Pasirinkimas ir montavimo ypatumai - židiniai ir krosnelės su vandens kontūru

Židiniai ir krosnelės su vandens kontūru pagrindiniu šilumos šaltiniu pasirenkami nedažnai, nes tūri ribotą pritaikymą Lietuvos klimato sąlygomis. Pagrindinė priežastis – greitas kuro sudeginimas, neleidžiantis šilumą aprūpinti patalpas ilgesniam laikui – pvz. visai nakčiai. Kaip ir bet kokie kieto kuro šildymo katilai, židiniai ir krosneles su šildymo kontūrais pajungiami į dvi klasikines šildymo sistemas – netiesioginio termofikacinio vandens pašildymo atvirą sistemą su šilumokaičiu arba uždarą šildymo sistemą.

Netiesioginis termofikacinio vandens pašildymas per šilumokaitį – atvira šildymo sistema

Esminis tokios sistemos bruožas – gravitacinė savitoji termofikacinio vandens cirkuliacija. Atviros sistemos viršutiniame taške visada yra atviras bakas, skirtas sutalpinti išsiplėtusiam pašildymo metu termofikaciniam vandeniui. Atviros ir uždaros šildymo sistemos veikimo principus, privalumus ir trukumus jau esame išsamiai išnagrinėję mūsų ankstesniame straipsnyje, todėl dabar didesnį dėmesį skirsime būtent židinio pajungimui.

Seniau kaimo vietovėse buvo populiarūs specialūs antgaliai, užmaunami ant pečiaus dūmtraukio, kurio viduje buvo gyvatukas vandens pašildymui. Mūsų laikais termofikatas yra šildomas krosnelės vandens kontūre (supančiame degimo kamerą), o šiluma yra perduodama šildymo sistemai per papildomą plokštelinį šilumokaitį.

1 - vandens padavimas iš vandentiekio; 2 - apsauginis vamzdis; 3 - avarinis nupylimas į kanalizaciją; 4 - avarinio aušinimo padavimas iš vandentiekio; 5 - pašildyto termofikato padavimas į šilumokaitį; 6 - pašildyto vandens padavimas į šildymo sistemą; 7 - grįžtamas vanduo iš šildymo sistemos; 8 - grįžtamas padavimas į vandens kontūrą iš šilumokaičio; 9 - židinio vandens kontūro užmaitinimas; 10 - nupylimas į kanalizaciją

Tiesioginis termofikacinio vandens šildymas – uždara šildymo sistema

Pakura su vandens šildymo kontūru yra tiesiogiai prijungta prie šildymo sistemos. Karštas termofikatas (t = 80–90 ⁰C) cirkuliacinio siurblio pagalba paduodamas į šildymo sistemą – vamzdžiais tiesiai į šildymo sistemos radiatorius arba į akumuliacinę talpą. Į židinio šildymo kontūrą grįžta ataušintas iki 60-65 ⁰C termofikacinis vanduo. Tokioje sistemoje būtinai naudojamas membraninio tipo išsiplėtimo indas.

1 - avarinis nupylimas į kanalizaciją; 2 - avarinis nupylimas į kanalizaciją; 3 - avarinio aušinimo padavimas iš vandentiekio; 4 - pašildyto vandens padavimas į šildymo sistemą; 5 - grįžtamas vanduo iš šildymo sistemos

Židinys / krosnelė su vandens kontūru – pasirinkimo pagrindimas

Kada reikalingas židinys arba krosnelė su vandens kontūru? Sprendimas pirkti židinį su vandens kontūru priimamas tada, kai yra poreikis ne tik apšiltinti salę, kurioje yra sumontuotas židinys, bet tolygiai paskirstyti šilumą visame pastate, o galimybes pasiekti nutolusias vietas ortakiais nėra arba šilumos kiekis yra nepakankamas. Kita svarbi priežastis – patalpų šildymas naktį. Židiniai ir krosnelės sudegina malkas pakuroje pakankamai greitai, paprastai per 2-3 val. Net ir gerai apšiltintame name užkūrus židinį 22 val. vakare, jau 6-8 val. ryto temperatūra nusileis žemiau komforto ribos.

Prieš pasirenkant židinį arba krosnelę su šilumokaičiu pagrindiniu šildymo šaltiniu svarbu įvertinti visus pliusus ir minusus. Iš ekonominės pusės toks sprendimas yra kiek pigesnis lyginant su tradiciniu, kai naudojami 2 atskiri šilumos šaltiniai: pagrindiniu šilumos šaltiniu pasirenkamas šildymo katilas (kieto kuro, granulinis, dujinis), o paprastas židinys arba krosnelė svetainėje naudojami tik papildomam komfortui ir jaukumui. Akivaizdu, kad naudojant 2 šilumos šaltinius sistemos projektavimas ir diegimas yra paprastesnis. Židinį arba krosnelę be vandens kontūro galite sumontuoti patogioje vietoje, kur tik yra pajungimas prie dūmtraukio. Jums nereikės papildomai sukti galvos, kur paslėpti vamzdžių sistemą, jau nekalbant apie griozdišką akumuliacinę talpą. Visas vamzdynas, pagalbiniai mazgai (kolektoriai, išsiplėtimo indas, cirkuliacinis siurblys, akumuliacinė talpa ir t.t.) bus sumontuoti pagalbinėje patalpoje kartu su šildymo katilu.

Vis dėl to, jei Jums pasisiekė ir pastato išdėstymas leidžia sumontuoti židinį su vandens kontūru prie sienos, už kurios galima sutalpinti visą šildymo sistemos įrangą, kodėl gi neišnaudojus tokio pranašumo.

Tinkamo židinio/krosnelės su vandens kontūru parinkimas ir šildymo sistemos projektavimas

Išnagrinėkime dažniausiai pasitaikantį atvejį -  nedidelį 160 m² namą. Europoje galiojančios normos nustato, kad šiuolaikinio namo šilumos nuostoliai negali viršyti  50 W vienam 1m², esant žemiausiai 5 dienų vidutinei temperatūrai -27 ⁰C. T.y. 160 m² ploto namo šilumos nuostoliai negali viršyti 8 kW (160 m² × 50 W/m² = 8000 W). Vėl gi, darome prielaida, kad namas nėra naujos statybos ir nuostoliai gali būti ~15% didesni, apie 9kW. Tiksliam šilumos nuostolių apskaičiavimui būtina įvertinti tokius parametrus, kaip sienų medžiagas ir jų storį, langus (plastikas, medis, stiklo-paketai), stogo apšiltinimą ir t.t., bet tai išeina už šio straipsnio nagrinėjamos temos ribų, todėl čia detaliau nenagrinėjama. Pasirenkant tinkamą židinį, krosnelę ar net šildymo katilą svarbu nepamiršti, kad paprastai šildymo įrenginys yra kūrenamas toli gražu ne visą parą, todėl per kūrenimo laiką šildomos patalpos turi gauti pakankamą šiluminės energijos atsargą.

Mūsų nagrinėjamo 160 m² namui su 9 kW nuostoliais šildymui pasirenkame populiarų Lietuvoje židinį su vandens kontūru DIPLOMAT 21 B, kurio nominalus galingumas yra 18kW.

Esant dideliems šalčiams (apie -27 ⁰C), židinys yra kūrenamas beveik visą dieną ~ 12-14 val. Židinys išskiria 18kWh kiekvieną kūrenimo valandą(8kW išspinduliuoja ir perduoda konvekcijos būdu, likusieji 10 kW perduodami šilumokaičiu), t.y. sumoje per 12-14 val. viso išskiriama 216-252 kWh šiluminės energijos. Vėl gi, per 12 val. kūrenimo namas dėl pastato šilumos nuostolių suvartoją 108 kWh (12 × 9 = 108) energijos. Nesunkiai apskaičiuojame, kad gaunamas 108-144 kWh energijos perteklių. Šilumos energijos pertekliui sukaupti yra naudojama akumuliacinė talpa. Naktį sukauptą šilumą akumuliacinė talpa atiduodą namo šildymo sistemai, užtikrindama temperatūros lygį komforto zonoje.

1 – pamaišymo vožtuvas; 2 – cirkuliacinis siurblys; 3 – išsiplėtimo indas; 4 – avarinis vožtuvas; 5 – pakura su šilumokaičiu; 6 – akumuliacinė talpa; 7 – šildymo sistemos radiatoriai

Akumuliacinė talpa atilieka kelias svarbias funkcijas, neskaitant šilumos kaupimo. Talpa normalizuoja židinio veikimą, leisdama jam deginti kurą nominaliu režimu nepriklausomai nuo realaus namo energijos suvartojimo. Nominaliu režimu kuras yra deginamas optimaliai, o židinys yra apsaugotas nuo perkaitinimo ir, atitinkamai, korpuso iškraipymų. Taip pat svarbu, kad židinio vandens kontūro temperatūra prie išėjimo neviršija 90-95 ⁰C, o prie įėjimo nekrenta žemiau 60-65 ⁰C. Krentant vandens kontūro temperatūrai žemiau 60 ⁰C židinio vidaus senelės pradeda rasoti (susidaro kondensatas), kuris kaupiasi židinio apačioje ir natūraliai skatina koroziją, o po kiek laiko degimo kamera net gali prakiurti. Dėl visų aukščiau išvardintu priežasčių svarbu pasirinkti tinkamą akumuliacinę talpą. Talpos tūris apskaičiuojamas pagal tokia formulę:

M_AT = C × Q / ∆T

C - vandens šiluminė talpa, visada yra pastovi ir lygi 860 ⁰C×kg/kWh;
Q - akumuliuojama energija, išreikšta kWh;
∆T - akumuliacinės talpos vandens temperatūrų skirtumas, paprastai vanduo pašyla nuo 30 iki 90 ⁰C, tad ∆T = 60 ⁰C

Mūsų nagrinėjamam atvejui, kai akumuliuojamos energijos kiekis yra apie 110 kWh gauname reikiamą vandens masę 1577 kg. Vandens tankis artimas 1 kg/l, todėl turis irgi bus 1577 litrų. Tai gi, mūsų nagrinėjamam namui reikėtų bent 1200 litrų, o geriau 1600 litrų akumuliacinės talpos.

Židinių ir krosnelių su vandens kontūrais privalumai

• Krosnelės ir židiniai su vandens kontūrais yra žymiai ilgaamžiškesni, lyginant su paprastais konvekciniais. Ilgaamžiškumo priežastis - energijos pertekliaus nuvedimas per vandens kontūrą.
• Židiniai su vandens kontūru leidžia apšiltinti nutolusias patalpas ir prailginti komfortą (akumuliacinės talpos pagalba).
• Dėl optimalaus degimo nominaliu režimu, židiniai ir krosnelės su šilumokaičiais išskiria daugiau šilumos, jų degimo procesas yra efektyvesnis. Atitinkamai sumažėja kuro suvartojimas.

Židinių ir krosnelių su vandens kontūrais trukumai

• Sudėtingas montavimas
• Apribotas galingumas, paprastai neviršija 20 kW
• Šaltomis dienomis reikalauja ilgo kūrenimo, dėl galingumo apribojimu
• Aukšti reikalavimai papildomai sistemos apsaugai (nuo gaisro, perkaitinimo ir pan.)