Ein Ofen mit Wasserkreislauf zum Heizen eines Hauses: Umsetzungsmöglichkeiten

Ein moderner Kaminofen wird erfolgreich zum Heizen eines Privathauses eingesetzt

Vor- und Nachteile der Ofenheizung

Regulär Holzofen oder Kamin Heizen Sie den Raum durch eine Kombination aus Strahlung und Konvektionswärmeaustausch. Die beheizten massiven Wände des Ofens geben Wärmeenergie ab und übertragen sie an die Luft und die Einrichtung des Raums. Kalte Luft wird allmählich durch heiße Luft ersetzt.

Ofenheizung hat zweifellos eine Reihe von Vorteilen:

• erfordert keinen Anschluss an die Strom- und Gaskommunikation. Brennstoff: Brennholz, Kohle, Torfbriketts - in der Regel ist es billig und umweltfreundlich, seine Verbrennung schadet der Umwelt nicht;
• Strahlungswärmeaustausch ist am bequemsten;

Interessant! Die Strahlungswärmeübertragung (auch Strahlungswärmeübertragung genannt) ist die einzige Art der Wärmeübertragung, die ohne Beteiligung eines Kühlmittels erfolgt.

Der russische Ofen heizte die Häuser vieler Generationen unserer Vorfahren

• die meisten Heimöfen (langes Brennen oder konventionell) multifunktional, kann nicht nur zum Heizen, sondern auch zum Erhitzen von Wasser und Kochen (sowohl im Ofen als auch auf dem Kochfeld) verwendet werden;
• In der heißen Jahreszeit trägt ein massiver Backsteinofen für ein Haus zur Klimatisierung des Raumes bei: Aufgrund der Tatsache, dass er immer auf einem separaten Fundament errichtet wird, wird überschüssige Wärme in den Boden abgegeben;
• Ein Herd oder Kamin schafft eine besondere Atmosphäre im Haus und ist in vielen Fällen ein Element, das den Stil des Innenraums definiert.

Der Kamin schafft eine besondere Atmosphäre im Haus und bestimmt den Stil des Innenraums

Neben den Vorteilen der Ofenheizung gibt es jedoch auch inhärente Nachteile:

• Abmessungen - Die Leistung von Heizöfen für ein Haus hängt von deren Abmessungen ab.
• Trägheit - Ein traditioneller Backsteinhausofen benötigt sehr viel Zeit, um sich aufzuwärmen und in Betrieb zu nehmen. Echte, moderne Gusseisenöfen für das Haus, Kaminöfen, Dickbauchöfen und Buleryans sind von diesem Nachteil praktisch frei;
• hoher Wärmeverlust durch geringen Wirkungsgrad (Wirkungsgrad) - eine große Menge Wärmeenergie gelangt durch den Schornstein in die Atmosphäre;
• die Unfähigkeit, eine gleichmäßige Heizung des Hauses zu gewährleisten. Heiße Luft verdrängt allmählich kalte Luft, aber dies geschieht ungleichmäßig - die Temperatur kann in der Nähe des Ofens zu hoch und in einiger Entfernung zu niedrig sein;

Tatsache! Der Ofen kann nur die direkt angrenzenden Räume heizen. Daher war es in Teilen des Gebäudes, die davon entfernt waren, oft notwendig, einen zusätzlichen Ofen einzurichten.

Das Prinzip der Ofenheizung - ein heißer Ofen strahlt Wärmeenergie in den umgebenden Raum ab (Strahlungswärmeaustausch), dann wird kalte Luft durch erwärmte Luft ersetzt (Konvektionswärmeaustausch)

• die Notwendigkeit einer ständigen Wartung - der Ofen muss Brennholz verlegen, Aschengruben von Schlacke und Schornsteinen von Ruß und Schmutz reinigen, den Verbrennungsprozess aufrechterhalten und den Luftzug regulieren;
• Komplexität der Steuerung - Es ist schwieriger, den Prozess der Brennstoffverbrennung in einem Ofen zu steuern als in Kesseln.
• die Notwendigkeit einer guten Traktion - Traktion ist für eine intensive Verbrennung sowie für die Entfernung von Kohlenmonoxid erforderlich;
• Brandgefahr - Um den Brandschutz zu gewährleisten, ist eine Isolierung der Schornsteine ​​erforderlich, insbesondere für einen Ofen in einem Holzhaus. Ein zusätzlicher Brandgefahrfaktor entsteht dadurch, dass ein sofortiger Stopp des Verbrennungsprozesses im Ofen nicht möglich ist;
• die Notwendigkeit einer ständigen Auffüllung und Lagerung des Brennstoffs sowie der Abfallentsorgung: Schlacke und Asche.

Um den Betrieb des Ofens zu gewährleisten, ist eine ständige Wartung erforderlich: Verlegen von Brennholz, Reinigen von Aschengruben und Kaminen, Überwachen des Verbrennungsprozesses, Einstellen des Luftzuges

Ein Ofen mit Wasserkreislauf zum Heizen eines Hauses: Vorteile

Wie bereits erwähnt, kann ein gewöhnlicher Ofen nicht alle Räume im Haus gleichmäßig heizen. In modernen Öfen und Kaminen wird dieses Problem teilweise durch die Installation einer Konvektionskammer gelöst, an die das Luftkanalsystem angeschlossen ist. Infolgedessen bleibt der warme Luftstrom aus dem Ofen nicht sich selbst überlassen, sondern bewegt sich in dem begrenzten Raum der Rohre und wird durch Riegel, Dämpfer, Roste und andere zusätzliche Vorrichtungen reguliert.

Die Luftkanäle sind jedoch sperrig, verbrauchen nützlichen Raum und der Wärmeverlust nimmt mit zunehmender Länge und Anzahl der Windungen zu. Sie müssen überwacht und gewartet werden: regelmäßige Reinigung von Staub, Ruß und Ruß. Die Luft selbst hat eine geringe spezifische Wärmekapazität. Um Wärme in einen vom Ofen entfernten Raum zu übertragen, ist eine erzwungene Einspritzung erwärmter Luftmassen durch einen Ventilator erforderlich. Daher ist Wasser in vielerlei Hinsicht Luft als Wärmeträger vorzuziehen.

Kombiniertes Heizsystem eines Ferienhauses mit Kaminofen, Wasserkreislauf und Sonnenkollektoren

Tatsache! Die spezifische Wärmekapazität von Wasser ist fast viermal höher als die spezifische Wärmekapazität von Luft. Es reicht aus, 4,187 kJ / (kg × K) und 1,055 kJ / (kg × K) zu vergleichen.

Heißes Wasser kann leicht durch Rohrleitungen mit kleinem Durchmesser transportiert werden, während Wärmeenergie über große Entfernungen übertragen wird. Darüber hinaus ist Wasser eine harmlose, nicht brennbare, ungiftige, chemisch neutrale und leicht verfügbare Substanz.

Das Funktionsprinzip einer Ofenheizung mit Wasserkreislauf

Das Funktionsprinzip des Heizkreislaufs ist einfach: Das Kühlmittel (in diesem Fall Wasser) erwärmt sich während der Kraftstoffverbrennung, breitet sich dann durch die Rohre aus und gibt Wärme an den umgebenden Raum ab.

Diagramm zum Anschluss eines Kamins mit einem Wasserwärmetauscher an ein geschlossenes Heizsystem mit einem Speicherkessel: 1 - Mischventil; 2 - Umwälzpumpe; 3 - Ausgleichsbehälter;; 4 - Notventil; 5 - Feuerraum mit Wärmetauscher; 6 - Speicherkessel; 7 - Heizkörper

Der Prototyp der Moderne Festbrennstoffkessel und Holzöfen für ein langes Brennen für zu Hause sind vielen bekannt - das ist "Schwede". In den schwedischen Ofen ist ein Metalltank eingebaut, der vor dem Verlegen von Brennholz und dem Anzünden mit kaltem Wasser gefüllt wird.Und obwohl sich das Wasser während des Ofens lange erwärmt, gibt es genauso lange Wärme ab - lange nachdem die Flamme erloschen ist.

Allmählich wurde der Wassertank in einen Wärmetauscher umgewandelt, wodurch es möglich wurde, ein Leitungssystem für anzuschließen Heizung zu Hause und Warmwasserversorgung.

Moderne Heizöfen mit Kochfeld oder Backofen sehen stilvoll aus und passen perfekt in jedes Interieur

Bau von Öfen mit Warmwasserbereitung

Ein charakteristisches Merkmal eines Ofens zum Heizen eines Hauses, der mit einem Wasserkreislauf ausgestattet ist, ist ein Wärmetauscher, der auch als Spule, Heizkörper oder Kessel bezeichnet wird. Dieses Gerät kann eine unbegrenzte Menge Wasser erwärmen. Die Abmessungen und die Form des Tanks hängen vom Volumen der Brennkammer ab und können über den weitesten Bereich variieren.

Wärmetauscher

Bei einigen Modifikationen von Öfen zum Heizen eines Hauses wird der Wärmetauscher direkt in den Feuerraum eingebaut. Bei dieser Methode besteht jedoch die Gefahr eines Kühlmittellecks (dh Wasser) oder sogar einer Explosion, wenn er überhitzt und kocht. Außerdem nimmt in diesem Fall die Kapazität der Brennkammer zwangsläufig ab. Eine sicherere Option ist die Integration des Wärmetauschers in die Kaminhaube. In diesem Fall erwärmt der größte Teil der aus dem Feuerraum aufsteigenden heißen Luft das Kühlmittel und entweicht nicht durch das Rohr auf die Straße.

Installationsdiagramm Kaminofen mit einem Wasserkreislauf zur Warmwasserversorgung

Berechnung der Leistung und Abmessungen des Wärmetauschers

Die Selbstberechnung der Leistung und Größe eines Wärmetauschers ist für jemanden, der kein Heizungsingenieur ist, eine ziemlich schwierige Aufgabe, aber in den meisten Fällen ist es möglich, eine grobe Schätzung vorzunehmen.

Hilfreicher Rat! Die Praxis hat gezeigt, dass bei einer Deckenhöhe von 2,5 bis 2,7 m pro 10 m² Die Fläche des Hauses benötigt 1 bis 1,2 kW Heizleistung.

Ein herkömmlicher Holzofen setzt innerhalb einer Stunde etwa 6,5 ​​Tausend kcal frei, was ausreicht, um ein kleines Landhaus aufzuwärmen. Das Vorhandensein eines Wasserkreislaufs verdoppelt den Komfort. Nach der Berechnung des Wärmeverlusts können Sie die Leistung des Wärmetauschers selbst berechnen. Die Wärmeabfuhr von jedem Quadratmeter seiner Fläche variiert zwischen 5 und 10 kW. Diese Tatsache ist die Grundlage für die Bestimmung der erforderlichen Leistung.

Bei der Auswahl eines Wärmetauschers für einen Herd oder Kamin müssen die Parameter der Struktur und des darin enthaltenen Heizsystems berücksichtigt werden.

Tatsächlich besteht keine Notwendigkeit, in komplexe Formeln einzutauchen. Es reicht aus, sich an die Spezialisten zu wenden, die anhand fertiger Tabellen einen Wärmetauscher für den Ofen eines Privathauses auswählen, der den angegebenen Parametern der Struktur und des darin enthaltenen Heizsystems entspricht.

Material

Bevor Sie sich für die Gestaltung des Registers (auch bekannt als Wärmetauscher) des Ofens für das Haus entscheiden, sollten Sie entscheiden, aus welchem ​​Material es bestehen soll. Es gibt mehrere Möglichkeiten:

• Kupfer - Einerseits ist die Kupferspule sehr effektiv, da die Wärmeleitfähigkeit dieses Materials eine der besten ist. Andererseits beträgt sein Schmelzpunkt 1083 ° C, und im Feuerraum kann er - in Notsituationen, deren Auftreten niemals vollständig ausgeschlossen werden kann - auf 1200 ° C ansteigen. Daher ist die Verwendung von Kupfer im Feuerraum eines Steinofens strengstens untersagt. Darüber hinaus müssen Sie darauf achten, dass das beim Abkühlen des Kreislaufs gebildete Kondensat aggressive chemische Verbindungen enthält, die Korrosion verursachen.
• Gusseisen - Gusseisenheizkörper sind sehr korrosionsbeständig, aber zerbrechlich. Thermische Verformungen beim Abkühlen und Erhitzen können zu Rissen und Schäden am Wärmetauscher führen. Darüber hinaus wird ein Gusseisenregister - aufgrund der Tatsache, dass dieses Metall schwer zu verarbeiten ist - aus Gussteilen unter Verwendung von Gewinden und Dichtungen zusammengesetzt, was zu einer Verringerung der Zuverlässigkeit des gesamten Geräts führt.

Der holländische Steinofen ist einer der einfachsten Öfen mit guter Effizienz und Wärmeübertragung.

• Stahl - das am leichtesten zugängliche und leicht zu verarbeitende Material. Es wird empfohlen, Wärmetauscher aus hitzebeständigem Stahl mit einer Dicke von 3 bis 5 mm unter Verwendung nahtloser Rohre herzustellen. Gleichzeitig sollten Sie einen Heizmodus beibehalten, in dem so wenig Kondensat wie möglich gebildet wird, und niemals das Kühlmittel ablassen, da Stahlprodukte Korrosion ausgesetzt sind.
• hitzebeständiger Edelstahl- das beste, aber auch das teuerste Material für einen Ofenheizkörper für ein Privathaus.

Hilfreicher Rat! Der am besten geeignete Stahl für den Wärmetauscher ist AISI 304. Bei der Herstellung von Teilen ist es wünschenswert, Laserschneiden und Schweißen in Argonatmosphäre zu verwenden.

Das Design des Kaminofens mit Wasserkreislauf

Design

Der Wärmetauscher kann - je nach Material - aus runden oder geformten rechteckigen Rohren, Blech oder einer Kombination dieser Teile bestehen. Der Standort und die Installationsmethode werden durch die Form bestimmt:

• Stahlblech-Wärmetauscher - kann an der heißesten Stelle, dh in der Brennkammer, platziert werden. Zur Herstellung wird ein Stahlblech mit einer Dicke von 3 bis 4 mm in Kombination mit Rohren mit einem Durchmesser von 40 bis 50 mm zum Verbinden der Vor- und Rücklaufleitungen verwendet. Um die Bildung von Dampfstopfen zu vermeiden, muss sich die obere Wasserzuleitung am höchsten Punkt des Wärmetauschers befinden, da beim Eintritt eines Dampfstopfens in das Heizsystem die Gefahr eines Wasserschlags besteht. Dies führt wiederum zur Zerstörung von Rohren oder Heizkörpern. Um zu verhindern, dass Wasser im Wärmetauscher kocht, muss der innere Spalt mindestens 30 mm betragen.

Stahlrohre zur Herstellung von Ofenwärmetauschern

• Rohrwärmetauscher - besteht aus Rohren: rund mit einem Durchmesser von 40 ÷ 50 mm oder rechteckigen Profilabschnitten von 40 × 60 oder 60 × 60 mm. Es kann sich auch im Feuerraum befinden (sofern es nicht aus Kupfer besteht), die räumliche Lösung hängt vom jeweiligen Ofen ab. Die Hauptsache ist, dass das Gerät die Tankklappe, die Roststangen und die Rauchkanäle nicht verstopfen darf. Wenn der Ofen ein Heiz- / Kochherd ist, werden die Wärmetauscherrohre nur entlang der Seitenebenen der Brennkammer verlegt;
• röhrenförmiges flaches Register - Meistens befinden sie sich in den Schornsteinkanälen oder in der Dunstabzugshaube, wo die Bedingungen milder sind. Daher können sie länger halten als Heizkörper im Feuerraum. Ihre Abmessungen sind sehr beeindruckend, da sie sich an Orten befinden, an denen die Wärmeabgabe gering ist, und im Voraus berechnet werden müssen, da es keine Hindernisse für den Austritt von Rauchgasen geben sollte.

Der Ofen muss gemäß den Brandschutzbestimmungen im Haus aufgestellt werden

Montage

Der Wärmetauscher sollte nur in einem speziellen Haushaltsofen installiert werden. Video- und Fotoanweisungen bestätigen eindeutig die Notwendigkeit, einen spezialisierten Ofenhersteller zu gewinnen und eine Reihe von Regeln einzuhalten:

• Nach der Herstellung muss der Wärmetauscher zweimal mit einem Druck von 6 bar unter Druck gesetzt werden: vor und nach dem Einbau in den Ofen;
• Der Wärmetauscher wird unmittelbar nach der Installation des Fundaments für den Ofen montiert und anschließend verlegt.
• Es wird absolut nicht empfohlen, den Wärmetauscher in das Ofenmauerwerk einzuklemmen! Zwischen ihm und den Wänden muss ein Spalt von 10 ÷ 15 mm vorhanden sein, um die Wärmeausdehnung auszugleichen.

Elemente einer kombinierten Heizung eines Häuschens mit Kamin und Sonnenkollektoren

• Lassen Sie beim Verlegen von Rohren einen Spalt von 5 mm und füllen Sie ihn mit einem Asbestkabel oder einem anderen hitzebeständigen Dichtmittel.
• Der Rohrabschnitt am Auslass muss mindestens 10 ÷ 15 cm lang sein. Dadurch kann bei Beschädigung ein neues Gewinde geschnitten werden.
• Heizungsrohre werden nur mit einer hitzebeständigen Dichtung an den Wärmetauscher angeschlossen.
• Die Rekonstruktion des fertigen Ofens zur Installation eines Wasserkreislaufs sollte nur von einem Spezialisten durchgeführt werden.

Für die Ausstattung des Ofens ist es besser, die Dienste eines erfahrenen Ofenherstellers in Anspruch zu nehmen

Betrieb eines Kaminofens mit Wasserheizkreislauf

Für einen störungsfreien Betrieb der Heizungsanlage müssen Sie außerdem die Betriebsregeln beachten:

1. Verwenden Sie den Ofen nicht mit einem ungefüllten Wärmetauscher, da er schnell ausbrennt.
2. Trennen Sie den Wärmetauscher nicht vom Heizsystem, während der Ofen in Betrieb ist. Wasser dehnt sich beim Erhitzen aus und der erhöhte Druck kann eine Explosion verursachen.
3. Einen beheizten Wärmetauscher nicht mit kaltem Wasser versorgen. Thermische Verformungen können es beschädigen.
4. Eine Umwälzpumpe kann verwendet werden, um den Wirkungsgrad des Heizsystems zu verbessern.
5. Verwenden Sie gegebenenfalls Frostschutzmittel im Warmwasserbereiter.
6. Am tiefsten Punkt des Heizungssystems muss ein Wasserablauf vorhanden sein.

Befolgen Sie die Betriebsregeln, damit das Heizsystem reibungslos funktioniert

Die Hauptnachteile eines Ofens für ein Haus mit Warmwasserbereitung

Hauptnachteile Wasserheizung verbunden mit den physikalischen Eigenschaften des Kühlmittels, dh Wasser. Beim Gefrieren bei 0 ° C erreicht Wasser (genauer gesagt bereits Eis) sein maximales Volumen bei -4 ° C. Die Ausdehnung von in Rohren gefrorenem Wasser kann zu deren Bruch führen. Um dies zu vermeiden, muss das Wasser aus dem Heizsystem abgelassen werden, wenn es in der kalten Jahreszeit nicht verwendet wird, oder durch ein spezielles Frostschutzmittel ersetzt werden.

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Die Einhaltung der Regeln für den Betrieb des Ofens im Haus sowie Foto- und Videoanweisungen tragen dazu bei, Fehler zu vermeiden und die besten Möglichkeiten zur Neutralisierung von Mängeln aufzuzeigen.

Es ist besser, über die Installation eines modernen Backsteinofens in der Entwurfsphase des Hauses nachzudenken, da hier ein Kamin und Luftkanäle angeordnet werden müssen

Ein moderner Backsteinofen mit einem Wasserkreislauf zum Heizen eines Hauses ist eine komplexe wärmetechnische Struktur. Die Installation erfordert die Entwicklung eines separaten Projekts in der Entwurfsphase der gesamten Struktur und wird höchstwahrscheinlich nicht ohne die Einbeziehung von Spezialisten auskommen.