Four avec circuit d'eau pour le chauffage domestique: options de mise en oeuvre • Tout sur les réparations. Conseils professionnels

Le chauffage au poêle est un classique de la Russie froide, mais pour une raison quelconque, il n’est souvent considéré que comme une alternative au chauffage central, électrique ou au gaz. Pendant ce temps, un poêle avec un circuit d’eau pour chauffer une maison peut fournir à ses habitants non seulement les watts d’énergie thermique souhaitables, mais également de l’eau chaude pour les besoins domestiques et sanitaires.

Avantages et inconvénients du chauffage du poêle

Un poêle à bois ou une cheminée conventionnelle chauffe la pièce grâce à une combinaison d’échange de chaleur par rayonnement et par convection. Les parois massives chauffées du four émettent de l’énergie thermique, la transférant dans l’air et les objets de la pièce. L’air froid est progressivement remplacé par chauffé.

Le chauffage au poêle présente plusieurs avantages incontestables:

ne nécessite pas de connexion aux communications électriques et gaz. Combustible: bois de chauffage, charbon, briquettes de tourbe – en règle générale, bon marché et écologique, sa combustion ne nuit pas à l’environnement.
Le transfert de chaleur par rayonnement est le plus confortable.

Intéressant L’échange de chaleur par rayonnement (ou radiant) est le seul type d’échange de chaleur qui se produit sans la participation d’un caloporteur.

La plupart des poêles pour la maison (à combustion lente ou conventionnelle) sont multifonctionnels et peuvent être utilisés non seulement pour le chauffage, mais également pour chauffer l’eau et la cuisson (à la fois à l’intérieur du poêle et sur la surface de cuisson);
pendant la saison chaude, un four à brique massif pour la maison contribue au conditionnement de la pièce: étant donné qu’elle est toujours construite sur des fondations séparées, la chaleur excédentaire est évacuée jusqu’au sol;
un poêle ou une cheminée crée une atmosphère particulière dans la maison et constitue dans de nombreux cas un élément déterminant du style de l’intérieur.

Cependant, outre les avantages du chauffage au poêle, il existe également des inconvénients:

dimensions – la puissance des fours de chauffage de la maison dépend de leurs dimensions;
inertie – un réchaud traditionnel en briques de maison met beaucoup de temps à chauffer et à fonctionner. Certes, les poêles modernes en fonte pour la maison, les poêles, les cheminées, les poêles et les bouleryanes sont pratiquement exempts de cet inconvénient;
forte perte de chaleur due à un faible rendement (efficacité) – une grande quantité d’énergie thermique passe par la cheminée dans l’atmosphère;
incapacité à assurer un chauffage uniforme à la maison. L’air chaud déplace progressivement le froid, mais cela arrive de manière inégale – la température peut être trop élevée près du four et trop basse à une certaine distance de celui-ci;

Fait! Le four ne peut chauffer que les pièces qui lui sont adjacentes directement. Par conséquent, dans les parties du bâtiment éloignées, il était souvent nécessaire de prévoir un poêle supplémentaire.

la nécessité d’un entretien constant – le poêle nécessite de poser du bois de chauffage, de nettoyer la suie et les débris des cendriers et des cheminées de cheminée, de soutenir le processus de combustion et de réguler les envies
contrôle de la complexité – il est plus difficile de contrôler le processus de combustion du combustible dans un four que dans les chaudières;
la nécessité d’une bonne traction – nécessité d’une combustion intense, ainsi que du retrait des gaz de monoxyde de carbone;
risque d’incendie – pour assurer la sécurité incendie, l’isolation des cheminées est nécessaire, en particulier pour un poêle dans une maison en bois. Un facteur de risque d’incendie supplémentaire est créé par le fait que l’arrêt instantané du processus de combustion dans un four est impossible;
la nécessité de réapprovisionner et de stocker en permanence les réserves de carburant, ainsi que l’élimination des déchets: scories et cendres.

Comme déjà mentionné, un poêle conventionnel n’est pas capable d’assurer un chauffage uniforme de toutes les pièces de la maison. Dans les poêles et les foyers modernes, ce problème est partiellement résolu en montant la chambre de convection, à laquelle le système de conduits est raccordé. En conséquence, le flux d’air chaud provenant du four n’est pas laissé à lui-même, mais se déplace dans l’espace limité des tuyaux et est régulé par des vannes, des volets, des grilles et d’autres dispositifs supplémentaires.

Cependant, les canaux des voies respiratoires sont encombrants, absorbent l’espace utile, avec une augmentation de la longueur et du nombre de tours, les pertes de chaleur augmentent. Ils ont besoin de surveillance et d’entretien: nettoyage périodique de la poussière, de la suie et de la suie. L’air lui-même a une faible capacité thermique spécifique; pour le transfert de chaleur dans une pièce éloignée du four, l’injection forcée de masses d’air chauffé par un ventilateur est nécessaire. Par conséquent, l’eau, en tant que liquide de refroidissement, est préférable à de nombreux égards à l’air.

Fait! La chaleur spécifique de l’eau est presque 4 fois supérieure à la chaleur spécifique de l’air. Il suffit de comparer 4,187 kJ / (kgXK) et 1,055 kJ / (kgXK).

L’eau chaude est facile à transporter par des canalisations de petit diamètre, tout en transférant de l’énergie thermique sur de longues distances. En outre, l’eau est une substance inoffensive, ininflammable, non toxique, chimiquement neutre et toujours disponible.

Le principe de fonctionnement du circuit de chauffage est simple: le liquide de refroidissement (dans ce cas, l’eau) s’échauffe pendant la combustion du combustible, puis se répand à travers les tuyaux, dégageant de la chaleur dans l’espace environnant.

Le prototype de chaudières à combustibles solides et de poêles à bois modernes pour une maison est connu de beaucoup de gens – il s’agit du «Suédois». Un four en métal est intégré au four suédois. Il est rempli d’eau froide avant la pose du bois et du petit bois. Et, bien que l’eau dans le processus du four chauffe longtemps, elle dégage de la chaleur tout aussi longtemps – après une longue période après l’extinction de la flamme.

Peu à peu, le réservoir d’eau a été transformé en échangeur de chaleur, ce qui a permis de connecter le système d’autoroutes pour le chauffage domestique et l’alimentation en eau chaude.

Un échangeur de chaleur, appelé aussi serpentin, radiateur ou chaudière, est une caractéristique distinctive de tout appareil de chauffage pour une maison équipée d’un circuit d’eau. Cet appareil est capable de chauffer une quantité d’eau illimitée. Les dimensions et la forme du réservoir dépendent du volume de la chambre de combustion et peuvent varier dans de larges limites.

Dans certaines versions des fournaises pour chauffer la maison, l’échangeur de chaleur est installé directement dans la fournaise, mais avec cette méthode, il existe un risque de fuite du caloporteur (c’est-à-dire de l’eau) ou même d’explosion si elle surchauffe et bout. De plus, dans ce cas, la capacité de la chambre de combustion diminue inévitablement. Une option plus sûre consiste à insérer l’échangeur de chaleur dans le chapeau de cheminée. Dans ce cas, la majeure partie de l’air chaud sortant de la fournaise chauffera le liquide de refroidissement plutôt que de se volatiliser par le tuyau dans la rue.

Le calcul indépendant de la puissance et de la taille de l’échangeur de chaleur est une tâche assez difficile pour quelqu’un qui n’est pas ingénieur en chauffage, mais dans la plupart des cas, il est possible d’effectuer une estimation approximative.

Bon conseil! La pratique a prouvé qu’avec une hauteur de plafond de 2,5 à 2,7 m par 10 m² La superficie de la maison nécessite de 1 à 1,2 kW de puissance du système de chauffage.

Un poêle typique pour une maison sur le bois pendant une heure produit environ 6 500 kcal, ce qui suffit pour réchauffer une petite maison de campagne. La présence d’un circuit d’eau augmentera le niveau de confort doublé. Après avoir calculé la perte de chaleur, il est possible de calculer la puissance de l’échangeur de chaleur lui-même. La chaleur dégagée par mètre carré varie de 5 à 10 kW. Ce fait est la base pour déterminer la puissance requise.

En fait, il n’est pas nécessaire de plonger dans des formules complexes. Il suffit de faire appel à des spécialistes qui, guidés par des tables déjà préparées, choisiront un échangeur de chaleur pour la fournaise d’une maison individuelle qui correspond aux paramètres de réglage du bâtiment et de son système de chauffage.

Avant de décider de la conception du registre (c’est-à-dire de l’échangeur de chaleur) du four pour la maison, il est nécessaire de décider de quel matériau il sera fait. Il y a plusieurs options:

le cuivre – D’une part, la bobine de cuivre est très efficace, car la conductivité thermique de ce matériau est l’une des meilleures. D’autre part, son point de fusion est égal à 1083 ° С, et dans la chambre de combustion, il est possible dans des situations d’urgence, dont l’occurrence ne peut jamais être totalement exclue, il peut atteindre 1200 ° С. Par conséquent, une interdiction catégorique a été imposée sur l’utilisation du cuivre dans la chambre de combustion d’un four à briques. De plus, vous devez faire attention au fait que le condensat formé lors du refroidissement du circuit contient des composés chimiques agressifs qui provoquent la corrosion;
fonte – Les radiateurs en fonte sont très résistants à la corrosion, mais fragiles et les déformations thermiques apparaissant lors du refroidissement et du chauffage peuvent entraîner la formation de fissures et endommager l’échangeur thermique. En outre, le registre de la fonte – en raison du fait que ce métal est difficile à traiter – est assemblé à partir de pièces moulées à l’aide de filetages et de joints d’étanchéité, ce qui entraîne une diminution de la fiabilité de l’unité dans son ensemble;

acier – le matériau le plus accessible et le plus facilement transformable. Il est recommandé de réaliser les échangeurs de chaleur en acier résistant à la chaleur d’une épaisseur de 3 à 5 mm, à l’aide de tuyaux sans soudure. En même temps, il est nécessaire de maintenir un tel mode de chauffage, dans lequel moins de condensat se forme, et de ne jamais drainer le liquide de refroidissement, car les produits en acier sont sensibles à la corrosion;
acier inoxydable résistant à la chaleur – le meilleur, mais aussi le matériau le plus cher pour un poêle à radiateur pour une maison privée.

Bon conseil! L’acier le mieux adapté à l’échangeur thermique est l’AISI 304. Lors de la fabrication de pièces, il est souhaitable d’utiliser la découpe au laser et le soudage dans un environnement argon.

Selon son matériau, l’échangeur de chaleur peut être constitué de tuyaux rectangulaires ronds ou profilés, de tôles ou d’une combinaison de ces pièces. L’emplacement et la méthode d’installation sont déterminés par sa forme:

échangeur de chaleur en tôle d’acier – peut être placé à l’endroit le plus chaud, c’est-à-dire – dans la chambre de combustion. Pour la fabrication de tôles d’acier usagées de 3 à 4 mm d’épaisseur, associées à des tuyaux d’un diamètre de 40 à 50 mm permettant de raccorder les conduites d’écoulement et de retour. Afin d’éviter la formation de bouchons de vapeur, le tuyau d’alimentation supérieur en eau doit se situer au point le plus élevé de l’échangeur de chaleur, car il y a un risque de coup de bélier lors de la pénétration du bouchon de vapeur dans le système de chauffage. Cela entraînera la destruction de tuyaux ou de radiateurs. Pour que l’eau dans l’échangeur de chaleur ne bout pas, son jeu interne doit être d’au moins 30 mm;

échangeur de chaleur à tubes – en tubes: ronds de 40 à 50 mm de diamètre ou de section rectangulaire de 40X60 ou 60X60 mm. Il peut également être situé dans la chambre de combustion (à condition qu’il ne soit pas en cuivre), la solution spatiale dépend du four spécifique. L’essentiel – l’appareil ne doit pas bloquer la porte pour marquer des canaux de carburant, de la grille et de la fumée. Si le four est un four de chauffage et de cuisson, les tuyaux de l’échangeur de chaleur ne sont posés que le long des plans latéraux de la chambre de combustion;
registre plat tubulaire – le plus souvent situé dans les canaux de fumée ou dans le capot de la fournaise, où les conditions sont plus favorables, afin qu’ils puissent durer plus longtemps que les radiateurs de la fournaise. Leurs tailles sont assez impressionnantes, car ils sont situés dans des endroits où la collecte de chaleur est faible, et doivent être calculés à l’avance, car il ne devrait y avoir aucun obstacle à la sortie des gaz de combustion.

L’installation de l’échangeur de chaleur doit être effectuée uniquement dans le four prévu pour la maison. Les instructions vidéo et photo confirment clairement la nécessité d’impliquer un professionnel du poêle et suivent un certain nombre de règles:

après la fabrication, l’échangeur de chaleur doit être pressurisé deux fois avec une pression de 6 bars: avant l’installation dans le four et après;
l’échangeur de chaleur est monté immédiatement après la fondation du four sous le poêle, après quoi il est posé;
Absolument pas recommandé d’isoler l’échangeur de chaleur dans la maçonnerie du four! Il devrait y avoir un espace de 10-15 mm entre les murs et les murs, compensant ainsi la dilatation thermique;

lors de l’installation des tuyaux, laissez un espace de 5 mm et remplissez-le avec un cordon d’amiante ou un autre scellant résistant à la chaleur;
la section du tuyau à la sortie doit avoir une longueur d’au moins 10-15 cm afin de permettre la coupe d’un nouveau fil en cas de dommage;
les tuyaux de chauffage ne sont raccordés à l’échangeur thermique qu’à l’aide d’un scellant résistant à la chaleur;
la reconstruction du four fini pour y installer un circuit d’eau ne doit être effectuée que par un expert.

Pour un fonctionnement sans problème du système de chauffage, il est également nécessaire de suivre les règles de fonctionnement:

N’utilisez pas le four avec un échangeur de chaleur vide: il brûlera rapidement.
Ne débranchez pas l’échangeur de chaleur du système de chauffage pendant le fonctionnement de la fournaise. L’eau se dilate lorsqu’elle est chauffée et une pression accrue peut provoquer une explosion.
Ne pas introduire d’eau froide dans un échangeur de chaleur chauffé. Les déformations thermiques peuvent l’endommager.
Pour améliorer l’efficacité du système de chauffage, vous pouvez utiliser une pompe de circulation.
Si nécessaire, utilisez de l’antigel dans le contour du four avec de l’eau chauffée.
Au point le plus bas du système de chauffage, un robinet doit être installé pour évacuer l’eau.

Les principaux inconvénients d’un système de chauffage à eau sont liés aux propriétés physiques du liquide de refroidissement, c’est-à-dire de l’eau. En gelant à 0 ° C, l’eau (plus précisément déjà de la glace) atteint son volume maximum à -4 ° C. La dilatation de l’eau gelée dans les tuyaux peut provoquer leur rupture. Pour éviter cela, il est nécessaire de drainer l’eau du système de chauffage, s’il n’est pas utilisé pendant la saison froide, ou de le remplacer par un antigel spécial.

Un poêle en briques moderne avec un circuit d’eau pour le chauffage de la maison est une conception d’ingénierie thermique complexe. Son installation nécessite l’élaboration d’un projet distinct au stade de la conception de la structure dans son ensemble et ne se fera probablement pas sans l’intervention de spécialistes.