Durante miles de años, las personas han utilizado la leña como fuente de calor para mantener calientes sus hogares. Pero con el advenimiento de las últimas tecnologías, el consumo de este tipo de combustible ha perdido relevancia, ya que la humanidad comenzó a dar preferencia a la electricidad, el gas natural y los derivados del petróleo. Pero en el sector privado, la leña todavía tiene demanda.
Características de diseño y principio de funcionamiento.
A pesar de la variedad de tipos de calderas de leña para calentar una casa, su dispositivo es similar.
Cada unidad de calefacción consta de:
- cámaras de combustión de combustibles sólidos;
- intercambiador de calor de agua;
- estructura de chimenea;
- cenicero.
La caldera de leña más simple para calentar según el dispositivo estructural es una estufa de barriga, en la que se calienta el agua durante la combustión de la madera, que luego ingresa al sistema de calefacción. Pero en este caso, la eficiencia del equipo es insignificante y el consumo de madera es grande.
En el proceso de mejora, las calderas de leña modernas para una casa privada se equiparon con una función de combustión prolongada, por lo que tienen un dispositivo más complejo. En este caso, el combustible se carga en la cámara de combustión, después de lo cual emite calor durante la combustión al intercambiador de calor integrado en la unidad.
Las tuberías están conectadas a él, que están destinadas a suministrar líquido calentado al sistema de calefacción del hogar. Está equipado con radiadores, tuberías y un dispositivo de expansión.
Una caldera para calentar una casa de leña y una estructura de chimenea suministran calor a la habitación en la que se encuentran. Después de la combustión del combustible, aparece humo: a través de la chimenea se expulsa a la atmósfera y el hollín se acumula en sus paredes. Al mismo tiempo, debe recordarse que su gran capa en la tubería provoca una disminución de la tracción y un aumento del riesgo de incendio.
Los conductos de escape de humo se limpian a través de aberturas especiales cubiertas con amortiguadores. Para hacer esto, use volantes y cepillos. Gracias al desarrollo de tecnologías modernas, han aparecido composiciones especiales que se agregan a una caldera de leña para calentar agua en una casa privada; durante el proceso de combustión, ayudan a limpiar los canales de la chimenea desde el interior.
El suministro de refrigerante frío y agua calentada desde el intercambiador de calor se debe a las tuberías. Los electrodomésticos modernos están equipados con dispositivos automáticos que simplifican el mantenimiento de la caldera.
Éstos incluyen:
- Sensor de temperatura que envía señales al ventilador de entrada de aire.
- Sensor de presión que señala el exceso del valor requerido.
- Sensores de presión de refrigerante.
La eficiencia de una caldera de calefacción de leña depende de la calidad del combustible utilizado. Si se necesita leña para el suministro de calor, no se pueden usar briquetas de carbón y turba. Además, no se debe usar leña insuficientemente seca, ya que se forma mucho hollín y vapor durante el proceso de combustión, como resultado de lo cual será necesario limpiar la caldera.
Alcance del uso de calderas de leña.
El sistema de calefacción de leña en una casa privada es popular entre los residentes de áreas rurales donde no hay suministro central de gas y la calefacción con electrodomésticos es costosa. Este método de calefacción también tiene demanda entre los residentes de verano.
Además, las unidades de leña se utilizan cuando se visitan los baños rusos, donde realizan dos funciones: calentar y calentar agua.
Ventajas y desventajas de una caldera de calefacción de leña.
Las ventajas incluyen:
- Independencia de la fuente de alimentación. Las unidades no dependen de caídas de voltaje y falta de energía eléctrica.
- Obtención de calor respetuoso con el medio ambiente. Como resultado de la combustión de la madera, no se forman compuestos nocivos para la salud. Es cierto que si no se siguen las medidas de seguridad, existe el peligro de intoxicación por dióxido de carbono.
- Disponibilidad de combustible. Al vivir en una región forestal, sus habitantes pueden abastecerse de materias primas gratuitas. Además, es posible calentar una casa de campo con una caldera de leña utilizando residuos sólidos domésticos de origen orgánico.
- Precio asequible de la unidad y accesorios a la misma.
- Fácil instalación y posterior funcionamiento de la caldera.
De las deficiencias, cabe señalar:
- La necesidad de cuidar constantemente la casa.
- El peso significativo de la unidad está hecho de hierro fundido, pero por otro lado, este material es más duradero.
- Mayor consumo de combustible ya que la madera libera una pequeña cantidad de energía térmica.
- Falta de mantenimiento de la temperatura requerida en modo automático.
- Baja eficiencia, que no supera el 80%.
- Las calderas de calefacción de leña para una casa privada son grandes y, para obtener el grado de calefacción requerido, es necesario quemar mucha leña a la vez.
Instalación de una caldera de leña para calentar una casa privada.
Para garantizar un funcionamiento eficiente y seguro, se requiere una instalación de calidad de la unidad:
- Localización. Los equipos de leña necesitan mucho aire, por lo que los aparatos de bajo consumo se ubican en las áreas auxiliares del hogar, donde hay suministro y ventilación de escape. Si la potencia de la unidad es de 50 kW o más, se debe equipar una sala separada para la sala de calderas, en la que el volumen utilizable exceda los 8 metros cúbicos. Una caldera de leña para calentar una casa particular se monta sobre una base sólida, lo más uniforme e ignífuga posible, como hormigón, baldosas o gres porcelánico. Las paredes de la sala de calderas también deben estar acabadas con materiales no combustibles y la sala debe estar equipada con ventilación forzada.
- Requisitos de diseño de chimenea. Para hacer una chimenea, puede usar acero inoxidable, tubos de metal de paredes gruesas o cerámica. Los expertos consideran que una chimenea tipo sándwich de acero inoxidable es la mejor solución para las calderas de leña con calentamiento de agua para el hogar. Se ensambla fácilmente a partir de elementos, incluidas tuberías sujetas con abrazaderas, pasajes de techo y una plataforma de descarga. Tal chimenea se puede quitar tanto a través del techo como a través de las paredes del hogar. Para asegurar el tiro requerido, la altura del tramo recto de la chimenea debe superar los 6 metros con una potencia del aparato de 16 kW.
La elección de una unidad de leña para calentar agua.
En primer lugar, es necesario calcular la potencia del equipo de calefacción en kilovatios. La información necesaria sobre este parámetro está disponible en el pasaporte de la caldera. Generalmente se acepta que se requiere un kilovatio de potencia para calentar 10 "cuadrados" de un área. Los locales que no estén suficientemente aislados necesitan su reserva, que es del 20 - 30%.
Al elegir, debe prestar atención a la potencia nominal y otras funcionalidades de la caldera, ya que en otoño y primavera no se utilizará en todo su potencial.
Si se planea utilizar la unidad para un sistema de calefacción de leña y agua caliente, también debe comprar una caldera externa y proporcionar una reserva de energía.
Al elegir un dispositivo, se tiene en cuenta el material de su fabricación, generalmente es acero o hierro fundido. Una caldera de acero pesa un poco, tiene un diseño de horno más simple en comparación con los productos de hierro fundido. La chimenea de las unidades de acero es más larga y, por lo tanto, el refrigerante que contienen se calienta de manera más eficiente. La limpieza de la cámara de combustión para equipos de acero consiste en eliminar los depósitos del cenicero.
Los electrodomésticos de hierro fundido tienen una chimenea más corta y, debido a la superficie acanalada, se crea una mayor área de intercambio de calor. Las partículas de la combustión se depositan sobre él, por lo tanto, para removerlas, se requiere el uso de raspadores, atizadores y cepillos. Pero la capacidad calorífica de los modelos de hierro fundido es mayor.
Todas las unidades de leña se pueden dividir en varios tipos:
- caldera de pirólisis: utiliza leña y el gas emitido al mismo tiempo para generar calor;
- caldera de pellets: los gránulos comprimidos se pueden usar como combustible, para los cuales el aserrín, las virutas, la corteza, los desechos agrícolas, etc. son materias primas;
Modelos Populares
Los siguientes modelos de equipos de calefacción a leña tienen demanda entre los consumidores:
- Budero. Los productos Logano G 211-26 D se pueden cargar con varios combustibles sólidos: madera, carbón, coque, pellets. Hay dispositivos con una capacidad de 15 y 32 kilovatios.
- Pellet Zota. Los modelos de esta serie se utilizan no solo para calentar la casa, sino también para el suministro de agua caliente. Tienen un sistema de protección, la eficiencia supera el 85%. Las calderas están equipadas con encendido eléctrico y función automática para mantener la temperatura requerida. Su potencia alcanza los 100 kilovatios. El peso es de 300-800 kilogramos.
Géiser. Un marcapáginas de madera es suficiente para 7-18 horas de trabajo. Estas calderas están equipadas con control de tiro automático.
Las subidas de las tarifas de la luz y el gas están obligando a los propietarios de viviendas de los suburbios y zonas rurales a pensar en lo práctico que puede ser calentar una casa de campo con leña. Los ingenieros térmicos que desarrollan calderas de leña para calentar una casa privada utilizan la experiencia y los conocimientos adquiridos no solo en la construcción de hornos, sino también en otras áreas de la ciencia (química orgánica y física de materiales sólidos) para crear equipos efectivos.
En siglos pasados, la pregunta es: ¿cómo calentar una casa de campo? solo tenía una respuesta: leña. Grandes estufas rusas, estufas compactas, holandesas, chimeneas (hogares que recuerdan el pasado primitivo): este era el calentamiento de casas de madera en áreas ricas en bosques.
El diseño de una caldera de combustible sólido clásica.
El cuerpo de hierro fundido originalmente popular dio paso gradualmente a un cuerpo soldado de acero de alta calidad. La ventaja del hierro fundido era su alta inercia térmica, que le permitía liberar calor lentamente al espacio circundante. Las estufas de hierro fundido han sido muy populares en los últimos tres siglos. Pero el hierro fundido tiene un inconveniente: en caso de enfriamiento rápido accidental (agua fría que ha caído sobre el cuerpo), se agrieta. Es muy difícil soldar un monolito de hierro fundido, se requiere un equipo especial (en este caso, la calidad de la soldadura no está garantizada).
La falta de tecnologías para soldar estructuras de acero dificultó el avance en el desarrollo de la ingeniería térmica. La llegada de la soldadura eléctrica ha cambiado la situación.Las unidades de acero modernas están hechas de grados de acero con alta conductividad térmica. La soldadura le permite crear configuraciones complejas de planos y tuberías de acero dentro de la caldera.
El diseño de una caldera de leña consta de los siguientes elementos:
- cámara de combustión;
- rallar;
- Cámara de cenizas;
- Circuito de agua (intercambiador de calor).
La cámara de combustión (o simplemente "horno") ocupa la parte central de la caldera. La caja volumétrica, soldada a partir de gruesas chapas de acero (metal de al menos 4 mm de espesor), se cierra herméticamente con una puerta del mismo material.
Una rejilla está integrada en la parte inferior de la cámara de combustión. Esta es una red de varillas de metal o una placa de acero gruesa con ranuras paralelas cortadas. Su finalidad es hacer pasar los residuos de combustible quemado que caen. El flujo de aire a través del ventilador inferior (agujero con un amortiguador), pasando por las ranuras de la parrilla, apoya la combustión activa de la capa inferior de madera.
La parte inferior del cuerpo, donde entran los desechos de la combustión, se llama cámara de cenizas (o "cenicero"). La puerta ancha (pero baja) de la cámara de cenizas está sellada herméticamente para evitar el flujo de aire no regulado. El cenicero se puede quitar fácilmente cuando se limpia de "residuos de producción de calor". Encima de la puerta del cenicero hay un ventilador a través del cual se regula el suministro de aire al horno.
Los fabricantes prestan especial atención a la calidad del aislamiento térmico de la cámara de combustión. Para reducir la transferencia de calor fuera del cuerpo, que no se dirige a una acción útil, se insertan placas de materiales aislantes del calor en las paredes. El asbesto, la cerámica, la arcilla de chamota y la placa mineral reducen cualitativamente la pérdida de calor, lo que permite reducir la cantidad de combustible. También se adjunta una placa de asbesto a la puerta interior de la cámara de combustión.
Las cerraduras de las puertas de las cámaras de combustión y cenizas están diseñadas teniendo en cuenta el posible desgaste. Las cerraduras con efecto de atracción no permiten que las puertas se abran espontáneamente.
Combinación de una caldera con un sistema de calentamiento de agua.
La calefacción de leña integrada permite el uso de una caldera de leña con un circuito de agua para calentar una casa privada con varias habitaciones, separadas entre sí por techos y paredes internas. Las calderas modernas están diseñadas específicamente para calentar agua. La idea de hacer de la caldera la parte principal del sistema de calentamiento de agua (o vapor) condujo a la creación de sistemas de intercambio de calor. El sistema para transferir calor al agua desde la quema de combustible se denomina "intercambiador de calor" o circuito de agua. Un sistema de tuberías y radiadores conectados al circuito de agua distribuye el calor del agua caliente de manera uniforme por todas las estancias.
El tipo más simple de intercambiador de calor es un tanque de agua, debajo del cual hay una fuente de calor. El calentamiento del agua ocurre solo desde el lado inferior, lo cual no es muy eficiente.
Un tipo más complejo de circuito de agua se denomina "camisa de agua". El horno de la caldera tiene paredes dobles y una parte superior, dentro de la cual circula agua como portador de calor. La caja de fuego está "vestida con una chaqueta de agua". La eficiencia de transferencia de calor de la estructura es 20-25% mayor que la anterior. El grosor del espacio entre las paredes de 3-5 cm permite que el agua se caliente rápidamente y la circulación constante no permite que se estanque en la parte inferior del tanque.
El circuito de agua, soldado con gruesos tubos de acero que pasan a lo largo de las paredes y la parte superior de la cámara, curvados por ondas ("bobinas"), no es menos efectivo que una "camisa de agua". Un grosor de tubería de 5-6 cm es suficiente para un movimiento lento del agua (en una tubería gruesa, la velocidad del agua disminuye en proporción a la relación entre los diámetros de las tuberías del intercambiador de calor y las tuberías de suministro).
Además de una buena transferencia de calor, dicho circuito tiene otra ventaja importante: mejor mantenibilidad. En caso de falla, reemplazar una tubería es mucho más fácil que soldar un agujero en una pared con fugas o una costura agrietada. Y es más difícil llenar la cámara de combustión con un intercambiador de calor de este tipo.
Sistemas de seguimiento y control
Las calderas de calefacción de combustible sólido para una casa privada están equipadas con sistemas de control de temperatura del agua en el circuito de agua. Un termostato bastante simple está conectado a una palanca a la que se une una cadena de metal. El segundo extremo de esta cadena está unido al amortiguador del ventilador. Cuando se alcanza la temperatura óptima, el termostato gira la palanca y cierra la compuerta. El flujo de aire se reduce y el proceso de combustión se suprime hasta que el agua se haya enfriado hasta la temperatura de reinicio del sistema de control. El control de aire mecánico es primitivo pero confiable.
Los sistemas de control más sofisticados incluyen suministro de aire forzado electrificado y sensores de temperatura más precisos. Un ventilador eléctrico de baja potencia (hasta 35 W) integrado en el sistema de conductos de aire puede suministrar un mayor flujo de aire no solo desde abajo.
El suministro de aire desde arriba crea un efecto artificial de "ardimiento lento activo" en la llama, lo que le permite quemar el combustible mucho más a fondo. Dichas calderas requieren conexión a los sistemas de suministro de energía y, en ausencia de electricidad, se vuelven más indefensas que sus "hermanos" mecánicos. Pero el ahorro de combustible en el rango de 10-15% sugiere que tales sistemas justifican la instalación de ventilación forzada.
La caldera no es solo una unidad independiente, sino también parte del sistema de calefacción de una casa privada. Por lo tanto, la potencia del equipo debe corresponder al volumen y patrón de circulación del refrigerante en el sistema. Si el sistema se construye teniendo en cuenta la circulación forzada de agua y se controla la velocidad de calentamiento del local junto con el proceso de quema de combustible en la caldera, la eficiencia del sistema aumenta. Tanque: un termo ayudará a mantener la temperatura alta del agua cuando se apaga la caldera.
La base para el equipo debe estar hecha de concreto, se coloca una lámina de metal con un área de al menos 1 m2 en el piso debajo de la cámara de cenizas. La distancia a las paredes de la habitación debe ser de al menos 30 cm, sobre todo si son de madera. Lo mejor es hacer una habitación aislada en el sótano o primer piso de la casa (mini-sala de calderas) con un suministro de leña.
Pros y contras de las calderas.
Un precio relativamente bajo (en comparación con otros tipos de calderas), una alta fiabilidad y una larga vida útil hacen que las calderas de leña con circuito de agua sean populares en regiones donde el costo de la leña es bajo. Pero la eficiencia de las calderas de leña se considera la más baja de todos los tipos de calderas (70-80%) con el mayor consumo de combustible.
La frecuencia de carga de leña varía de 3 a 8 horas. Cuanto mayor sea la calidad de la caldera, más eficiente será el intercambio de calor en el circuito de agua, más preciso será el control de la temperatura del agua, menor será el costo de cada kilovatio de calor recibido.
Las calderas de madera fabricadas por SAS, Sime, Aton, Wichlaczh, Galmet son merecidamente populares. Las empresas también producen calefacción de leña con un circuito de agua, que se puede llamar la siguiente etapa en el desarrollo de equipos de calefacción.
Los propietarios de casas de campo donde no hay gas principal instalan con mayor frecuencia una caldera de calentamiento de agua. Su principal ventaja radica en el uso de materias primas económicas. Para instalar correctamente el sistema, debe comprender el principio de funcionamiento, las características de diseño, la instalación y el funcionamiento. Incluso antes de la adquisición, es conveniente averiguar qué ventajas y desventajas tiene la unidad.
- cámara de combustión;
- rallar;
- cenicero;
- circuito de agua
- alto nivel de confiabilidad;
- larga vida útil;
- Los dispositivos no requieren un mantenimiento frecuente.
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Caracteristicas de diseño
El equipo de caldera con circuito de agua es un modelo mejorado de una caldera estándar convencional. El dispositivo consta de las siguientes partes:
Todos los equipos de un solo circuito están destinados exclusivamente a la calefacción del hogar, pero los de doble circuito Las calderas de calentamiento de agua también se utilizan para calentar y para proporcionar a los residentes agua caliente para las necesidades del hogar. Pero al comprar una instalación de este tipo, es necesario calcular de antemano la potencia requerida, que se requerirá tanto para calefacción como para calentamiento de agua.
En cuanto a la carga de combustible, el proceso se puede realizar tanto de forma manual como automática. En el segundo caso, el dispositivo debe estar equipado con un depósito especial, que debe llenarse una vez por semana. Pero estas instalaciones modernas son mucho más caras, por lo que no son tan comunes.
Pros, contras y buenos consejos de la caldera de agua de bricolaje
También vale la pena agregar que tales unidades necesitan combustible especial que haya sido procesado.
Hay dispositivos equipados con elementos calefactores eléctricos que controlan la cantidad de materia prima en el horno y, si es necesario, la agregan. Esta función garantiza el funcionamiento continuo del dispositivo.
Principio de funcionamiento
El calentamiento de la casa se lleva a cabo solo después de que la caldera de calentamiento de agua comience a funcionar, es decir, durante el período de combustión del combustible. Puedes usar leña o carbón para encender. Una carga proporciona alrededor de 3-4 horas de combustión. Para un período más largo, es mejor comprar unidades generadoras de gas o de combustible sólido.
Cuanto mejor sea el dispositivo, más eficientes serán los procesos de intercambio de calor y cuanto más preciso sea el control de la temperatura, menor será el costo por kilovatio de calor producido. Las calderas de calentamiento de agua se fabrican de tal manera que el refrigerante se calienta de la manera más eficiente y rápida posible.
Además, la pared del circuito de agua tiene la capacidad de acumular energía térmica, que se forma durante el proceso de combustión. De este modo el equipo de calefacción calienta rápidamente el líquido y mantiene la temperatura requerida durante mucho tiempo. Cabe señalar que este tipo de instalaciones proporcionan la misma eficiencia en sistemas tanto de circulación natural como de circulación forzada.
Caldera de leña y carbón Cooper con circuito de calefacción
Ventajas y desventajas
Además del precio asequible de los equipos de calefacción y el bajo costo del combustible, existen otras ventajas. Las principales ventajas incluyen los siguientes factores:
Las ventajas también incluyen el hecho de que la ceniza que queda después de la combustión del combustible, se puede usar como fertilizante. También hay desventajas. El hecho es que una caldera de agua para calentar una casa no tiene una alta eficiencia, e incluso con un alto consumo de combustible, la cifra no supera el 80%. Además, los electrodomésticos estándar necesitan carga frecuente de leña, esto deberá hacerse cada 3-5 horas.
TITAN: caldera de estufa económica con una camisa de agua de larga duración (con sus propias manos)
Circuito de agua
Todas las tuberías y radiadores de la casa que están conectados al circuito de agua aseguran una distribución uniforme del calor en todas las habitaciones de la casa. El intercambiador de calor puede ser un tanque de metal común donde se encuentra el líquido. Y ya debajo se encuentra directamente la fuente de calor. Pero este diseño no es muy efectivo: el hecho es que el agua solo se calentará en la parte inferior del tanque.
Es mejor utilizar un sistema de circuito de agua cuando el recipiente tiene paredes dobles, entre las cuales se coloca un refrigerante por el que circula agua caliente. Debido al movimiento constante, el líquido no se estanca y un pequeño espacio entre las capas asegura el calentamiento más rápido de toda el área.
Existe otro método de fabricación efectivo que ayuda a lograr la máxima eficiencia. Pero para esto necesitará varios tubos de acero (diámetro 5-6 cm), que deben soldarse entre sí y darles una forma de onda. Luego colóquelos a lo largo de las paredes y en la parte superior de la cámara de combustión.
Durante el funcionamiento, el refrigerante se moverá lentamente a través de las tuberías y, por lo tanto, garantizará una transferencia de calor de alta calidad. En caso de mal funcionamiento, este sistema es bastante fácil de arreglar.
Bloque de control
Todas las plantas de calderas están equipadas con un sistema especial de control de temperatura del líquido. La opción más fácil es instalar un termostato especial en la estructura. El principio de funcionamiento de un dispositivo de este tipo es que cuando el agua se calienta a la temperatura requerida, el amortiguador se baja en el dispositivo, después de lo cual el flujo de aire se reduce notablemente. Y después de que el líquido comienza a enfriarse, el sistema funciona en orden inverso.
Puede modernizar ligeramente el sistema de control e instalar los sensores de temperatura más precisos en la caldera, equiparlo con suministro de aire electrificado forzado. Como resultado, la ventilación proporcionará alimentación superior, lo que asegurará la combustión completa del combustible. Pero vale la pena señalar que una instalación de caldera de este tipo solo funcionará si hay una red eléctrica o una batería.
Si planea calentar un edificio pequeño, es mejor instalar el equipo directamente en la casa. Pero para la sala de calderas, elija un edificio separado o asigne una habitación separada. La tubería de calefacción siempre se coloca bajo tierra, además, de tal manera que se encuentra por debajo del nivel de congelación del suelo. Además, es necesario proporcionar un aislamiento térmico de alta calidad. En la habitación donde está instalada la unidad, es necesario crear un régimen de temperatura dentro de los 10-15 grados y también equipar un buen sistema de ventilación con tiro natural.
Antes de la instalación, debe cuidar el revestimiento del piso, la superficie debe ser incombustible, uniforme y dura. Lo mejor es hacer una regla de hormigón delgada, en cuyo caso la caldera de calefacción se mantendrá firme, constante y confiable. Delante del dispositivo, es necesario colocar una lámina de metal con un área de 1 metro cuadrado. m Vale la pena cuidar la ubicación: el hecho es que la unidad no debe estar demasiado cerca de las paredes, debe dejar una distancia de al menos 50 centímetros.
Boubafonya con chaqueta de agua - prueba completa parte 1
Al realizar trabajos de instalación, se deben observar todos los requisitos y recomendaciones. Especialmente al montar e instalar una chimenea. Todas las juntas deben tratarse cuidadosamente con un compuesto hermético o untarse con arcilla. Las unidades de agua no son tan populares como las eléctricas o las de gas. Aunque en casas rurales donde no hay suministro de gas o hay frecuentes cortes de luz, esta opción es óptima. Al mismo tiempo, puede conectar el sistema con sus propias manos, pero con la condición de que se observen las precauciones de seguridad contra incendios.
