如何用燃木壁炉组建别墅中央供暖系统

2019.02.26 阅读量:112 分享到:
版权所有:平客壁炉

 

随着国家开始对电和天然气采取阶梯价格收费模式(超过一定用量,价格大幅上调,大户型房屋受影响最大),别墅的冬季供暖费用应声而起。如果今后能源价格进一步上调(这几乎是板上钉钉的事儿),别墅采暖费用有可能在未来数年翻倍。面对逐年上涨的能源价格,有没有什么更经济的取暖方式呢?在这方面,极具创新意识的西方人早已给出了他们的答案:转向燃木取暖!

 

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用燃木热水壁炉为基础可以搭建完整的别墅供暖系统,如果再接入保温储水罐就可以提供生活热水。在过去的十年里,随着天然气价格持续走高,越来越多的欧洲家庭开始转向更便宜的燃料——木柴,有的家庭冬季取暖完全依赖燃木设备(称为“全木派”,Pure Wood),更多的家庭则是通过对现有供暖系统改造升级,把燃木热水壁炉“挂接”到系统中,实现以燃木为主其他能源为辅的混合能源采暖方式。欧洲森林资源丰富,在很多地区木柴价格十分低廉而且长期稳定,选择燃木供暖能节省不菲的费用(供暖约占欧洲家庭能源支出的30%左右)。另外,木柴便于大量长期储存,可以实现能源独立。一次采购四、五个立方米木柴就可以确保整个冬季供暖无虞,如果跟燃木销售商签订长期供应合同(平客壁炉目前提供此类服务),就能以非常低的价格锁定未来数年的供暖成本。不依赖电力运行是燃木供暖系统另一个非常显著的优点,这让它们在电力不稳定的地区大受欢迎。要知道,一旦停电,一切自动化的供暖设备全部歇菜,只有燃木壁炉可以正常运行,它是你在寒冷冬季里最可信赖的伙伴。近些年来在欧美国家流行起来的off-grid生活方式(即去到离开城市供热管网、天然气管网,甚至是电力网络覆盖范围之外的地区居住生活)也推动了燃木供暖系统的流行。虽然可以使用太阳能电池板产生有限电力,解决照明和手机/电脑充电的问题,甚至可以带动小功率电冰箱,但无法负担供暖和做饭所需的那么多能量,然而这个任务却可以用燃木供暖设备完美解决。平客壁炉经销的一款英国ESSE 990H燃木灶具就既可以做饭还能提供16.9kW的加热水功率,带上这家伙,真的可以“四海为家”了!

 

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从去年开始我们接到越来越多咨询燃木供暖系统的电话,为解答广大壁炉爱好者这方面的疑惑,笔者在此给大家介绍一下以燃木壁炉为基础搭建中央供暖系统的知识和方法。要特别说明的是本文仅限于原理上的介绍,系统设计和现场施工您还需要联系当地专业的暖通工程公司,我们可以在全程给予技术指导。

在讨论燃木供暖系统之前您需要了解如下几方面基础知识。

首先,燃木供暖系统中所使用的壁炉不是普通壁炉,而是专门为组建供暖系统设计的带有集成水箱的壁炉,我们称之为燃木热水壁炉,简称热水壁炉。木柴在炉膛中燃烧,水箱中的水吸收热量后依靠重力循环或者在水泵的推动下流动到各个房间的暖气片,实现别墅全屋供暖。

其次,燃木供暖系统的主水路必须是重力循环开放式结构(详见https://www.iqiyi.com/w_19rs2426y1.html),也就是说输出热水的水路必须通过位于壁炉上方的补水水箱与大气连通。这是因为与其他能源不同,木柴燃烧的过程不能被立刻终止,如果水循环系统是依靠水泵驱动的封闭式结构,一旦停电或者水泵发生故障,整个系统的水循环就会立刻停止,炽热的炉火会把炉膛水箱中的水迅速加热到沸腾,产生的蒸汽压力累积到一定程度就会发生水管爆裂或者储水罐爆炸,造成严重后果。因此,燃木供暖系统的主水路必须采用不依靠电力就能确保水正常流动的重力循环系统,还必须连接常开型热泄露散热器,防止水被加热到沸腾。此外,在整个系统的最高点还要装有膨胀补水水箱,用来释放水受热膨胀产生的压力。

第三,热水壁炉中央供暖系统的核心是大容量保温储水罐。储水罐内虽然存储的是热水,但它实质作用是以水为载体保存热能。储水罐的作用与电池类似,只不过储水罐保存的是热能,而电池保存的是电能。将储水罐看成是储能装置有助于理解整个供暖系统的结构和工作原理。热水壁炉、燃气锅炉、电热水器和太阳能热水器都是提供热能的装置,储水罐可以将它们产生的热能保存起来,在需要的时候释放出去。性能优良的储水罐保温性能极佳,存储在其中的热水每天下降的温度不超过3℃。80℃的热水在存放一周后水温还可保持在60°左右。燃木供暖系统中用到的保温储水罐与我们平时常见的燃气锅炉或者空气能热水器的储水罐在结构上有很大不同,国内没有生产,需要进口。

 

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第四,燃木壁炉要实现高效率燃烧还需要用到一个专用部件———壁炉水流控制器,它根据壁炉的运行状态,智能地判断应该从壁炉抽取多少热量输送到供暖系统中,防止“抽血”过多导致壁炉“晕厥”。我们今后将专门撰文给大家介绍这个神奇机构的工作原理。

第五,供暖热水与生活用水是彼此独立互不相通的,这在任何供热系统中都是如此,因为供暖水路中通常加有防锈剂、阻垢剂和防冻剂,这类化学品对人体有害,不可混入生活用水。

下面我们给大家介绍三种比较典型的热水壁炉供暖系统。为了简明起见,下面的图例中仅标注出了热水水路,省略了回水水路。此外,再次重申,下列图示仅为示意图,不是施工图纸,具体细节请联系当地专业的暖通公司。

 

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(一)供暖与生活热水同等权重的组网方式

 

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在这种组网方式中整个系统只有一个循环水路,暖气片和水箱被赋予相同的权重,它们并行接入到水路中,热水均匀地流经水路上的每个单元,同时加热暖气片和水箱中的水。这样的组网方式最为简单,但缺点是只有当壁炉工作时才能加热暖气片为房间供暖。

     (二)生活热水优先型组网方式

 

 

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 这种组网方式是给予生活热水以优先级,仅当水箱中的水被加热到设定温度后才向暖气片输送热水。系统由两个循环水路构成:

水路1 热水从壁炉出发流向热泄露散热片,然后流向水箱(红色水路),再流回壁炉。

水路2 温控器不断监测来自水箱的回水温度,当回水温度达到设定值,比如说50℃时(系统认为此时水箱中的水已经足够热了),温控器触发循环水泵工作,将热水沿橘红色水路输送到各个房间的暖气片,开始为房间供暖。(为简洁起见,温控器和水泵未在图中画出)

(三)多种能源混合型中央供暖系统

 

 

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这种组网方式以大容量储水罐为核心,把由热水壁炉、燃气锅炉、电热水器和太阳能热水器产生的热量都存储在储水罐中。从储水罐流出两路热水,一路供生活热水(紫色水路),一路供暖气片(黄色水路),两个水路彼此独立,互不混水。这样的系统具有最大的灵活性,允许不同的制热单元挂接到储水罐上,将多个热源产生的热量统一保存起来,充分利用各种能源的优点。在设计这样的系统时首先要确定有哪几种热源要挂接到系统中,这将决定选择何种结构的保温储水罐(热交换盘管、电加热棒、水管接头和感温头安装孔的位置和数量)。下图是集成了燃木热水壁炉、太阳能热水器、开放式燃气锅炉、封闭式燃气锅炉四种热源的中央供暖系统布线图,供大家参考。

 

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简单描述一下使用燃木供暖系统的场景:每天下午7:00从工作单位回到家后点燃炉火,壁炉给客厅供暖的同时向储水罐输出热水,1小时后储水罐中的水被加热到80℃,储水罐开始向暖气片输出热水给其他房间供暖。晚上炉火熄灭后,储水罐中存满了热水(相当于电池充满电),热水仍然源源不断流向暖气片,持续为房间供暖,直到储水罐中水温下降到40℃才停止循环(相当于电池放电过程),这个过程将持续到第二天下午2:00左右。5个小时之后主人下班回到家,重新点燃炉火,开始新一轮加热周期。

供暖系统的组网方式多种多样,这里只介绍了几种最常见的。灵活使用各种温控器、循环水泵、控制阀门、热交换器和储水罐,可以搭建更加复杂的系统。再次重申,上面所列的图示仅为示意图,不是施工图纸,具体细节请联系当地专业的暖通公司。

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