Ein Ofen mit Wasserkreislauf zum Heizen eines Hauses: Merkmale der Ofenheizung + Auswahl der optimalen Option

Brennholz und Kohle sind in vielen Regionen nach wie vor die günstigsten Brennstoffe für die Beheizung privater Ferienhäuser. Allerdings wird die Ofenheizung nicht nur wegen der geringen Kosten und der Verfügbarkeit von Energie gewählt, sondern auch wegen der geringen Installationskosten.

Darüber hinaus hat ein Ofen mit Wasserkreislauf zum Heizen eines Hauses neben vielen Vorteilen auch viele Nachteile. Diese Option ist nicht immer optimal. Versuchen wir, die Nuancen eines solchen Heizsystems zu verstehen.

Merkmale der Ofenheizung

In russischen Dörfern ist die Ofenheizung die Norm, deren Zuverlässigkeit und Praktikabilität sich seit Jahrhunderten bewährt hat. Und heute gibt es in vielen Dorfhäusern Öfen mit einem Herd zum Kochen von Speisen und einer Feuerstelle zum Brotbacken.

Einige von ihnen sind mit einem Wasserkreislauf für die Heizung ausgestattet, andere nicht. Aber Hausbesitzer auf dem Land haben es nicht eilig, sie wegzuwerfen und durch moderne Heizkessel zu ersetzen. Eine problemlosere und problemlosere Heizmethode wurde noch nicht erfunden.

Ohne einen Wasserkreislauf im ganzen Haus kann ein Holzofen nur einen kleinen Raum um ihn herum heizen. Für die Beheizung von ein oder zwei Räumen ist diese Option akzeptabel, für ein großes Ferienhaus ist sie jedoch nicht mehr möglich.

Als Brennstoff in solchen Dorföfen wird Folgendes verbrannt:

• Kohle;
• Torf;
• Brennholz;
• Briketts (Eurowood).

Hinsichtlich der Gestaltung des Ofens im Inneren und der Verkabelung der Warmwasserbereitungsanlage in einem Privathaus gibt es keinen grundsätzlichen Unterschied zwischen diesen Brennstoffarten. Einige von ihnen geben mehr Wärme ab, während andere länger brauchen, um auszubrennen. Die Gestaltung des Feuerraums und die Anordnung der Rohre mit Kühlmittel in den Räumen sind jedoch in allen Fällen gleich.

Vergessen Sie bei der Entscheidung für eine Ofenheizung nicht die Brandschutznormen für den Bau von Ziegelöfen – nur deren strikte Einhaltung reduziert die Brandgefahr auf ein Minimum

Zu den Vorteilen der Ofenheizung zählen:

• keine Abhängigkeit von der Verfügbarkeit von Strom im Netz;
• relativ niedrige Kosten für die Installation eines Heizsystems;
• niedrige Kosten für feste Brennstoffe und die Möglichkeit der Verwendung verschiedener Brennstoffarten;
• extrem einfache Bedienung;
• langfristige Wärmeübertragung (für Ziegelkonstruktionen);
• Vielseitigkeit – geeignet zum gleichzeitigen Erhitzen und Garen von Speisen.

Wenn ein Privathaus nicht an das Gasnetz angeschlossen werden kann, ist ein Holzofen die beste Wahl zum Heizen.

Die einzige Ausnahme besteht, wenn in einem bestimmten Gebiet keine Kohle oder Brennholz verfügbar ist. Aber diese Option ist in Russland eher die Ausnahme als die Norm.

Die beiden Hauptnachteile von Öfen mit Wasserkreislauf sind die Unmöglichkeit der Automatisierung des Betriebs und die Schwierigkeit, die Wärmeübertragung in einzelnen Räumen anzupassen

Zu den Nachteilen der Ofenheizung gehören auch:

• langes Aufwärmen des Systems vor Beginn der Wärmeübertragung;
• Verlust von Nutzraum im Haus aufgrund der Massivität des Ofens;
• hohes Gewicht der gemauerten Ofenstruktur;
• geringer Wirkungsgrad aufgrund des Verlusts einer erheblichen Wärmemenge in das Rohr;
• hohe Brandgefahr bei unsachgemäßer Verwendung.

Ein gemauerter Heiz- und Kochherd für ein Privathaus mit Warmwasserbereitung kann je nach Ausführung und Anzahl der Reihen zwischen 1,5 und 10 Tonnen wiegen. Dazu kommt noch das Gewicht des Rohres.

Ein Fundament für eine solche Masse erfordert ein leistungsstarkes und teures Fundament, was auch als Nachteil der betrachteten Heizsysteme bezeichnet werden kann.

Wasserheizgerät für den Ofen

Der Ofen für die jeweilige Heizungsanlage sollte idealerweise gleichzeitig mit dem Haus berechnet und gebaut werden. Wenn bereits ein Wohngebäude errichtet wurde, wird es schwierig sein, darin eine gemauerte Ofenstruktur zu installieren. Und oft erweist sich dies als völlig unmöglich, da ein solides Fundament errichtet und das Sparrensystem neu aufgebaut werden muss.

Ein Ofen zur Warmwasserbereitung in einem Privathaus kann nicht nur aus Ziegeln, sondern auch aus Stahl in Form eines Dickbauchofens mit Wärmetauscherrohren um den Feuerraum zum Erhitzen des Kühlmittels hergestellt werden

Die wasserbasierte Warmwasserbereitung besteht aus:

• der Ofen selbst (Metall oder Ziegel);
• ein Wärmetauscher innerhalb oder um den Feuerraum des Ofens sowie in Form einer Spule um den Schornstein;
• ein Kreislauf mit im ganzen Haus verteiltem Kühlmittel und ein Ausdehnungsgefäß auf dem Dachboden.

In einigen Fällen wird dieses Heizsystem auch durch eine Umwälzpumpe und einen Hydrospeicher ergänzt. Diese erweiterte Option wird jedoch äußerst selten genutzt, da sie eine unterbrechungsfreie Stromversorgung erfordert und zu einer Verteuerung der gesamten Schaltung führt.

Und der Hauptvorteil der Warmwasserofenheizung sind die geringen Kosten des Geräts. Es lohnt sich nicht, es mit teuren und bruchanfälligen Elementen zu ergänzen.

Wasserzirkulationsdiagramm im Kreislauf

Das Wasserheizsystem in Häusern wird mit natürlicher (Schwerkraft) oder Zwangszirkulation des Kühlmittels gebaut.Wenn es auf der Basis eines Holzofens hergestellt wird, ist es am besten, der ersten Option den Vorzug zu geben.

Der Schaltplan mit natürlicher Wasserzirkulation ist günstiger als der Zwangsanalog und benötigt im Gegensatz dazu auch keine Stromversorgung

Es wird empfohlen, eine Warmwasserofenheizung nur in einstöckigen Häusern mit einer Fläche von bis zu 150 m zu installieren². In diesem Fall kann die Gravitation ohne zusätzliche Pumpen erfolgen.

Wenn Sie ein Häuschen mit mehreren oder mehr Etagen heizen müssen, ist es besser, dies mit einem leistungsstärkeren Heizkessel zu tun. Der Ofen für solche Gebäude muss einfach riesig gebaut werden, was teuer in der Umsetzung ist. Ja, und Sie müssen jedes Mal erhebliche Mengen Kraftstoff nachfüllen. Aufgrund der erhöhten Brandgefahr wird davon jedoch dringend abgeraten.

Eine klassische Ofenheizung mit natürlicher Wasserzirkulation besteht aus:

• Wärmetauscher als Teil des Ofens;
• Metallrohrleitungskreislauf;
• Heizkörper (normalerweise in Räumen durch dicke Rohre ersetzt);
• Ausgleichsbehälter.

Wenn Sie sich entscheiden, die Warmwasserbereitung in einem Landhaus selbst durchzuführen, ist es besser, es nach diesem Schema zu planen. Die Installation und Berechnung dieser Option ist einfacher als bei erzwungener Wasserbewegung.

Für Heizkessel ist ein System mit Umwälzpumpe besser geeignet, da es auf Basis eines Ofens seine erhöhte Wärmeübertragungseffizienz verliert

Wenn der Boiler automatisiert ist und das Wasser ständig nach Bedarf erhitzt, wird der Holzofen ein- bis zweimal täglich beheizt. In diesen Momenten erwärmt sich das Kühlmittel im Feuerraum des Ofens und gibt Wärme an die Räume ab. Anschließend ist es sinnlos, es mit einer Pumpe durch die Rohre des Kreislaufs zu treiben. Das Wasser in einem kalten Feuerraum wird sowieso nicht erhitzt.

Besitzer von Privathäusern erwarten bei der Wahl eines Holz- oder Kohleofens in der Regel ein autonomes Heizsystem. Wenn Sie darin Pumpgeräte installieren, die zum Betrieb Strom aus dem Stromnetz benötigen, wird es schwierig, von Autonomie zu sprechen.

Ofen – Ziegel oder Metall

Das Aufheizen eines Steinofens dauert länger, aber es dauert auch länger, die Wärme an den Raum um ihn herum zu übertragen. Das Gegenstück aus Stahl hingegen heizt sich schnell auf und kühlt nach dem Ausbrennen des Brennstoffs ebenso schnell wieder ab. Dieses Problem wird teilweise durch das Vorhandensein großer Kühlmittelmengen im Wasserkreislauf gelöst.

Je mehr Wasser jedoch im System gespeichert werden muss, desto teurer wird es materialtechnisch.

Ein Hängebauchofen aus Metall mit Wasserregister für den Heizkreislauf in Privathäusern kann direkt auf einen Holzboden gestellt werden, ohne dass ein spezielles Fundament installiert werden muss

Ein Stahlofen zur Warmwasserbereitung mit einer Leistung von 5–15 kW – ohne Brennstoff und Wasser ist es eine Konstruktion mit einem Gewicht von 100–300 kg. Ein solcher Dickbauchofen kann sicher auf verstärkten Holzscheiten aufgestellt werden. Ab einem Ofengewicht von mehr als 700–800 kg müssen Ofenfundamente gegossen werden. Wenn es sich nun um Ziegel handelt, können Sie auf Betonarbeiten definitiv nicht verzichten.

Im Vergleich zu einem Metallofen wiegt ein gemauerter Ofen mehr, kostet mehr und ist schwieriger zu installieren. Es bietet jedoch eine höhere Effizienz und ein geringeres Risiko des Einfrierens des Kreislaufs mit Rohrbruch aufgrund der Eisbildung im Inneren. Wenn Sie sich entscheiden, alles komplett für sich selbst und Ihren dauerhaften Wohnsitz zu erledigen, empfiehlt es sich, die Ziegeloption zu wählen.

Rohre - Edelstahl oder Metall-Kunststoff

Wenn das Heizsystem auf der Basis eines Warmwasserkessels aufgebaut ist, kann es nicht nur mit Stahlrohren, sondern auch mit Metall-Kunststoff- und Polypropylenrohren verrohrt werden.Wird das Wasser jedoch über einen Holzofen erhitzt, sollte der Kreislauf mit dem daraus stammenden Kühlmittel nur aus Edelstahl bestehen.

Bei einer großen Ladung Brennholz kann sich das Wasser in der Ofenschlange schnell auf bis zu 100 Grad erhitzen und kochen; nur Stahl hält solchen Temperaturen lange stand

Metall-Kunststoff ist für den Betrieb mit auf 90–95 °C erhitztem Kühlmittel ausgelegt. Kurzzeitig hält es einer Erwärmung auf 110–120 °C stand. Gleichzeitig erlaubt die Automatisierung von Kesseln und Kesseln zunächst keine solche Erwärmung des Wassers. Bei Fußbodenheizung heizt er auf 30–45 °C, bei Heizkörpern auf 60–65 °C.

Bei einem Holzofen sind Temperaturen unter 100 °C jedoch nicht nur möglich, sondern keine Seltenheit. Es wird nicht empfohlen, ein Risiko einzugehen und russisches Roulette zu spielen, indem man diesen Ofen mit Metall-Kunststoff-Rohren verrohrt. Am besten ist es, zuverlässigerem Edelstahl den Vorzug zu geben.

Darüber hinaus erhitzen sich die Rohre, die von der Rohrschlange zum Anschluss der Kreislaufrohre aus dem Ofen kommen, mit Sicherheit auf sehr hohe Temperaturen. Sie sind weniger als einen halben Meter vom offenen Feuer entfernt. Es ist gefährlich, Kunststoffrohre daran anzuschließen, da die Gefahr besteht, dass diese schmelzen.

Wärmeableitung – Heizkörper oder Register

Die Wärmezufuhr vom Ofen zum Heizkreislauf erfolgt in Portionen von mehreren Stunden, während im Feuerraum Holz oder Kohle brennt. Wenn nicht genügend Wasser in der Heizungsanlage vorhanden ist, trocknet das Haus schnell aus. Daher erfolgt eine solche Heizung in Dörfern meist aus dicken Stahlrohren und nicht auf der Basis von Heizkörpern, die den Stadtbewohnern bekannter sind. Das Heizregister für Holzöfen ist einfach perfekt.

Das klassische Schema der Warmwasserherdheizung mit natürlicher Zirkulation sieht den direkten Kontakt von Wasser mit der Atmosphäre über einen Ausgleichsbehälter vor, Luft im Kühlmittel ist jedoch bei herkömmlichen Batterien kontraindiziert

Ein im ganzen Haus verlegtes Edelstahlrohr mit einem Durchmesser von 80–120 mm ist ein Heizregister, bestehend aus einem Vorlauf vom Ofen und einem Rücklauf zu diesem. In dem vom Feuerraum am weitesten entfernten Raum sind diese Leitungen miteinander verbunden und in den übrigen Räumen in Form von zwei Rohrleitungen entlang der Außenwände verlegt.

Das Register sieht ästhetisch nicht so ansprechend aus wie der Heizkörper. Aber die erste Option ist viel billiger und einfacher selbst herzustellen als die zweite. Zur Umsetzung benötigen Sie lediglich Erfahrung im Umgang mit einem Schweißgerät.

Die Wärmeübertragungsfläche für einen solchen Kreislauf wird durch Multiplikation der PI-Zahl mit dem Durchmesser und der Länge des Rohrs berechnet. Außerdem müssen bei den Berechnungen der thermische Druck im Vor- und Rücklauf sowie der vertikale Abstand zwischen den Rohrleitungen berücksichtigt werden.

Oftmals werden solche Berechnungen jedoch nicht durchgeführt, sondern ein Rohr mit einem Durchmesser von 80–100 mm genommen und mit einer Schlaufe im Hinterzimmer um den Umfang des gesamten Wohngebäudes verlegt. In diesem Fall wird die Wärmeübertragung „nach Augenmaß“ und experimentell durch Zugabe einer bestimmten Brennstoffmenge in den Feuerraum eingestellt.

Nicht umsonst sind mit Wasseröfen gekoppelte Registerschaltungen so verbreitet. Sie müssen sie nicht einmal berechnen, sondern nehmen Sie einfach ein passendes Rohr und schweißen Sie es zusammen.

Auswahl eines Wärmetauschers für den Ofen

Der Wärmetauscher im Ofen kann aus Kupfer, Stahl oder Gusseisen bestehen. Aufgrund des hohen Preises ist es besser, die Kupferoption sofort auszuschließen. Ein solches Gerät selbst zu löten ist äußerst problematisch.

Gusseisenbatterien sollten mit Vorsicht im Inneren des Feuerraums installiert werden – aufgrund von Temperaturschocks können sich einzelne Abschnitte von benachbarten Elementen lösen

Gusseisen ist Stahl hinsichtlich der technischen Parameter überlegen. Allerdings erscheint es problematisch, daraus selbst einen Wärmetauscher für einen Holzofen zu bauen. Hierfür können Sie nur eine alte Batterie nehmen. Hier muss jedoch berücksichtigt werden, dass die Dichtung zwischen den Abschnitten im Feuerraum durchbrennt. Und dies ist ein direkter Weg zum Verlust der Dichtheit und zum Austreten von Wasser in die Brennkammer.

Entscheidet man sich, den Wärmetauscher aus einer Gusseisenbatterie herzustellen, greift man hierfür am besten zu den Modellen MS-110-300 oder MS-90-300. Sie sind klein und passen problemlos in den Feuerraum. Ihre Heizfläche pro Rippe beträgt etwa 0,14–0,16 m².

Anhand dieser Zahlen können Sie abschätzen, wie viele Abschnitte für eine bestimmte Schaltung benötigt werden. Pro 10 Quadratmeter Hausfläche benötigen Sie 1 kW, was etwa 0,1 m entspricht² Heizfläche eines gusseisernen Wärmetauschers.

Die Lamellen eines Gussheizkörpers werden normalerweise mit hitzebeständigen Gummidichtungen verbunden. In einem Ofenfeuerraum brennt eine solche Gummidichtung durch und muss durch eine Asbestschnur ersetzt werden

Ein weiterer Punkt bei der Verwendung einer Gusseisenbatterie als Wärmetauscher ist die Schwierigkeit, sie von Ruß aus dem Inneren des Feuerraums zu reinigen. Von Zeit zu Zeit muss die Brennkammer gereinigt werden, was durch die erhabenen Rippen des Gusseisens stark beeinträchtigt wird.

Die optimalste Option für einen Wärmetauscher ist Stahl in Form von:

• eine Spule aus mehreren Röhren;
• Hemden aus Stahlblech.

Sie bestehen aus kohlenstoffarmem Stahl St10...St20 mit einer Dicke von 4–5 mm. Wenn Sie Rohre nehmen, dann mit einem Durchmesser von 30–50 mm.

Der einfachste Weg, einen Stahlwärmetauscher herzustellen, ist die Herstellung aus Stahlblech. Am Wärmeaustausch nimmt jedoch nur die Oberfläche teil, die dem Feuerrauminneren zugewandt ist

Die Röhrenversion ist hinsichtlich der Wärmeübertragung effizienter, aber auch arbeitsintensiver in der Herstellung.

Um den Wärmetauscher zu berechnen, verwenden Sie die Formel:

Qy=K*(Tcp-Tk)

Wo:

• K – Wärmeübergangskoeffizient des Materials (für Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt werden 15–20 und für Grauguss 50 angenommen);
• Tcp – durchschnittliche Temperatur des Heizmediums im Ofen (Tmax+Tmin)/2;
• Tk – durchschnittliche Kühlmitteltemperatur (TVorlauf + Rücklauf)/2.

Wenn im Ofen Holz verbrannt wird, gilt Tcp=(700+300)/2=500 °C und Tk=(80+60)/2=70 °C. Daraus ergibt sich Qy=15*(500-70)=6450 kcal/Stunde. Das bedeutet, dass pro Quadratmeter der dem Feuer zugewandten Fläche des Wärmetauschers etwa 7,5 kW/Stunde benötigt werden.

Für Kohle lauten die Berechnungen wie folgt: Tcp=(1000+600)/2=800 °C und Tk=70 °C. Qy=15*(800-70)=10.950 kcal/Stunde=12.734 W/Stunde. Ein Quadratmeter Wärmetauscherfläche ergibt etwa 12,7 kW/Stunde.

Als nächstes teilen wir die zum Heizen eines bestimmten Hauses erforderliche Leistung durch den berechneten Wert, abhängig von den Plänen für die Verwendung einer bestimmten Brennstoffart.

Zum Beispiel für ein Ferienhaus 150 m² Sie benötigen etwa 15 kW. Wird mit Holz geheizt, ist ein Wärmetauscher mit einer Wärmeaustauschfläche von 15/7,5 = 2 m erforderlich². Dies ist die Oberfläche, die der Flamme zugewandt ist und sich erwärmt.

Wenn eine Rohrspule ausgewählt wird, wird ihre Länge nach der Formel berechnet:

S=2*3,14*D*L

Wo:

S – Designbereich;

D - Rohrdurchmesser;

L - erforderliche Länge.

Noch einfacher lassen sich die Parameter eines Stahlblechmantels berechnen, der meist aus zwei Rechtecken an den Seiten der Brennkammer besteht.

Die beste Option wählen

Es wird schwierig sein, einen massiven Ziegelofen in einem bereits gebauten Haus zu installieren. In diesem Fall lässt sich die Warmwasserbereitung am besten auf der Basis eines Hängebauchofens aus Metall organisieren, der ohne Gießen des Fundaments auf einen verstärkten Holzboden gestellt werden kann.

Wenn es jedoch möglich ist, das Fundament so zu gestalten, wie es sein sollte, sollte einer zuverlässigeren Struktur des Ziegelofens der Vorzug gegeben werden.

Der Wasserkreislauf rund um das Haus für einen Holzofen besteht am besten aus dicken Stahlrohren und mit natürlicher Kühlmittelzirkulation

Der Einbau einer Umwälzpumpe und/oder eines Speichers in den betreffenden Heizkreis ist eine Geldverschwendung und bietet keinen zusätzlichen Nutzen. Sie erschweren nur die Installation des Systems. Und wenn das Licht ausgeht, verursachen diese Geräte Probleme. Während die Heizoption ohne sie das Haus bei Problemen im Stromnetz ruhig weiter heizt.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Auswahl der Form eines Wärmetauschers für einen Holzofen:

Bewertung eines gemauerten Ofens zur Warmwasserbereitung in einem Ferienhaus:

Bau eines gemauerten Heiz- und Kochherds mit Analyse des Entwurfsauftrags:

Es ist schwierig, die Warmwasserbereitung auf Basis eines Holzofens als ideal und hocheffizient zu bezeichnen. Diese Möglichkeit zur Beheizung von Privathäusern ist jedoch die zuverlässigste, kostengünstigste und am einfachsten umzusetzende. Sie müssen einen solchen Kreislauf einfach nicht durch eine Umwälzpumpe und Automatisierung ergänzen. Sie werden über das Stromnetz betrieben und machen das gesamte System autark, wodurch einer seiner Hauptvorteile entfällt.