Ovn med vandkreds til opvarmning af hus: kendetegn ved ovnvarme + valg af optimal løsning

Brænde og kul er i mange regioner stadig de mest tilgængelige brændselstyper, som bruges til opvarmning af private huse. Men ovnvarme vælges ikke kun på grund af billigheden og den brede tilgængelighed af energikilden, men også på grund af de lave installationsomkostninger.

Men ud over de mange fordele har en ovn med vandkreds til opvarmning af huset også en række ulemper. En sådan løsning er langt fra altid optimal. Lad os prøve at forstå nuancerne i et sådant varmesystem.

Kendetegn ved ovnbaseret opvarmning

Ovnovarme er normen i russiske landsbyer, hvis pålidelighed og praktiske værdi er blevet bevist gennem århundreder. Og i dag står der i mange landhuse ovne med komfur til madlavning og en bageovn til brødbagning.

Nogle af dem er udstyret med en vandkreds til varmesystemet, mens andre ikke er det. Men ejerne af landejendomme har ikke travlt med at smide dem ud og erstatte dem med moderne kedler. En mere pålidelig og problemfri opvarmningsmetode er endnu ikke opfundet.

Uden en vandkreds omkring huset kan en brændeovn kun opvarme et lille område omkring sig selv. Til opvarmning af et eller to rum er denne løsning acceptabel, men til et stort hus er det ikke.

Som brændsel i sådanne landsbyovne forbrændes:

• kul;
• tørv;
• brænde;
• briketter (eurobrænde).

Der er ingen væsentlig forskel mellem disse brændselstyper med hensyn til ovnens indre opbygning og installation af vandvarmesystemet i et privat hus. Nogle giver mere varme, mens andre brænder længere. Men brændkammerets konstruktion og rørføringsskemaet med varmebærer igennem rummene er ens i alle tilfælde.

Når man vælger ovnvarme, bør man ikke glemme brandsikkerhedsstandarderne for murstensovne – kun streng overholdelse heraf vil minimere brandrisikoen.

Blandt fordelene ved ovnvarme er:

• uafhængighed af strømforsyning;
• relativt lave omkostninger ved installation af varmesystemet;
• billighed af fast brændsel og mulighed for at bruge forskellige typer;
• ekstrem enkelhed i brug;
• langvarig varmeafgivelse (for murstenskonstruktioner);
• Alsidighed – egner sig samtidig til opvarmning og madlavning.

Hvis et privat hus ikke kan tilsluttes naturgas, så vil en brændeovn være det bedste valg til opvarmning.

Den eneste undtagelse er, når kul eller brænde ikke er tilgængelige i et bestemt område. Men en sådan mulighed i Rusland er mere undtagelsen end reglen.

To hovedulemper ved ovne med vandkredsløb er manglende mulighed for automatisering og problematisk regulering af varmeafgivelse i enkelte rum

Også blandt ulemperne ved ovnopvarmning bør nævnes:

• lang opvarmningstid af systemet inden varmeafgivelse;
• tab af megen brugbar plads i huset på grund af ovnens massivitet;
• stor vægt af ovnkonstruktionen i mursten;
• lav virkningsgrad på grund af betydelig varmetab gennem skorstenen;
• høj brandrisiko ved forkert brug.

En murstensovn til opvarmning og madlavning i et privat hus med vandopvarmning kan, afhængigt af design og antal rækker, veje fra 1,5 til 10 ton. Hertil kommer vægten af skorstenen.

Fundamentet til en sådan vægt kræver en kraftig og dyr omkostning, hvilket også kan betragtes som en ulempe ved de omtalte varmesystemer.

Opbygning af ovnens vandvarmesystem

Ovnen til det pågældende varmesystem bør ideelt set beregnes og bygges samtidig med huset. Hvis boligen allerede er opført, vil det være svært at installere en murstensovn. Og ofte viser det sig endda umuligt på grund af behovet for at lave et solidt fundament og ombygge tagkonstruktionen.

En ovn til vandopvarmning i et privat hus kan fremstilles ikke kun af mursten, men også af stål i form af en brændeovn med varmevekslerrør omkring brændkammeret for at opvarme varmemediet.

Vandopvarmning baseret på en ovn består af:

• selve ovnen (metal eller mursten);
• varmeveksler inde i eller omkring ovnens brændkammer, samt i form af en spiral omkring skorstenen;
• et fordelt kredsløb i huset med varmemedie og en ekspansionsbeholder på loftet.

I visse tilfælde suppleres dette varmesystem også med en cirkulationspumpe og en hydraulisk akkumulator. En sådan udvidet version anvendes dog yderst sjældent, da det kræver uafbrudt strømforsyning og fører til en fordyrelse af hele systemet.

Men den største fordel ved vandbaseret ovnopvarmning er billigheden af systemet. Det er ikke værd at tilføje dyre og fejlbehæftede komponenter.

Cirkulationsskema for vand i kredsløbet

Vandvarmesystemer i huse opbygges med naturlig (tyngdekraft) eller tvungen cirkulation af varmemediet. Hvis det er baseret på en brændeovn, er det bedst at foretrække den første mulighed.

Et system med naturlig vandcirkulation er billigere end et med tvungen cirkulation, og kræver i modsætning til dette ingen elektricitet.

Vandbaseret ovnvarme anbefales kun til en-etagers huse med et areal på op til 150 m². I dette tilfælde kan det gøres gravitationsbaseret uden ekstra pumper.

Hvis du skal opvarme et hus med to eller flere etager, er det bedre at gøre det med en kraftigere kedel. Ovnene til sådanne bygninger skal bygges enorme, hvilket er dyrt at realisere. Og du skal også hver gang lægge store mængder brændsel i den. Og det frarådes kraftigt på grund af øget risiko for brand.

Et klassisk ovnvarmesystem med naturlig vandcirkulation består af:

• en varmeveksler i ovnen;
• et kredsløb af metalrør;
• radiatorer (normalt erstattet af tykke rør i rummene);
• en ekspansionsbeholder.

Hvis du beslutter at lave vandvarme i et sommerhus selv, er det bedst at designe det efter denne ordning. Installation og beregning af denne mulighed er lettere end med tvungen vandcirkulation.

Et system med en cirkulationspumpe er mere egnet til kedler; baseret på en ovn mister det sin forhøjede varmeoverførsels effektivitet.

Hvis kedlen er automatiseret og opvarmer vand konstant efter behov, så fyres brændeovnen en eller to gange om dagen. Det er i disse øjeblikke, at varmemediet i ovnens brændkammer opvarmes for at afgive varme i rummene. Bagefter er det meningsløst at pumpe det rundt i kredsløbet med en pumpe. Vandet vil alligevel ikke blive opvarmet af noget i det kolde brændkammer.

Når man vælger en ovn til brænde eller kul, forventer private husejere normalt at få et autonomt varmesystem. Hvis man installerer pumpeudstyr, der kræver strømforsyning, så bliver det svært at tale om autonomi.

Ovn – mursten eller metal

En ovn af mursten tager længere tid at varme op, men afgiver også varmen længere til rummet omkring sig. Stål-analogen varmes hurtigt op og køles også hurtigt ned efter brændslets forbrænding. Dette problem løses delvist ved at have store mængder varmemedie i vandkredsløbet.

Men jo mere vand der skal opbevares i systemet, jo dyrere bliver det i materialer.

En metal-brændeovn med vandspiral til varmekredsløbet i private huse kan stilles direkte på trægulvet uden at lave et specielt fundament.

En stål-ovn til vandvarme med en effekt på 5–15 kW – uden brændsel og vand vejer denne konstruktion 100–300 kg. Sådan en brændeovn kan uden bekymring stilles på forstærkede bjælker. Ovnfundamenter skal støbes, når ovnen vejer mere end 700–800 kg. Hvis den er af mursten, så kan man bestemt ikke undgå betonarbejde.

Sammenlignet med en metalovn vejer en murstensovn mere, koster mere og er sværere at installere. Men den har højere virkningsgrad og mindre risiko for frysning af kredsløbet med rørbrud på grund af isdannelse indeni. Hvis man beslutter at gøre det grundigt for sig selv og permanent beboelse, anbefales det at vælge murstensvarianten.

Rør – rustfrit stål eller metal-plast

Hvis varmesystemet er baseret på en varmtvandskedel, kan dets tilslutning ikke kun laves med stålrør, men også med metalplast og polypropylen. Men hvis vandet skal opvarmes af en brændeovn, bør kredsløbet med varmebæreren kun laves af rustfrit stål.

Ved en stor fyring med brænde kan vandet i ovnens brændkammer spiral hurtigt opvarmes til 100 grader og koge; kun stål kan modstå sådanne temperaturer i længere tid.

Metalplast er designet til at arbejde med varmebærer opvarmet til 90–95 °C. Kortvarigt kan den tåle opvarmning til 110–120 °C. Automatikken i kedler og vandvarmere tillader dog ikke opvarmning af vandet til sådanne grader. Til gulvvarme opvarmes det til 30–45 °C, og til radiatorer til 60–65 °C.

Men i tilfældet med en brændeovn er temperaturer omkring 100 grader ikke blot mulige, men langt fra sjældne. Det anbefales ikke at risikere og spille russisk roulette ved at tilslutte denne ovn med metalplastrør. Det er bedst at foretrække mere pålideligt rustfrit stål.

Desuden vil de rørstykker, der kommer ud af brændkammeret fra spiralen til tilslutning af kredsløbets rør, helt sikkert blive opvarmet til meget høje temperaturer. De er mindre end en halv meter væk fra åben ild. Det er farligt at tilslutte plastrør til dem på grund af risikoen for smeltning.

Varmeafgivelse – radiatorer eller register

Varmetilførsel fra ovnen til varmekredsen sker i portioner over flere timer, så længe der brænder brænde eller kul i ovnen. Hvis der er lidt vand i varmesystemet, vil huset hurtigt køle ned. Derfor laves sådan opvarmning i landsbyer normalt af tykke stålrør og ikke på basis af radiatorer, som er mere velkendte for byboere. Et varmeregister til brændeovne er simpelthen ideelt.

Det klassiske skema for vandbaseret ovnvarme med naturlig cirkulation indebærer direkte kontakt mellem vand og atmosfære gennem en ekspansionsbeholder, men for almindelige radiatorer er luft i varmebæreren kontraindiceret.

Et rør af rustfrit stål med en diameter på 80–120 mm, der er lagt gennem huset, er et varmeregister bestående af fremløb fra ovnen og retur til den. I det rum, der er længst væk fra ovnen, forbindes disse linjer til én, og i de andre rum lægges de som to rørledninger langs ydervæggene.

Registret ser ikke så æstetisk ud som en radiator. Men den første mulighed er meget billigere og lettere at fremstille selv end den anden. For at implementere det skal man kun have erfaring med en svejsemaskine.

Varmeoverførselsarealet for et sådant kredsløb beregnes ved at multiplicere PI med rørets diameter og længde. Derudover skal man i beregningerne tage højde for termisk tryk i fremløb og returløb samt den vertikale afstand mellem rørledningerne.

Men ofte foretages sådanne beregninger ikke, og man tager et rør med en diameter på 80–100 mm og lægger det rundt om hele boligbygningens omkreds med en løkke i det fjerneste rum. Samtidig justeres varmeydelsen «efter øjet» og empirisk ved at tilføje en vis mængde brændsel til fyret.

Det er ikke uden grund at kredsløb med registre sammen med vandovne er så udbredte. De behøver ikke engang at blive beregnet; det er nok at tage et passende rør og svejse det.

Vælg varmeveksler til brændkammeret

Varmeveksleren til ovnen kan laves af kobber, stål eller støbejern. Kobbermuligheden bør straks udelukkes på grund af den høje pris. Det er ekstremt problematisk at lodde en sådan enhed selv.

Støbejerns radiatorer bør installeres inde i fyret med forsigtighed – på grund af termisk chok kan deres enkelte sektioner løsne sig fra naboelementerne.

Støbejern overgår stål med hensyn til tekniske parametre. Men det er problematisk at lave en varmeveksler til en brændeovn af det selv. Man kan kun tage et gammelt radiator til dette. Men her skal man tage højde for, at pakningen mellem sektionerne vil brænde væk i fyret. Og det er en direkte vej til tab af tæthed og vand, der løber ud i forbrændingskammeret.

Hvis man beslutter at lave en varmeveksler af en støbejerns radiator, er det bedst at tage modellerne MS-110-300 eller MS-90-300. De er små og passer nemt i fyret. Varmefladearealet for hver ribbe vil være omkring 0,14–0,16 m².

Ud fra disse tal kan man estimere, hvor mange sektioner der er nødvendige for et specifikt kredsløb. For hver 10 kvadratmeter husareal har man brug for 1 kW, hvilket vil være omtrent lig med 0,1 m² varmefladeareal af støbejerns varmeveksleren.

Ribberne på en støbejerns radiator er normalt forbundet med brug af varmebestandige gummipakninger. I en ovn fyr vil sådan en gummipakning brænde; den skal udskiftes med en asbestsnor.

Et andet aspekt ved at bruge en støbejerns radiator som varmeveksler er vanskeligheden ved at rense den for sod inde fra fyret. Fra tid til anden skal forbrændingskammeret rengøres, og de relief-ribber på «støbejernet» vil være meget til hinder herfor.

Den mest optimale mulighed for en varmeveksler er stål i form af:

• en spiral af flere rør;
• en jakke af pladestål.

De er lavet af lavkulstofstål St10...St20 med tykkelse 4–5 mm. Hvis man tager rør, så med diameter 30–50 mm.

Det er lettest at lave en stålvarmeveksler af pladestål – men kun overfladen, der vender ind i ildstedet mod ilden, vil deltage i varmevekslingen.

Rørversionen er mere effektiv med hensyn til varmeveksling, men den er også mere arbejdskrævende at fremstille.

Til beregning af varmeveksleren skal man bruge formlen:

Qy=K*(Tcp-Tk)

hvor:

• K – materialets varmeoverførselskoefficient (for lavkulstofstål tages 15–20, og for gråt støbejern – 50);
• Tcp – gennemsnitstemperatur af det opvarmende medium i ildstedet (Tmax+Tmin)/2;
• Tk – gennemsnitstemperatur af varmebæreren (Tfrem+Tilbage)/2.

Hvis der brændes træ i ovnen, så Tcp=(700+300)/2=500 °C og Tk=(80+60)/2=70 °C. Resultatet bliver Qy=15*(500-70)=6.450 kcal/time. Det vil sige, at per kvadratmeter af den mod ilden vendte overflade af varmeveksleren vil der komme cirka 7,5 kW/time.

For kul er beregningerne følgende – Tcp=(1000+600)/2=800 °C og Tk=70 °C. Qy=15*(800-70)=10.950 kcal/time=12.734 W/time. En kvadratmeter af varmevekslerens overflade vil give omkring 12,7 kW/time.

Derefter dividerer vi den nødvendige effekt til opvarmning af et bestemt hus med det beregnede tal, afhængigt af planerne for brug af den ene eller den anden type brændsel.

For eksempel, for et sommerhus på 150 m² har man brug for omkring 15 kW. Hvis det opvarmes med træ, vil der kræves en varmeveksler med varmevekslingsareal på 15/7,5=2 m². Det er den overflade, der vender mod flammen og opvarmes.

Hvis der vælges en rørspiral, beregnes dens længde efter formlen:

S=2*3,14*D*L

hvor:

S – beregnet areal;

D – rørdiameter;

L – nødvendig længde.

Parametrene for en jakke af stålplade er endnu nemmere at beregne; den består normalt af to rektangler på siderne af brændkammeret.

Valg af den optimale løsning

I et allerede bygget hus vil det være svært at installere en massiv murstensovn. Vandopvarmning i dette tilfælde er bedst organiseret på basis af en metalovn, som det er tilladt at placere på et forstærket trægulv uden at støbe fundament.

Dog, hvis der er mulighed for at lave en fundamentbase som det skal være, bør man foretrække en mere pålidelig ovnkonstruktion af mursten.

Vandkreds rundt i huset til en brændeovn er bedst lavet af tykke stålrør og med naturlig cirkulation af varmebæreren.

Installation af en cirkulationspumpe og/eller en akkumulatortank i det pågældende varmekreds – det er spild af penge og ingen ekstra fordel. De vil kun komplicere systemets installation. Og ved strømafbrydelse vil disse enheder endda skabe problemer. Mens en opvarmningsvariant uden dem ved problemer i elnettet fortsat roligt vil opvarme huset.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Valg af varmevekslerform til brændeovn:

Oversigt over murstensovn til vandopvarmning i sommerhus:

Opbygning af en murstensovn til opvarmning og madlavning med gennemgang af mønstret:

Det er svært at kalde vandopvarmning baseret på en brændeovn for ideel og meget effektiv. Men denne opvarmningsmulighed for private hjem er den mest pålidelige samt billig og enkel at implementere. Man skal bare ikke tilføje en cirkulationspumpe og automatik til dette kredsløb. De fungerer fra elnettet og gør hele systemet ikke-autonomt, hvilket fjerner en af dets vigtigste fordele.