Предпосылки для установки камина с водяным теплообменником
Камины и печи с водяным теплообменником в качестве основного отопительного прибора имеют ограниченное применение на российском рынке. Причина кроется в нестабильной ( периодической) работе камина и отсутствии автоматической подачи топлива, что особенно актуально для обогрева помещений в ночное время.
Можно определить два принципиально различных типа дровяных топок с водяным теплообменником.
1.Непрямой нагрев теплоносителя - отрытая система. Теплоноситель - вода или антифриз, протекают по змеевику, расположенному в открытой котловой насадке печи или топки. Движение теплоносителя осуществляется в основном за счет гидравлических сил, в расположенном на чердаке открытом расширительном баке. Такая система использовалась еще во времена СССР . Чугунные радиаторы встраивались в открытые камины или отопительные печи. Такие топки и печи применяются для основного
отопления в небольших загородных домах . В ночное время такие дома отапливаются с помощью электричества или с помощью печного отопления.
2. Прямой нагрев теплоносителя - закрытая система под давлением.
Теплоноситель нагревается непосредственно в закрытой котловой части топки или печи.
С помощью циркуляционного насоса нагретая жидкость c темп. 80-90град под давлением поступает по прямой трубе в бойлер- накопитель . По обратной трубе под давлением в котловую часть поступает охлажденный до 60 -65 град. теплоноситель .
При принятии решения на установку дровяного камина с водяным теплообменником
необходимо тщательно взвесить все плюсы и минусы такого решения.
С экономической точки зрения использование камина с водяным теплообменником не имеет каких- либо преимуществ перед традиционным решением - обычным дровяным камином - как вспомогательным отопительным прибором, имеющим прежде всего функцию домашнего очага и отопительным котлом - электрическим, дровяным, пеллетным или солярным - основным отопительным прибором.
Стоимость установки дровяного камина с водяным теплообменником в качестве основного отопительного прибора как минимум на 200000 руб. превышает затраты по традиционному варианту - установка обычного дровяного камина и установка отопительного котла .
Даже при использовании в качестве основного отопления самого дорого на сегодняшний момент электричества дополнительные затраты окупятся не ранее чем через 5 лет при условии постоянного проживания в доме. В домах с периодическим проживанием эти затраты будут окупаться значительно дольше.
Однако в ряде случаев использование дровяного камина или печи с водяным теплообменником в качестве основного отопительного прибора бывает оправданным.
Дома с периодическим проживанием имеют ряд принципиальных отличий от домов с постоянным проживанием. Площадь таких домов ограничена. В зимний период обогревается, как правило, только первый этаж. Эти дома эксплуатируются в выходные дни или в период кратковременного отпуска.
В отопительный период в домах с периодическим проживанием нет необходимости поддерживать постоянную температуру плюс 20 град. В период ожидания в доме достаточна температура плюс 5 град, для того, чтобы не замерзла вода в системах водоснабжения, отопления и канализации. С такой задачей прекрасно справляются электрические конвекторы.
Мощность электрических конвекторов в 3 -4 кВт вполне достаточна для поддержания такой температуры в доме 160 м2 в самый холодный расчетный период.
Естественно это относится к домам имеющим утепление в соответствии с действующими нормами.
Отопление электричеством наиболее удобное и комфортное. При наличии ночного
тарифа , достаточно распространенного в настоящее время, стоимость отопления на электричестве в ночное время не превышает стоимости отопления на дровах - 1 руб за кВт/час. В дневное время с отоплением справляется дровяной камин или печь.
Однако в ряде случаев использование дровяного камина или печи с водяным теплообменником в качестве основного отопительного прибора бывает оправданным.
1. Дом имеет большую площадь, эксплуатируемый второй этаж и ограничения по электрической мощности. Электричества для обогрева дома в ночное время не хватает.
Необходимо равномерного распределить тепло по всем (в особенности по удаленным) помещениям, и обогреть дом в ночное время.
Эти проблемы может решить камин с водяным теплообменником.
Наиболее продвинутые в производстве дровяных каминов с водяным теплообменником германские, австрийские и итальянские фирмы. При этом все производители при установке таких каминов придерживаются в основном германских норм DIN+.
Целесообразно следовать этим нормам при использовании дровяных каминов с водяным теплообменником в российской практике, ориентируясь при этом на действующие российские нормы по отоплению.
Для конкретного примера возьмем одну из наиболее популярных топок германского производства Spartherm Varia 1V H2OXL. Топка имеет достаточно большую остекленную дверку размером 675х510 мм, открываемую вверх. Эта топка по своим видимым габаритам соответствует ее аналогу без теплообменника. Использование такой топки позволяет создать красивый по внешнему виду, сбалансированный по пропорциям камин. Водяной теплообменник скрыт внутри облицовки и не влияет на внешний вид камина.
Для расчета системы примем загородный дом площадью 160 м2 , который принимается в расчетах на отопление в Германии и расчетные нормы на отопление в московском регионе. В соответствии с действующими российскими нормами на обогрев дома в самую холодную пятидневку (средняя температура воздуха в течении дня -27 град) допустимо расходовать не более 50 Вт в час на 1 м2 отапливаемой площади.
Номинальная мощность топки 14 кВт, из них 10кВт мощности приходится на водяной теплообменник , 4 кВт приходится на конвекцию и излучение. Конвекционный воздух можно подать в смежное помещение В топочной дверке установлено 2 стекла. Внутреннее стекло покрыто теплоотражающей пленкой. Такое решение позволяет не допустить перегрева помещения при эксплуатации и не получить ожога при случайном касании остекленной дверки.
В самый холодный расчетный период камин работает в течении практически всего дня.
В течении 12-14 часов работы камин производит 14 кВт/час каждый час. 8кВт/час расходуется на отопление дома- поступает через бойлер непосредственно к потребителям - батареи отопления, теплый пол. Примерно 1 кВт/час в час через косвенный нагрев в бойлере идет на приготовление бытовой горячей воды. Избыточные
5 кВт/час аккумулируются каждый час в бойлере. В течении дня в бойлере посредством нагрева воды аккумулируется 60 -70 кВт час тепловой энергии.
Естественно, в зависимости от размеров дома и качества утепления, качества и количества сжигаемого топлива эти характеристики могут меняться.
За 8 ночных часов 64 кВт/час тепловой энергии накопленной в бойлере используются на обогрев дома.
Без бойлера-накопителя невозможно накопить тепловую энергию на ночь оптимизировать потребление тепла по времени суток. Кроме того бойлер защищает
камин с водяным контуром от возможного перегрева. Для этого он должен вмещать
не менее расчетного количество воды.
Бойлер - накопитель представляет собой утепленную стальную бочку. В качестве утеплителя применяется жесткий пенополистирол толщиной 50 или 100 мм
Существует несколько типов бойлеров -накопителей. Наиболее распространен тип бойлеров, в котором вода находится без избыточного давления.
При работе камина в бойлер- накопитель из котловой части топки поступает нагретая до макс. 90 град. вода . Протекая по устроенному в термосе змеевику вода отдает тепло и нагревает находящуюся там воду. Охлажденный до 65 град теплоноситель поступает обратно в топку. Нагретая в накопителе до 80-90 град вода поступает к потребителям ( батареи, теплый пол,). Охлажденная вода возвращается в бойлер накопитель. Бытовая горячая вода нагревается протекая по другому змеевику , также расположенному в бойлере. При этом бытовая вода и вода для отопления не должны смешиваться
Для того чтобы накопить 64 кВт/ час тепла необходимо иметь объем термоса не менее 500 л, а лучше 750л.
Объем емкости определяют по формуле
M= 64000 вт в час/ ( 90-30) град х1,638 вт/ град кг= 633 кг или литра.
где 1, 163 Вт/ град кг количество тепла выделяемое или поглощаемое для изменения температуры 1 кг воды на 1 град.
Необходимо представлять, что бойлер- накопитель емкостью 750 л это достаточно внушительное сооружение. Высота бочки составляет 1.7 - 1,8 м. Диаметр 0, 9-1.0 м. Вес такой термоса вместе с теплоносителем составляет около 1200 кг. Для того чтобы разместить такое сооружение необходимо иметь достаточно прочный фундамент и место в помещении. Можно применять бойлер меньшего объема. В ночные часы поддерживать температуру в бойлере можно с помощью встроенных электротенов.
Однако при использовании бойлера меньшего объема в наиболее холодные дни может возникнуть перегрев воды. И для того, чтобы не допускать аварийного охлаждения воды в теплообменнике топки придется периодически сливать бытовую горячую воду в канализацию.
Кроме топки с водяным теплообменником и термосом- накопителем для безопасной, долговременной и стабильной работы необходимо наличие дополнительного оборудования.
Для того чтобы защитить котловую часть топки от низкой температуры, применяется модуль, отвечающий за температуру повышения обратного потока. Если в термосе накопителе температура воды ниже 60 град С, то модуль подмешивает к теплоносителю обратного потока воду из прямого потока до достижения требуемой температуры. В котловой части топки расположен датчик, отвечающий за включение циркуляционного насоса и регулировочного вентиль, переключающего потоки теплоносителя. Для поддержания стабильного давления до 3 атм в систему устанавливается мембранный расширительный бак объемом 12 или 18 литров. Непосредственно в котловой части топки установлен клапан удаления воздуха.
Система отопления камином с водяным теплообменником кроме обычных для дровяных каминов мер противопожарной безопасности требует дополнительной безопасности.
При повышении температуры теплоносителя в системе повышается давление. Из 1 л воды при закипании получается 1, 5 литра пара. Если система безопасности не установлена или функционирует неправильно , то такое повышение температуры приведет к взрыву.
К системе безопасности камина с водяным контуром относятся:
- вентиль безопасности, который стравливает избыточное давление ,
- система принудительного охлаждения теплоносителя . Эта система обеспечивает принудительную циркуляцию холодной воды по змеевику, расположенному в котловой части топки. При повышении температуры теплоносителя выше 95 град в трубе прямого потока, открывается предохранительный клапан и из системы холодного водоснабжения в змеевик поступает холодная вода, которая потом сливается в канализацию. Работа клапан подачи воды в систему принудительного охлаждения должна быть независима от электричества и должна обладать мощностью подачи как минимум 900 л холодной воды в час. Как опция желательна установка клапана, независимого от электричества, который автоматически перекрывает подачу воздуха в топку при повышении температуры воды в котловой части выше 95 град.
Все дополнительно установленное оборудование и системы подключения должны иметь доступ для периодического осмотра и обслуживания. Для этого в облицовке камина необходимо предусмотреть ревизионные дверки. Камин должен проходить обязательное техническое обслуживание не реже , чем 1 раз в год.
Особенности при подсоединении каминов с водяным контуром к трубам дымоудаления.
Температура выходящих газов в каминах с водяным контуром составляет 150-200 град. Такая температура ниже чем температура газов в обычных дровяных каминах. Поэтому как следствие недостаточной температуры сила тяги в дымовых трубах таких каминов ниже, чем в традиционных закрытых каминах.
Подсоединение к дымовым трубам каминов и печей с водяным теплообменником допустимо только в вертикальным положении или под углом 45 град. Дымовые трубы, особенно если они проходят по внешней стороне здания должны иметь дополнительное утепление.
Краткие выводы.
Топки с водяным теплообменником имеют значительно большую долговечность по сравнению с обычными закрытыми дровяными топками. Они не допускают перегрева металла. При работе каминов с такими топками можно избежать также перегрева помещения где установлен камин. Использование каминов и топок с такими системами позволяет разделить по времени произведенное тепло и его потребление и позволяет доставить тепло в удаленные помещения.
Однако камины и печи с водяным теплообменником (закрытые системы под давлением) достаточно сложные инженерные системы. Монтаж таких каминов и печей допустим только специализированными фирмами имеющим разрешение на установку систем отопления, и водоснабжения. Дополнительное оборудование -бойлер- накопитель, требуют достаточной прочности основания и дополнительной площади для их установки. Кроме того есть ограничения по размеру топок, в которых применяется водяной теплообменник. Для топок с большими дверками более 1 м
водяные теплообменники не применяются. Из- за недостаточно высокой температуры
выходящих газов, нагревающих воду. Дополнительные средства, затраченные на установку таких систем имеют смысл, как правило, для домов с периодическим проживанием большой площади и при недостаточной электрической мощности на обогрев здания .
В домах имеющих подключение к магистральному газу, при нынешних ценах на газ особого смысла в устройстве таких каминов нет.
Вернуться к списку
