Отопление камином. Рекуператор дымохода

Воздушное отопление камином
Точнее даже не отопление, т.к. полноценным его назвать сложно, а больше рекуперация - возврат тепла. В традиционных открытых каминах, ввиду неизолированности пространства топки, ее малой глубины и отсутствия оборотов дыма, генерируемая при сжигании топлива энергия используется малоэффективно: ее превалирующая доля вместе с дымовыми газами уходит наружу. Нагрев комнаты от камина происходит не за счет конвекционной теплопередачи от нагреваемых элементов камина, а, посредством, так называемого, радиационного теплообмена, т.е. за счет излучения пламени, поэтому камин дает тепло лишь пока в нем что-то горит. Кроме того, генерируемое при сгорании дров тепло камины распределяют неравноценно: в наибольшей мере нагрев идет в зоне, находящейся напротив камина, с боков нагрев гораздо меньше. Совокупность перечивленных факторов обуславливает низкую теплотехническую эффективность камина с неизолированной топкой - его КПД находится на уровне лишь 10...15 %, т.е. именно как нагревательное устройство, особенно в холодных климатических зонах, традиционный камин малополезен. В этой связи камин целесообразно устанавливать в домах с альтернативным источником тепла (например, при наличии газового отопления). Попытки повышения теплоотдающей способности камина делали неоднократно. Так, уже в 18 веке появились камины со встроенными калориферами. Позже камины стали оборудовать дымооборотами, что трансформировало их в печи-камины. Также эффективность камина может быть повышена за счет оснащения его системой воздухопроводов. КПД таких каминов может достигать 70...80 %. В Англии, где открытые камины часто являются единственным источником тепла и доме, были проведены обширные исследования с целью сравнения тепловой эффективности открытых каминов различной конструкции. Исследования были проведены в 39 различных домах при одинаковых условиях на каминах, оборудованных системой нагрева воздуха. Измеряли потребление топлива и исследовали распределение тепла в ис­пользовавшихся жилых помещениях. Продолжительность некоторых опытов сос­тавляла 10 часов. Результаты исследований показали, что открытые камины, оборудованные системой негрева воздуха,  потребляют топлива на 21 % меньше, У обычных каминов около 25 %, тепла, содержащегося в угле, поступает в помещение только путем излучения. У других каминов эта величина составляла 36 % из них 1/3 путем конвекции. В первом случае для поддержания горения из помещения отбиралось 170...210 м куб/ч воздуха, во втором случае только 60...70 м куб/час

 
Принцип действия каминов с комбинированным нагревом
Камин с комбинированным обогревом осуществляет нагрев каминной, конечно, излучением, а также посредством нагреваемого внутри камина воздуха.
Нагрев воздуха в таких каминах осуществляется в зазоре (в каналах) между топкой и стенками камина (облицовкой), от куда он распределяется по помещениям, имеющим специальные воздухопроводные каналы в потолке или стенах. Продукты сгорания отводятся через дымовую трубу, не смешиваясь с нагретым воздухом. Подача теплого воздуха из камина в воздухопровод может быть осуществлена как путем естественной конвекции (за счет разности плотностей холодного и нагретого воздуха), так и механическим путем (за счет использования термовентиллятора).
Установив принудительную подачу воздуха с возможностью плавной регуляции, можно контролировать распределение теплого воздуха по помещениям, осуществляя тем самым регулирование в них температурного режима. Другими словами, подобные камины способны контролируемо обогревать не только каминную комнату, но и другие помещения дома. Систему воздухопроводов такого камина следует разрабатывать при проектировании самого дома. В этом случае можно подобрать наиболее приемлемый камин, способ подачи воздуха, спроектировать каналы, по которым будет проходить нагретый воздух, выбрать размеры труб-воздуховодов, а также вид топлива. Чтобы система работала эффективно, она должна быть максимально централизованной, а сеть каналов - простой.
Желая сэкономить на длине воздушных каналов, камин стараются разместить в центре дома или группы помещений, которые собираются отапливать. Для того чтобы камин мог работать с соответствующей отдачей тепла, следует обеспечить приток в помещение необходимого количества свежего воздуха (не менее 10 м куб/ч на 1 КВт номинальной мощности) - лучше по отдельному воздуховоду прямо к камину. Если воздухозаборные отверстия расположены в каминном помещении, то несвежий и пыльный воздух помещения направляется на поверхности нагрева и оттуда, еще более испорченный в результате коксования пыли, опять направляете в помещение.
Лучшим и гигиенически более эффективным является,отопление приточным воздухом, при котором воздух, подлежащий нагреву, поступает снаружи. После нагрева его можно подавать в то же место помещения, как обычный воздух, циркулирующий в комнате. В этом случае КПД камина уменьшается, но чистота воздушного бассейна в каминном помещении повышается. Чтобы в каналы воздухопровода не попадали насекомые, их защищаются сетками, установленными с наклоном наружу во избежание проникновения воды.

 

Топка камина с комбинированным обогревом
Топка камина, от внешних стен которой осуществляется нагрев воздуха, может быть выполнена как из кирпича, так и из металла. Последний вариант более разумен, т.к. металл быстрее нагревается и лучше отдает тепло. Металлическая топка может быть выполнена из жаростойкого чугуна или огнестойкой стали (вариант из чугуна более предпочтителен, так как чугун, по сравнению со сталью, менее склонен к деформации при нагреве).
Топка может быть как открытая, так и закрытая (оборудованная дверцей). Также топки отличаются размерами, формой, способом открывания стеклянных дверок (в сторону или вверх), конструктивными и декоративными элементами. В продаже можно встретить большое количество разнообразных металлических каминных топок, сделать выбор среди которых не так просто.
При выборе металлической топки следует исходить из того, что ее характеристики должны соответствовать каминному помещению или нескольким помещениям, если планируется отапливать не одну комнату. Характеристики каждой топки, как правило,  указывают  в ее техпаспорте. Следует учитывать истоимость эксплуатации, зависящую от параметров оборудования, и комфорт и безопасность его использования.
Оснащение камина дверцей или закрытой топкой позволяет переводить горение в режим тления после достижения требуемой температуры. В этом случае подачу кислорода, необходимого для горения дров, сминимизируют посредством специальной системы регулирования подачи воздуха. Дрова в этом случае не горят, а медленно тлеют, нагревая стенки топки, которые, в свою очередь, нагревают воздух. Этого вполне достаточно для того, чтобы поддерживать комфортную температуру в помещениях. А одной закладки дров может хватить на всю ночь. Поэтому, камин, оснащенный закрытой топкой и системой воздухопроводов, является гораздо более эффективным источником тепла.
Главной характеристикой каминной топки является ее мощность. Значение данного показателя определяется объемом топки: с его ростом увеличивается и мощность топки. В продаже можно встретить топки мощностью от 10 до 50 кВт. Расчет требуемой мощности топки можно провести, исходя из того, что 1 кВт достаточно для отопления около 25 м куб или 10 м кв. с высотой потолка 2,5 м (около 25 м куб). При этом следует выбирать топку, мощность которой превышает требуемую на 10...15 %, т.к. в большинстве случаев заводские показатели в домашних условиях не обеспечиваются. Чем выше мощность топки, тем быстрее можно обогреть помещение и тем дольше можно использовать режим тления. Обычно в паспорте топки производитель указывает ее минимальную, номинальную и максимальную мощность. Ориентироваться нужно на номинальную, так как максимальная получена экспериментальным путем за короткий промежуток времени (три-пять часов) в почти идеальных условиях. Кроме того, длительная эксплуатация топки в режиме максимальной мощности приведет к ее преждевременному износу.

 

Особенности воздухообмена
Движение нагретого воздуха в системе воздухопроводов может быть естественным или принудительным с частичным 30-50% притоком наружного воздуха в камин для уменьшения энергозатрат и с притоком из помещения. В последнем случае необходимо учесть затраты на 100% нагрева наружного воздуха, который необходим для замены вытяжному.
 

Естественный воздухообмен без притока наружного воздуха

topka_002

6918_3_b

Предполагает поступление горячего воздуха только в помещения, прилегающие к камину или расположенные над ним. Горячий воздух по главному каналу, соединенному с топкой, поднимается так же, как дым в дымоходе, а затем расходится по распределительным каналам. Это происходит только в вертикальных каналах, поэтому длину горизонтальных отрезков сокращают до минимума. Чем длиннее каналы и чем сложнее их сеть, тем сильнее помехи, возникающие при движении воздуха. Их может преодолеть только сила тяги в камине, которая напрямую зависит от разности температур нагретого и холодного воздуха, а также от высоты трубы. Если помехи сильнее тяги, горячий воздух не поступит в помещение. Использование принципа гравитации оправданно только в случае отопления двух-четырех помещений, расположенных недалеко от камина. К достоинствам естественного воздухообмен можно отнести то, что он не требует обслуживания, не зависит от поставок электроэнергии, не производит шум. Однако он чувствителен к смене давления и движению воздуха в канале, наружной температуры, силы ветра, от расположения камина, планировки помещений и имеет много ограничений, связанных с прокладкой воздушных каналов. Рекомендуем при редком использовании камина.

   

 

 


 

Механический воздухообмен без притока наружного воздуха
Используют для обогрева дома средней площади. В этом случае для равномерного движения и распределения воздуха естественного воздухообмена может быть недостаточно, поэтому на входе воздуха в камин или в главном канале монтируют вентиляторы, сохраняя при этом возможность работы системы в гравитационном режиме. Если одного вентилятора недостаточно, можно установить необходимое количество приборов, расположив их поочередно.
Для транспортировки горячего воздуха в канале используют высокотемпературные вентиляторы, устойчивые к высокой температуре и ее перепадам. Такие приборы имеют пропускную способность до 600 м3/ч и в состоянии распределять воздух на длинные расстояния. Лучше всего размещать их подальше от помещений, в которых находятся люди, например на чердаке или в «подсобках». Хотя механическая система гораздо дороже гравитационной, она позволяет прокладывать каналы разной длины и высоты, выбрав вентилятор требуемой мощности, достаточной для транспортировки воздуха к воздуховоду. Вентиляторы выбираются не только по расходу воздуха, но и по давлению которое они создают, а точнее - пересечение расхода и давления (рабочая точка).
Давление вентилятора, [Па] выбирают исходя из потерь давления на участках системы.
Возможно систему автоматизировать с контролем температуры в дымоходе, помещении и наружного воздуха, т.к. возможна ситуация, особенно при распале камина, когда отбор тепла будет влиять на тягу.

schemat

 

 


 

Механический воздухообмен с притоком наружного воздуха
Как говорилось выше, классический камин без энергоэффективных решений это чаще роскошь или предмет интерьера, чем теплогенератор, т.к. потребляет значительное количество наружного воздуха на зхамену вытяжному. Фактически, нагретый системой отопления или централизированной системой вентиляции улетает в дымовую трубу, как и средства на его нагрев. Вспомните советсткие фильмы про Шерлока Холмса, который сидел у камина накрывшись пледом - зачем, если камин теплогенератор.
Все дело в холодном воздухе, который легче теплого и стелиться по полу образуя крайне неприятные сквозняки. Данную проблемму решают системы с частичным притоком наружного воздуха, необходимость которого нагревать отпадает, т.к. он подводиться прямо в каминную топку снизу. Топку желательно купить с патрубками для забора наружного воздуха. Но практика показала, что брендовые фирмы-продавцы топок с десятилетием работы сами редко в курсе, что у них топки с притоком, что приходилось им показывать в их же выставочном зале.

pritok

Система оборудована:
- решетка забора наружного воздуха и воздухораспределители приточного;
- адаптеры решеток и теплоизолированные воздуховоды на забор и подачу воздуха;
- рекуператор дымохода;
- вентилятор центробежный высокотемпературный;
- фильтр грубой очистки наружного воздуха;
- дроссель-клапанами для регулировки расхода воздуха по помещениям.

Если систему дополнить калорифером догрева воздуха после рекуператора камина, то даже без камина система сможет выполнять роль воздушного отопления. Для полностью автоматической работы, возможно ее согласовать с системой автоматики на датчиках температуры и щите управления.

 


 

Материалы для воздушных каналов
Для прокладки воздуховодов (каналов), по которым движется горячий воздух, используют кирпич или воздуховоды из оцинкованной, нержавеющей стали. Можно также установить готовые гибкие воздуховоды, но в этом случае нужно учесть, что эластичная труба длиной больше метра, особенно если она не распрямлена, увеличивает помехи (потери давления, [Па]) на пути воздушного потока, а значит, требует более мощного вентилятора, потребляющего больше энергии или необходимо живое сечение выполнить с запасом на складки со скоростью воздуха ниже, чем в стальном. Поэтому на длинных участках используют, как правило, оцинкованную сталь, а на коротких - эластичные трубы. Каналы, по которым движется нагретый воздух, должны быть теплоизолированы. Благодаря изоляции сокращаются потери тепла, частично гасится шум и повышается пожаробезопасность конструкции. Для обеспечения нормальной работы такого камина необходимо правильно организовать движение воздуха в каналах. Главной целью при этом является минимизация сопротивления потоку нагретого воздуха, что, в свою очередь, обеспечивается за счет создания идеально ровной внутренней поверхности каналов и уменьшения количества их изгибов. По этой причине при проектировании дома следует учесть, как минимизировать сопротивление воздушному потоку. Минимальные помехи создаются в прямых каналах с круглым сечением и большим диаметром. Для малых и средних домов эффективный размер каналов воздухопровода находится в диапазоне 0,1-0,25 м. Уменьшение сопротивления движению воздуха в системе, может быть достигнуто за счет соединения воздухопровода с камином отдельными каналами, избегая ответвлений и тройников. Если Вы планируете использовать принудительную подачу воздуха, следует помнить, о том, что воздуховоды не производят значимого шума, если скорость движения воздуха не более 4 м/сек. Для шумоглушения аэродинамического шума от вентилятора используют шумоглушители. Также источником "шумового загрязнения" может быть и сам воздухопровод, когда имеет небольшие размеры, неправильно подобран или плохо закреплен, что приводит к вибрации. Но вообще, если все сделать правильно, подобные проблемы отсутствуют.


Преимущества и недостатки каминного обогрева kamin

Преимущества
Отопительный прибор занимает мало места и быстро разогревается. Кроме того, каминный обогрев с системой воздухопроводов прост, надежен и доступен по цене. Он предполагает использование самого дешевого топлива - древесины - и особенно рекомендован тем, кто собирается уменьшить расходы на отопление дома.

Недостатки
Использование камина в качестве основного отопительного прибора требует больших запасов дров, которые нужно где-то хранить. Места возле воздуховодов нуждаются в постоянной уборке. Кроме того, следует регулярно чистить дымоход и избавляться от пепла.  Но все недостатки усугубляет низкое тепловой КПД (15—20 %), так как в открытый проем попадает в 8—15 раз больше воздуха. Чем требуется для горения, воздух забирает часть тепла и уносит его. Если необходим постоянный обогрев помещения, камин нужно постоянно топить, а это требует большого количества топлива. Для застройщиков домов представляет интерес объединение камина с печью. Печь эффективна для постоянного отопления дома, а камин является средством быстрого обогрева помещения и украшает интерьер. Печь и камин сооружают на общем фундаменте, такая конструкция дает значительную экономию материалов и полезной площади. Но на этом энергосбережение только начинается.

  recuperator

Рассмотрим подробнее принципиальную схему воздушного отопления камином. Как мы видим для увеличения теплоотдачи дымовых газов логично увеличить площадь теплоотдачи дымохода.

Это нам позволит выполнить рекуператор дымохода - 1м или 0,5м вставка в дымоход из нержавеющей стали с оребрением. Диаметр которой равен диаметру канала дымохода.
В данной конструкции запрещено использовать заклепочное соединение вследствии высоких температур и агресивной кислотной среды. Некоторые организации производят рекуператоры дымоходов из дешевой нержавейки, которая выше температуры 400С теряет все свои кислотностойкие качества.
О агрессивной среде в дымоходы Вы можете ознакомиться в разделе дымоходы.

 

 

 


 

 

Подробнее:
alt Дымоходы. Общие данные
alt Элементы дымоходов из нержавеющей стали и их подбор
alt Монтаж дымоходов

JoomlaWatch 1.2.12 - Joomla Monitor and Live Stats by Matej Koval
YOOtheme design - Powered by Joomla