Статьи

Каміни з водяним контуром

  1. Гра живого полум'я
  2. Автоматизація та безпека
  3. витрати конструкції
  4. Один або в парі
  5. Коментарі фахівців
  6. Дивіться також

Печі і каміни | №5 (55) '2011

Власники класичних дров'яних камінів добре знають, що сам по собі цей генератор тепла здатний обігріти лише те приміщення, де він встановлений, і, можливо, ще одну або кілька суміжних кімнат. Однак напрошується висновок про те, що на основі даного пристрою неможливо побудувати повноцінну систему опалення всього приватного будинку, є невірним: впоратися з поставленим завданням допоможе водяний контур.

Ідея використовувати звичайну, хоча й трохи доопрацьовану пічну топку для нагріву води і подачі її в радіатори опалення народилася досить давно. Цей метод дозволяв, по-перше, вирішити проблему нерівномірності поширення тепла по будинку, а по-друге, помітно підвищити теплоємність всієї системи. Однак подібні конструкції в Росії виготовлялися, як правило, кустарним способом, а фахівців, які могли б правильно розрахувати, змонтувати і професійно обслуговувати такі опалювальні установки, просто не було. Крім того, були відсутні ефективні і економічні, а головне, тихі циркуляційні насоси, що забезпечують необхідну швидкість проходження рідини всередині теплообмінника. Але часи змінилися, і на сьогоднішній день ніяких технологічних перешкод для використання дров'яної топки в якості генератора тепла, здатного обігріти весь будинок, не існує.

Фото 1. Камін в стилі модерн зроблений на основі топки Kratki з водяним контуром.
Фото 2. Камінна піч Caldea Wood від Jolly Mec забезпечена водяним контуром і духовкою.
Фото 3. Сталевий кожух захищає трубки водяній частини каміна Koppe від випадкового пошкодження, залишаючи доступними лише приєднання опалювальних трубопроводів і клапани безпеки.
Фото 4. Піч-камін KAGO моделі Aquapower з обробкою з нержавіючої сталі важить 220 кг і має тепловою потужністю 6.8 кВт.

Гра живого полум'я

Розробники дров'яних камінів з водяним контуром, іноді званим водяним регістром, мали на меті поєднати чарівну красу живого полум'я в топці з високою ефективністю сучасних рідинних систем опалення. На ринку є два різновиди таких виробів: це печі-каміни, тобто повністю готові до використання конструкції, які залишається тільки змонтувати в потрібному місці, підключивши до димоходу і опалювального контуру, а також камінні вставки - основа для більш складних систем. Перші відрізняються простотою установки і відносно низькою вартістю, другі ж дозволяють майбутньому власнику зробити свій осередок унікальним, надавши йому індивідуальність, яка, втім, напевно зажадає істотних фінансових вкладень.

З точки зору внутрішнього устрою опалювальні прилади обох типів нагадують твердопаливні котли, що працюють на дровах. Тепло, що виділяється в процесі горіння, передається циркулюючої рідини, яка проходить або по каналу над камерою згоряння, де підтримується найбільш висока температура, або між її задньою стінкою і зовнішнім кожухом конструкції, що збільшує площу поверхні теплообміну без шкоди для габаритів всієї споруди. Зовні це повноцінні каміни або печі-каміни, які не поступаються своїм аналогам без підводу води ні по дизайну, ні за багатством вибору облицювань.

Ідентичні і матеріали, що використовуються при виготовленні подібних виробів: топки роблять зі сталі або чавуну. Сталеві моделі характеризуються гарну теплопровідність, яка при наявності водяного теплообмінника вважається, мабуть, однією з найважливіших характеристик. Ну а футерування шамотом або вермікулітом охороняє стінки камери згоряння від прямого контакту з вогнем, захищаючи їх від прогоряння. Чавун ж є досить крихким сплавом, погано витримує динамічні (ударні) навантаження: він може тріснути або розколотися, в той час як сталь при аналогічному механічному впливі просто сомнется. Такий стан речей змушує виробників збільшувати товщину основних (несучих) деталей чавунних топок, щоб надати їм необхідний запас міцності. Як наслідок, помітно зростає маса вироби - до речі, сам по собі чавун лише незначно відрізняється від стали за питомою вагою.

Опалення на основі каміна з водяним регістром нерідко організовується по відкритій схемі, проте існують прилади і з закритим контуром, що відрізняються наявністю клапана безпеки і змійовика, стінки якого грають роль теплообмінника. Вони запобігають перегріву топки або печі: при спрацьовуванні клапана всередину змійовика починає надходити холодна вода, яка знижує температуру теплоносія в системі і таким чином не дає йому закипіти.

Фото 1. теплонакопичувальне камін S6 від Schmid на основі топки Olsberg Profi plus.
Фото 2. Піч-камін MCZ моделі Musa (модифікація Hydro) розрахована на використання пелет, що дозволяє автоматизувати її роботу за рахунок вбудованого програмованого термостата, який керує процесом горіння палива і підтримує задану температуру рідини в приєднаному водному контурі.
Фото 3. Піч-камін HWAM Monet передбачає заднє або верхнє приєднання димоходу.
Фото 4. Пелетний піч-камін ORANIER моделі Solarus (10 кВт) з вбудованим термостатом.
Фото 5. Камінна вставка Jolly Meс моделі Foghet працює на дровах або пеллетах і за рахунок водяного теплообмінника може опалювати приміщення площею до 270 м².
Фото 6. Широка сталева топка Kratki моделі Mila / PW / 24 / G номінальною тепловою потужністю 24 кВт і масою 220 кг з підйомної дверцятами і прямим склом.

Автоматизація та безпека

На жаль, на відміну від своїх газових, рідкопаливних і електричних «побратимів» твердопаливні генератори тепла (за винятком, можливо, пелетних) в цілому і каміни з водяним контуром, зокрема, не можуть похвалитися високим рівнем автоматизації роботи. Тобто розводити вогонь і підкладати дрова доводиться вручну. Управління топкою проводиться за допомогою повітряної заслінки, яка дозволяє змінювати висоту полум'я (від максимуму до мінімуму) і переводити пристрій в режим повільного горіння, якщо це передбачено. Щоб власнику не довелося кожен раз робити це вручну, він може встановити термостат - механічний або електронний.

Перший монтується, як правило, на трубопроводі, що подає водяного опалення і відстежує температуру рідини в первинному контурі генератора тепла, в міру необхідності регулюючи положення заслінки за допомогою спеціальної пружини або іншим способом. Паралельно даний пристрій забезпечує безпеку функціонування установки, повністю перекриваючи подачу повітря в топку при ймовірності закипання теплоносія. Якщо ж воно з яких-небудь причин не встигне запобігти перегріву, то водяний контур охолоджується за допомогою мідної спіралі теплообмінника, проганяє через нього холодну воду з водопроводу. Але якщо і таким способом охолодити систему не вдається і тиск в ній продовжує зростати, то спрацьовує запобіжний скидний клапан (їх може бути декілька), вода стравливается в каналізацію і тиск падає.

Електронний модуль, що виконує аналогічні функції, володіє набагато ширшими можливостями, правда, що стосуються радше до радіаторної частини системи, ніж до роботи самого каміна. Наприклад, датчики термостатів контролюють не тільки температуру теплоносія в трубі, що подає, а й повітря в кімнаті, що дозволяє досить оперативно і точно регулювати температурний режим в будинку, виходячи з ситуації, що складається. Однак якщо контроль і управління здійснюються виключно за рахунок зміни інтенсивності горіння полум'я в топці, то розраховувати на швидке досягнення бажаного результату годі й говорити - занадто велика теплова інерція теплообмінника і самої рідини, якою заповнені труби. Щоб прискорити процес, необхідно регулювати витрату теплоносія через опалювальні прилади в кімнатах. Завдяки сучасним блокам управління можна вирішити і таку задачу, що наводить на думку про розширення їх функцій і переході до погодозалежної автоматиці. Втім, деякі конструктивні особливості камінів з водяним контуром істотно обмежують політ інженерної фантазії ...

Щоб уникнути пошкоджень водяній частини каміна його власникам слід періодично контролювати рівень теплоносія в системі, так як відкритий розширювальний бак і висока температура рідини сприяють його інтенсивному випаровуванню, а недостатня кількість води призведе до утворення повітряних пробок в трубопроводах і зниження ефективності відведення тепла від поверхні топки. Однак при закритій системі цієї проблеми не існує.

Фото 1. За рахунок вбудованого теплообмінника піч Koppe Caron Aqua демонструє високу ефективність спалювання палива: її ККД досягає 90%.
Фото 2. Камінна топка Acqua-tondo від Edil-Kamin здатна забезпечувати ефективну роботу системи опалення, а також постачати мешканців будинку гарячою водою.
Фото 3. Організація систем опалення та ГВП на основі каміна з водяним контуром.

витрати конструкції

Проблема криється в уже згадуваній теплової інерції каміна з водяним контуром, набагато більш високою, ніж у звичних автоматичних опалювальних котлів. Для нормального (тобто безаварійного) функціонування будь-якого подібного пристрою слід забезпечити достатній відбір тепла від поверхонь теплообміну. При наявності газових, рідкопаливних, електричних і навіть пелетних агрегатів, якщо в будинку стало занадто жарко, користувач (або автоматика) просто переводить пальник на меншу потужність, а циркуляційні насоси відповідних контурів - в режим зниженої продуктивності. Оскільки практично вся теплова енергія, що виділилася при згоранні палива, передається рідини, що протікає по теплообміннику (інші елементи котла майже не нагріваються), то інерція у даної системи настільки несуттєва, що нею можна просто знехтувати. Це дозволяє одночасно регулювати факел пальника і знижувати частоту обертання валу насосів, тим самим значно прискорюючи досягнення необхідного результату.

Тепер розглянемо ситуацію з каміном. Не можна забувати, що в першу чергу це все-таки класичний дров'яний вогнище, який опалює навколишній простір за допомогою теплового випромінювання і конвекції, а водяний контур є просто доповненням, розширюють можливості пристрою. Елементи камінної топки, в тому числі, зрозуміло, теплообмінник, нагріваються до дуже високої температури, яка завдяки відмінній теплоємності стали і чавуну буде знижуватися дуже повільно навіть при повністю погашений полум'я. Тобто рідина, яка надходить в радіатори опалення, залишиться такою ж гарячою, як і до відключення каміна. Єдиним способом охолодити батареї залишається зниження швидкості циркуляції води в системі. Однак цього робити не можна.

Якщо водяний контур інтегрований в камінну топку, то 70% теплової енергії, що виділилася при спалюванні дров, йде на підігрів води та 30% - повітря, на конвекцію і випромінювання. Якщо він підключений послідовно до димозбірника, то розподіл енергії відбувається навпаки: 30% - на воду і 70% - на повітря. Без допомоги з боку підводу води ні випромінювання, ні тим більше конвекція (її роль досить незначна) не зможуть ефективно відводити тепло від поверхонь вогнища. Отже, зменшення кількості рідини, що проходить через теплообмінник, призведе до перегріву всієї конструкції, виникнення ризику її деформації і подальшого виходу з ладу. Тому камін не можна розпалювати при вимкнених циркуляційних насосах, а також при відсутності або недостатній кількості води або антифризу в системі.

Чи можна вважати сказане серйозним недоліком розглянутого способу опалення? Скоріш за все ні. Проблема цілком вирішувана ще на етапі проектування системи, в якій передбачається резервний контур, при необхідності підключається легким поворотом запірного вентиля і покликаний розсіювати надлишки теплової енергії, наприклад, через радіатори на горищі або в підсобному приміщенні. Звичайно, такий підхід завдає певні незручності власникам будинку, але це лише мала плата за можливість користуватися високоефективним водяним опаленням, одночасно насолоджуючись пишнотою справжнього каміна.

Наявність каміна з водяним контуром бажано передбачити ще на етапі проектування будинку, щоб архітектори, інженери і дизайнери могли знайти розумний компроміс між вимогами замовника щодо місця розташування вогнища і можливістю заховати елементи технологічної обв'язки системи, які не вписуються в інтер'єр камінної зали.

Один або в парі

Володіючи прекрасним зовнішнім виглядом і демонструючи високу ефективність роботи (загальний ККД пристрою становить близько 80% і навіть більше), камін з водяним контуром сам по собі є ще і повністю незалежним генератором тепла. Однак, щоб зробити такий всю опалювальну систему, побудовану на його основі, доведеться відмовитися від використання циркуляційних насосів і електронних блоків управління. Теоретично це цілком можливо: на допомогу приходять механічний термостат і гравітаційний спосіб організації руху теплоносія по трубах, що базується на залежності щільності речовини від його температури. Втім, на практиці подібні схеми реалізуються рідко, і причин тому кілька. Природна циркуляція полягає в тому, що нагріта в теплообміннику вода втрачає в питомій вазі, а пройшла через радіатори опалення і віддала накопичену теплову енергію рідина, як більш важка, видавлює її до верхньої точки трубопроводу, сама опускаючись вниз і вступаючи всередину генератора тепла. Отже, такий метод не дозволить обігріти приміщення, що знаходяться нижче камінної зали. Однак серйозні незручності криються в іншому. Низька швидкість протікання води по системі призведе до недостатньо ефективного відведення тепла від поверхні топки - про можливі негативні наслідки цього явища говорилося вище. Досить високий гідравлічний опір труб змушує або зменшувати їх загальну протяжність, або збільшувати і без того немаленький діаметр (він становить мінімум 1,5-2 дюйма, тобто 3,8-5 см), а також обмежує максимальну чисельність підключаються радіаторів. У будь-якому випадку гравітаційна схема може застосовуватися лише у відносно невеликих будинках площею до 100-120 м².

Система з примусовою циркуляцією дозволяє уникнути всіх цих незручностей, зробити трубопроводи практично непомітними, змонтувати будь-яку кількість опалювальних батарей і обігрівати всі без винятку приміщення в будівлі. А придбання і подальша експлуатація одного або декількох циркуляційних насосів, по споживаної потужності порівнянних зі звичайною лампою розжарювання і працюють безшумно, будуть не дуже затратні для сімейного бюджету.

В результаті стає очевидним, що каміни з водяним контуром здатні взяти на себе роль основного генератора тепла. Але все ж багато власників використовують їх лише в якості допоміжної установки, що працює в парі з автоматичним опалювальним котлом будь-якого типу. Справа в тому, що розглянуті дров'яні вогнища мають порівняно невисокою тепловою потужністю, яка доходить до 20-25 кВт і дозволяє обігріти котедж площею близько 250 м². Інша справа - тандем з сучасним газовим, рідкопаливним або електричним агрегатом: асортимент моделей настільки широкий, що дає можливість підібрати пристрій для як завгодно великого будинку. У підсумку виходить звичайна, добре всім знайома система радіаторного опалення, а камін просто підключається до одного з її контурів.

При уважному розгляді ніяких недоліків в даній системі не виявлено, зате в наявності ряд переваг. По-перше, економія палива для котла - не настільки відчутна при наявності магістрального газу, зате цілком помітна при використанні дизельних або електричних агрегатів. По-друге, вирішується проблема автоматизації обігріву: як тільки споживач перестане підкладати дрова в топку, камін ще деякий час продовжить віддавати накопичене тепло рідини, а коли він охолоне, панель управління системою задіє котел. По-третє, теплопостачання житла грунтується відразу на двох незалежних пристроях: при відключенні одного з них (перебої з поставками пального, поломка і т.п.) будівля буде опалюватися іншим. Це як раз той самий випадок, коли запас не тільки не обтяжує кишеню, але і радує око, чудово доповнюючи інтер'єр (при правильному дизайнерському підході) і привносячи в будинок непередаване відчуття затишку, яке здатний подарувати лише справжній камін.

Коментарі фахівців

Гліб Панченко, директор з експорту компанії Schmid (Німеччина):

«Якщо ви задумалися про придбання каміна з водяним контуром, дуже важливо заздалегідь проконсультуватися не лише з продавцем камінного та пічного обладнання, але і з професіоналом, які працюють в компанії, яка встановлює і обслуговує опалювальні системи. На жаль, навіть у такій країні, як Німеччина, щороку трапляються неприємності через неправильне підключення камінів з водяним контуром до системи опалення. Також на етапі планування важливо з'ясувати, скільки енергії необхідно для опалення будинку, - від цього залежить вибір камінної або пічної топки.

Компанія Schmid пропонує широкий вибір камінів-водяний техніки і випускає топки різної потужності як з вбудованим водяним контуром, так і з послідовно підключеним до димозбірника. Крім того, є можливість установки акумулюють димооборотов (пов'язаних послідовно каналів, по яких уповільнено проходить гарячий дим) або байпаса (обвода для димових газів). Це дозволяє топити камін, коли немає необхідності нагрівати воду в опалювальній системі, наприклад, на початку осені або навесні. При розрахунку фактичної потужності камінної топки з боку підводу води слід враховувати, що кількість кВт прямо пропорційно залежить від кількості дров, закладених в камеру згоряння. Приблизно 1 кг сухих дров із залишковою вологістю 20% віддає при горінні 3,5-4 кВт в залежності від породи деревини.

Водяні контури Schmid призначені для систем замкнутого циклу з підключенням до водонакопичувальними буферу, який при необхідності послідовно віддає накопичену енергію в систему опалення і для нагріву видаткової води. Такі системи не схильні до корозії і сприяють тривалому терміну служби насосної групи, до того ж їх можна доповнити, наприклад, сонячними батареями ».

Сергій Насонов, генеральний директор компанії «Белфорт Камін»:

«Останнім часом спостерігається постійне зростання споживчого інтересу до камінів з водяним контуром. Дійсно, багато хто хотів би мати в своєму будинку красивий і ефективний опалювальний прилад, що радує мешканців теплом справжнього вогню. При цьому у потенційних покупців виникає ряд типових питань щодо вибору, монтажу та подальшої експлуатації такого обладнання.

Наприклад, вони запитують: чи можна топити піч-камін з теплообмінником, не підключаючи її до циркуляційного трубопроводу? Відповім коротко: ні, не можна. Чи не заповнена водою конструкція швидко перегріється і вийде з ладу, а гарантія, яка, до речі, для продукції чеської компанії ABX становить 5 років, на подібні поломки не поширюється. Звичайно, теоретично можна зняти теплообмінник і використовувати пристрій як звичайний камін, але такий режим роботи не передбачений виробником. ABX випускає моделі потужністю до 20 кВт, з яких «в воду» віддається 4,3-10 кВт залежно від конкретного виробу. Сильний жар від полум'я в топці дозволяє дуже швидко прогріти рідину в контурі: таким чином, температура в батареях опалення починає підвищуватися вже через 5-10 хвилин. В результаті навіть у сильний мороз система виходить на номінальний тепловий режим роботи за 50-60 хвилин.

До речі, люди нерідко цікавляться: як багато радіаторів можна підключити до циркуляційного контуру печі-каміна з теплообмінником? Скажу, що навскидку це визначається за нескладною формулою: кількість нагрівальних приладів з 6-7 секцій має дорівнювати чисельному висловом потужності генератора тепла. Наприклад, якщо піч-камін віддає «в воду» 10 кВт, то вона допускає приєднання до 10 подібних батарей. Ну а для точного розрахунку слід залучити фахівця ».

Андрій Рад, менеджер салону камінів компанії «Центр камінів і котлів»:

«Опалювальні прилади з водяним контуром мають ряд переваг: вони здатні опалювати кілька приміщень, не піднімають пилу і придатні для виробництва гарячої технічної води. Крім того, вони дозволяють економити енергію при суміщенні, наприклад, з сонячними батареями, акумуляційної баком і бойлером. Є ряд важливих компонентів, без яких неможливо безпроблемне функціонування системи: це розширювальний бак, циркулярний насос, водяний контур з подачею і поверненням і запобіжні клапани. В інсталяції з відкритим розширювальним баком для запобігання потрапляння повітря в систему бак повинен бути розміщений на 3 м вище найбільш високо розташованого елемента системи.

У разі надлишкового тиску (наприклад, при перебоях електрики) вода без проблем піде у відкритий розширювальний бак. Але як зробити, щоб не піднімати його на таку висоту? Потрібно, щоб самим високо розташованим елементом в системі не була радіатор, а сам Термоприлад, для чого слід розділити контур на два пластинчастих теплообмінника. Ряд пластин поміщені в ньому таким чином, що між ними утворюються канали, по яких поперемінно циркулює вода з первинного контуру і з контуру опалення. В системі з закритим розширювальним баком повітря не потрапляє в систему, тому бак може бути встановлений на будь-якій висоті. Вода при виникненні надлишкового тиску виводиться з системи в обмежений простір закритого розширювального бака.

Топка з закритим розширювальним баком вже має в своїй конструкції змійовик і клапан безпеки, який дозволить їй перегріватися. При спрацьовуванні клапана холодна вода надходить в змійовик для подальшого зниження температури ».

Текст: Олександр Рубін

Дивіться також

  • Печі і каміни |  №5 (55) '2011   Власники класичних дров'яних камінів добре знають, що сам по собі цей генератор тепла здатний обігріти лише те приміщення, де він встановлений, і, можливо, ще одну або кілька суміжних кімнат Печі и каміни | №4 (54) '2011 сучасні буржуйки

    Колись буржуйка асоціювалася тільки з порожнім бочонком, в якому виконані два отвори: через одне з них завантажувалося паливо, а інше використовувалося для підключення пристрою до димоходу. Незважаючи на такий оригінальний зовнішній вигляд, подібні вироби чесно служили багатьом поколінням людей, обігріваючи житла самого різного рівня ...

  • Печі и каміни | №4 (54) '2011 Барбекю і садові будиночки-гриль

    І садові барбекю, і будиночки гриль - це центри спілкування на заміській ділянці. Друзі та домочадці збираються в них не тільки заради святкового столу, а й для душевного спілкування ...

  • Печі и каміни | №3 (53) '2011 Чавунні закриті топки

    Погода в домі формується за рахунок температури, вологості повітря і частково його тиску. Для підтримки цих параметрів на комфортному рівні зазвичай застосовується цілий комплекс пристроїв, при стандартному підході включає вентиляційне та кондиціонуючу обладнання, як варіант - наділена деякими додатковими функціями ...

Чи можна вважати сказане серйозним недоліком розглянутого способу опалення?
Наприклад, вони запитують: чи можна топити піч-камін з теплообмінником, не підключаючи її до циркуляційного трубопроводу?
До речі, люди нерідко цікавляться: як багато радіаторів можна підключити до циркуляційного контуру печі-каміна з теплообмінником?
Але як зробити, щоб не піднімати його на таку висоту?

Новости

Электромонтажные работы
Электрическая сеть является одной из самых главных составляющих любого жилища. Без нее сегодня трудно представить нашу жизнь, будь то в загородном доме, офисе или квартире. С другой стороны, все мы настолько

Белое домашнее вино
Вопросом, как правильно крутить руль авто, должен быть озабочен каждый начинающий автомобилист. Именно первые уроки, которые получает автомобилист в процессе обучения являются самыми важными, определяющими

Объемные расходомеры
Собрав букет нужно его хорошенько оформить. Как красиво упаковать цветы для дорого вам человека покажут специалисты. Завернуть букет в гофрированную бумагу или другой подручный материал сразу преобразит