موقد بدائرة مائية لتدفئة المنزل: ميزات تسخين الموقد + اختيار الخيار الأمثل

يظل الحطب والفحم في العديد من المناطق أكثر أنواع الوقود بأسعار معقولة المستخدمة لتدفئة المنازل الخاصة. ومع ذلك، يتم اختيار موقد التدفئة ليس فقط بسبب انخفاض تكلفة الطاقة وتوافرها، ولكن أيضًا بسبب انخفاض تكلفة تركيبها.

علاوة على ذلك، بالإضافة إلى العديد من المزايا، فإن الموقد المزود بدائرة مائية لتدفئة المنزل له أيضًا الكثير من العيوب. هذا الخيار ليس هو الأمثل دائمًا. دعونا نحاول فهم الفروق الدقيقة في نظام التدفئة هذا.

ملامح التدفئة على الموقد

إن تسخين الموقد هو المعيار السائد في القرى الروسية، وقد ثبت موثوقيته وعمليته لعدة قرون. واليوم، تحتوي العديد من منازل القرية على أفران بها موقد لطهي الطعام وموقد لخبز الخبز.

بعضها مجهز بدائرة مياه لنظام التدفئة والبعض الآخر ليس كذلك. لكن أصحاب المنازل الريفية ليسوا في عجلة من أمرهم للتخلص منها واستبدالها بغلايات حديثة. لم يتم بعد اختراع طريقة تسخين أكثر خالية من المتاعب وخالية من المشاكل.

بدون وجود دائرة مياه في جميع أنحاء المنزل، لا يمكن للموقد الخشبي سوى تسخين مساحة صغيرة حوله. لتدفئة غرفة واحدة أو غرفتين، يعد هذا الخيار مقبولا، ولكن بالنسبة للمنزل الكبير لم يعد ذلك ممكنا.

يتم حرق ما يلي كوقود في مواقد القرية هذه:

• فحم؛
• الخث.
• الحطب.
• قوالب (خشب اليورو).

لا يوجد فرق جوهري بين هذه الأنواع من الوقود من حيث تصميم الموقد بالداخل وأسلاك نظام تسخين المياه في منزل خاص. بعضها يعطي المزيد من الحرارة، والبعض الآخر يستغرق وقتا أطول ليحترق. لكن تصميم صندوق الاحتراق وتخطيط الأنابيب المزودة بسائل التبريد في الغرف متماثلان في جميع الحالات.

عند الاختيار لصالح تسخين الموقد، لا تنس معايير السلامة من الحرائق لبناء مواقد الطوب - فقط الامتثال الصارم لها سوف يقلل من خطر نشوب حريق إلى الحد الأدنى

من بين مزايا تسخين الموقد ما يلي:

• عدم الاعتماد على توفر الكهرباء في الشبكة؛
• تكلفة منخفضة نسبيا لتركيب نظام التدفئة.
• انخفاض تكلفة الوقود الصلب وإمكانية استخدام أنواع مختلفة من الوقود؛
• سهولة التشغيل القصوى
• نقل الحرارة على المدى الطويل (لهياكل الطوب)؛
• متعددة الاستخدامات - مناسبة لتسخين وطهي الطعام في نفس الوقت.

إذا لم يكن من الممكن توصيل منزل خاص بالغاز الرئيسي، فسيكون الموقد الخشبي هو الخيار الأفضل لتسخينه.

الاستثناء الوحيد هو عندما لا يتوفر الفحم أو الحطب في منطقة معينة. لكن هذا الخيار في روسيا يشكل الاستثناء وليس القاعدة.

العيبان الرئيسيان للأفران ذات الدائرة المائية هما استحالة التشغيل الآلي وصعوبة ضبط نقل الحرارة في الغرف الفردية

ومن بين عيوب تسخين الموقد أيضًا:

• الاحماء الطويل للنظام قبل بدء نقل الحرارة؛
• فقدان المساحة المفيدة في المنزل بسبب ضخامة الموقد؛
• الوزن الثقيل لهيكل موقد الطوب.
• كفاءة منخفضة بسبب فقدان كمية كبيرة من الحرارة في الأنبوب؛
• ارتفاع خطر الحريق إذا تم استخدامه بشكل غير صحيح.

يمكن أن يزن موقد التدفئة والطهي من الطوب لمنزل خاص مزود بتسخين المياه، اعتمادًا على التصميم وعدد الصفوف، من 1.5 إلى 10 طن. بالإضافة إلى إضافة وزن الأنبوب هنا.

يتطلب الأساس لمثل هذه الكتلة أساسًا قويًا ومكلفًا، والذي يمكن أن يطلق عليه أيضًا عيوب أنظمة التدفئة قيد النظر.

جهاز تسخين المياه على الموقد

من الأفضل أن يتم حساب وبناء الفرن الخاص بنظام التدفئة المعني في نفس وقت بناء المنزل. إذا تم تشييد مبنى سكني بالفعل، فسيكون من الصعب تركيب هيكل موقد من الطوب فيه. وغالبًا ما يتبين أن هذا مستحيل تمامًا بسبب الحاجة إلى بناء أساس متين وإعادة بناء النظام الخشبي.

يمكن صنع فرن تسخين المياه في منزل خاص ليس فقط من الطوب، ولكن أيضًا من الفولاذ على شكل موقد مع أنابيب تبادل حراري حول صندوق الاحتراق لتسخين سائل التبريد

يتكون تسخين المياه على الموقد من:

• الموقد نفسه (المعدن أو الطوب)؛
• مبادل حراري داخل أو حول الموقد الموقد، وكذلك في شكل ملف حول المدخنة؛
• دائرة مع سائل تبريد موزعة في جميع أنحاء المنزل وخزان توسعة في العلية.

أيضًا، في بعض الحالات، يتم استكمال نظام التسخين هذا بمضخة دورانية ومراكم هيدروليكي. ومع ذلك، يتم استخدام هذا الخيار الموسع نادرا للغاية، لأنه يتطلب مصدر طاقة دون انقطاع ويؤدي إلى زيادة في تكلفة الدائرة بأكملها.

والميزة الرئيسية لتسخين موقد الماء هي التكلفة المنخفضة للجهاز. لا يستحق استكماله بعناصر باهظة الثمن وعرضة للكسر.

مخطط دوران الماء في الدائرة

تم بناء نظام تسخين المياه في المنازل باستخدام الدوران الطبيعي (الجاذبية) أو القسري لسائل التبريد.إذا تم ذلك على أساس موقد الحطب، فمن الأفضل إعطاء الأفضلية للخيار الأول.

مخطط الأسلاك مع دوران المياه الطبيعية أرخص من التناظرية القسرية، وأيضا، على عكسه، لا يتطلب إمدادات الطاقة

يوصى بتركيب مواقد تسخين المياه فقط في المنازل المكونة من طابق واحد بمساحة تصل إلى 150 م2². في هذه الحالة، يمكن صنعه بالجاذبية بدون مضخات إضافية.

إذا كنت بحاجة إلى تدفئة كوخ مكون من طابقين أو أكثر، فمن الأفضل القيام بذلك باستخدام غلاية أكثر قوة. سيتعين بناء فرن مثل هذه المباني ببساطة ضخمة، وهو أمر مكلف للتنفيذ. نعم، وسيتعين عليك وضع كميات كبيرة من الوقود فيها في كل مرة. لكن القيام بذلك أمر محبط للغاية بسبب زيادة خطر الحرائق.

يتكون نظام تسخين الموقد الكلاسيكي مع دوران المياه الطبيعي من:

• مبادل حراري كجزء من الموقد.
• دائرة خطوط الأنابيب المعدنية
• مشعات (عادة ما يتم استبدالها بأنابيب سميكة في الغرف) ؛
• خزان التوسع.

إذا قررت القيام بتسخين المياه في منزل ريفي بنفسك، فمن الأفضل تصميمه وفقًا لهذا المخطط. يعد تركيب وحساب هذا الخيار أسهل من حركة المياه القسرية.

يعد النظام الذي يحتوي على مضخة دورانية أكثر ملاءمة للغلايات، على أساس الموقد، فإنه يفقد كفاءة نقل الحرارة المتزايدة

إذا كانت الغلاية أوتوماتيكية وتقوم بتسخين المياه باستمرار حسب الحاجة، فسيتم تسخين موقد الحطب مرة أو مرتين في اليوم. في هذه اللحظات يتم تسخين المبرد الموجود في صندوق الاحتراق بالفرن لإطلاق الحرارة إلى الغرف. وبعد ذلك، فإن قيادتها بمضخة عبر أنابيب الدائرة لا معنى له. لا شيء سوف يسخن الماء في صندوق نار بارد على أي حال.

عند اختيار موقد الحطب أو الفحم، يتوقع أصحاب المنازل الخاصة عادة الحصول على نظام تدفئة مستقل. إذا قمت بتثبيت معدات الضخ فيه، والتي تتطلب الطاقة من الشبكة الكهربائية للتشغيل، فسيكون من الصعب التحدث عن الحكم الذاتي.

فرن - من الطوب أو المعدن

يستغرق فرن الطوب وقتًا أطول للتسخين، ولكنه يستغرق أيضًا وقتًا أطول لنقل الحرارة إلى المساحة المحيطة به. على العكس من ذلك، فإن نظيره الفولاذي يسخن بسرعة ويبرد بنفس السرعة بعد احتراق الوقود. تم حل هذه المشكلة جزئيًا بسبب وجود كميات كبيرة من سائل التبريد في دائرة المياه.

ومع ذلك، كلما زادت كمية المياه التي يجب تخزينها في النظام، زادت تكلفة المواد.

يمكن وضع موقد معدني مزود بملف مائي لدائرة التدفئة في المنازل الخاصة مباشرة على أرضية خشبية دون تركيب أساس خاص

فرن فولاذي لتسخين المياه بقوة 5-15 كيلو واط - بدون وقود وماء وهو هيكل يزن 100-300 كجم. يمكن وضع هذا الموقد بأمان على جذوع الأشجار المقواة. يجب صب أساسات الموقد عندما يزيد وزن الموقد عن 700-800 كجم. الآن، إذا كان من الطوب، فمن المؤكد أنك لا تستطيع الاستغناء عن العمل الملموس.

بالمقارنة مع الموقد المعدني، فإن موقد الطوب يزن أكثر ويكلف أكثر ويصعب تركيبه. ومع ذلك، فهي تتمتع بكفاءة أعلى وخطر أقل لتجميد الدائرة عند تمزق الأنابيب بسبب تكوين الجليد بداخلها. إذا قررت أن تفعل كل شيء تمامًا لنفسك وللإقامة الدائمة، فمن المستحسن اختيار خيار الطوب.

الأنابيب - الفولاذ المقاوم للصدأ أو البلاستيك المعدني

إذا تم بناء نظام التدفئة على أساس غلاية الماء الساخن، فيمكن توصيله ليس فقط بالأنابيب الفولاذية، ولكن أيضًا بالأنابيب المعدنية والبلاستيكية والبولي بروبيلين.ومع ذلك، إذا تم تسخين الماء بواسطة موقد الحطب، فيجب إنشاء الدائرة مع المبرد منه فقط من الفولاذ المقاوم للصدأ.

مع حمولة كبيرة من الحطب، يمكن أن يسخن الماء الموجود في ملف الفرن بسرعة تصل إلى 100 درجة ويغلي، فقط الفولاذ يمكنه تحمل درجات الحرارة هذه لفترة طويلة

تم تصميم البلاستيك المعدني للعمل مع سائل تبريد مُسخن إلى 90-95 درجة مئوية. لفترة قصيرة يمكنها تحمل التسخين حتى 110-120 درجة مئوية. في الوقت نفسه، فإن أتمتة الغلايات والغلايات لا تسمح في البداية بتسخين الماء إلى هذه الدرجات. بالنسبة للأرضيات الساخنة، يتم تسخينها إلى 30-45 درجة مئوية، وللمشعات تصل إلى 60-65 درجة مئوية.

ومع ذلك، في حالة موقد الحطب، فإن درجات الحرارة التي تقل عن مائة ليست ممكنة فحسب، ولكنها ليست غير شائعة. لا يُنصح بالمجازفة ولعب الروليت الروسية عن طريق توصيل هذا الموقد بأنابيب معدنية بلاستيكية. من الأفضل إعطاء الأفضلية للفولاذ المقاوم للصدأ الأكثر موثوقية.

بالإضافة إلى ذلك، فإن الأنابيب التي تخرج من الفرن من الملف لتوصيل أنابيب الدائرة ستسخن بالتأكيد إلى درجات حرارة عالية جدًا. يتم فصلهم عن النار المفتوحة بأقل من نصف متر. ومن الخطورة توصيل أي أنابيب بلاستيكية بها بسبب خطر ذوبانها.

تبديد الحرارة - مشعات أو سجل

يتم توفير الحرارة من الموقد إلى دائرة التدفئة في أجزاء من عدة ساعات، بينما يحترق الخشب أو الفحم في صندوق الاحتراق. إذا لم يكن هناك ما يكفي من الماء في نظام التدفئة، فسوف يجف المنزل بسرعة. لذلك، في القرى، يتم إجراء هذه التدفئة عادة من أنابيب الصلب السميكة، وليس على أساس مشعات مألوفة لسكان المدن. يعد سجل التدفئة لمواقد حرق الأخشاب مثاليًا بكل بساطة.

يتضمن المخطط الكلاسيكي لتسخين موقد الماء مع الدورة الطبيعية الاتصال المباشر بالماء مع الغلاف الجوي من خلال خزان التمدد، ولكن الهواء الموجود في المبرد موانع للبطاريات التقليدية

إن الأنبوب الفولاذي المقاوم للصدأ الذي يبلغ قطره 80-120 ملم والموزع في جميع أنحاء المنزل عبارة عن سجل تدفئة يتكون من مصدر من الموقد والعودة إليه. في الغرفة الأبعد عن صندوق الاحتراق، ترتبط هذه الخطوط ببعضها البعض، وفي الغرف المتبقية يتم وضعها على شكل خطي أنابيب على طول الجدران الخارجية.

لا يبدو السجل ممتعًا من الناحية الجمالية مثل المبرد. لكن الخيار الأول أرخص بكثير وأسهل في صنعه بنفسك من الخيار الثاني. لتنفيذه، تحتاج فقط إلى خبرة في التعامل مع آلة اللحام.

يتم حساب مساحة نقل الحرارة لمثل هذه الدائرة عن طريق ضرب رقم PI بقطر وطول الأنبوب. بالإضافة إلى ذلك، في الحسابات من الضروري أن تأخذ بعين الاعتبار الضغط الحراري في العرض والعودة، وكذلك المسافة العمودية بين خطوط الأنابيب.

ومع ذلك، في كثير من الأحيان لا يتم إجراء مثل هذه الحسابات، ولكن يتم أخذ أنبوب بقطر 80-100 ملم ووضعه حول محيط المبنى السكني بأكمله مع حلقة في الغرفة الخلفية. في هذه الحالة، يتم ضبط نقل الحرارة "بالعين" وتجريبيًا نتيجة لإضافة كمية معينة من الوقود إلى صندوق الاحتراق.

ليس من قبيل الصدفة أن تكون دوائر التسجيل المقترنة بأفران المياه شائعة جدًا. لا تحتاج حتى إلى حسابها، ما عليك سوى إحضار أنبوب مناسب ولحامه معًا.

اختيار مبادل حراري للفرن

يمكن تصنيع المبادل الحراري الموجود في الموقد من النحاس أو الفولاذ أو الحديد الزهر. من الأفضل استبعاد خيار النحاس على الفور بسبب ارتفاع سعره. يعد لحام مثل هذا الجهاز بنفسك مشكلة كبيرة.

يجب تركيب بطاريات الحديد الزهر داخل صندوق الاحتراق بحذر - بسبب صدمة الحرارة، قد تنفصل الأجزاء الفردية عن العناصر المجاورة

الحديد الزهر متفوق على الفولاذ من حيث المعايير الفنية. ومع ذلك، فإن صنع مبادل حراري لموقد الحطب بنفسك يبدو مشكلة. يمكنك فقط أن تأخذ بطارية قديمة لهذا الغرض. ولكن هنا يجب أن نأخذ في الاعتبار أن الختم الموجود بين أقسامه سوف يحترق في صندوق الاحتراق. وهذا طريق مباشر لفقدان الضيق وتسرب الماء إلى غرفة الاحتراق.

إذا تقرر صنع المبادل الحراري من بطارية من الحديد الزهر، فمن الأفضل أن تأخذ طراز MS-110-300 أو MS-90-300 لهذا الغرض. إنها صغيرة ويمكن وضعها بسهولة في صندوق الاحتراق. تبلغ مساحة سطح التسخين لكل ضلع حوالي 0.14-0.16 م².

بناءً على هذه الأرقام، يمكنك تقدير عدد الأقسام المطلوبة لدائرة معينة. لكل 10 أمتار مربعة من مساحة المنزل، تحتاج إلى 1 كيلووات، أي ما يعادل 0.1 متر مربع تقريبًا² منطقة تسخين مبادل حراري من الحديد الزهر.

عادة ما يتم توصيل زعانف المبرد المصنوع من الحديد الزهر باستخدام حشوات مطاطية مقاومة للحرارة. في صندوق الاحتراق، سوف يحترق هذا الختم المطاطي، ويجب استبداله بسلك الأسبستوس

نقطة أخرى حول استخدام بطارية الحديد الزهر كمبادل حراري هي صعوبة تنظيفها من السخام الموجود داخل صندوق الاحتراق. من وقت لآخر، يجب تنظيف غرفة الاحتراق، وسوف تتداخل الأضلاع المرتفعة من الحديد الزهر بشكل كبير مع هذا.

الخيار الأمثل لمبادل حراري هو الفولاذ على شكل:

• لفائف من عدة أنابيب.
• قمصان صفائح الفولاذ.

وهي مصنوعة من الفولاذ منخفض الكربون St10...St20 بسمك 4-5 ملم. إذا كنت تأخذ الأنابيب، ثم يبلغ قطرها 30-50 ملم.

أسهل طريقة لصنع مبادل حراري فولاذي هي من صفائح الفولاذ - ومع ذلك، فإن السطح المواجه للداخل من صندوق الاحتراق تجاه النار فقط هو الذي سيشارك في التبادل الحراري

تعتبر النسخة الأنبوبية أكثر كفاءة من حيث نقل الحرارة، ولكنها أيضًا تتطلب عمالة كثيفة في التصنيع.

لحساب المبادل الحراري، استخدم الصيغة:

Qy=K*(TCP-Tk)

أين:

• ك - معامل نقل الحرارة للمادة (للفولاذ منخفض الكربون يؤخذ 15-20، وللحديد الزهر الرمادي - 50)؛
• برنامج التعاون الفني - متوسط ​​درجة حرارة وسط التسخين في الفرن (Tmax+Tmin)/2؛
• المعارف التقليدية – متوسط ​​درجة حرارة سائل التبريد (Tsupply + Treturn)/2.

إذا تم حرق الخشب في الموقد، فإن Tcp=(700+300)/2=500 درجة مئوية وTk=(80+60)/2=70 درجة مئوية. ونتيجة لذلك، Qy=15*(500-70)=6450 سعرة حرارية/ساعة. أي أن المتر المربع من سطح المبادل الحراري المواجه للنار سيكون حوالي 7.5 كيلووات/ساعة.

بالنسبة للفحم، تكون الحسابات كما يلي: Tcp=(1000+600)/2=800 درجة مئوية وTk=70 درجة مئوية. Qy=15*(800-70)=10,950 سعرة حرارية/ساعة=12,734 واط/ساعة. سوف يعطي المتر المربع من سطح المبادل الحراري حوالي 12.7 كيلو واط / ساعة.

بعد ذلك، نقسم الطاقة اللازمة لتدفئة منزل معين على الرقم المحسوب، اعتمادًا على خطط استخدام نوع معين من الوقود.

على سبيل المثال، للمنزل 150 م² تحتاج حوالي 15 كيلو واط. أما إذا تم تسخينه بالخشب فيلزم وجود مبادل حراري بمساحة تبادل حراري 15/7.5 = 2 م². هذا هو السطح الذي يواجه اللهب ويسخن.

إذا تم اختيار ملف أنبوبي، فسيتم حساب طوله بواسطة الصيغة:

ق=2*3.14*العمق*الطول

أين:

س - منطقة التصميم؛

د - قطر الأنبوب؛

ل - الطول المطلوب .

من الأسهل حساب معلمات سترة صفائح الفولاذ، وعادة ما تتكون من مستطيلين على جانبي غرفة الاحتراق.

اختيار الخيار الأفضل

سيكون من الصعب تركيب موقد ضخم من الطوب في منزل مبني بالفعل. في هذه الحالة، يتم تنظيم تسخين المياه بشكل أفضل على أساس موقد معدني، والذي يمكن وضعه على أرضية خشبية معززة دون صب الأساس.

ومع ذلك، إذا كان من الممكن جعل الأساس كما ينبغي، فيجب إعطاء الأفضلية لتصميم أكثر موثوقية لموقد الطوب.

من الأفضل أن تكون الدائرة المائية حول المنزل لموقد الحطب مصنوعة من أنابيب فولاذية سميكة مع دوران طبيعي لسائل التبريد

يعد تركيب مضخة دوران و/أو مركم في دائرة التسخين المعنية مضيعة للمال ولا فائدة إضافية. سوف يؤدي فقط إلى تعقيد عملية تثبيت النظام. وإذا انطفأت الأضواء، فإن هذه الأجهزة ستخلق مشاكل. في حين أن خيار التدفئة بدونها سيستمر في تدفئة المنزل بهدوء في حالة وجود مشاكل في الشبكة الكهربائية.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

اختيار شكل المبادل الحراري لموقد الحطب:

مراجعة لموقد الطوب لتسخين المياه في المنزل:

بناء موقد للتدفئة والطهي من الطوب مع تحليل أمر التصميم:

من الصعب وصف تسخين المياه على موقد الحطب بأنه مثالي وعالي الكفاءة. ولكن هذا الخيار لتدفئة المنازل الخاصة هو الأكثر موثوقية ورخيصة وسهلة التنفيذ. لا تحتاج فقط إلى استكمال هذه الدائرة بمضخة تداول وأتمتة. إنها تعمل من مصدر كهربائي وتجعل النظام بأكمله غير مستقل، مما يلغي إحدى مزاياه الرئيسية.