Colunas de água quente

Características de design e princípio de operação

As caldeiras a lenha podem ser usadas para aquecer uma casa, para aquecer água fria e também para aquecimento e água quente ao mesmo tempo. Uma vez que uma caldeira de aquecimento que usa madeira como combustível está exposta a fogo aberto e condensação que causa corrosão, é necessário usar graus especiais de aço ou ferro fundido para a fabricação de seu forno e camisa d'água.

O dispositivo e o princípio de operação de uma caldeira de combustível sólido

O aquecimento em madeira em uma casa particular pode ser criado usando os seguintes tipos de equipamentos de aquecimento:

• dispositivos de aquecimento de pirólise;
• caldeiras de queima longa;

O dispositivo de aquecimento por pirólise em madeira é composto por duas câmaras de combustão. Em um deles, é realizada a combustão primária da lenha, durante a qual são liberados os gases de combustão. Na segunda câmara, esses gases de combustão são completamente queimados, liberando calor adicional. Esta tecnologia de geração de calor pode reduzir significativamente o consumo de materiais combustíveis.

A escolha por caldeiras a combustível sólido não é acidental

A caldeira de água quente de queima longa tem uma alta eficiência. É capaz de fornecer aquecimento uniforme do refrigerante e baixo consumo de combustível em altas taxas de transferência de calor. Quanto tempo um marcador de lenha queima? Como regra, um marcador de lenha é suficiente para operar uma caldeira de água quente por 24 a 48 horas.

O equipamento de aquecimento de água quente a lenha é um recipiente fechado. A madeira carregada no forno queima e libera energia térmica, que aquece o refrigerante no circuito de água. Além disso, a água do trocador de calor entra sob pressão no sistema de aquecimento da casa, aquecendo todas as suas instalações.

Uso de caldeiras elétricas

Esquema de instalação de uma caldeira elétrica no sistema de aquecimento.

Para aquecer todas as habitações com eletricidade, é instalada uma caldeira que aquece a água a uma determinada temperatura e, em seguida, circula pelo sistema de aquecimento através de um refrigerante. Muitos acreditam que a instalação e uso de tais caldeiras é uma opção antieconômica para uma mansão particular.

Nesse caso, o gás, comparado à eletricidade, é muito mais prático, mas isso se houver acesso à rede de gás. Embora a instalação de equipamentos a gás e a manutenção do serviço de caldeiras a gás valham a pena por muito tempo.

As principais vantagens do uso de caldeiras elétricas:

• conveniência na operação dos equipamentos;
• aquecimento rápido da casa;
• controle de temperatura;
• instalação de equipamentos em qualquer época do ano.

O princípio de funcionamento de uma caldeira elétrica é praticamente o mesmo de um sistema de aquecimento a gás. A diferença está no fato de que a água é aquecida por meio de elementos de aquecimento, e não por gás. Ao mesmo tempo, o calor em todo o espaço vital ocorre da mesma maneira que no aquecimento a gás, ou seja, na tubulação usando um refrigerante.

Como escolher uma caldeira a lenha para uma casa particular

Ao escolher uma caldeira de aquecimento para uma casa particular, vários pontos são levados em consideração em relação às características de design e desempenho:

• Área aquecida - cálculos aproximados de desempenho são realizados de acordo com a fórmula 1 kW = 10 m². Ao conectar o segundo circuito para fornecimento de água quente, adicione mais 15-20% ao resultado.
• Tipos de caldeiras de aquecimento - como já mencionado, existem unidades clássicas, bem como aquelas que usam o princípio da combustão por pirólise. Estas últimas são consideradas as caldeiras a lenha mais econômicas para aquecimento individual de residências suburbanas particulares. Os primeiros são 3-4 vezes mais baratos.
• Tipo de trocador de calor - existem dois tipos. Difere no tipo de materiais utilizados e construção.As caldeiras de aço são mais baratas, mas servem em média 10 a 15 anos a menos. As unidades não têm medo de choques e danos mecânicos, fáceis de reparar e manter.As caldeiras de ferro fundido, em média, duram cerca de 35 anos, têm o melhor desempenho térmico. Eles têm medo de danos mecânicos. O reparo exigirá a substituição de toda a seção. Outra desvantagem do ferro fundido é o grande peso da caldeira. A unidade de pirólise, que possui duas câmaras de combustão, atinge facilmente uma massa de 5 centavos.
• Características de design da câmara de combustão - os fabricantes produzem caldeiras com carregamento lateral de lenha. O projeto é utilizado na maioria das unidades, tanto do tipo clássico quanto do tipo pirólise, as caldeiras com carregamento superior merecem atenção especial. Este projeto é usado em unidades geradoras de gás. A principal vantagem da solução é a possibilidade de secagem preliminar da lenha, o que aumenta a eficiência do aquecimento.
• A presença de funções adicionais - automação, presença de uma fonte de energia de backup, uma caldeira de armazenamento embutida, um sistema de controle remoto - tudo isso aumenta o conforto da operação e está disponível como um pacote adicional.

Além dos parâmetros técnicos, você precisará decidir sobre a marca da caldeira a lenha e selecionar um gerador de calor adequado à categoria de preço.

Qual caldeira escolher

Se os fundos permitirem, é melhor colocar uma caldeira a lenha alemã ou tcheca. Um pouco pior em termos de desempenho, unidades polonesas e domésticas. Entre as empresas manufatureiras estrangeiras e nacionais, os líderes são:

• Caldeiras a lenha alemãs - representadas pelas empresas Buderus. Viessmann. Lopper. Todos os equipamentos possuem um alto grau de segurança e confiabilidade, além de uma longa vida útil. A desvantagem dos modelos é capricho na qualidade e grau de lenha, alto custo.
• Caldeiras a lenha de fabricação tcheca - os produtos das empresas OPOR merecem atenção. Viadro. e ATMOS. Em termos de qualidade e automação, os modelos não são inferiores aos seus homólogos alemães, mas têm um custo médio de 10% menos.
• Caldeiras fabricadas na Rússia - as unidades TT são produzidas por quase todos os fabricantes de equipamentos de aquecimento. As caldeiras são adaptadas às condições domésticas, despretensiosas em termos de qualidade do combustível e do transportador de calor utilizado, sendo os produtos das seguintes fábricas os mais populares: ZOTA. Teplodar.
• Caldeiras a lenha polonesas - várias dezenas de modificações são oferecidas no mercado doméstico. Os modelos estão em demanda: Defro, SAS, DREWMET, ORLAN. A gama inclui tanto geradores de calor convencionais a lenha como caldeiras de combustão por pirólise.

A maioria dos fabricantes, além das caldeiras de aquecimento clássicas que trabalham exclusivamente em madeira, oferecem geradores de calor universais ou multicombustíveis.

O custo de caldeiras a lenha para casas de campo

Vários fatores afetam o custo da unidade:

• Tipo de trocador de calor - uma caldeira de ferro fundido custará 1,5 a 2 vezes mais do que uma contraparte de aço.
• Fabricante.
• O princípio de operação - o custo de uma caldeira geradora de gás a lenha de um fabricante doméstico custará de 35 a 40 mil rublos. e o preço de uma caldeira de design clássico cairá para aproximadamente 20 mil rublos.
• Equipamento adicional.

Não é necessário o registro de documentos para colocar a caldeira em operação, sujeito ao registro na Rostekhnadzor.

Fazendo uma caldeira a lenha com suas próprias mãos

É difícil fazer uma caldeira a lenha para a casa com as próprias mãos? A principal condição para este projeto é a espessura e o grau de aço utilizado. Nos modelos de fábrica, a caixa externa é feita de aço resistente ao calor com espessura de 1,5 mm. Para um trocador de calor, esses parâmetros devem ser maiores - a partir de 2 mm.

A melhor opção é criar uma estrutura soldada, que será semelhante em forma aos modelos de fábrica.No entanto, se calcularmos a intensidade de trabalho do trabalho e o custo dos materiais, a diferença entre a compra e a autofabricação será baixa. Portanto, como alternativa aos fogões a lenha para uma casa com aquecimento de água, costumam ser usados ​​​​barris de aço simples. A principal condição é a espessura de sua parede - de 1,5 mm.

Para a fabricação, é necessária uma capacidade de cerca de 200 litros. É cortado longitudinalmente e uma partição é instalada no interior. Seu comprimento deve ser menor que o comprimento do cano. Isso é necessário para a instalação de grelhas.

Em seguida, os furos são cortados na parte frontal para a montagem das portas. Eles devem ser selecionados com antecedência para não serem confundidos com os tamanhos. Para remover o monóxido de carbono, uma chaminé é cortada na parte de trás da estrutura. Seu diâmetro pode ser de 50 a 100 mm.

No entanto, a julgar pelas revisões de tal caldeira de aquecimento a lenha, as seguintes desvantagens podem ser observadas:

• Baixa eficiencia;
• Aquecimento do corpo, que pode causar queimaduras ao toque;
• Vida útil curta.

Projetos semelhantes são usados ​​​​para aquecer pequenas salas de serviço - uma garagem, um armazém, etc. Para a casa, é melhor comprar um modelo de qualidade fabricado na fábrica. Ele estará em conformidade com os modernos esquemas de aquecimento de madeira.

Antes de fazer uma caldeira caseira a lenha para um sistema de aquecimento, é necessário calcular as dimensões ideais do forno.

Inércia do sistema

Outra desvantagem de uma caldeira de combustível sólido está escondida na natureza cíclica de sua operação e na incapacidade de reabastecer as reservas de combustível por conta própria. Por isso, é necessária uma alta capacidade térmica da própria estrutura da casa, ou um isolamento surdo, próximo a uma casa passiva, ou uma maneira de armazenar um suprimento de calor para o período de resfriamento do sistema.

Como o volume do próprio trocador de calor na caldeira é pequeno, o deslocamento do sistema pode ser aumentado principalmente aumentando o diâmetro dos tubos. Outra alternativa desse tipo pode ser chamada de instalação de um acumulador de calor. Com uma abordagem competente, é possível realizar o acúmulo de calor somente após o aquecimento do sistema principal, o que ajudará a acelerar o aquecimento da casa e a resolver o problema com o condensado.

Os sistemas de piso radiante têm sua própria alta inércia, que cresce com a espessura da mesa de armazenamento. Na presença de um corte térmico sob o piso, isso pode ser uma fonte de calor verdadeiramente de longo prazo. Com uma camada suficientemente espessa, mesmo o uso de água em temperatura mais alta não causará desconforto e zebra térmica, mas junto com a inércia do sistema, o tempo que leva para atingir o regime aumenta. Por outro lado, conectar um piso quente a uma caldeira a lenha requer uma tubulação bastante complicada, o que exclui o superaquecimento da caldeira e dos tubos no piso.

Potência do equipamento

Em última análise, para a caldeira, não são tanto os detalhes de sua estrutura interna que são importantes, mas os principais indicadores de desempenho que foram alcançados por meio de várias inovações de engenharia. O parâmetro mais importante e definidor da caldeira é a sua potência instantânea nominal. A capacidade calorífica de diferentes tipos de combustível é diferente, como é o caso de diferentes tipos de lenha, o fabricante não pode prever com precisão e calcular a potência nominal em um determinado modo de operação.

A potência é determinada por dois indicadores. Pelo volume do forno, pode-se julgar a massa do marcador. Em média, acredita-se que para cada quilowatt de potência da caldeira a lenha, existem 2,5-3 litros de volume da câmara de combustão. Obtido o valor instantâneo da potência liberada durante a combustão, é possível prever qual parte dela pode ser absorvida pelo trocador de calor sob diferentes condições de operação de temperatura. Normalmente, a absorção é deliberadamente maior do que a liberação de calor calculada sob condições de combustão próximas ao ideal, mas essa abordagem é repleta de problemas.

O fato é que todas as caldeiras a lenha sofrem de uma doença comum - a formação de alcatrão devido à alta umidade da madeira queimada.A condensação ocorre apenas em uma diferença de temperatura suficientemente alta. Assim, a formação de acúmulos no economizador ou no trocador de calor secundário pode parar quando o refrigerante é aquecido a 40-45 ºС. A conclusão aqui é que, se você carregar a caldeira pela metade, sua energia não será suficiente para o aquecimento normal das paredes e trocadores de calor, por causa do qual o equipamento simplesmente “vazará”.

Especificações

A maioria das caldeiras de água quente a lenha no mercado hoje tem as seguintes características de desempenho:

O princípio de funcionamento da caldeira de combustão superior

• Poder. Este indicador depende do volume do trocador de calor, do volume da câmara de combustão e do material de que são feitas as paredes do forno. Além disso, o consumo de energia da caldeira é diretamente afetado pelo consumo de material combustível. Quanto mais lenha for carregada, mais energia térmica será liberada durante sua combustão. Quantos quilowatts são necessários para aquecer uma casa particular? Para descobrir quanta potência é necessária para aquecer uma determinada sala, você deve usar a seguinte proporção: 1 kW de energia térmica é necessário para aquecer 10 m² de uma sala.
• Eficiência. Para calcular a eficiência do dispositivo, você precisa conhecer a taxa de circulação do refrigerante, a quantidade de calor emitida pela lenha durante a combustão e também levar em consideração o método de combustão do combustível. A eficiência dos equipamentos de aquecimento de longa duração e dos sistemas de pirólise pode chegar a 85-95%.
• Refrigerante. A água é usada como transportador de calor em sistemas de aquecimento a lenha. Alternativamente, qualquer fluido anticongelante pode ser usado.
• Propósito. No inverno, a caldeira pode ser utilizada tanto para aquecimento como para aquecimento de água. No verão, o principal objetivo de uma caldeira a lenha é preparar água quente.

Vantagens e desvantagens

O aquecimento em madeira é caracterizado por uma série de vantagens inegáveis, sendo as principais os seguintes indicadores:

• Baixo peso do equipamento de aquecimento. Para as caldeiras a lenha, ao contrário de suas contrapartes que operam com outros tipos de combustível, não há requisitos rígidos quanto ao seu projeto e local de instalação. Portanto, uma caldeira de fabricação própria pode ser instalada em qualquer parte de uma casa de campo, embora a alocação de uma sala separada para um forno seja a solução mais correta.
• Sistema de controle automático. O número mínimo de componentes ACS de uma caldeira industrial permite não apenas um consumo eficiente de material combustível, mas também reduz a probabilidade de falha em caso de falha de um dos dispositivos de controle.
• Versatilidade. Em caldeiras de aquecimento a lenha, não apenas madeira, mas também qualquer outro tipo de combustível sólido pode ser usado como combustível.
• Longa vida útil. Uma caldeira a lenha servirá seu proprietário por mais de um inverno. Quantos anos dura uma caldeira industrial? Os fabricantes deste tipo de equipamento de aquecimento garantem pelo menos 15 anos de funcionamento sem problemas.
• Facilidade de manutenção. Durante a execução de trabalhos relacionados à manutenção da caldeira de aquecimento de uma casa particular, só é necessário limpar o cinzeiro e a chaminé uma vez por ano.
• Preço aceitável. Quanto devo pagar ao comprar uma caldeira? O preço de cada modelo específico depende do número de opções presentes neste equipamento. Pode-se notar com total confiança que todo proprietário de uma casa particular pode comprar uma caldeira de aquecimento a lenha sem sérios danos ao orçamento familiar.

Infelizmente, as caldeiras de água quente a lenha têm algumas desvantagens. Estas deficiências aplicam-se apenas a caldeiras a lenha feitas de forma artesanal.Um deles é que é impossível automatizar o processo de controle em uma caldeira a lenha caseira, então o proprietário desse equipamento precisa carregar o combustível manualmente na câmara de combustão.

A segunda desvantagem é a "gula" de uma caldeira de água feita por conta própria. Para que a operação deste equipamento no inverno proporcione condições de vida confortáveis, é necessário criar um grande suprimento de lenha. Quanta lenha você precisa ter o suficiente para todo o inverno? O consumo de combustível para cada caso específico é individual. A quantidade de lenha armazenada depende da potência do dispositivo de aquecimento e da área das instalações aquecidas de uma casa particular.

Outros tipos de aquecimento de uma casa de campo ou casa de campo

Usando uma bomba de calor

Com a nova alternativa da bomba de calor, o aquecimento ambiente sem gás e madeira tornou-se mais acessível para todos. Este método é realmente o melhor tipo de aquecimento de uma casa de campo ou chalé. A usina gera calor a partir de recursos naturais: terra, mar, lagos e até ar. Mas a bomba de calor não é muito popular entre os consumidores devido ao alto custo do equipamento e do trabalho de instalação.

O uso de unidades de combustível líquido

O principal combustível para caldeiras de combustível líquido é o diesel, e o próprio equipamento usado para aquecer a sala é chamado de diesel. Em vez de óleo diesel, às vezes é usado querosene ou óleo de colza. Mas devido à alta eficiência, as caldeiras de combustível líquido raramente são instaladas em residências particulares, mas são muito eficazes para aquecer grandes edifícios.

Uso de coletores solares

Recentemente, proprietários de mansões particulares começaram a usar cada vez mais coletores solares, nos quais a energia solar é convertida em calor. É mais prático instalar esses coletores no telhado da casa para que seja possível receber o máximo de energia solar possível. A principal desvantagem de tal instalação é uma dependência direta do clima e do número de dias ensolarados.

Hoje, os tipos eficientes de aquecimento usados ​​para aquecer uma casa de campo ou chalé são as instalações de aquecimento elétrico e as caldeiras de combustível sólido. São estes dois tipos de combustível que são excelentes substitutos do gás e da lenha, sendo considerados os mais acessíveis para os consumidores, tanto na instalação dos equipamentos como na ligação do sistema de aquecimento. As restantes opções, que fornecem aquecimento e aquecimento à habitação, são aplicadas diretamente como método adicional às instalações existentes.

Variedades

O consumidor pode escolher entre várias soluções, cada uma com seus prós e contras. Em qualquer caso, os sistemas de aquecimento de um edifício residencial devem ser confiáveis ​​​​e também atender aos requisitos de energia térmica (área habitacional, intensidade de operação, duração da estação fria na região etc.).

Caldeira clássica

Este design é o mais simples e compreensível de todos que existem no mercado hoje.

Peculiaridades:

• semelhante a um fogão comum - equipado com fornalha, chaminé e cinzeiro;
• a operação não requer conhecimento complexo;
• funciona com combustível com baixa eficiência;
• consome muita madeira.

Se estiver planejado instalar a fiação transportadora em suas instalações, as caldeiras clássicas não serão adequadas para você.

Caldeira de pirólise

A eficiência desse aquecimento é muito maior do que no caso anterior.

Características de design:

• relativa novidade no mercado (portanto, as revisões ainda são poucas e é prematuro tirar conclusões globais);
• é possível desenvolver uma alta eficiência;
• com alta eficiência, são alcançadas economias significativas no consumo de combustível;
• os gases de escape durante o processo de combustão se movem para o tubo;
• do tubo, os gases de pirólise transferem sua temperatura para o trocador de calor;
• A julgar pelo exposto, gostaria de chamar este projeto de ideal. No entanto, tem uma desvantagem significativa - uma seleção rigorosa de combustível.

Caldeiras de queima longa

Segundo especialistas, para aquecer uma casa particular, é preferível

Peculiaridades:

• essas caldeiras com circuito de água são capazes de trabalhar por longas horas em um marcador a lenha (o número de 3-5 dias fala por si, e as boas críticas de usuários agradecidos apenas aumentam a reputação desses produtos);
• esses fogões de queima longa podem operar com diferentes tipos de combustível (e são facilmente reconstruídos de um para outro).

Infelizmente, comprar um por pouco dinheiro é simplesmente irreal. O prazer confortável custa muito dinheiro e, como dizem, custará um centavo bonito.

Requisitos de segurança

Deve ser lembrado que as caldeiras com circuito de água requerem atenção do ponto de vista da segurança. Não se trata apenas de riscos de ignição, mas também de uma circulação completa de ar-gás.

Risco de incêndio.

• Os mais importantes são os seguintes pontos:

• disponibilidade de espaço livre para armazenamento de combustível - a lenha não pode ser armazenada diretamente no fogão, pois o risco de ignição aumenta;
• é necessário fornecer ventilação de exaustão na sala, especialmente se você comprou uma caldeira de alta capacidade para aquecer a casa;

Sem ventilação suficiente, a unidade não suportará a quantidade de gases emitidos durante a combustão. Mas entre eles está o monóxido de carbono.

• é estritamente necessário garantir o afastamento da caldeira das paredes e do teto a uma distância de pelo menos 1 m;
• o tamanho da sala deve ser de pelo menos 8 metros quadrados. metros;
• a base deve ser não inflamável. Para isso, o local é concretado. Outra opção é cobrir o pedestal existente com telhas ou ferro, se for, por exemplo, de madeira.

Chaminé

A segurança de toda a casa e dos moradores também depende de:

material da chaminé - aço inoxidável. Somente este material protegerá a estrutura da deposição de fuligem gordurosa e substâncias resinosas. O aço inoxidável tem um alto coeficiente de escorregamento, ou seja, as micropartículas repelem ao invés de “grudarem”;

Os tubos simples de ferro são muito difíceis de limpar devido à abundância de depósitos de alcatrão e fuligem.

• certifique-se de que a chaminé passe pela parede da casa em um determinado ângulo e, idealmente, você precisa fazer um buraco no telhado. Esta medida garantirá a liberação total dos produtos de combustão para o exterior;
• Certifique-se de colocar a borda superior do tubo cerca de 1 m acima da cumeeira, caso contrário, não haverá tração suficiente.

Automação e tubulação de caldeiras a lenha

Como já mencionado, a potência da caldeira pode ser regulada apenas alterando a quantidade de oxigênio fornecida. Este sistema funciona com mais eficiência e precisão em caldeiras de mina do tipo pirólise em madeira ou briquetes.

O principal complexo de automação inclui uma unidade de controle eletrônico, um ventilador, um regulador de tiragem acionado eletricamente e um termopar firmemente enrolado no tubo de alimentação. Todos estes componentes são vendidos individualmente e em kits para um modelo específico de caldeira. Em média, toda automação custa cerca de 4-5 mil rublos.

Separadamente, mencionamos a importância de ter proteção contra queda de amortecedores e ranhuras de vedação nas escotilhas de carga e inspeção, chaminé e sistema de estabilização de tiragem.

Para caldeiras de combustível sólido, são fornecidos vários outros tipos de dispositivos de proteção, instalados na tubulação hidráulica. Claro, esta é uma bomba de circulação e proteção do forno contra superaquecimento - um grupo de segurança para aliviar o excesso de pressão

Observe que a saída da válvula de reset deve ser voltada para a parede ou provida de uma mangueira para não ferir as pessoas presentes quando acionada. Os requisitos de segurança podem prever a instalação de uma válvula de alívio de pressão da chaminé para estabilizar a tiragem e a combustão, é montada imediatamente na saída da caldeira ou diretamente na frente da seção vertical final

Esquema de ligação de uma caldeira de combustível sólido com um acumulador de calor: 1 - chaminé; 2 - termostato; 3 - grupo de segurança; 4 - separador de ar; 5 - bomba de circulação; 6 - acumulador térmico; 7 - misturador de três vias; 8 - automação dependente do clima; 9 - radiador de aquecimento; 10 - bomba de circulação; 11 - válvula de retenção; 12 - tanque de expansão; 13 - proteção contra funcionamento a seco; 14 - válvula de compensação; 15 — sensor de temperatura aéreo; 16 - caldeira de combustível sólido

Para caldeiras de ferro fundido, pratica-se a instalação de uma válvula de duas vias que mistura a água da saída quente para evitar que a água fria entre no forno aquecido. Ao instalar um acumulador de calor, é adicionada uma válvula elétrica de três vias, que inicia o fornecimento de calor ao tanque somente após o aquecimento da composição principal. O controle é realizado de acordo com a temperatura de retorno, o circuito adicional é ligado 7-10 ºС antes que a temperatura de corte seja atingida. Neste aspecto, as unidades de controle com um controlador PID são as mais preferidas.