Peć s vodenim krugom za grijanje kuće: značajke grijanja na peć + odabir optimalne varijante

Drva i ugljen ostaju u mnogim regijama najpristupačnije vrste goriva kojima se griju privatne kuće. Međutim, pećno grijanje ne bira se samo zbog jeftinoće i opće dostupnosti energenta, već i zbog niske cijene njegove ugradnje.

Uz to, osim brojnih prednosti, peć s vodenim krugom za grijanje kuće ima i mnogo nedostataka. Daleko od toga da je takva varijanta uvijek optimalna. Pokušajmo se pozabaviti nijansama takvog sustava grijanja.

Značajke grijanja na bazi peći

Pećno grijanje normalno je za ruska sela, čija je pouzdanost i praktičnost provjerena stoljećima. I danas u mnogim seoskim kućama stoje peći sa štednjakom za kuhanje hrane i prostorom za pečenje kruha.

Neke od njih opremljene su vodenim krugom sustava grijanja, a druge nisu. Ali vlasnici seoskih kuća ne žure ih baciti i zamijeniti modernim kotlovima. Pouzdaniji i besprijekorniji način grijanja još nije izmišljen.

Bez vodenog kruga po kući, peć na drva može zagrijati samo mali prostor oko sebe. Za grijanje jedne ili dvije sobe takva je varijanta prihvatljiva, ali za veliku kuću više nije.

Kao gorivo u takvim seoskim pećima spaljuju:

• ugljen;
• treset;
• drva;
• briketi (eurodrva).

Načelne razlike između ovih vrsta goriva u pogledu uređaja peći iznutra i razvoda sustava vodenog grijanja po privatnoj kući nema. Neka od njih daju više topline, a druga izgaraju duže. Ali konstrukcija ložišta i shema razvoda cijevi s toplinskim medijem po sobama u svim su slučajevima isti.

Pri odabiru u korist pećnog grijanja, ne treba zaboraviti na protupožarne norme uređaja ciglenih peći – samo njihovo strogo poštivanje omogućit će svođenje rizika od požara na minimum.

Među prednostima pećnog grijanja ističu se:

• nepostojanje ovisnosti o dostupnosti električne energije;
• relativno niska cijena uređaja sustava grijanja;
• jeftinoća krutog goriva i mogućnost korištenja njegovih različitih vrsta;
• krajnja jednostavnost rada;
• dugotrajno odavanje topline (za zidane konstrukcije);
• svestranost – istovremeno je prikladna za grijanje i kuhanje hrane.

Ako se privatna kuća ne može priključiti na glavni plinovod, tada će peć na drva biti najbolji izbor za njezino grijanje.

Jedina je iznimka kada ugljen ili drva nisu dostupni na određenom području. No takav je slučaj u Rusiji prije iznimka nego pravilo.

Dva glavna nedostatka peći s vodenim krugom jesu nemogućnost automazacije rada i problematičnost regulacije odavanja topline u pojedinim sobama.

Također od nedostataka pećnog grijanja treba spomenuti:

• dugo zagrijavanje sustava do početka odavanja topline;
• gubitak mnogo korisnog prostora u kući zbog masivnosti peći;
• velika težina zidane konstrukcije peći;
• nizak stupanj iskoristivosti zbog odlaska znatne količine topline u dimnjak;
• visok rizik od požara kod nepravilnog korištenja.

Zidana peć za grijanje i kuhanje za privatnu kuću s vodenim grijanjem može, ovisno o izvedbi i broju redova, težiti od 1,5 do 10 tona. Osim toga, dodaje se težina dimnjaka.

Temelj za takvu masu mora biti čvrst i skup, što se također može smatrati nedostatkom promatranih sustava grijanja.

Uređaj pećnog vodenog grijanja

Peć za promatrani sustav grijanja idealno je potrebno projektirati i graditi istodobno s kućom. Ako je stambena zgrada već izgrađena, postavljanje zidane konstrukcije peći u njoj bit će teško. A često se to uopće pokaže nemogućim zbog potrebe za izgradnjom čvrstog temelja i preuređivanjem krovne konstrukcije.

Peć za vodenogrijanje u privatnoj kući može biti izrađena ne samo od opeke, već i od čelika u obliku čelične peći s cijevima izmjenjivača topline oko ložišta za zagrijavanje toplinskog medija.

Vodenogrijanje na bazi peći sastoji se od:

• izravno peći (metalne ili zidane);
• izmjenjivača topline unutar ili oko ložišta peći, te u obliku spirale oko dimnjaka;
• raspodijeljenog kruga po kući s toplinskim medijem i ekspanzijskom posudom na tavanu.

Također se u pojedinim slučajevima ovaj sustav grijanja nadopunjuje cirkulacijskom pumpom i hidroakumulatorom. Međutim, takva se proširena varijanta koristi iznimno rijetko jer zahtijeva neprekidnu opskrbu električnom energijom i dovodi do poskupljenja cijele sheme.

A glavna prednost vodenog pećnog grijanja jest jeftinoća uređaja. Ne isplati se nadopunjavati ga skupocjenim i sklonim kvaru elementima.

Shema cirkulacije vode u krugu

Sustav vodenog grijanja u kućama izgrađuje se s prirodnom (gravitacijskom) ili prisilnom cirkulacijom toplinskog medija. Ako se radi na bazi peći na drva, onda je najbolje dati prednost prvoj varijanti.

Shema razvoda s prirodnom cirkulacijom vode jeftinija je u usporedbi s prisilnom inačicom, a za razliku od nje ne zahtijeva opskrbu električnom energijom

Vodeno pećno grijanje preporučuje se postavljati samo u jednokatnim kućama površine do 150 m². U tom slučaju može se napraviti gravitacijskim bez dodatnih pumpi.

Ako je potrebno zagrijati kuću na dva ili više katova, bolje je to ostvariti na temelju snažnijeg kotla. Peć za takve građevine morat ćete izgraditi jednostavno ogromnu, što je skupo za realizaciju. Osim toga, količine goriva koje ćete u nju unositi svaki put bit će znatne. A činiti to izrazito se ne preporučuje zbog povećanja rizika od izbijanja požara.

Klasični sustav pećnog grijanja s prirodnom cirkulacijom vode sastoji se od:

• izmjenjivača topline u sastavu peći;
• kruga od metalnog cjevovoda;
• radijatora (obično se zamjenjuju debelim cijevima u sobama);
• ekspanzijske posude.

Ako se odlučite za vodeno grijanje u seoskoj kući raditi sami, bolje ga je projektirati upravo po ovoj shemi. Montaža i proračun takve inačice jednostavnije je izvesti nego uz prisilno kretanje vode.

Sustav s cirkulacijskom pumpom više odgovara za kotlove; na bazi peći on gubi svoju povećanu učinkovitost u prijenosu topline.

Ako je bojler automatiziran i stalno grije vodu prema potrebi, peć na drva se loži jednom ili dva puta dnevno. Upravo u tim trenucima se toplinski medij u ložištu peći zagrijava kako bi predao toplinu u prostorije. Nakon toga ga je besmisleno tjerati pumpom kroz cijevi kruga. Vodu ionako ništa u hladnom ložištu neće podgrijavati.

Prilikom odabira u korist peći na drva ili ugljen, vlasnici privatnih kuća obično računaju na dobivanje autonomnog sustava grijanja. Ako u nju ugradite pumpnu opremu koja za rad zahtijeva napajanje iz električne mreže, o autonomiji će biti teško govoriti.

Peć – ciglena ili metalna

Peć od cigle se dulje zagrijava, ali i dulje predaje toplinu prostoru oko sebe. Analog od čelika naprotiv brzo se zagrijava i jednako brzo nakon izgaranja goriva hladi. Djelomično se taj problem rješava zahvaljujući prisutnosti velikih količina toplinskog medija u vodenom krugu.

Međutim, što više vode treba pohraniti u sustavu, to je on skuplji u pogledu materijala.

Metalnu limenu peć s vodenom spiralom za krug grijanja u privatnim kućama dopušteno je postaviti izravno na drveni pod bez izgradnje posebnog temelja

Peć od čelika za vodeno grijanje snage 5–15 kW – bez goriva i vode, to je konstrukcija težine 100–300 kg. Takvu peć za grijanje bez straha možete postaviti na ojačane podnice. Temelje za peći potrebno je izliti kada peć teži više od 700–800 kg. Ako je od opeke, onda se bez betonskih radova definitivno ne može.

U usporedbi s metalnom, peć od opeke teži više, skuplja je i složenija za montažu. Međutim, ima veću učinkovitost i manji rizik od smrzavanja kruga s pucanjem cijevi zbog stvaranja leda unutra. Ako je sve odlučeno raditi temeljito za sebe i stalno stanovanje, preporučuje se odabrati varijantu od opeke.

Cijevi – nehrđajući čelik ili metaloplastika

Ako se sustav grijanja temelji na kotlu za grijanje vode, njegovu instalaciju dopušteno je raditi ne samo čeličnim cijevima, već i metal-plastičnim i polipropilenskim. Međutim, ako će vodu grijati peć na drva, krug s toplinskim medijem od nje treba stvarati samo od nehrđajućeg čelika.

Kod velikog punjenja drva, voda u spirali peći za loženje može se brzo zagrijati do 100 stupnjeva i proključati, slične temperature dugo vremena može izdržati samo čelik.

Metal-plastika je dizajnirana za rad s toplinskim medijem zagrijanim do 90–95 °C. Kratkotrajno može podnijeti i zagrijavanje do 110–120 °C. Pritom automatika kotlova i bojlera u početku ne dopušta zagrijavanje vode do takvih stupnjeva. Za podno grijanje zagrijava se do 30–45 °C, a za radijatore do 60–65 °C.

Međutim, u slučaju peći na drva, temperature blizu stotine – nisu samo moguće, nego su daleko od rijetkih. Riskirati i igrati ruski rulet, radeći instalaciju ove peći metal-plastičnim cijevima, ne preporučuje se. Najbolje je dati prednost pouzdanijem nehrđajućem čeliku.

Osim toga, izlazne cijevi iz ložišta od spirale za spajanje cijevi kruga sigurno će se zagrijati do vrlo visokih temperatura. Od otvorenog plamena ih dijeli manje od pola metra. Spajanje bilo kakvih plastičnih cijevi na njih opasno je zbog rizika od topljenja potonjih.

Prijenos topline – radijatori ili registar

Dovođenje topline iz peći u krug grijanja odvija se u porcijama po nekoliko sati, dok u ložištu gore drva ili ugljen. Ako je vode u sustavu grijanja malo, kuća će se brzo ohladiti. Stoga se na selima takvo grijanje obično radi od debelih čeličnih cijevi, a ne na temelju radijatora koji su poznatiji građanima. Registar za peći na drva savršeno odgovara.

Klasična shema vodenog grijanja peći s prirodnom cirkulacijom pretpostavlja izravan kontakt vode s atmosferom kroz ekspanzijsku posudu, ali običnim radijatorima zrak u toplinskom mediju je kontraindiciran.

Cijev od nehrđajućeg čelika promjera 80–120 mm položena kroz kuću je grijaći registar koji se sastoji od dovodne i povratne linije od peći. U prostoriji udaljenoj od ložišta te se linije spajaju u jednu, a u ostalim prostorijama polažu se kao dva cjevovoda uz vanjske zidove.

Registar ne izgleda tako estetski kao radijator. No prva je varijanta mnogo jeftinija i lakša za samostalnu izradu od druge. Za njezinu realizaciju potrebno je samo imati iskustva s aparatom za zavarivanje.

Površina prijenosa topline za takav krug izračunava se množenjem broja PI s promjerom i duljinom cijevi. Osim toga, u izračunima treba uzeti u obzir toplinski tlak u dovodnom i povratnom vodu, kao i vertikalnu udaljenost između cjevovoda.

Međutim, često se takvi izračuni ne provode, već se uzima cijev promjera 80–100 mm i polaže po obodu cijele stambene zgrade sa zatvaranjem petlje u krajnjoj prostoriji. Pritom se regulacija prijenosa topline obavlja "na oko" i iskustveno, dodavanjem veće ili manje količine goriva u ložište.

Nije uzalud takav krug registara zajedno s vodenim pećima tako raširen. Čak ih nije ni potrebno izračunavati, dovoljno je uzeti odgovarajuću cijev i zavariti je.

Odabiremo izmjenjivač topline za ložište

Izmjenjivač topline za peć može se izraditi od bakra, čelika ili lijevanog željeza. Bakrenu varijantu bolje je odmah isključiti zbog visoke cijene. Samostalno lemljenje takvog uređaja iznimno je problematično.

Ugradnja lijevanoželjeznih radijatora unutar ložišta treba biti oprezna – zbog toplinskog šoka pojedine sekcije mogu se odvojiti od susjednih elemenata.

Lijevano željezo tehnički je superiornije od čelika. Međutim, izraditi izmjenjivač topline za drvenu peć od njega vlastitim rukama čini se problematičnim. Može se uzeti stara baterija (radijator). No ovdje treba uzeti u obzir da će brtva između njezinih sekcija izgorjeti u ložištu. A to je izravan put do gubitka nepropusnosti i izlijevanja vode u ložišnu komoru.

Ako je odlučeno izraditi izmjenjivač topline od lijevanoželjezne baterije, tada je najbolje uzeti modele MS-110-300 ili MS-90-300. Mali su i lako će se smjestiti u ložište. Površina grijanja po rebru bit će otprilike 0,14–0,16 m².

Na temelju ovih brojki može se procijeniti koliko je sekcija potrebno za određeni krug. Na svakih 10 m² površine kuće potrebno je 1 kW, što je približno jednako 0,1 m² površine grijanja izmjenjivača topline od lijevanog željeza.

Rebra lijevanoželjeznog radijatora obično se spajaju pomoću brtvi od toplinski otporne gume. U pećnom ložištu takva gumena brtva će izgorjeti, treba je zamijeniti azbestnom vrpcom.

Još jedan aspekt korištenja baterije od lijevanog željeza kao izmjenjivača topline jest teškoća njezina čišćenja od čađi unutar ložišta. S vremena na vrijeme ložišnu komoru potrebno je očistiti, a reljefna rebra od lijevanog željeza će u tome jako smetati.

Najoptimalniji izbor izmjenjivača topline jest čelični u obliku:

• zavojnice od više cijevi;
• košuljice od čeličnog lima.

Izvode ih od niskougljičnog čelika St10…St20 debljine 4–5 mm. Ako se uzmu cijevi, onda promjera 30–50 mm.

Čelični izmjenjivač topline najjednostavnije je izraditi od čeličnog lima – međutim, u prijenosu topline sudjelovat će samo površina okrenuta unutar ložišta prema vatri.

Cijevna varijanta u pogledu prijenosa topline učinkovitija je, ali je i zahtjevnija za izradu.

Za proračun izmjenjivača topline valja upotrijebiti formulu:

Qy=K*(Tcp-Tk)

gdje:

• K – koeficijent prijenosa topline materijala (za niskougljične čelike uzima se 15–20, a za sivi lijev – 50);
• Tcp – srednja temperatura grijaćeg medija u ložištu (Tmax+Tmin)/2;
• Tk – srednja temperatura toplinskog medija (Tdovoda+Tpovrata)/2.

Ako se u peći bude ložilo drvo, tada je Tcp=(700+300)/2=500 °C i Tk=(80+60)/2=70 °C. U konačnici Qy=15*(500-70)=6450 kcal/h. To jest, po kvadratnom metru površine izmjenjivača topline okrenute vatri, dobije se približno 7,5 kW/h.

Za ugljen izračuni su sljedeći – Tcp=(1000+600)/2=800 °C i Tk=70 °C. Qy=15*(800-70)=10 950 kcal/h=12 734 W/h. Kvadratni metar površine izmjenjivača topline dat će oko 12,7 kW/h.

Zatim dijelimo potrebnu snagu za grijanje konkretne kuće s izračunatom brojkom, ovisno o planovima za korištenje ove ili one vrste goriva.

Na primjer, za kuću od 150 m² potrebno je oko 15 kW. Ako se bude grijala drvima, tada će biti potreban izmjenjivač topline s površinom izmjene topline od 15/7,5=2 m². To je ona površina koja je okrenuta plamenu i zagrijava se.

Ako je odabrana cijevna zavojnica, njezina se duljina izračunava po formuli:

S=2*3,14*D*L

gdje:

S – izračunata površina;

D – promjer cijevi;

L – potrebna duljina.

Parametre košuljice od čeličnog lima još je jednostavnije izračunati, ona obično predstavlja dva pravokutnika sa strane ložišne komore.

Odabir najoptimalnije varijante

U već izgrađenoj kući bit će teško postaviti masivnu peć od opeke. Vodeno grijanje u ovom slučaju najbolje je organizirati na temelju metalne peći (buržujke), koju je dopušteno postaviti na ojačani drveni pod bez izlijevanja temelja.

Međutim, ako postoji mogućnost izrade temeljne podloge kako treba, prednost treba dati pouzdanijoj pećnoj konstrukciji od opeke.

Vodeni krug kuće za peć na drva najbolje je izraditi od debelih čeličnih cijevi i s prirodnom cirkulacijom toplinskog medija.

Ugradnja cirkulacijske pumpe i/ili hidroakumulatora u dotični krug grijanja je bacanje novca i nula dodatne koristi. Oni samo kompliciraju montažu sustava. A kad nestane struje, ti će uređaji stvarati probleme. Dok će opcija grijanja bez njih, u slučaju problema s električnom mrežom, mirno nastaviti grijati kuću.

Zaključci i koristan video na temu

Odabir oblika izmjenjivača topline za peć na drva:

Pregled peći od opeke za vodeni sustav grijanja u vikendici:

Uređaj peći od opeke za grijanje i kuhanje s analizom redoslijeda konstrukcije:

Teško je nazvati vodeni sustav grijanja temeljen na peći na drva idealnim i visoko učinkovitim. Ali ova opcija grijanja privatnih kuća je najpouzdanija, a također i jeftina i jednostavna za izvedbu. Samo ne treba nadopunjavati takav krug cirkulacijskom pumpom i automatizacijom. Oni rade na električnu mrežu i čine cijeli sustav neautonomnim, poništavajući jednu od njegovih glavnih prednosti.