Cómo hacer calefacción por estufa en una casa particular con circuitos de aire o agua.

Hay muchas formas de calentar una casa privada utilizando gas y electricidad.Pero a pesar de la abundancia de métodos modernos, la calefacción por estufa sigue siendo relevante a la hora de organizar casas de campo y cabañas.

De acuerdo, nada enfatiza más el sabor de una choza rusa que una estufa de leña. Además, la calefacción con combustibles sólidos se considera una de las opciones económicas.

La organización de un sistema de calefacción comienza con la selección del equipo de calefacción y la determinación del tipo de circuito de calefacción. Le sugerimos que comprenda la estructura y los principios de funcionamiento del calentamiento de agua y aire basado en un horno. Para una mejor comprensión del tema, hemos complementado el material con diagramas y fotografías visuales.

Calefacción con sistema de aire.

El motivo de la preferencia estable que los propietarios de casas particulares dan a la opción de calefacción por estufa es operación económica — disponibilidad de leña, briquetas de combustible o carbón.

La desventaja es el espacio limitado a procesar, que se puede eliminar instalando un sistema de agua y aire basado en una unidad de ladrillo.

Los detalles de calentar edificios de poca altura con una estufa se presentan en la selección de fotografías:

Principio de operación calefacción de aire Basado en una estufa o chimenea consiste en transferir un flujo caliente calentado a la temperatura de funcionamiento en un intercambiador de calor o en una caldera. El aire entra directamente a la habitación o a través de conductos de aire.

Gracias al camino relativamente corto, no tiene tiempo de perder temperatura. El resultado es una distribución uniforme del calor por toda la casa.

Se coloca una cámara para calentar aire encima de la cámara de combustión para que la superficie superior caliente de la cámara de combustión y la chimenea le transfieran la máxima cantidad de calor. La circulación del aire se produce de forma natural o con la ayuda de ventiladores.

Estufa de acero fabricada en fábrica para calentar una habitación de 120 metros cuadrados. m utilizando flujos de aire cuesta alrededor de 12.000 rublos.

La circulación natural se produce como resultado de la diferencia de densidad del aire frío y caliente. El aire frío que ingresa a la cámara de calefacción desplaza el aire caliente hacia los conductos de aire.

Este método no requiere electricidad, pero si el aire no se mueve lo suficientemente rápido a través de la cámara de calentamiento, se calienta mucho, lo que puede causar problemas.

El calentamiento del aire con movimiento natural del aire caliente implica la instalación de conductos de aire para movimiento dirigido. En las versiones forzadas, el movimiento del aire es estimulado por un ventilador (+)

La circulación forzada se produce mediante ventiladores o bombas. Sin embargo, el calentamiento del local se produce de forma más rápida y uniforme. Con la ventilación forzada, al ajustar su modo, puede controlar fácilmente el volumen de aire suministrado a varias habitaciones, determinando así el microclima de las habitaciones individuales de la casa.

Según el tipo de suministro de aire frío, los sistemas se dividen en dos tipos:

• Con reciclaje completo. Dentro de la misma habitación, las masas de aire caliente se alternan con las frías. La desventaja del esquema es que la calidad del aire disminuye con cada ciclo de calefacción/refrigeración.
• Con recuperación parcial. Parte del aire fresco se toma de la calle, que se mezcla con parte del aire de la habitación. Después del calentamiento, la mezcla de dos porciones de aire se entrega al consumidor. La ventaja es la calidad del aire estable, la desventaja es la dependencia energética.

Está claro que el primer grupo incluye sistemas de conductos con movimiento natural del aire refrigerante. El segundo incluye opciones con movimiento de aire forzado, para cuyo movimiento no es necesaria la instalación de una red de conductos de aire.

La entrada de aire de la calle da un impulso adicional al sistema de circulación natural, lo que elimina la necesidad de ventiladores.

Las principales ventajas del calentamiento del aire frente al calentamiento del agua:

• alta eficiencia;
• libre de accidente;
• Falta de radiadores en las habitaciones.

El diseño del circuito con movimiento forzado le permite prescindir de la construcción de un sistema de conductos de aire. Además, este tipo se puede combinar con aire acondicionado, humidificación e ionización del aire.

Si no está previsto instalar un dispositivo que estimule el movimiento del aire caliente, se utilizan los siguientes métodos para aumentar el rendimiento de la estufa:

Aumentar la eficiencia aumentará espontáneamente la velocidad del flujo de aire: cuanto más rápido se calienta el aire, más intenso se produce el cambio de masa de aire enfriado y calentado.

Las principales desventajas del calentamiento de aire en comparación con el calentamiento de agua:

• cuando se utiliza una estufa, la temperatura del aire suministrado tiene un rango significativo, a diferencia del uso de otros medios de calefacción;
• los conductos de aire tienen un gran diámetro, por lo que la instalación debe realizarse en la etapa de construcción;
• Es recomendable ubicar la estufa en el sótano, de lo contrario es necesario utilizar ventiladores que hagan ruido.

El movimiento del aire en la habitación tiene un lado negativo: levanta polvo, pero el uso de filtros en la salida del conducto de aire permite atrapar este polvo de manera efectiva, reduciendo así la cantidad total de polvo en la casa.

Otra característica del calentamiento del aire que tiene lados positivos y negativos es la tasa de transferencia de calor. Por un lado, las habitaciones se calientan más rápido que cuando se calientan mediante un circuito de agua, por otro lado, no hay inercia térmica: tan pronto como se apaga la estufa o la chimenea, la habitación comienza inmediatamente a enfriarse.

Para garantizar una presión uniforme en las ramas laterales del conducto de aire, es necesario excluir su inserción en el último medio metro del conducto de aire principal.

A diferencia del calentamiento de agua, instalar un sistema de calentamiento de aire no es difícil.Todos los elementos (tubos, codos, rejillas de ventilación) se pueden conectar de forma muy sencilla y sin soldadura. Existen conductos de aire flexibles que pueden adoptar cualquier forma, dependiendo de la geometría del local.

A pesar de ello, los sistemas de calefacción de aire basados ​​en estufas o chimeneas aún no se han generalizado. Mucho más a menudo en construcciones individuales de poca altura, se utiliza un circuito de agua para calentar habitaciones.

Sobre la base de una estufa o chimenea con cámara de combustión de ladrillo o acero, se puede organizar calentamiento de aire y agua.

Dispositivo para calentar agua a base de estufa

Principios operativos de cualquier calentamiento de agua se basan en la distribución del calor de una fuente local por toda la habitación, utilizando el movimiento del agua a lo largo del circuito de calefacción.

Elementos básicos del calentamiento de agua.

Para un esquema de calefacción de estufa con circuito de agua, los elementos principales son:

• estufa o chimenea con intercambiador de calor, en el que se calienta el agua;
• circuito de calefaccióndonde ocurre la transferencia de calor a la habitación;
• Tanque de expansión para evitar daños al sistema como resultado del aumento de presión;
• bomba de circulación para asegurar el movimiento del agua a lo largo del circuito.

Existen reglas generales para el funcionamiento del calentamiento de agua, como diagramas de cableado, que son bien conocidos y deben seguirse. Sin embargo, cuando se utiliza una estufa como fuente de calor, existen requisitos específicos relacionados con las condiciones de temperatura.

El principio de funcionamiento del calentamiento de agua basado en una estufa o chimenea es simple, pero es necesario calcular con precisión los parámetros de todos los elementos del sistema.

Los hornos no se calientan rápidamente y se enfrían lentamente, se produce una liberación de calor desigual y solo la instalación correcta de todos los componentes del sistema evitará problemas con la calefacción de alta calidad de las instalaciones de la casa.

Tipos de intercambiadores de calor y métodos de colocación.

Para la fabricación de intercambiadores de calor para hornos se utiliza chapa de acero “negro” o acero inoxidable resistente al calor. El uso de hierro fundido como material de producción es complicado, pero se pueden utilizar productos de hierro fundido prefabricados, como radiadores de hierro fundido.

Es posible utilizar cobre, que tiene una mejor conductividad térmica en comparación con el acero, pero el precio de dicho dispositivo será elevado. Se recomienda fabricar el intercambiador de calor con acero de 3 mm de espesor. A las altas temperaturas del horno que se producen cuando se utiliza carbón o, especialmente, coque, es necesario utilizar acero de 5 mm de espesor.

Los intercambiadores de calor se pueden dividir en tres tipos:

• registros, bobinas y radiadores, compuesto por un conjunto de tuberías;
• camisas (calderas), soldado de chapa de acero;
• opción combinada en forma de paredes verticales conectadas por tuberías (los llamados “libros”).

Las camisas de chapa de acero son más fáciles de fabricar y de limpiar de los productos de la combustión de combustible, pero las estructuras tubulares tienen un área de calentamiento mayor. A la hora de realizar una chaqueta es necesario tener en cuenta el exceso de presión del agua que se produce al utilizar un tanque de expansión de membrana o al elevar agua a gran altura.

Se puede construir un intercambiador de calor para calentar agua basado en una estufa a partir de materiales de desecho:

En este caso, es necesario utilizar acero con un espesor de al menos 5 mm y además reforzar las paredes con refuerzos para evitar su deformación.

Las formas de las estructuras tubulares pueden ser diferentes, pero es necesario cumplir con la condición de que el tamaño interno de las tuberías sea de al menos 3 cm de diámetro. De lo contrario, si la velocidad de circulación es lenta o la temperatura es demasiado alta, el agua podría hervir.

Los registros se fabrican, por regla general, con tubos perfilados y no redondos para facilitar el trabajo de soldadura.

Usted mismo puede fabricar un intercambiador de calor del tamaño requerido. En este caso, se debe prestar mayor atención a la calidad de la soldadura. Si el intercambiador de calor tiene una fuga, toda el agua se verterá en el horno.

Además, para solucionar el problema habrá que trabajar mucho: desmontar la estufa, quitar, soldar y volver a montar el intercambiador de calor, y luego volver a montar la estufa.

Hay dos opciones para la ubicación del intercambiador de calor. En el primer caso, se coloca directamente en el hogar, reduciendo significativamente su espacio.En el segundo, los registros se instalan en la campana de los hornos no giratorios, pero el horno en este caso tiene un diseño más complejo.

Si tiene una estufa tipo campana, es mejor colocar el intercambiador de calor en la campana: allí también hace calor y el espacio de la cámara de combustión permanecerá sin cambios.

Al instalar un intercambiador de calor de tipo tubular, es necesario dejar un espacio entre este y la pared de la estufa. Esto es necesario para un mejor calentamiento del refrigerante, así como para la posibilidad de limpiar el registro. Es necesario limpiar periódicamente tanto las camisas como los registros, ya que en caso de obstrucción severa con cenizas, la eficiencia de la transferencia de calor disminuye.

Si hay placa de cocción, la limpieza se produce tras retirarla. Si la estufa sólo tiene función de calefacción, la limpieza se realiza a través de la puerta de combustión.

Circulación de agua en el circuito de calefacción.

Los principios básicos para organizar la circulación natural del agua en el sistema son modelar el "colector de aceleración" a la salida del intercambiador de calor y crear una pendiente constante de las tuberías del circuito de calefacción de 3-5°.

El significado general del "colector de aceleración" es que el agua calentada de la estufa se eleva verticalmente y luego se distribuye a lo largo del circuito de calefacción.

La circulación se produce debido a la diferencia en la gravedad específica del agua fría y caliente. El agua fría es más pesada que el agua caliente y, al fluir hacia el intercambiador de calor, desplaza el agua caliente por la tubería. El punto de entrada de “retorno” debe estar más bajo que las salidas de agua de los radiadores de calefacción, de lo contrario la circulación del agua será muy lenta o nula.

Un colector de aceleración es necesario incluso en circuitos de calefacción de longitud pequeña si se utiliza circulación natural.

Para aumentar la velocidad del movimiento del agua a lo largo del circuito de calefacción. instalar una bomba de circulación. Así, se produce una distribución más rápida y uniforme del calor por toda la casa. Se pueden utilizar varias bombas simultáneamente para diferentes circuitos de calefacción.

En presencia de sobretensiones, es necesario utilizar Regulador de voltaje, ya que un fallo de la bomba puede tener graves consecuencias para todo el sistema.

Las bombas se pueden dividir en dos grupos según la posición del motor: con rotor "seco" y con rotor "húmedo". Por tipo de voltaje: modelos que funcionan con red de 220 V y bombas que funcionan con fuentes de alimentación de 12 V.

El motor de las bombas con rotor seco está aislado del impulsor sumergido en agua mediante juntas tóricas. En comparación con las bombas con motor sumergido, las bombas secas tienen una mayor eficiencia.

Sin embargo, las desventajas incluyen altos niveles de ruido, la necesidad de un mantenimiento regular y una vida útil más corta del motor. Por lo tanto, en una casa privada, por regla general, se utilizan bombas de circulación con rotor "húmedo".

La elección del tipo de potencia de la bomba depende de la posibilidad de circulación natural del agua en el sistema. Si es imposible sin la participación de una bomba, entonces se debe optar por una opción que admita un voltaje de 12 V y un sistema de alimentación ininterrumpida.

De lo contrario, en caso de un corte de energía, el agua podría hervir y el sistema podría fallar. Si es posible la circulación natural, es mejor comprar una opción más común y económica alimentada por una red de 220 V.

Al conectar una bomba de 12 voltios a un sistema de alimentación ininterrumpida, no puede preocuparse por el funcionamiento del sistema de calefacción.

Al instalar una bomba con una fuente de alimentación de 220 V, es necesario asegurarse de que el sistema de calefacción pueda funcionar durante un corte de energía. Para hacer esto, instale una válvula de cierre en la tubería y evítela instalando una tubería de derivación con una bomba (la llamada "derivación").

Se instala un grifo de filtro en la tubería de derivación frente a la bomba y luego una válvula de cierre. Al ajustar la posición de las válvulas de cierre en las tuberías principal y de derivación, puede activar el modo de circulación forzada y natural.

Como regla general, la bomba se instala en el "retorno" cerca del horno para que la temperatura del líquido que pasará a través del dispositivo sea la más baja. Esto prolongará significativamente la vida útil de la bomba.

Además, es necesario colocar el máximo número posible de controles del sistema de calefacción en un solo lugar, para que en caso de situaciones de emergencia se puedan tomar medidas rápidamente para eliminarlos.

La instalación de una tubería de derivación (bypass) permite que el sistema de calefacción funcione durante un corte de energía y también permite retirar la bomba sin drenar el agua.

Reglas para usar el tanque de expansión.

Cuando se calienta, un líquido se expande y, si esto sucede en un sistema cerrado, la presión en su interior aumentará considerablemente y un aumento de presión está plagado de fugas de agua. No es aconsejable utilizar una válvula de seguridad, ya que después de que el agua se enfríe y su volumen disminuya, se introducirá aire en el sistema.

Por tanto, en circuitos de calefacción con movimiento forzado de agua, se requieren medidas especiales. tanques de expansión, que son de tipo abierto o cerrado. Su volumen se calcula basándose no sólo en la expansión térmica máxima del líquido (5-7%), sino también teniendo en cuenta la posibilidad de ebullición del sistema.

Un tanque de tipo abierto equipa el circuito de agua de un sistema de calefacción de estufa por gravedad, es decir, con transporte natural del refrigerante. Es un recipiente metálico de forma arbitraria ubicado en la parte superior del circuito de calefacción. Se comunica directamente con la atmósfera, por lo que el refrigerante se evapora parcialmente.

La tubería está conectada al fondo o al cuarto inferior del tanque, y se suelda una tubería a la parte superior para drenar el agua en caso de desbordamiento y permitir que el aire escape del sistema. La práctica demuestra que el volumen de un tanque abierto debe ser al menos el 15% del volumen de agua en el sistema de calefacción.

Un tanque expansor de tipo abierto generalmente se encuentra en una sala técnica y su apariencia no importa en absoluto.

Un tanque cerrado o de tipo membrana es un recipiente cerrado con una membrana en su interior. Cuando el agua se calienta aumenta la presión, estira la membrana y entra al tanque, si la presión excede se activa el sistema automático y el exceso de refrigerante se descarga al alcantarillado.

Después de la primera descarga, normalmente ya no hay motivo para volver a producirla, ya que el volumen de refrigerante se vuelve igual al volumen del sistema.

Delante de la bomba se monta un tanque de membrana cerrado. Un contenedor de este tipo, a diferencia de un tanque de tipo abierto, no puede eliminar el aire por sí solo, por lo que es necesario instalar una válvula Mayevsky (ventilación de aire mecánica) o su equivalente automático en la parte superior del circuito de calefacción.

El único elemento de un tanque de membrana que puede fallar con el tiempo es la membrana, por lo que es mejor comprar un tanque con capacidad para reemplazarla.

Al comprar un tanque de tipo cerrado, que a veces se llama acumulador hidráulico, lo principal es no confundirlo con un acumulador hidráulico para suministro de agua.

Para un tanque de membrana utilizado en calefacción, la temperatura de funcionamiento es de hasta 120 °C y la presión es de hasta 3 bar. Para el suministro de agua se utilizan tanques con temperaturas de hasta 70°C y presiones de hasta 10 bar.

Elegir entre tuberías y radiadores

Como circuito de agua para calentar la estufa, se puede utilizar un sistema de tuberías de plástico con radiadores (baterías) o un sistema de tuberías metálicas. La principal ventaja de utilizar radiadores es que se ven más bonitos en comparación con los conductos de aire masivos.

El cableado de plástico se puede ocultar fácilmente en el suelo, ya que no desprende calor. Aunque, según las reglas, el cableado del calentamiento de agua debe estar abierto. Sin embargo, las tuberías de polímero tienen limitaciones: no se pueden colocar donde exista riesgo de fusión y exposición directa a los rayos UV.

La ventaja de las tuberías metálicas es el precio más bajo de todo el circuito de calefacción, la facilidad de instalación y la menor cantidad de problemas que surgen durante el funcionamiento del sistema.

El uso de tuberías de calefacción metálicas en lugar de un sistema de radiadores con conexiones de metal y plástico está justificado si el componente estético del diseño de la habitación no es importante.

Ventaja significativa sistemas con radiadores es la facilidad de ajuste de la temperatura. Incluso se pueden ajustar los cálculos más precisos de la temperatura ambiente. Por ejemplo, para un niño pequeño menor de 6 meses se recomienda una temperatura de 19-21°C, mientras que en el resto de la casa se considera una temperatura agradable de 25°C.

Para asegurar esta temperatura durante un largo periodo de tiempo en la habitación, es necesario cerrar total o parcialmente la válvula de suministro de calor a uno de los radiadores. En el caso de un tubo metálico, el problema también se puede solucionar, pero de una manera más compleja: reducir la transferencia de calor de un segmento de tubo utilizando espuma de poliuretano o una lámina protectora.

Otra opción del circuito de calefacción podría ser suelo calentado por agua. Este es un tipo de suministro de calor muy cómodo para una persona, pero la instalación de un piso con calefacción requiere mucha más mano de obra que las opciones discutidas anteriormente.

Además, cuando se utiliza un piso con calefacción, no es posible proporcionar una pendiente para la circulación natural del agua, lo que, en combinación con el pequeño diámetro de las tuberías de calefacción por suelo radiante, conduce a una condición obligatoria para el uso de una bomba de circulación. .

Para impulsar el agua a través de las tuberías de calefacción por suelo radiante, es necesario utilizar una bomba; la circulación natural no funcionará con esta geometría del sistema de calefacción.

Prevenir la congelación del sistema de calefacción

El uso de agua como refrigerante tiene un inconveniente: si el sistema de calefacción se congela, las tuberías y los electrodomésticos se dañarán. En este caso resulta especialmente difícil restaurar el intercambiador de calor integrado en el horno.

Este problema es relevante para las casas que pueden no tener calefacción durante mucho tiempo en invierno. Una forma de evitar daños al sistema es utilizar anticongelante diseñado para sistemas de calefacción en lugar de agua.

Para las viviendas, los líquidos a base de propilenglicol se utilizan como anticongelante, como sustancia no tóxica, a diferencia del etilenglicol.

Sin embargo, la idea de utilizar anticongelante tiene sus desventajas:

• el anticongelante a base de propilenglicol es caro (desde 80 rublos / litro);
• la capacidad calorífica específica del anticongelante es menor que la del agua (aproximadamente 15%), por lo que se requiere una mayor potencia del horno y una gran superficie de dispositivos de calefacción de habitaciones;
• el anticongelante tiene una viscosidad dinámica más alta que el agua, por lo que se requiere una bomba de circulación más potente y la circulación natural es imposible;
• cuando se calienta, el anticongelante se expande hasta un 40%, por lo que es necesario utilizar un tanque de expansión cerrado grande;
• el propilenglicol es muy fluido, por lo que penetra a través de conexiones en el sistema de calefacción por las que no puede pasar el agua;
• el propilenglicol es incompatible con las tuberías galvanizadas porque los aditivos anticongelantes pierden sus propiedades al contacto;
• cuando el anticongelante hierve (lo que es probable cuando se usan hornos), se produce una reacción química irreversible, como resultado de lo cual será necesario drenar todo el sistema y rellenar el anticongelante.

Para el anticongelante, el sistema de calefacción debe calcularse con anticipación; su uso en proyectos implementados para agua es bastante problemático.

Además, un proyecto que utilice anticongelante será mucho más caro que un sistema de calentamiento de agua. Por tanto, su uso aún no se ha generalizado en viviendas particulares con calefacción por estufa, y se utilizan otros métodos para evitar la congelación.

Al elegir un líquido para un sistema de calefacción, es necesario tener en cuenta no solo las características físicas y químicas, sino también su peligro para los demás.

Drenar el agua del circuito y de la camisa o registro de la caldera es la solución más común al problema cuando los propietarios de la casa están ausentes durante mucho tiempo.Además del trabajo adicional, las desventajas de este método incluyen el acceso de aire a los elementos metálicos del sistema desde el interior y, como resultado, la propagación de la corrosión.

Además, como solución al problema por un corto período de tiempo, utilizan la integración de una caldera eléctrica de bajo consumo en el circuito de calefacción. Su funcionamiento con un nivel mínimo de consumo energético es capaz de mantener temporalmente una temperatura positiva del agua.

Una caldera eléctrica de baja potencia conectada al sistema de calefacción es capaz de mantener una temperatura positiva del agua en caso de ausencia prolongada de los propietarios.

Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

Un sistema de calefacción en funcionamiento basado en una estufa y un circuito de agua en una casa particular con una superficie de 80 metros cuadrados:

El calor se suministra al sistema de calefacción desde estufas y chimeneas en porciones, lo que complica la tarea de calcular los parámetros de los elementos del circuito de calefacción. Realizar trabajos de modificación del circuito es bastante problemático, por lo que si no hay experiencia en esta área, es mejor recurrir a especialistas que tengan las habilidades para resolver este tipo de problemas.

¿Tiene experiencia en la organización de la calefacción de estufas? ¿O calienta usted su casa de esta manera y le gustaría compartir sus impresiones sobre el uso de la estufa? Por favor deje comentarios y haga preguntas. El formulario de comentarios se encuentra a continuación.