Un poêle avec circuit d'eau pour chauffer une maison : caractéristiques du chauffage par poêle + choix de l'option optimale

Le bois de chauffage et le charbon restent dans de nombreuses régions les types de combustibles les plus abordables utilisés pour chauffer les chalets privés. Cependant, le chauffage par poêle est choisi non seulement en raison du faible coût et de la disponibilité de l'énergie, mais également en raison du faible coût de son installation.

De plus, outre de nombreux avantages, un poêle avec circuit d'eau pour chauffer une maison présente également de nombreux inconvénients. Cette option n'est pas toujours optimale. Essayons de comprendre les nuances d'un tel système de chauffage.

Caractéristiques du chauffage par poêle

Le chauffage par poêle est la norme pour les villages russes, dont la fiabilité et la praticité sont prouvées depuis des siècles. Et aujourd'hui, de nombreuses maisons de village disposent de fours avec une cuisinière pour cuire les aliments et un foyer pour cuire le pain.

Certains d'entre eux sont équipés d'un circuit d'eau pour le système de chauffage, d'autres non. Mais les propriétaires ruraux ne sont pas pressés de les jeter et de les remplacer par des chaudières modernes. Une méthode de chauffage plus simple et sans problème n'a pas encore été inventée.

Sans circuit d’eau dans toute la maison, un poêle à bois ne peut chauffer qu’un petit espace autour de lui. Pour chauffer une ou deux pièces, cette option est acceptable, mais pour un grand chalet, elle n'est plus possible.

Les éléments suivants sont brûlés comme combustible dans ces poêles de village :

• charbon;
• tourbe;
• bois de chauffage;
• briquettes (eurowood).

Il n'y a pas de différence fondamentale entre ces types de combustibles du point de vue de la conception du poêle à l'intérieur et du câblage du système de chauffage de l'eau dans une maison privée. Certains d’entre eux dégagent plus de chaleur, tandis que d’autres mettent plus de temps à se consumer. Mais la conception du foyer et la disposition des tuyaux de liquide de refroidissement dans les pièces sont les mêmes dans tous les cas.

Lorsque vous faites un choix en faveur du chauffage par poêle, n'oubliez pas les normes de sécurité incendie pour la construction de poêles en brique - seul leur strict respect réduira au minimum le risque d'incendie.

Parmi les avantages du chauffage par poêle figurent :

• aucune dépendance vis-à-vis de la disponibilité de l'électricité sur le réseau ;
• coût relativement faible d'installation d'un système de chauffage;
• faible coût du combustible solide et possibilité d'utiliser différents types de combustibles ;
• extrême facilité d'utilisation;
• transfert de chaleur à long terme (pour les structures en briques);
• polyvalence - convient pour chauffer et cuire des aliments en même temps.

Si une maison privée ne peut pas être raccordée au gaz principal, un poêle à bois sera le meilleur choix pour la chauffer.

La seule exception est lorsque le charbon ou le bois de chauffage ne sont pas disponibles dans une zone particulière. Mais cette option en Russie constitue plutôt l’exception que la norme.

Les deux principaux inconvénients des fours avec circuit d'eau sont l'impossibilité d'automatiser le fonctionnement et la difficulté d'ajuster le transfert de chaleur dans les pièces individuelles.

Parmi les inconvénients du chauffage par poêle, il convient également de mentionner :

• long échauffement du système avant le début du transfert de chaleur ;
• perte d'espace utile dans la maison en raison de la massivité du poêle ;
• poids important de la structure du poêle en brique ;
• faible efficacité en raison de la perte d'une quantité importante de chaleur dans le tuyau ;
• risque d'incendie élevé en cas d'utilisation incorrecte.

Un chauffage et une cuisinière en brique pour une maison privée avec chauffage à eau, selon la conception et le nombre de rangées, peuvent peser de 1,5 à 10 tonnes. De plus, le poids du tuyau est ajouté ici.

Une fondation pour une telle masse nécessite une fondation puissante et coûteuse, ce qui peut également être qualifié d'inconvénient des systèmes de chauffage considérés.

Appareil de chauffage de l'eau du poêle

Idéalement, la chaudière du système de chauffage en question devrait être calculée et construite en même temps que la maison. Si un bâtiment résidentiel a déjà été érigé, il sera alors difficile d'y installer une structure de poêle en brique. Et souvent, cela s'avère totalement impossible en raison de la nécessité de construire une fondation solide et de reconstruire le système de chevrons.

Un four pour chauffer l'eau dans une maison privée peut être fabriqué non seulement en brique, mais également en acier sous la forme d'un poêle ventral avec des tuyaux d'échange de chaleur autour de la chambre de combustion pour chauffer le liquide de refroidissement

Le chauffage de l'eau par poêle comprend :

• le poêle lui-même (en métal ou en brique) ;
• un échangeur de chaleur à l'intérieur ou autour du foyer du poêle, ainsi que sous forme de serpentin autour de la cheminée ;
• un circuit avec liquide de refroidissement réparti dans toute la maison et un vase d'expansion dans les combles.

Aussi, dans certains cas, ce système de chauffage est complété par une pompe de circulation et un accumulateur hydraulique. Cependant, cette option étendue est extrêmement rarement utilisée, car elle nécessite une alimentation électrique ininterrompue et entraîne une augmentation du coût de l'ensemble du circuit.

Et le principal avantage du chauffage par poêle à eau est le faible coût de l'appareil. Cela ne vaut pas la peine de le compléter avec des éléments coûteux et sujets à la casse.

Schéma de circulation de l'eau dans le circuit

Le système de chauffage de l'eau dans les maisons est construit avec une circulation naturelle (gravitationnelle) ou forcée du liquide de refroidissement.S'il est réalisé à base d'un poêle à bois, alors il est préférable de privilégier la première option.

Le schéma de câblage avec circulation naturelle de l'eau est moins cher que l'analogue forcé et, contrairement à lui, ne nécessite pas d'alimentation électrique.

Il est recommandé d'installer un chauffage par poêle à eau uniquement dans les maisons à un étage d'une superficie allant jusqu'à 150 m². Dans ce cas, il peut être rendu gravitationnel sans pompes supplémentaires.

Si vous avez besoin de chauffer un chalet de plusieurs étages ou plus, il est préférable de le faire en utilisant une chaudière plus puissante. Le four de tels bâtiments devra être construit tout simplement énorme, ce qui coûte cher à mettre en œuvre. Oui, et vous devrez à chaque fois y mettre des quantités considérables de carburant. Mais cela est fortement déconseillé en raison du risque accru d'incendies.

Un système de chauffage par poêle classique à circulation naturelle d'eau se compose de :

• échangeur de chaleur faisant partie du poêle;
• circuit de pipeline métallique;
• radiateurs (généralement remplacés par des tuyaux épais dans les pièces) ;
• vase d'expansion.

Si vous décidez de chauffer vous-même l'eau dans une maison de campagne, il est préférable de la concevoir selon ce schéma. L'installation et le calcul de cette option sont plus faciles qu'avec un mouvement d'eau forcé.

Un système avec pompe de circulation est plus adapté aux chaudières ; basé sur un poêle, il perd son efficacité accrue de transfert de chaleur

Si la chaudière est automatisée et chauffe constamment l'eau selon les besoins, le poêle à bois est chauffé une à deux fois par jour. C'est à ces moments-là que le liquide de refroidissement du foyer du four se réchauffe pour libérer de la chaleur dans les pièces. Après, le faire rouler avec une pompe à travers les canalisations du circuit ne sert à rien. De toute façon, rien ne chauffera l’eau dans une chambre de combustion froide.

Lorsqu'ils choisissent un poêle à bois ou à charbon, les propriétaires de maisons privées s'attendent généralement à recevoir un système de chauffage autonome. Si vous y installez un équipement de pompage qui nécessite l'alimentation du réseau électrique pour fonctionner, il sera alors difficile de parler d'autonomie.

Four - brique ou métal

Un four en brique met plus de temps à chauffer, mais il faut également plus de temps pour transférer la chaleur à l'espace qui l'entoure. La contrepartie en acier, au contraire, chauffe rapidement et refroidit tout aussi rapidement après la combustion du carburant. Ce problème est partiellement résolu grâce à la présence de gros volumes de liquide de refroidissement dans le circuit d'eau.

Cependant, plus il faut stocker d’eau dans le système, plus cela devient coûteux en termes de matériaux.

Un poêle ventral en métal avec serpentin à eau pour le circuit de chauffage des maisons privées peut être placé directement sur un plancher en bois sans installer de fondation spéciale

Un four en acier pour chauffer l'eau d'une puissance de 5 à 15 kW - sans combustible ni eau, c'est une structure pesant 100 à 300 kg. Un tel poêle ventral peut être placé en toute sécurité sur des bûches renforcées. Les fondations du poêle doivent être coulées lorsque le poêle pèse plus de 700 à 800 kg. Maintenant, s’il s’agit de brique, vous ne pouvez certainement pas vous passer de travaux de béton.

Comparé à un poêle en métal, un poêle en brique pèse plus lourd, coûte plus cher et est plus difficile à installer. Cependant, il a une efficacité plus élevée et moins de risques de gel du circuit avec rupture de canalisation due à la formation de glace à l'intérieur. Si vous décidez de tout faire entièrement pour vous-même et pour votre résidence permanente, il est alors recommandé de choisir l'option brique.

Tuyaux - acier inoxydable ou métal-plastique

Si le système de chauffage est construit sur la base d'une chaudière à eau chaude, il peut alors être raccordé non seulement avec des tuyaux en acier, mais également avec des tuyaux en métal-plastique et en polypropylène.Cependant, si l'eau est chauffée par un poêle à bois, le circuit contenant le liquide de refroidissement doit être créé uniquement en acier inoxydable.

Avec une grande charge de bois de chauffage, l'eau dans le serpentin du four peut rapidement chauffer jusqu'à 100 degrés et bouillir ; seul l'acier peut résister à de telles températures pendant longtemps

Le métal-plastique est conçu pour fonctionner avec un liquide de refroidissement chauffé à 90-95 °C. Pendant une courte période, il peut résister à une chaleur allant jusqu'à 110-120 °C. Dans le même temps, l'automatisation des chaudières et des chaudières ne permet pas initialement à l'eau de se réchauffer à de tels degrés. Pour les sols chauffants, il chauffe jusqu'à 30 à 45 °C et pour les radiateurs jusqu'à 60 à 65 °C.

Cependant, dans le cas d'un poêle à bois, des températures inférieures à 100°C sont non seulement possibles, mais loin d'être rares. Il n'est pas recommandé de prendre des risques et de jouer à la roulette russe en raccordant ce poêle avec des tuyaux métal-plastique. Il est préférable de privilégier l'acier inoxydable plus fiable.

De plus, les tuyaux sortant du four depuis le serpentin de raccordement des tuyaux du circuit vont certainement chauffer à des températures très élevées. Ils sont séparés d’un feu ouvert de moins d’un demi-mètre. Il est dangereux d'y raccorder des tuyaux en plastique en raison du risque de fusion.

Dissipation thermique - radiateurs ou registre

La chaleur est fournie du poêle au circuit de chauffage par portions de plusieurs heures, tandis que du bois ou du charbon brûle dans le foyer. S'il n'y a pas assez d'eau dans le système de chauffage, la maison se dessèchera rapidement. Par conséquent, dans les villages, un tel chauffage est généralement réalisé à partir de tuyaux en acier épais, et non sur la base de radiateurs plus familiers aux citadins. Le registre de chauffage pour poêles à bois est tout simplement parfait.

Le schéma classique de chauffage par poêle à eau à circulation naturelle implique un contact direct de l'eau avec l'atmosphère à travers un vase d'expansion, mais l'air dans le liquide de refroidissement est contre-indiqué pour les batteries conventionnelles.

Un tuyau en acier inoxydable d'un diamètre de 80 à 120 mm posé dans toute la maison est un registre de chauffage, composé d'une alimentation du poêle et d'un retour vers celui-ci. Dans la pièce la plus éloignée du foyer, ces lignes sont reliées entre elles et dans les pièces restantes, elles sont posées sous la forme de deux canalisations le long des murs extérieurs.

Le registre n'est pas aussi esthétique que le radiateur. Mais la première option est beaucoup moins chère et plus facile à réaliser soi-même que la seconde. Pour le mettre en œuvre, il suffit d'avoir une expérience dans la manipulation d'une machine à souder.

La surface de transfert de chaleur pour un tel circuit est calculée en multipliant le numéro PI par le diamètre et la longueur du tuyau. De plus, dans les calculs, il est nécessaire de prendre en compte la pression thermique à l'alimentation et au retour, ainsi que la distance verticale entre les canalisations.

Cependant, de tels calculs ne sont souvent pas effectués, mais un tuyau d'un diamètre de 80 à 100 mm est prélevé et posé autour du périmètre de l'ensemble du bâtiment résidentiel avec une boucle dans l'arrière-boutique. Dans ce cas, le transfert de chaleur est ajusté « à l'œil nu » et expérimentalement grâce à l'ajout d'un volume particulier de combustible dans le foyer.

Ce n’est pas pour rien que les circuits de registre couplés aux chaudières à eau sont si courants. Vous n’avez même pas besoin de les calculer, prenez simplement un tuyau approprié et soudez-le ensemble.

Sélection d'un échangeur de chaleur pour le four

L'échangeur de chaleur du poêle peut être en cuivre, en acier ou en fonte. Il est préférable d'exclure immédiatement l'option cuivre en raison de son prix élevé. Souder soi-même un tel appareil est extrêmement problématique.

Les batteries en fonte doivent être installées avec prudence à l'intérieur de la chambre de combustion - en raison du choc thermique, des sections individuelles peuvent se détacher des éléments adjacents.

La fonte est supérieure à l'acier en termes de paramètres techniques. Cependant, fabriquer soi-même un échangeur de chaleur pour un poêle à bois semble problématique. Pour cela, vous ne pouvez prendre qu'une vieille batterie. Mais ici, nous devons tenir compte du fait que le joint entre ses sections brûlera dans le foyer. Et c'est une voie directe vers la perte d'étanchéité et la fuite d'eau dans la chambre de combustion.

S'il est décidé de fabriquer l'échangeur de chaleur à partir d'une batterie en fonte, il est préférable de prendre pour cela les modèles MS-110-300 ou MS-90-300. Ils sont petits et s'intègrent facilement dans la chambre de combustion. Leur surface chauffante pour chaque nervure sera d'environ 0,14 à 0,16 m².

Sur la base de ces chiffres, vous pouvez estimer le nombre de sections nécessaires pour un circuit particulier. Pour 10 mètres carrés de surface de maison, vous avez besoin de 1 kW, ce qui sera approximativement égal à 0,1 m² zone de chauffage d'un échangeur de chaleur en fonte.

Les ailettes d'un radiateur en fonte sont généralement reliées à l'aide de joints en caoutchouc résistant à la chaleur. Dans le foyer d'un poêle, un tel joint en caoutchouc brûlera, il devra être remplacé par un cordon en amiante

Un autre point concernant l'utilisation d'une batterie en fonte comme échangeur de chaleur est la difficulté de la nettoyer de la suie de l'intérieur du foyer. De temps en temps, la chambre de combustion doit être nettoyée, et les nervures surélevées de la fonte gêneront grandement cela.

L'option la plus optimale pour un échangeur de chaleur est l'acier sous la forme de :

• une bobine de plusieurs tubes ;
• chemises en tôle d'acier.

Ils sont fabriqués en acier à faible teneur en carbone St10...St20 d'une épaisseur de 4 à 5 mm. Si vous prenez des tubes, alors d'un diamètre de 30 à 50 mm.

Le moyen le plus simple de fabriquer un échangeur de chaleur en acier est à partir de tôle d'acier - cependant, seule la surface tournée vers l'intérieur de la chambre de combustion vers le feu participera à l'échange thermique.

La version tubulaire est plus efficace en termes de transfert de chaleur, mais sa fabrication demande également plus de main d'œuvre.

Pour calculer l'échangeur de chaleur, utilisez la formule :

Qy=K*(Tcp-Tk)

Où:

• K – coefficient de transfert thermique du matériau (pour les aciers à faible teneur en carbone, on prend 15 à 20 et pour la fonte grise – 50) ;
• TCP – température moyenne du fluide caloporteur dans le four (Tmax+Tmin)/2 ;
• Merci – température moyenne du liquide de refroidissement (Tsupply + Retour)/2.

Si du bois est brûlé dans le poêle, alors Tcp=(700+300)/2=500 °C et Tk=(80+60)/2=70 °C. En conséquence, Qy=15*(500-70)=6450 kcal/heure. Autrement dit, par mètre carré de surface d'échangeur de chaleur face au feu sera d'environ 7,5 kW/heure.

Pour le charbon, les calculs sont les suivants : Tcp=(1000+600)/2=800 °C et Tk=70 °C. Qy=15*(800-70)=10 950 kcal/heure=12 734 W/heure. Un mètre carré de surface d'échangeur de chaleur donnera environ 12,7 kW/heure.

Ensuite, nous divisons la puissance nécessaire pour chauffer une maison particulière par le chiffre calculé, en fonction des projets d'utilisation d'un type particulier de combustible.

Par exemple, pour un chalet de 150 m² il vous faut environ 15 kW. S'il est chauffé au bois, alors un échangeur thermique avec une surface d'échange thermique de 15/7,5 = 2 m sera nécessaire². C'est la surface qui fait face à la flamme et qui chauffe.

Si une bobine tubulaire est sélectionnée, sa longueur est calculée par la formule :

S=2*3.14*D*L

Où:

S – zone de conception ;

D – le diamètre du tube ;

L - longueur requise.

Les paramètres d'une enveloppe en tôle d'acier sont encore plus faciles à calculer : elle se compose généralement de deux rectangles sur les côtés de la chambre de combustion.

Choisir la meilleure option

Il sera difficile d'installer un poêle en brique massif dans une maison déjà construite. Dans ce cas, le chauffage de l'eau est mieux organisé sur la base d'un poêle ventral en métal, qui peut être placé sur un plancher en bois renforcé sans couler les fondations.

Cependant, s'il est possible de réaliser les fondations telles qu'elles devraient être, la préférence devrait être donnée à une structure de poêle en brique plus fiable.

Le circuit d'eau autour de la maison pour un poêle à bois est mieux réalisé à partir de tuyaux en acier épais et avec une circulation naturelle du liquide de refroidissement

L'installation d'une pompe de circulation et/ou d'un accumulateur dans le circuit de chauffage en question est une perte d'argent et aucun avantage supplémentaire. Ils ne feront que compliquer l'installation du système. Et si les lumières s’éteignent, ces appareils créeront des problèmes. Alors que l'option de chauffage sans eux continuera à chauffer sereinement la maison en cas de problèmes dans le réseau électrique.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Choisir la forme d'un échangeur de chaleur pour un poêle à bois :

Examen d'un poêle en brique pour chauffer l'eau dans un chalet :

Construction d'une cuisinière et d'un poêle en brique avec analyse de l'ordre de conception :

Il est difficile de qualifier le chauffage de l’eau basé sur un poêle à bois d’idéal et de très efficace. Mais cette option pour chauffer les maisons privées est la plus fiable, la moins chère et la plus facile à mettre en œuvre. Vous n'avez tout simplement pas besoin de compléter un tel circuit avec une pompe de circulation et un automatisme. Ils fonctionnent sur secteur et rendent l’ensemble du système non autonome, éliminant ainsi l’un de ses principaux avantages.