Comment faire chauffer un poêle dans une maison privée avec des circuits d'air ou d'eau

Il existe de nombreuses façons de chauffer une maison privée en utilisant le gaz et l'électricité.Mais malgré l'abondance de méthodes modernes, le chauffage par poêle est toujours d'actualité lors de l'aménagement de maisons de campagne et de chalets.

D’accord, rien ne met plus en valeur la saveur d’une cabane russe qu’un poêle à bois. De plus, le chauffage à combustible solide est considéré comme l’une des options économiques.

L'organisation d'un système de chauffage commence par le choix de l'équipement du four et la détermination du type de circuit de chauffage. Nous vous suggérons de comprendre la structure et les principes de fonctionnement du chauffage de l'eau et de l'air basé sur une fournaise. Pour une meilleure compréhension de la problématique, nous avons complété le matériel par des schémas et des photographies visuelles.

Chauffage avec système d'air

La raison de la préférence constante que les propriétaires de maisons privées accordent à l'option de chauffage par poêle est fonctionnement économique — disponibilité de bois de chauffage, de briquettes combustibles ou de charbon.

L'inconvénient est l'espace limité à traiter, qui peut être éliminé en installant un système d'eau et d'air basé sur une unité en brique.

Les spécificités du chauffage des immeubles de faible hauteur avec un poêle sont présentées dans la sélection de photos :

Principe de fonctionnement chauffage de l'air à base d'un poêle ou d'une cheminée consiste à transférer un flux chaud chauffé à la température de fonctionnement dans un échangeur thermique ou dans une chaudière. L'air entre soit directement dans la pièce, soit par des conduits d'air.

Grâce au trajet relativement court, il n'a pas le temps de perdre en température. Le résultat est une répartition uniforme de la chaleur dans toute la maison.

Une chambre de chauffage de l'air est placée au-dessus du foyer afin que la surface supérieure chaude du foyer et la cheminée lui transfèrent le maximum de chaleur. La circulation de l'air se fait naturellement ou à l'aide de ventilateurs.

Poêle en acier fabriqué en usine pour chauffer une pièce de 120 mètres carrés. m utiliser les flux d'air coûte environ 12 000 roubles

La circulation naturelle résulte de la différence de densité de l’air froid et chaud. L'air froid entrant dans la chambre de chauffage déplace l'air chaud dans les conduits d'air.

Cette méthode ne nécessite pas d'électricité, mais si l'air ne circule pas assez rapidement dans la chambre de chauffage, il devient très chaud, ce qui peut poser des problèmes.

Le chauffage de l'air avec mouvement naturel de l'air chauffé implique l'installation de conduits d'air pour un mouvement dirigé. Dans les versions forcées, le mouvement de l'air est stimulé par un ventilateur (+)

La circulation forcée se produit à l'aide de ventilateurs ou de pompes. Cependant, le chauffage des locaux se fait plus rapidement et uniformément. Avec la ventilation forcée, en ajustant son mode, vous pouvez facilement contrôler le volume d'air fourni aux différentes pièces, déterminant ainsi le microclimat des pièces individuelles de la maison.

En fonction du type d'alimentation en air froid, les systèmes sont divisés en deux types :

• Avec recyclage complet. Dans la même pièce, des masses d'air chauffées alternent avec des masses d'air refroidies. L’inconvénient de ce système est que la qualité de l’air diminue à chaque cycle de chauffage/refroidissement.
• Avec remise en état partielle. Une partie de l'air frais provient de la rue et est mélangée à une partie de l'air de la pièce. Après chauffage, le mélange de deux portions d'air est livré au consommateur. L’avantage est une qualité de l’air stable, l’inconvénient est la dépendance énergétique.

Il est clair que le premier groupe comprend les systèmes de conduits avec mouvement naturel de l'air réfrigérant. La seconde comprend des options à mouvement d'air forcé, pour le mouvement desquelles il n'est pas nécessaire d'installer un réseau de conduits d'air.

L'afflux d'air de la rue donne un coup de pouce supplémentaire au système de circulation naturelle, ce qui élimine le besoin de ventilateurs.

Les principaux avantages du chauffage à air par rapport au chauffage à eau :

• haute efficacité;
• sans accident;
• manque de radiateurs dans les chambres.

La conception du circuit à mouvement forcé permet de se passer de la construction d'un système de conduits d'air. De plus, ce type peut être combiné avec la climatisation, l’humidification et l’ionisation de l’air.

Si l'installation d'un dispositif stimulant le mouvement de l'air chauffé n'est pas prévue, les méthodes suivantes sont utilisées pour augmenter les performances du poêle :

L'augmentation de l'efficacité augmentera spontanément la vitesse du flux d'air : plus l'air se réchauffe rapidement, plus le changement de masse d'air refroidi et chauffé se produit.

Les principaux inconvénients du chauffage à air par rapport au chauffage à eau :

• lors de l'utilisation d'un four, la température de l'air fourni présente une plage importante, contrairement à l'utilisation d'autres moyens de chauffage ;
• les conduits d'air ont un grand diamètre, l'installation doit donc être effectuée au stade de la construction ;
• Il est conseillé de situer le poêle au sous-sol, sinon il est nécessaire d'utiliser des ventilateurs qui font du bruit.

Le mouvement de l'air dans la pièce a un côté négatif - il soulève la poussière, mais l'utilisation de filtres à la sortie du conduit d'air vous permet de capter efficacement cette poussière, réduisant ainsi la quantité totale de poussière dans la maison.

Une autre caractéristique du chauffage de l’air qui présente à la fois des côtés positifs et négatifs est le taux de transfert de chaleur. D'une part, les pièces chauffent plus rapidement qu'avec un chauffage par circuit d'eau, d'autre part, il n'y a pas d'inertie thermique - dès que le poêle ou la cheminée s'éteint, la pièce commence immédiatement à se refroidir.

Pour assurer une pression uniforme dans les branches latérales du conduit d'air, il est nécessaire d'exclure leur insertion dans le dernier demi-mètre du conduit d'air principal

Contrairement au chauffage à eau, l’installation d’un système de chauffage à air n’est pas difficile.Tous les éléments (tuyaux, coudes, grilles d'aération) peuvent être raccordés tout simplement sans soudure. Il existe des conduits d'air flexibles qui peuvent prendre n'importe quelle forme, selon la géométrie des locaux.

Malgré cela, les systèmes de chauffage de l'air basés sur des poêles ou des cheminées ne sont pas encore répandus. Beaucoup plus souvent dans les constructions individuelles de faible hauteur, un circuit d'eau est utilisé pour chauffer les pièces.

Sur la base d'un poêle ou d'une cheminée avec un foyer en brique ou en acier, vous pouvez organiser à la fois le chauffage de l'air et de l'eau.

Appareil de chauffage de l'eau sur poêle

Principes de fonctionnement de tout chauffage à l'eau sont basés sur la répartition de la chaleur d'une source locale dans toute la pièce, en utilisant le mouvement de l'eau le long du circuit de chauffage.

Éléments de base du chauffage de l'eau

Pour un système de chauffage par poêle avec circuit d'eau, les principaux éléments sont :

• poêle ou cheminée avec échangeur de chaleur, dans lequel l'eau est chauffée ;
• circuit de chauffageoù se produit le transfert de chaleur vers la pièce ;
• vase d'expansion pour éviter d'endommager le système en raison d'une augmentation de la pression ;
• pompe de circulation pour assurer la circulation de l’eau le long du circuit.

Il existe des règles générales pour le fonctionnement du chauffage de l'eau, telles que schémas de câblage, qui sont bien connus et doivent être suivis. Cependant, lors de l'utilisation d'un poêle comme source de chaleur, il existe des exigences spécifiques liées au régime de température.

Le principe de fonctionnement du chauffage de l'eau basé sur un poêle ou une cheminée est simple, mais il est nécessaire de calculer avec précision les paramètres de tous les éléments du système.

Les fours ne chauffent pas rapidement et ne refroidissent pas lentement, un dégagement de chaleur inégal se produit et seule l'installation correcte de tous les composants du système évitera les problèmes de chauffage de haute qualité des locaux de la maison.

Types d'échangeurs de chaleur et méthodes de placement

Pour la fabrication d'échangeurs de chaleur pour fours, on utilise des tôles d'acier « noir » ou d'acier inoxydable résistant à la chaleur. L'utilisation de la fonte comme matériau de production est difficile, mais des produits en fonte prêts à l'emploi, tels que des radiateurs en fonte, peuvent être utilisés.

Il est possible d'utiliser du cuivre, qui a une meilleure conductivité thermique que l'acier, mais le prix d'un tel dispositif sera élevé. Il est recommandé de réaliser l'échangeur de chaleur en acier d'une épaisseur de 3 mm. Aux températures élevées du four qui surviennent lors de l'utilisation de charbon ou, en particulier, de coke, il est nécessaire d'utiliser de l'acier de 5 mm d'épaisseur.

Les échangeurs de chaleur peuvent être divisés en trois types :

• registres, serpentins et radiateurs, constitué d'un ensemble de tuyaux ;
• chemises (chaudières), soudé en tôle d'acier ;
• option combinée sous forme de parois verticales reliées par des tuyaux (appelés « livres »).

Les chemises en tôle d'acier sont plus faciles à fabriquer et à nettoyer des produits de combustion du carburant, mais les structures tubulaires ont une plus grande surface de chauffage. Lors de la fabrication d'une chemise, il est nécessaire de prendre en compte la surpression de l'eau qui se produit lors de l'utilisation d'un vase d'expansion à membrane ou de l'élévation de l'eau à une grande hauteur.

Un échangeur de chaleur pour chauffer l'eau basé sur un poêle peut être construit à partir de matériaux de récupération :

Dans ce cas, il est nécessaire d'utiliser de l'acier d'une épaisseur d'au moins 5 mm et de renforcer en plus les murs avec des raidisseurs pour éviter leur déformation.

Les formes des structures tubulaires peuvent être différentes, mais il est nécessaire de respecter la condition que la taille interne des tuyaux soit d'au moins 3 cm de diamètre. Sinon, si la vitesse de circulation est lente ou si la température est trop élevée, l'eau risque de bouillir.

Les registres sont généralement constitués de tubes profilés plutôt que de tubes ronds pour faciliter les travaux de soudage.

Vous pouvez fabriquer vous-même un échangeur de chaleur de la taille requise. Dans ce cas, une attention accrue doit être accordée à la qualité du soudage. Si l'échangeur de chaleur fuit, toute l'eau se déversera dans le four.

De plus, pour résoudre le problème, vous devrez faire beaucoup de travail : démonter le poêle, retirer, souder et remettre l'échangeur de chaleur, puis remonter le poêle.

Il existe deux options pour l'emplacement de l'échangeur de chaleur. Dans le premier cas, il est placé directement dans le foyer, réduisant considérablement son espace.Dans le second cas, les registres sont installés dans la hotte des fours non tournants, mais le four lui-même a dans ce cas une conception plus complexe.

Si vous possédez un poêle à cloche, il est préférable de placer l'échangeur de chaleur dans la cloche : il y fait également chaud, et l'espace du foyer restera inchangé

Lors de l'installation d'un échangeur de chaleur de type tubulaire, il est nécessaire de laisser un espace entre celui-ci et la paroi du poêle. Ceci est nécessaire pour un meilleur chauffage du liquide de refroidissement, ainsi que pour la possibilité de nettoyer le registre. Il est nécessaire de nettoyer périodiquement les chemises et les registres, car en cas de colmatage important par des cendres, l'efficacité du transfert de chaleur diminue.

S'il y a une table de cuisson, le nettoyage s'effectue après l'avoir retirée. Si le poêle n'a qu'une fonction de chauffage, le nettoyage s'effectue par la porte de combustion.

Circulation d'eau dans le circuit de chauffage

Les principes de base de l'organisation de la circulation naturelle de l'eau dans le système sont de modéliser le « collecteur d'accélération » à la sortie de l'échangeur de chaleur et de créer une pente constante des tuyaux du circuit de chauffage de 3-5°.

La signification générale du « collecteur d'accélération » est que l'eau chauffée du poêle monte verticalement vers le haut, puis est distribuée le long du circuit de chauffage.

La circulation se produit en raison de la différence de densité spécifique de l'eau froide et chaude. L'eau froide est plus lourde que l'eau chaude et, s'écoulant vers l'échangeur thermique, déplace l'eau chaude vers le haut du tuyau. Le point d’entrée « retour » doit être plus bas que les sorties d’eau des radiateurs de chauffage, sinon la circulation de l’eau sera très lente, voire pas du tout.

Un collecteur d'accélération est nécessaire même pour les circuits de chauffage de petite longueur en cas d'utilisation d'une circulation naturelle

Pour augmenter la vitesse de déplacement de l'eau le long du circuit de chauffage installer une pompe de circulation. Ainsi, la répartition de la chaleur dans toute la maison est plus rapide et plus uniforme. Plusieurs pompes peuvent être utilisées simultanément pour différents circuits de chauffage.

En présence de surtensions, il est nécessaire d'utiliser Régulateur de tension, car une panne de pompe peut avoir de graves conséquences sur l'ensemble du système.

Les pompes peuvent être divisées en deux groupes selon la position du moteur : avec un rotor « sec » et un rotor « humide ». Par type de tension : modèles fonctionnant sur réseau 220 V et pompes fonctionnant sur sources d'alimentation 12 V.

Le moteur des pompes à rotor sec est isolé de la roue immergée dans l'eau par des bagues d'étanchéité. Par rapport aux pompes à moteur immergé, les pompes sèches ont un rendement plus élevé.

Cependant, les inconvénients incluent des niveaux de bruit élevés, la nécessité d’un entretien régulier et une durée de vie plus courte du moteur. Par conséquent, dans une maison privée, on utilise généralement des pompes de circulation à rotor « humide ».

Le choix du type de puissance de la pompe dépend de la possibilité de circulation naturelle de l'eau dans le système. Si cela est impossible sans la participation d'une pompe, le choix doit alors être fait en faveur d'une option prenant en charge une tension de 12 V et une alimentation sans interruption.

Sinon, en cas de panne de courant, l'eau pourrait bouillir et le système pourrait tomber en panne. Si la circulation naturelle est possible, il est préférable d'acheter une option plus courante et moins chère alimentée par un réseau 220 V.

En connectant une pompe 12 volts à une alimentation sans interruption, vous ne pouvez pas vous soucier du fonctionnement du système de chauffage

Lors de l'installation d'une pompe alimentée en 220 V, il est nécessaire de s'assurer que le système de chauffage peut fonctionner en cas de panne de courant. Pour ce faire, installez un robinet d'arrêt sur le tuyau et contournez-le en installant un tuyau de dérivation avec une pompe (appelé « bypass »).

Un robinet filtre est installé sur le tuyau de dérivation devant la pompe, puis un robinet d'arrêt. En ajustant la position des vannes d'arrêt sur les tuyaux principaux et de dérivation, vous pouvez activer le mode de circulation forcée et naturelle.

En règle générale, la pompe est installée sur le « retour » à proximité du four afin que la température du liquide qui traversera l'appareil soit la plus basse. Cela prolongera considérablement la durée de vie de la pompe.

De plus, il est nécessaire de placer le plus grand nombre possible de commandes du système de chauffage en un seul endroit, afin qu'en cas de situations d'urgence, des mesures puissent être rapidement prises pour les éliminer.

L'installation d'un tuyau de dérivation (by pass) permet au système de chauffage de fonctionner lors d'une panne de courant, et permet également de retirer la pompe sans vidanger l'eau

Règles d'utilisation du vase d'expansion

Lorsqu'il est chauffé, un liquide se dilate et si cela se produit dans un système fermé, la pression à l'intérieur de celui-ci augmentera considérablement et une augmentation de la pression entraînera une percée d'eau. L'utilisation d'une soupape de sécurité n'est pas recommandée, car une fois l'eau refroidie et son volume diminué, de l'air sera introduit dans le système.

Par conséquent, dans les circuits de chauffage à mouvement d'eau forcé, des vases d'expansion, qui sont de type ouvert ou fermé. Leur volume est calculé non seulement sur la base de la dilatation thermique maximale du liquide (5-7%), mais également en tenant compte de la possibilité d'ébullition du système.

Un réservoir de type ouvert équipe le circuit d'eau d'un système de chauffage par poêle à gravité, c'est-à-dire avec un transport naturel du liquide de refroidissement. Il s'agit d'un récipient métallique de forme arbitraire situé tout en haut du circuit de chauffage. Il communique directement avec l'atmosphère, grâce à quoi le liquide de refroidissement s'évapore partiellement.

La canalisation est reliée au fond ou au quart inférieur du réservoir, et un tuyau est soudé au sommet de celui-ci pour évacuer l'eau en cas de débordement et permettre à l'air de s'échapper du système. La pratique montre que le volume d'un réservoir ouvert doit représenter au moins 15 % du volume d'eau du système de chauffage.

Un vase d'expansion de type ouvert est généralement situé dans un local technique et son aspect n'a aucune importance

Un réservoir fermé ou de type membrane est un récipient fermé avec une membrane à l’intérieur. Lorsque l'eau se réchauffe, elle augmente la pression, étire la membrane et pénètre dans le réservoir. Si la pression dépasse, le système automatique est activé et l'excès de liquide de refroidissement est évacué dans les égouts.

Après la première décharge, il n'y a généralement plus aucune raison de la produire à nouveau, puisque le volume de liquide de refroidissement devient égal au volume du système.

Un réservoir à membrane fermé est monté devant la pompe. Un tel conteneur, contrairement à un réservoir de type ouvert, ne peut pas évacuer l'air à lui seul, il est donc nécessaire d'installer en haut du circuit de chauffage une vanne Mayevsky (purge d'air mécanique) ou son équivalent automatique.

Le seul élément d'un réservoir à membrane qui peut tomber en panne avec le temps est la membrane, il est donc préférable d'acheter un réservoir capable de le remplacer.

Lors de l'achat d'un réservoir de type fermé, parfois appelé accumulateur hydraulique, l'essentiel est de ne pas le confondre avec un accumulateur hydraulique pour l'alimentation en eau.

Pour un réservoir à membrane utilisé en chauffage, la température de fonctionnement peut aller jusqu'à 120°C et la pression jusqu'à 3 Bar. Pour l'approvisionnement en eau, des réservoirs avec des températures allant jusqu'à 70°C et une pression jusqu'à 10 bars sont utilisés.

Choisir entre tuyaux et radiateurs

Comme circuit d'eau pour le chauffage du poêle, vous pouvez utiliser un système de tuyaux en plastique avec radiateurs (batteries) ou un système de tuyaux métalliques. Le principal avantage de l’utilisation de radiateurs est qu’ils sont plus beaux que les conduits d’air massifs.

Le câblage en plastique peut être facilement caché dans le sol, car il ne dégage pas de chaleur. Bien que selon les règles, le câblage du chauffage de l'eau doit être ouvert. Cependant, les canalisations en polymère ont des limites : elles ne peuvent pas être posées là où il y a un risque de fusion et d'exposition directe aux UV.

L'avantage des tuyaux métalliques est le prix inférieur de l'ensemble du circuit de chauffage, la facilité d'installation et la diminution des problèmes rencontrés lors du fonctionnement du système.

L'utilisation de tuyaux de chauffage en métal au lieu d'un système de radiateurs avec des connexions métal-plastique est justifiée si l'élément esthétique de la conception de la pièce n'est pas important.

Avantage significatif systèmes avec radiateurs est la facilité de réglage de la température. Même les calculs les plus précis de la température ambiante peuvent être ajustés. Par exemple, une température de 19-21°C est recommandée pour un petit enfant de moins de 6 mois, tandis qu'une température confortable dans le reste de la maison est considérée comme étant de 25°C.

Pour assurer cette température pendant une longue période dans la pièce, vous devez fermer totalement ou partiellement la vanne d'alimentation en chaleur de l'un des radiateurs. Dans le cas d'un tuyau métallique, le problème peut également être résolu, mais de manière plus complexe : réduire le transfert de chaleur d'un segment de tuyau à l'aide de mousse de polyuréthane ou d'une coque en aluminium.

Une autre option de circuit de chauffage pourrait être plancher chauffant à eau. Il s'agit d'un type d'approvisionnement en chaleur très confortable pour une personne, mais l'installation d'un plancher chauffant demande beaucoup plus de main-d'œuvre que les options évoquées précédemment.

De plus, lors de l'utilisation d'un plancher chauffant, il n'est pas possible de prévoir une pente pour la circulation naturelle de l'eau, ce qui, en combinaison avec le petit diamètre des tuyaux de chauffage par le sol, conduit à une condition obligatoire pour l'utilisation d'une pompe de circulation. .

Pour pousser l'eau à travers les tuyaux de chauffage par le sol, vous devez utiliser une pompe ; la circulation naturelle ne fonctionnera pas avec cette géométrie du système de chauffage

Prévenir le gel du système de chauffage

L'utilisation de l'eau comme liquide de refroidissement présente un inconvénient : si le système de chauffage gèle, la canalisation et les appareils seront endommagés. Il est particulièrement difficile de restaurer dans ce cas l'échangeur de chaleur intégré au four.

Ce problème concerne les maisons qui ne peuvent pas être chauffées pendant une longue période en hiver. Une façon de prévenir les dommages au système consiste à utiliser de l’antigel conçu pour les systèmes de chauffage au lieu de l’eau.

Pour les locaux d'habitation, les liquides à base de propylène glycol sont utilisés comme antigel, en tant que substance non toxique, contrairement à l'éthylène glycol.

Cependant, l'idée d'utiliser de l'antigel a ses inconvénients :

• l'antigel à base de propylène glycol est cher (à partir de 80 roubles / litre);
• la capacité thermique spécifique de l'antigel est inférieure à celle de l'eau (environ 15 %), donc une puissance de four plus grande et une grande surface d'appareils de chauffage ambiant sont nécessaires ;
• l'antigel a une viscosité dynamique plus élevée que l'eau, une pompe de circulation plus puissante est donc nécessaire et la circulation naturelle est impossible ;
• lorsqu'il est chauffé, l'antigel se dilate jusqu'à 40 %, il est donc nécessaire d'utiliser un grand vase d'expansion fermé ;
• le propylène glycol est très fluide, il pénètre donc à travers les connexions du système de chauffage par lesquelles l'eau ne peut pas pénétrer ;
• le propylène glycol est incompatible avec les canalisations galvanisées car les additifs antigel perdent leurs propriétés au contact ;
• lorsque l'antigel bout (ce qui est probable lors de l'utilisation de fours), une réaction chimique irréversible se produit, à la suite de laquelle tout le système devra être vidangé et rempli d'antigel.

Pour l'antigel, le système de chauffage doit être calculé à l'avance - son utilisation dans les projets mis en œuvre pour l'eau est assez problématique.

De plus, un projet utilisant de l’antigel coûtera beaucoup plus cher qu’un système de chauffage à eau. Par conséquent, son utilisation ne s'est pas encore répandue dans les maisons privées équipées de chauffage par poêle, et d'autres méthodes sont utilisées pour éviter le gel.

Lors du choix d'un liquide pour un système de chauffage, il est nécessaire de garder à l'esprit non seulement les caractéristiques physiques et chimiques, mais également son danger pour autrui.

La vidange de l'eau du circuit et de la chemise ou du registre de la fournaise est la solution la plus courante au problème lorsque les propriétaires de la maison sont absents pendant une longue période.Outre le travail supplémentaire, les inconvénients de cette méthode incluent l'accès de l'air aux éléments métalliques du système depuis l'intérieur et, par conséquent, la propagation de la corrosion.

De plus, comme solution au problème pendant une courte période, ils utilisent l'intégration d'une chaudière électrique de faible puissance dans le circuit de chauffage. Son fonctionnement à un niveau minimum de consommation d'énergie est capable de maintenir temporairement une température de l'eau positive.

Une chaudière électrique de faible puissance reliée au système de chauffage est capable de maintenir une température d'eau positive en cas d'absence prolongée des propriétaires

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Un système de chauffage fonctionnel basé sur un poêle et un circuit d'eau dans une maison privée d'une superficie de 80 mètres carrés :

La chaleur est fournie au système de chauffage par les poêles et les cheminées par portions, ce qui complique la tâche de calcul des paramètres des éléments du circuit de chauffage. Effectuer des travaux de modification du circuit est assez problématique, donc si vous manquez d'expérience dans ce domaine, il est préférable de se tourner vers des spécialistes possédant les compétences nécessaires pour résoudre de tels problèmes.

Avez-vous de l'expérience dans l'organisation du chauffage par poêle ? Ou vous chauffez votre maison de cette façon et souhaitez partager vos impressions sur l'utilisation du poêle ? Veuillez laisser des commentaires et poser des questions. Le formulaire de commentaires se trouve ci-dessous.