sistema de aquecimento de água. Esse sistema também é chamado de aquecimento de água do forno ou aquecimento do forno com um circuito de água.

Aquecimento de água do forno

Ao organizar o aquecimento de água a partir da fornalha, um trocador de calor (circuito de água) é incorporado à fornalha, que é conectada aos radiadores por meio de tubos. O líquido de arrefecimento circula no sistema, que espalha o calor da fornalha para os radiadores. Essa solução aumenta o conforto da vida no inverno. O ponto principal é que os radiadores podem ser instalados em qualquer cômodo, ou seja, a fornalha pode ficar em um cômodo, e todos os outros cômodos serão aquecidos pelas baterias, que funcionam com água aquecida.

As outras desvantagens do aquecimento do fogão nesse caso são preservadas, mas as vantagens do aquecimento da água são adicionadas - você pode regular a temperatura em cada cômodo (dentro de certos limites), uma grande inércia suaviza a irregularidade do regime de temperatura. A propósito, o mesmo esquema funciona com fogões de metal a lenha ou carvão.

Tipos de sistemas

Há dois tipos de sistemas de aquecimento de água: com circulação forçada e natural (EC). O aquecimento com circulação natural é independente de energia (a eletricidade não é necessária para a operação), o líquido de arrefecimento circula devido a processos físicos naturais. A desvantagem desse método de aquecimento é a necessidade de usar tubos de grande diâmetro, ou seja, o volume do sistema será grande e terá uma grande inércia. Isso não é muito bom para aquecer o fogão - ele levará muito tempo para aquecer. Mas depois de queimar por mais tempo, a casa se mantém aquecida.

Outra desvantagem é que, para criar condições para o movimento do líquido de arrefecimento, o tubo de alimentação é elevado - sob o teto ou no nível dos radiadores (em casos extremos). Ao aquecer uma casa de dois andares, a partir da caldeira, o tubo sobe as escadas, se divorcia dos radiadores e, em seguida, desce e contorna as baterias no andar inferior.

Outra desvantagem importante é a eficiência de aquecimento relativamente baixa dos sistemas com EC - o líquido de arrefecimento se move lentamente, espalhando pouco calor.

O aquecimento do fogão com um circuito de água e circulação forçada é caracterizado pela presença de uma bomba de circulação (foto abaixo), que funciona constantemente. Sua tarefa é conduzir a água a uma determinada velocidade. Ao alterar essa velocidade, é possível alterar a intensidade do aquecimento das instalações. Isso leva ao fato de que, se todas as outras coisas forem iguais, esse tipo de aquecimento é mais eficiente. Mas o sistema requer fonte de alimentação - a bomba deve funcionar constantemente. Se ela parar, o sistema entra em ebulição e falha. Se você raramente sofre cortes de energia, basta ter uma fonte de alimentação ininterrupta com um conjunto de baterias. Se a luz for desligada com frequência e por muito tempo, será necessário colocar um gerador, e o custo total dessa solução é considerável.

Há ainda um terceiro tipo de sistema: misto ou combinado. Tudo é projetado para circulação natural, mas é colocada uma bomba de circulação. Enquanto houver eletricidade, o aquecimento funciona de forma forçada (com uma bomba); quando a luz é desligada, o líquido de arrefecimento se move de forma independente.

Acumulador de calor

Como o forno não é aquecido constantemente, mas tem um algoritmo cíclico de trabalho, a casa fica quente e fria. E a presença de radiadores evita isso fracamente. Embora as diferenças não sejam tão críticas, elas ainda estão presentes. Especialmente o fato de não haver calor suficiente à noite, o que faz com que as pessoas não queiram se levantar e se levantar. Para resolver esse problema, a fornalha é colocada com potência e o sistema é incorporado ao acumulador de calor. Trata-se de um grande recipiente cheio de líquido de arrefecimento, que fica entre o forno e o sistema de aquecimento.

Ou seja, há dois circuitos separados e independentes. O primeiro transporta o calor do fogão e geralmente é feito com circulação natural. O segundo conduz o líquido de arrefecimento para os radiadores, e geralmente há uma bomba de circulação.

Essa forma de organizar o aquecimento da água é boa porque, enquanto a fornalha é alimentada, a água no tanque está aquecendo ativamente. Se calculada corretamente, ela aquece até 60-80°C, o que é suficiente para manter a temperatura normal dos radiadores por cerca de 10-12 horas. Ao mesmo tempo, não há calor nem frio extremos. A atmosfera é bastante confortável.

A instalação de um acumulador de calor no sistema (às vezes também chamado de tanque de reserva ou buffer) também reduz o risco de ebulição do sistema. O segundo circuito definitivamente nunca entrará em ebulição, mas para que o primeiro não entre em ebulição, é necessário calculá-lo corretamente - para que, mesmo no modo de circulação natural do refrigerante, ele se mova a uma velocidade suficiente e não tenha tempo de superaquecer.

Registre-se para o forno

Para aquecer o líquido de arrefecimento, um circuito de água (também chamado de registro, trocador de calor, serpentina, camisa de água) é incorporado ao forno. Seu formato pode ser qualquer, mas, na maioria das vezes, são recipientes planos retangulares ou um conjunto de tubos conectados em um único sistema (como radiadores).

Para conectar o trocador de calor ao sistema, dois tubos são soldados nele: um na parte superior - para a entrada de água quente, o segundo na parte inferior - para bombear água fria do tubo de retorno.

Muitas vezes, há dúvidas quanto à determinação do tamanho do circuito de água para o forno. Ele pode ser calculado aproximadamente com base na perda de calor do edifício. Acredita-se que, para transferir 10 kW de calor, é necessária uma área de trocador de calor de 1 metro quadrado. m. Mas é necessário levar em conta o tempo de operação do forno - afinal, ele não é aquecido constantemente. Quando não está muito frio - uma vez por dia por cerca de 1,5 horas, quando está frio - duas vezes. Durante esse período, é necessário que o forno tenha tempo para aquecer toda a água no acumulador de calor. Portanto, o cálculo da área do trocador de calor é baseado na quantidade diária de calor necessária para compensar as perdas de calor.

Por exemplo, deixe que a perda de calor em uma casa seja de 12 kWh. Em um dia, ela será de 288 kW. O forno é alimentado, digamos, por 3 horas, e todo o calor necessário deve ser acumulado durante esse período. Então, a potência necessária do circuito de água para a fornalha é 288 / 3 = 96 kW. Para traduzir isso em área, divida por 10 e teremos que, nessas condições, a área do registro deve ser de 9,6 m2. O formato escolhido fica a seu critério. É importante que a superfície externa do registro não seja menor.

Bem, e mais alguns pontos. Primeiro - a capacidade da fornalha deve ser maior do que a capacidade encontrada do trocador de calor. Caso contrário, a quantidade necessária de calor simplesmente não será liberada. A segunda nuance: a capacidade do acumulador de calor também deve corresponder - ela deve ser maior em cerca de 10-15%. Nesse caso, a ebulição do líquido de arrefecimento é excluída.

Só não se esqueça de que a capacidade térmica da água e do anticongelante é muito diferente. O acumulador com anticongelante como líquido de arrefecimento deve ser muito maior do que a capacidade da água (no mesmo sistema).

O que mais vale a pena lembrar é que o acumulador de calor deve ser bem isolado para manter o calor por mais tempo. Nesse caso, o aquecimento do forno com um circuito de água será ainda mais econômico.

É possível instalar um registro de aquecimento em um forno existente?

Obviamente, é mais correto construir uma fornalha em torno de um registro fabricado. Mas se a fornalha já estiver de pé, ainda é possível construir um circuito de água nela. É verdade que você terá que se esforçar muito - eles têm um tamanho considerável e ainda precisam se segurar de alguma forma. Portanto, não é uma tarefa fácil. Além disso, não se esqueça de que você terá de fazer duas saídas - para conectar a tubulação de alimentação e de retorno.

O local para a localização do registro também não é muito fácil de encontrar. Muito indesejável é o contato direto com o fogo, mas deve estar no ambiente de gases quentes. Nesse caso, você pode esperar que o trocador de calor dure muito tempo.