Kako narediti pečno ogrevanje v zasebni hiši z zračnimi ali vodnimi krogi

Obstaja veliko načinov ogrevanja zasebne hiše, povezanih z uporabo plina in elektrike. Toda kljub obilici sodobnih metod je pečno ogrevanje še vedno aktualno pri urejanju podeželskih hiš in počitniških hišic.

Strinjajte se, nič ne poudari barve ruske koče kot peč na drva. Poleg tega se ogrevanje na trda goriva šteje za eno izmed ekonomičnih možnosti.

Organizacijo ogrevalnega sistema začnemo z izbiro pečne opreme in določitvijo tipa ogrevalnega kroga. Predlagamo, da se seznanite z napravo in načeli delovanja vodnega in zračnega ogrevanja na osnovi peči. Za boljše razumevanje vprašanja smo gradivo dopolnili s shemami in nazornimi fotografijami.

Ogrevanje s pomočjo zračnega sistema

Razlog za trajno prednost, ki jo lastniki zasebnih hiš dajejo pečni možnosti ogrevanja, je v ekonomičnosti delovanja – dostopnosti drv, gorivnih briketov ali premoga.

Pomanjkljivost je v omejenosti obdelovalnega prostora, ki jo je mogoče odpraviti z napravo vodnega in zračnega sistema na osnovi opečnega agregata.

Specifičnost naprave ogrevanja nizkih stavb s pečjo je predstavljena v fotoizboru:

Načelo delovanja zračnega ogrevanja na osnovi peči ali kamina je v prenosu toplega toka, segretega na delovno temperaturo v toplotnem izmenjevalniku ali kotlu. Zrak vstopa bodisi neposredno v prostor bodisi skozi zračne kanale.

Zaradi relativno kratke poti ne uspe izgubiti temperature. Posledično se doseže enakomerna porazdelitev toplote po hiši.

Komoro za ogrevanje zraka namestijo nad kurišče, tako da vroča zgornja površina kurišča in dimnik prenašata nanjo največjo količino toplote. Kroženje zraka poteka naravno ali s pomočjo ventilatorjev.

Jeklena peč tovarniške izdelave za ogrevanje prostora velikosti 120 m² s pomočjo zračnih tokov stane približno 120 €.

Naravno kroženje nastane zaradi razlike v gostoti hladnega in vročega zraka. Hladni zrak, ko vstopi v grelno komoro, izpodriva vročega v zračne kanale.

Tak način ne zahteva električne energije, vendar se pri premalo hitrem gibanju zraka skozi grelno komoro ta močno segreje, kar lahko povzroči težave.

Zračno ogrevanje z naravnim gibanjem ogretega zraka zahteva namestitev zračnih kanalov za usmerjeno gibanje. Pri prisilnih različicah gibanje zraka spodbuja ventilator (+).

Prisilno kroženje poteka z uporabo ventilatorjev ali črpalk. Vendar pa je ogrevanje prostorov hitrejše in bolj enakomerno. Pri prisilnem prezračevanju je mogoče z uravnavanjem njegovega načina enostavno upravljati količino dovajanega zraka v posamezne prostore ter tako določati mikroklimo posameznih sob v hiši.

Glede na vrsto dovoda hladnega zraka se sistemi delijo na dve vrsti:

• S popolno recirkulacijo. Segrete zračne mase se izmenjujejo z ohlajenimi znotraj enega prostora. Slabost sheme je, da kakovost zraka pada pri vsakem ciklu ogrevanja/hlajenja.
• Z delno rekultivacijo. Izvaja se zajem dela svežega zraka z ulice, ki se primeša k delu zraka iz prostora. Po segrevanju se mešanica dveh zračnih porcij dostavi potrošniku. Prednost je v stabilni kakovosti zraka, pomanjkljivost pa v energetski odvisnosti.

Jasno je, da v prvo skupino spadajo kanalski sistemi z naravnim gibanjem zračnega prenosnika toplote. V drugo skupino spadajo različice s prisilnim premikanjem zraka, za gibanje katerega ni nujno vzpostaviti omrežja zračnih kanalov.

Dotok zraka z ulice daje sistemu z naravnim kroženjem dodaten impulz, kar omogoča, da se izognemo uporabi ventilatorjev.

Glavne prednosti zračnega ogrevanja v primerjavi z vodnim:

• visok izkoristek;
• brezhibnost;
• odsotnost radiatorjev v prostorih.

Ureditev kroga s prisilnim gibanjem omogoča, da se izognemo gradnji sistema zračnih kanalov. Poleg tega lahko to različico kombiniramo s klimatizacijo, vlaženjem in ionizacijo zraka.

Če namestitev naprave, ki spodbuja gibanje ogretega zraka, ni predvidena, se za povečanje zmogljivosti peči uporabljajo naslednji načini:

Povečanje izkoristka bo samodejno povečalo hitrost gibanja zračnega toka: hitreje kot se zrak segreva, intenzivneje poteka menjava ohlajene in segrete zračne mase.

Glavne pomanjkljivosti zračnega ogrevanja v primerjavi z vodnim:

• pri uporabi peči ima temperatura dovedenega zraka velik razpon, za razliko od uporabe drugih grelnih sredstev;
• zračni kanali imajo velik premer, zato je potrebno montažo izvesti v fazi gradnje;
• zaželena je namestitev peči v kletnem prostoru, sicer je potrebna uporaba ventilatorjev, ki povzročajo hrup.

Gibanje zraka v prostoru ima negativno stran – dviguje prah, vendar uporaba filtrov na izhodu iz zračnega kanala omogoča učinkovito lovljenje tega prahu, s čimer se zmanjša skupna količina prahu v hiši.

Druga značilnost zračnega ogrevanja, ki ima pozitivne in negativne strani, je hitrost prenosa toplote. Na eni strani se prostori segrejejo hitreje kot pri ogrevanju z vodnim krogom, na drugi strani pa toplotne vztrajnosti ni – takoj ko peč ali kamin ugasne, prostor začne ohlajati.

Za zagotovitev enakomernega tlaka v stranskih vejah zračnega kanala je treba preprečiti njihovo vključitev v zadnjih pol metra glavnega zračnega kanala.

Za razliko od vodnega ogrevanja montaža sistema zračnega ogrevanja ni prav nič zapletena. Vse elemente (cevi, odvode, prezračevalne rešetke) je mogoče preprosto povezati brez varilnih del. Obstajajo fleksibilni zračni kanali, ki lahko zavzamejo kakršno koli obliko, odvisno od geometrije prostorov.

Kljub temu sistemi zračnega ogrevanja na osnovi peči ali kaminov še niso dosegli široke razširjenosti. Veliko pogosteje se v individualni nizki gradnji za ogrevanje prostorov uporablja vodni krog.

Na osnovi peči ali kamina z opečnim ali jeklenim kuriščem je mogoče urediti tako zračno kot vodno ogrevanje.

Naprava vodnega ogrevanja na osnovi peči

Načela delovanja vsakega vodnega ogrevanja temeljijo na razporeditvi toplote iz lokalnega vira po celotnem prostoru s pomočjo gibanja vode po ogrevalnem krogu.

Osnovni elementi vodnega ogrevanja

Za shemo pečnega ogrevanja z vodnim krogom so osnovni elementi:

• peč ali kamin s toplotnim izmenjevalcem, v katerem se segreva voda;
• ogrevalni krog, kjer poteka oddajanje toplote v prostor;
• raztezna posoda za preprečevanje poškodbe sistema zaradi zvišanja tlaka;
• obtočna črpalka za zagotavljanje gibanja vode po krogu.

Obstajajo splošna pravila delovanja vodnega ogrevanja, kot so sheme razvoda, ki so dobro znana in se jih je treba držati. Vendar pa pri uporabi peči kot vira toplote obstajajo posebne zahteve, povezane z značilnostmi temperaturnega režima.

Načelo delovanja vodnega ogrevanja na podlagi peči ali kamina je preprosto, vendar je treba natančno izračunati parametre vseh elementov sistema.

Peči se ne segrejejo hitro in se počasi ohlajajo, prihaja do neenakomernega oddajanja toplote, in le pravilna namestitev vseh komponent sistema bo omogočila izogibanje težavam s kakovostnim ogrevanjem prostorov v hiši.

Vrste toplotnih izmenjevalnikov in načini namestitve

Za izdelavo toplotnega izmenjevalnika za peči se uporablja pločevinasto “črno” jeklo ali toplotno obstojno nerjavno jeklo. Uporaba litega železa kot materiala za proizvodnjo je otežena, vendar je mogoče uporabiti že pripravljene izdelke iz litega železa, kot so radiatorji iz litega železa.

Možna je uporaba bakra, ki ima boljšo toplotno prevodnost v primerjavi z jeklom, vendar bo cena takšne naprave visoka. Priporočljivo je izdelati toplotni izmenjevalnik iz jekla debeline najmanj 3 mm. Pri visokih temperaturah peči, ki nastanejo pri uporabi premoga ali, še posebej, koksa, je treba uporabiti jeklo debeline 5 mm.

Toplotne izmenjevalnike lahko pogojno razdelimo v tri vrste:

• registre, spiralne grelnike in radiatorje, ki so sestavljeni iz niza cevi;
• srajce (kotle), zvarjene iz pločevinastega jekla;
• kombinirano različico v obliki navpičnih sten, povezanih s cevmi (tako imenovane “knjižice”).

Srajce iz pločevinastega jekla je lažje izdelati in jih je lažje očistiti produktov zgorevanja goriva, vendar imajo cevne konstrukcije večjo grelno površino. Pri izdelavi srajce je treba upoštevati presežni tlak vode, ki nastane pri uporabi membranske ekspanzijske posode ali dviga vode na veliko višino.

Toplotni izmenjevalnik za vodno ogrevanje na osnovi peči je mogoče urediti iz priročnih materialov:

V tem primeru je treba uporabiti jeklo debeline najmanj 5 mm in dodatno okrepiti stene z ojačitvenimi rebri, da se prepreči njihova deformacija.

Oblike cevnih konstrukcij so lahko različne, vendar je treba upoštevati pogoj, da je notranja velikost cevi premera najmanj 3 cm. V nasprotnem primeru je pri počasni hitrosti kroženja ali previsoki temperaturi verjetno vrenje vode.

Registre izdelujejo praviloma iz profilnih cevi, ne iz okroglih cevi, da olajšajo varilna dela.

Toplotni izmenjevalnik potrebne velikosti je mogoče izdelati samostojno. V tem primeru je treba posvetiti povečano pozornost kakovosti varjenja. Če pride do puščanja toplotnega izmenjevalnika, bo vsa voda stekla v peč.

Poleg tega bo za odpravo težave treba opraviti veliko količino dela: razstaviti peč, odstraniti, zvariti in vrniti toplotni izmenjevalnik ter nato ponovno sestaviti peč.

Obstajata dve možnosti namestitve toplotnega izmenjevalnika. V prvem primeru ga namestijo neposredno v kurišče, kar znatno zoži njegov prostor. V drugem pa registre namestijo v pokrov peči brez obratnega toka, vendar ima sama peč v tem primeru bolj zapleteno konstrukcijo.

Ob prisotnosti kape peči je bolje toplotni izmenjevalnik namestiti v kapa: tam je prav tako vroče, prostor kurišča pa ostane nespremenjen

Pri namestitvi cevnega tipa toplotnega izmenjevalnika je treba pustiti režo med njim in steno peči. To je potrebno za boljše segrevanje toplotnega nosilca in tudi za možnost čiščenja registra. Občasno je potrebno čistiti tako srajce kot registre, saj se v primeru močne zamašitve s pepelom zmanjša učinkovitost izmenjave toplote.

Ob prisotnosti kuhalne plošče se čiščenje izvede po njeni odstranitvi. Če ima peč samo ogrevalno funkcijo, se čiščenje izvede skozi kuriščna vrata.

Kroženje vode v ogrevalnem krogu

Osnovna načela organizacije naravnega kroženja vode v sistemu so v modeliranju "pospeševalnega kolektorja" na izhodu iz toplotnega izmenjevalnika in v ustvarjanju stalnega naklona cevi ogrevalnega kroga v velikosti 3–5°.

Splošni pomen "pospeševalnega kolektorja" je v tem, da se segreta voda iz peči dvigne navpično navzgor, nato pa se porazdeli po ogrevalnem krogu.

Kroženje poteka zaradi razlike v specifični teži hladne in tople vode. Hladna voda je težja od tople in med odtekanjem k toplotnemu izmenjevalniku izpodriva toplo vodo navzgor po cevi. Vstopna točka "povratka" mora biti nižje od izstopov vode iz ogrevalnih radiatorjev, sicer bo kroženje vode zelo počasno ali pa ga sploh ne bo.

Pospeševalni kolektor je potreben tudi za kratke ogrevalne kroge v primeru uporabe naravnega kroženja

Za povečanje hitrosti premikanja vode po ogrevalnem krogu namestijo obtočno črpalko. Tako pride do hitrejše in enakomernejše porazdelitve toplote po hiši. Hkrati je mogoče uporabiti več črpalk za različne ogrevalne kroge.

Ob prisotnosti napetostnih sunkov je treba uporabiti stabilizator napetosti, saj lahko okvara črpalke povzroči resne posledice za celoten sistem.

Črpalke lahko pogojno razdelimo v dve skupini glede na položaj motorja: s "suhim" rotorjem in "mokrim" rotorjem. Po vrsti napetosti: modeli, ki delujejo na omrežje 220 V, in črpalke, ki delujejo na napajalnike 12 V.

Motor v črpalkah z “subim” rotorjem je izoliran od potopljenega gonilnega kolesa s tesnilnimi obroči. V primerjavi s črpalkami s potopljenim motorjem imajo “suhe” črpalke višji izkoristek.

Vendar pa med pomanjkljivosti lahko štejemo visoko raven hrupa, potrebo po rednem vzdrževanju in krajšo življenjsko dobo motorja. Zato se v zasebnem domu praviloma uporabljajo obtočne črpalke z “mokrim” rotorjem.

Izbira vrste napajanja črpalke je odvisna od možnosti naravnega kroženja vode v sistemu. Če to brez črpalke ni mogoče, je treba izbrati možnost s podporo napetosti 12 V in neprekinjenim napajanjem.

V nasprotnem primeru lahko ob izpadu električne energije pride do vrenja vode in okvare sistema. Če je naravno kroženje mogoče, je bolje kupiti pogostejšo in cenejšo različico z napajanjem 220 V.

Če priključite črpalko z napetostjo 12 voltov na neprekinjeno napajanje, vam ni treba skrbeti za delovanje ogrevalnega sistema.

Pri namestitvi črpalke z napajanjem 220 V je treba zagotoviti možnost delovanja ogrevalnega sistema ob izpadu električne energije. V ta namen se na cev namesti zaporni ventil, mimo njega pa se montira obvodna cev s črpalko (tako imenovani “bypass”).

Na obvodni cevi pred črpalko se namesti ventil s filtrom, za njo pa zaporni ventil. Z uravnavanjem položaja zapornih ventilov na glavni in obvodni cevi je mogoče vklopiti način prisilnega in naravnega kroženja.

Praviloma se črpalka namesti na “povratni” vod blizu peči, da je temperatura tekočine, ki teče skozi napravo, čim nižja. To bo znatno podaljšalo življenjsko dobo črpalke.

Poleg tega je treba čim več krmilnih elementov ogrevalnega sistema namestiti na enem mestu, da je v primeru izrednih razmer mogoče hitro ukrepati.

Montaža obvodne cevi (bypass) omogoča delovanje ogrevalnega sistema ob izpadu električne energije, hkrati pa omogoča odstranitev črpalke brez izpusta vode.

Pravila uporabe ekspanzijske posode

Tekočina se pri segrevanju razširi, in če se to zgodi v zaprtem sistemu, se tlak v njem močno poveča, kar lahko povzroči preboj vode. Uporaba varnostnega ventila ni smiselna, saj se po ohladitvi vode in zmanjšanju njenega volumna v sistem spusti zrak.

Zato se v ogrevalnih krogih s prisilnim pretokom vode uporabljajo posebni ekspanzijski rezervoarji, ki so lahko odprtega ali zaprtega tipa. Njihov volumen se izračuna ne le glede na maksimalno toplotno raztezanje tekočine (5–7 %), ampak tudi glede na možnost vrenja sistema.

Rezervoar odprtega tipa opremlja vodni krog pečnega ogrevanja gravitacijskega tipa, torej z naravnim prenosom toplotnega nosilca. Predstavlja kovinsko posodo poljubne oblike, nameščeno na samem vrhu ogrevalnega kroga. Neposredno je povezan z atmosfero, zaradi česar toplotni nosilec delno izhlapeva.

Cevovod se priključi na dno ali spodnjo četrtino rezervoarja, na vrh pa se privari odcep za odvajanje vode v primeru prelivanja in za izpust zraka iz sistema. Praksa kaže, da mora volumen rezervoarja odprtega tipa znašati vsaj 15 % volumna vode v ogrevalnem sistemu.

Ekspanzijski rezervoar odprtega tipa se praviloma namesti v tehničnem prostoru in njegov videz ni pomemben.

Rezervoar zaprtega ali membranskega tipa je zaprta posoda z membrano v notranjosti. Voda pri segrevanju povečuje tlak, razteza membrano in vstopa v rezervoar. V primeru presežnega tlaka se aktivira avtomatika in odvečni toplotni nosilec se izpusti v kanalizacijo.

Po prvem izpustu običajno ni več razlogov za njegovo ponovitev, saj volumen toplotnega nosilca postane enak volumnu sistema.

Zaprti membranski rezervoar se montira pred črpalko. Takšna posoda se v nasprotju z rezervoarjem odprtega tipa ne more sama znebiti zraka, zato je treba na vrhu ogrevalnega kroga namestiti ventil Majevskega (mehanski odzračevalnik) ali njegov avtomatski ekvivalent.

Edini element membranskega rezervoarja, ki lahko sčasoma odpove, je membrana, zato je bolje kupiti rezervoar z možnostjo njene zamenjave.

Pri nakupu rezervoarja zaprtega tipa, ki ga včasih imenujejo hidroakumulator, je glavno, da ga ne zamenjate s hidroakumulatorjem za oskrbo z vodo.

Za membranski rezervoar, ki se uporablja v ogrevanju, je delovna temperatura pomembna do 120 °C, tlak pa do 3 bar. Za oskrbo z vodo se uporabljajo rezervoarji s temperaturo do 70 °C in tlakom do 10 bar.

Izbira med cevmi in radiatorji

Kot vodni krog pri pečnem ogrevanju lahko uporabite sistem plastičnih cevi z radiatorji (grelniki) ali sistem kovinskih cevi. Glavna prednost uporabe radiatorjev je, da so lepšega videza v primerjavi z masivnimi zračnimi kanali.

Plastični razvod je mogoče brez težav skriti v tla, saj ne oddaja toplote. Čeprav mora biti po pravilih razvod vodnega ogrevanja odprt. Vendar imajo polimerni cevovodi omejitve: ne smejo se polagati tam, kjer obstaja nevarnost taljenja in neposrednega delovanja UV.

Prednost kovinskih cevi je nižja cena celotnega ogrevalnega kroga, enostavnost montaže in redkejše težave pri delovanju sistema.

Uporaba kovinskih ogrevalnih cevi namesto sistema radiatorjev z metaloplastičnim priključkom je upravičena, če estetski vidik oblikovanja prostora ni pomemben.

Pomembna prednost sistema z radiatorji je enostavnost uravnavanja temperature. Tudi najbolj natančni izračuni temperaturnega režima prostora se lahko prilagodijo. Na primer, majhnemu otroku do 6 mesecev priporočajo temperaturo 19–21 °C, medtem ko se udobna temperatura v preostalem delu hiše šteje za 25 °C.

Da bi v sobi zagotovili takšno temperaturo skozi daljše časovno obdobje, je treba popolnoma ali delno zapreti ventil za dovod toplote na enega od radiatorjev. V primeru kovinske cevi je težavo mogoče rešiti tudi, vendar na bolj zapleten način: z zmanjšanjem toplotne moči segmenta cevi s pomočjo poliuretanske pene ali folijske lupine.

Druga možnost ogrevalnega kroga je lahko vodno talno ogrevanje. To je zelo udoben način dovajanja toplote z vidika človeškega občutka, vendar je montaža talnega ogrevanja bistveno bolj delovno intenzivna kot prej obravnavane možnosti.

Poleg tega pri uporabi talnega ogrevanja ni mogoče zagotoviti naklona za naravno kroženje vode, kar v kombinaciji z majhnim premerom cevi talnega ogrevanja vodi do obvezne uporabe obtočne črpalke.

Za potiskanje vode skozi cevi talnega ogrevanja je treba uporabiti črpalko, naravno kroženje pri takšni geometriji ogrevalnega sistema ne bo delovalo.

Preprečevanje zmrzovanja ogrevalnega sistema

Uporaba vode kot ogrevalnega medija ima eno pomanjkljivost – v primeru zmrzovanja ogrevalnega sistema se poškodujejo cevovod in naprave. Še posebej težko je v tem primeru obnoviti toplotni izmenjevalec, vgrajen v peč.

Ta težava je pomembna za hiše, ki pozimi morda dlje časa niso ogrevane. Eden od načinov za preprečitev poškodbe sistema je uporaba antifriza, namenjenega ogrevalnim sistemom, namesto vode.

Za stanovanjske prostore se kot antifriz uporabljajo tekočine na osnovi propilenglikola, kot nestrupene snovi v nasprotju z etilenglikolom.

Vendar ima zamisel o uporabi antifriza svoje pomanjkljivosti:

• antifriz na osnovi propilenglikola je drag (od 0,8 €/liter);
• Specifična toplotna kapaciteta antifriza je manjša kot pri vodi (približno za 15 %), zato sta potrebna večja moč peči in večja površina ogrevalnih naprav v prostorih;
• Antifriz ima višjo dinamično viskoznost kot voda, zato je potrebna močnejša obtočna črpalka, naravno kroženje pa ni mogoče;
• Pri segrevanju se antifriz razširi do 40%, zato je treba uporabiti veliko zaprto ekspanzijsko posodo.
• Propilenglikol je zelo tekoč, zato prodira skozi spoje v ogrevalnem sistemu, skozi katere voda ne prodira.
• Propilenglikol ni združljiv s pocinkanimi cevmi, ker ob stiku aditivi antifriza izgubijo lastnosti.
• Pri vrenju antifriza (kar je verjetno pri uporabi peči) pride do nepovratne kemične reakcije, zaradi česar bo treba celoten sistem izprazniti in ponovno napolniti z antifrizom.

Za antifriz je treba ogrevalni sistem izračunati vnaprej – njegova uporaba v projektih, izvedenih za vodo, je precej problematična.

Poleg tega bo projekt z uporabo antifriza znatno dražji od sistema vodnega ogrevanja. Zato njegova uporaba še ni postala široko razširjena v zasebnih hišah s pečnim ogrevanjem, za preprečevanje zmrzovanja pa se uporabljajo druge metode.

Pri izbiri tekočine za ogrevalni sistem je treba upoštevati ne le fizikalno-kemijske lastnosti, ampak tudi njeno nevarnost za okolico.

Izpuščanje vode iz kroga in plašča ali registra peči je najpogostejša rešitev težave ob daljši odsotnosti lastnikov hiše. Poleg dodatnega dela je treba k slabostim te metode prišteti dostop zraka do kovinskih elementov sistema z notranje strani in posledično širjenje korozije.

Prav tako se kot rešitev težave za kratek čas uporablja vključitev električnega kotla majhne moči v ogrevalni krog. Njegovo delovanje na minimalni ravni porabe energije lahko začasno vzdržuje pozitivno temperaturo vode.

Električni kotel majhne moči, priključen na ogrevalni sistem, lahko vzdržuje pozitivno temperaturo vode v primeru daljše odsotnosti lastnikov.

Zaključki in koristen video na to temo

Delovni ogrevalni sistem na osnovi peči in vodnega kroga v zasebni hiši s površino 80 kvadratnih metrov:

Dovajanje toplote v ogrevalni sistem iz peči in kaminov poteka v porcijah, kar otežuje nalogo izračuna parametrov elementov ogrevalnega kroga. Izvajanje del za predelavo kroga je precej problematično, zato se ob pomanjkanju izkušenj na tem področju raje obrnite na strokovnjake, ki imajo veščine za reševanje tovrstnih nalog.

Imate izkušnje z organizacijo pečnega ogrevanja? Ali na ta način ogrevate svoj dom in bi radi delili vtise o uporabi peči? Prosimo, pustite komentarje in postavljajte vprašanja. Obrazec za povratne informacije se nahaja spodaj.