Un poêle avec circuit d'eau pour chauffer une maison: options de mise en œuvre

Un poêle à cheminée moderne est utilisé avec succès pour chauffer une maison privée

Avantages et inconvénients du chauffage au poêle

Régulier poêle à bois ou cheminée chauffer 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 le mobilier de la pièce. L'air froid est progressivement remplacé par de l'air chauffé.

Le chauffage du four présente un certain nombre d'avantages incontestables:

• ne nécessite pas de connexion aux communications électriques et gazières. Combustible: bois de chauffage, charbon, briquettes de tourbe - en règle générale, il est bon marché et respectueux de l'environnement, sa combustion ne nuit pas à l'environnement;
• l'échange de chaleur par rayonnement est le plus confortable;

Intéressant! Le transfert de chaleur par rayonnement (aka radiant) est le seul type de transfert de chaleur qui se produit sans la participation d'un liquide de refroidissement.

Le poêle russe a chauffé les maisons de nombreuses générations de nos ancêtres

• la plupart des poêles domestiques (longue combustion ou conventionnel) multifonctionnel, peut être utilisé non seulement pour chauffer, mais aussi pour chauffer l'eau et la cuisson (à la fois à l'intérieur du four et sur la plaque de cuisson);
• pendant la saison chaude, un four en brique massif pour une maison contribue à la climatisation de la pièce: du fait qu'il est toujours construit sur une fondation séparée, l'excès de chaleur est évacué dans le sol;
• un poêle ou une cheminée crée une atmosphère particulière dans la maison et dans de nombreux cas, c'est un élément qui détermine le style de l'intérieur.

La cheminée crée une atmosphère particulière dans la maison et définit le style de l'intérieur

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

• dimensions - la puissance des poêles de chauffage pour une maison dépend de leurs dimensions;
• inertie - un poêle traditionnel en brique met beaucoup de temps à se réchauffer et à fonctionner. Les véritables poêles en fonte modernes pour la maison, les poêles à cheminée, les poêles à ventre plat et les buleryans sont pratiquement exempts de cet inconvénient;
• perte de chaleur élevée due à un faible rendement (efficacité) - une grande quantité d'énergie thermique passe par la cheminée dans l'atmosphère;
• l'incapacité d'assurer un chauffage uniforme de la maison. L'air chaud déplace progressivement l'air froid, mais cela se produit de manière inégale - la température peut être trop élevée près du poêle et trop basse à distance de celui-ci;

Fait! Le poêle ne peut chauffer que les pièces qui lui sont directement adjacentes. Par conséquent, dans les parties du bâtiment éloignées de celui-ci, il était souvent nécessaire d'aménager un poêle supplémentaire.

Le principe du chauffage du poêle - un poêle chaud émet de l'énergie thermique dans l'espace environnant (échange de chaleur radiante), puis l'air froid est remplacé par de l'air chauffé (échange de chaleur par convection)

• la nécessité d'un entretien constant - le poêle nécessite la pose de bois de chauffage, le nettoyage des fosses à cendres du laitier et des cheminées de la suie et des débris, le maintien du processus de combustion, la régulation du tirage;
• complexité du contrôle - 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 - une traction est nécessaire pour une combustion intense, ainsi que pour l'élimination du 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 le four est impossible;
• la nécessité d'un réapprovisionnement et d'un stockage constants du stock de combustible, ainsi que de l'élimination des déchets: scories et cendres.

Pour assurer le fonctionnement du four, son entretien constant est nécessaire: pose de bois de chauffage, nettoyage des cendriers et cheminées, surveillance du processus de combustion, réglage du tirage

Un poêle avec circuit d'eau pour chauffer une maison: les avantages

Comme déjà mentionné, un poêle ordinaire n'est pas en mesure de fournir un chauffage uniforme de toutes les pièces de la maison. Dans les poêles et cheminées modernes, ce problème est partiellement résolu en installant une chambre de convection à laquelle le système de conduits d'air est connecté. En conséquence, le flux d'air chaud du poêle n'est pas laissé à lui-même, mais se déplace dans l'espace limité des tuyaux et est régulé par des loquets, des registres, des grilles et d'autres dispositifs supplémentaires.

Cependant, les conduits d'air sont encombrants, occupent de l'espace utile, et avec une augmentation de leur longueur et du nombre de tours, la perte de chaleur augmente. 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 calorifique spécifique; pour transférer la chaleur vers une pièce éloignée de la fournaise, un pompage forcé des masses d'air chauffé par un ventilateur est nécessaire. Par conséquent, l'eau, en tant que milieu de transfert de chaleur, est à bien des égards préférable à l'air.

Système de chauffage combiné d'un chalet utilisant un poêle cheminée avec circuit d'eau et capteurs solaires

Fait! La capacité thermique spécifique de l'eau est presque 4 fois supérieure à la capacité thermique spécifique de l'air. Il suffit de comparer 4,187 kJ / (kg × K) et 1,055 kJ / (kg × K).

L'eau chaude peut être facilement transportée par des conduites de petit diamètre, tout en transférant l'énergie thermique sur de longues distances. De plus, l'eau est une substance inoffensive, ininflammable, non toxique, chimiquement neutre et facilement disponible.

Le principe de fonctionnement du chauffage par poêle avec un circuit d'eau

Le principe de fonctionnement du circuit de chauffage est simple - le liquide de refroidissement (dans ce cas, l'eau) se réchauffe lors de la combustion du carburant, puis se propage à travers les tuyaux, tout en dégageant de la chaleur dans l'espace environnant.

Schéma de raccordement d'une cheminée avec un échangeur de chaleur à eau à un système de chauffage fermé avec une chaudière à accumulation: 1 - mitigeur; 2 - pompe de circulation; 3 - vase d'expansion; 4 - valve d'urgence; 5 - foyer avec échangeur de chaleur; 6 - chaudière à accumulation; 7 - radiateurs de chauffage

Le prototype du moderne chaudières à combustible solide et les poêles à bois à combustion longue pour la maison sont familiers à beaucoup - c'est «suédois». Un réservoir en métal est intégré au poêle suédois, qui est rempli d'eau froide avant la pose du bois de chauffage et du petit bois.Et, bien que l'eau se réchauffe pendant une longue période pendant le four, elle dégage de la chaleur aussi longtemps - longtemps après que la flamme s'éteigne.

Peu à peu, le réservoir d'eau a été transformé en échangeur de chaleur, ce qui a permis de connecter un système de lignes pour chauffage domestique et l'approvisionnement en eau chaude.

Les poêles modernes avec plaque de cuisson ou four sont élégants et s'intègrent parfaitement dans n'importe quel intérieur

Construction de fours avec chauffe-eau

Une caractéristique distinctive de tout poêle pour chauffer une maison, équipé d'un circuit d'eau, est un échangeur de chaleur, autrement appelé serpentin, radiateur ou chaudière. Cet appareil est capable de chauffer une quantité illimitée d'eau. Les dimensions et la forme du réservoir dépendent du volume de la chambre de combustion et peuvent varier sur la plus large plage.

Échangeur de chaleur

Dans certaines modifications de poêles pour chauffer une maison, l'échangeur de chaleur est installé directement dans la chambre de combustion, mais avec cette méthode, il existe un risque de fuite de liquide de refroidissement (c'est-à-dire d'eau) ou même d'explosion lorsqu'il surchauffe et bout. De plus, dans ce cas, la capacité de la chambre de combustion diminue inévitablement. Une option plus sûre consiste à installer l'échangeur de chaleur dans la hotte de cheminée. Dans ce cas, la majeure partie de l'air chaud qui sort de la chambre de combustion chauffe le liquide de refroidissement et ne s'échappe pas par le tuyau vers la rue.

Schéma d'installation cheminée poêle avec un circuit d'eau pour l'alimentation en eau chaude

Calcul de la puissance et des dimensions de l'échangeur de chaleur

L'auto-calcul de la puissance et de la taille d'un échangeur de chaleur est une tâche assez difficile pour quelqu'un qui n'est pas un chauffagiste, mais dans la plupart des cas, il est possible de faire une estimation approximative.

Conseil utile! 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 de chauffage.

Un poêle à bois conventionnel libère environ 6,5 mille kcal en une heure, ce qui est suffisant pour réchauffer une petite maison de campagne. La présence d'un circuit d'eau doublera le niveau de confort. Après avoir calculé la perte de chaleur, vous pouvez calculer la puissance de l'échangeur de chaleur lui-même. L'évacuation de la chaleur de chaque mètre carré de sa superficie varie de 5 à 10 kW. Ce fait est la base pour déterminer la puissance requise.

Lors du choix d'un échangeur de chaleur pour un poêle ou une cheminée, il est nécessaire de prendre en compte les paramètres de la structure et du système de chauffage qu'elle contient.

En fait, il n'est pas nécessaire de se plonger dans des formules complexes. Il suffit de contacter les spécialistes qui, guidés par des tables prêtes à l'emploi, sélectionneront un échangeur de chaleur pour le four d'une maison privée, correspondant aux paramètres donnés de la structure et du système de chauffage qu'elle contient.

Matériel

Avant de décider de la conception du registre (alias l'échangeur de chaleur) du four de la maison, vous devez décider de quel matériau il sera fait. Il existe plusieurs options:

• 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 de 1083 ° C et dans la chambre de combustion - en cas de situation d'urgence dont l'apparition ne peut jamais être complètement exclue - il peut atteindre 1200 ° C. Par conséquent, l'utilisation de cuivre dans la chambre de combustion d'un four en brique est strictement interdite. De plus, vous devez faire attention au fait que le condensat formé lors du refroidissement du circuit contient des composés chimiques agressifs qui provoquent de la corrosion;
• fonte - les radiateurs en fonte sont très résistants à la corrosion, mais ils sont fragiles, et les déformations thermiques qui se produisent lors du refroidissement et du chauffage peuvent entraîner des fissures et endommager l'échangeur de chaleur. De plus, un registre en fonte - du fait que ce métal est difficile à traiter - est assemblé à partir de pièces coulées à l'aide de filets et de joints, ce qui conduit à une diminution de la fiabilité de l'ensemble dans son ensemble;

Le four hollandais en brique est l'un des fours les plus simples avec une bonne efficacité et un bon transfert de chaleur.

• acier - le matériau le plus accessible et le plus facile à traiter. Il est recommandé que les échangeurs de chaleur soient en acier résistant à la chaleur d'une épaisseur de 3 à 5 mm, en utilisant des tuyaux sans soudure. Dans le même temps, vous devez maintenir un mode de chauffage dans lequel le moins de condensat possible se forme et ne jamais vidanger le liquide de refroidissement, car les produits en acier sont sujets à la corrosion;
• acier inoxydable résistant à la chaleur- le meilleur, mais aussi le matériau le plus cher pour un radiateur de poêle pour une maison privée.

Conseil utile! L'acier le plus approprié pour l'échangeur de chaleur est l'AISI 304. Lors de la fabrication de pièces, il est conseillé d'utiliser la découpe laser et le soudage sous atmosphère d'argon.

La conception du poêle cheminée avec circuit d'eau

Conception

L'échangeur de chaleur - selon son matériau - peut être constitué de tuyaux rectangulaires ronds ou de forme, de tôle 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 dans l'endroit le plus chaud, c'est-à-dire dans la chambre de combustion. Pour la fabrication, une tôle d'acier de 3 ÷ 4 mm d'épaisseur est utilisée en combinaison avec des tuyaux d'un diamètre de 40 ÷ 50 mm pour le raccordement des conduites d'alimentation et de retour. Afin d'éviter la formation de bouchons de vapeur, le tuyau supérieur d'alimentation en eau doit se trouver au point le plus élevé de l'échangeur de chaleur, car lorsqu'un écluse de vapeur pénètre dans le système de chauffage, il y a un risque de coup de bélier. Ce qui à son tour entraînera la destruction de tuyaux ou de radiateurs. Pour éviter que l'eau de l'échangeur de chaleur ne bouillonne, son espace interne doit être d'au moins 30 mm;

Tubes en acier pour la fabrication d'un échangeur de chaleur de four

• échangeur de chaleur tubulaire - est constitué de tuyaux: ronds d'un diamètre de 40 ÷ 50 mm ou profilés rectangulaires de 40 × 60 ou 60 × 60 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 est que l'appareil ne bloque pas la porte pour le remplissage du carburant, des grilles et des canaux de fumée. Si le poêle est un poêle de chauffage-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, ils sont situés dans les conduits de cheminée ou la hotte de la fournaise, où les conditions sont plus douces, ils peuvent donc durer plus longtemps que les radiateurs de la chambre de combustion. Leurs dimensions sont très impressionnantes, car elles sont situées dans des endroits où la production de chaleur est faible, et doivent être calculées à l'avance, car il ne devrait y avoir aucun obstacle à la sortie des gaz de combustion.

Il est nécessaire de placer le poêle dans la maison conformément aux règles de sécurité incendie

Montage

L'échangeur de chaleur ne doit être installé que dans un four domestique dédié. Les instructions vidéo et photo confirment clairement la nécessité d'attirer un fabricant de poêle spécialisé et de suivre un certain nombre de règles:

• Après fabrication, l'échangeur de chaleur doit être pressurisé deux fois avec une pression de 6 bars: avant et après installation dans le four;
• l'échangeur de chaleur est monté immédiatement après l'installation des fondations du four, après quoi il est posé;
• Il n'est absolument pas recommandé de caler l'échangeur de chaleur dans la maçonnerie du four! Il doit y avoir un espace de 10 ÷ 15 mm entre celui-ci et les murs pour compenser la dilatation thermique;

Éléments d'un système de chauffage combiné d'un chalet avec une cheminée et capteurs solaires

• lors de l'installation de 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 de tuyau à la sortie doit avoir une longueur d'au moins 10 ÷ 15 cm, ce qui permettra de couper un nouveau filetage en cas de dommage;
• les tuyaux de chauffage sont connectés à l'échangeur de chaleur uniquement à l'aide d'un joint résistant à la chaleur;
• la reconstruction du four fini pour y installer un circuit d'eau ne doit être effectuée que par un spécialiste.

Pour équiper le poêle, il est préférable de faire appel aux services d'un fabricant de poêle expérimenté

Fonctionnement d'un poêle cheminée avec circuit de chauffage à eau

Pour un fonctionnement sans problème du système de chauffage, vous devez également respecter les règles de fonctionnement:

1. N'utilisez pas le four avec un échangeur de chaleur vide: il brûlera rapidement.
2. Ne déconnectez pas l'échangeur de chaleur du système de chauffage pendant que le four fonctionne. L'eau se dilate lorsqu'elle est chauffée et l'augmentation de la pression peut provoquer une explosion.
3. Ne pas alimenter en eau froide un échangeur de chaleur chauffé. Les déformations thermiques peuvent l'endommager.
4. Une pompe de circulation peut être utilisée pour augmenter l'efficacité du système de chauffage.
5. Si nécessaire, utilisez de l'antigel dans le circuit du chauffe-eau.
6. Au point le plus bas du système de chauffage, un robinet de vidange d'eau doit être prévu.

Pour que l'installation de chauffage fonctionne correctement, respectez les règles de fonctionnement

Les principaux inconvénients d'un poêle domestique avec chauffage à eau

Principaux inconvénients système de chauffage de l'eau associée aux propriétés physiques du liquide de refroidissement, c'est-à-dire de l'eau. En congelant à 0 ° C, l'eau (plus précisément, déjà de la glace) atteint son volume maximal à -4 ° C. L'expansion de l'eau gelée dans les tuyaux peut entraîner leur rupture. Pour éviter cela, il est nécessaire de vidanger l'eau du système de chauffage, si elle n'est pas utilisée pendant la saison froide, ou de la remplacer par un antigel spécial.

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Le respect des règles de fonctionnement du poêle dans la maison, les instructions photo et vidéo aideront à éviter les erreurs et suggéreront les meilleurs moyens de neutraliser les carences.

Il est préférable de penser à installer un four en brique moderne au stade de la conception de la maison, car cela implique la disposition d'une cheminée et de conduits d'air

Un four en brique moderne avec un circuit d'eau pour chauffer une maison est une structure d'ingénierie thermique complexe. Son installation nécessite le développement d'un projet séparé au stade de la conception de l'ensemble de la structure dans son ensemble et, très probablement, ne se fera pas sans la participation de spécialistes.