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      1. 如何用一臺壁爐實現全屋供暖?

        2020.03.20 閱讀量:561 分享到:
        版權所有:平客壁爐

        通常來說,燃木壁爐/火爐(本文中簡稱壁爐)多用于局部供暖。近段時間以來,越來越多的客戶來電咨詢,希望只用一臺壁爐給整棟別墅供暖,這個目標能實現嗎?如果能,有幾種途徑?何種方案最佳?今天我們就來討論一下這個話題。


        howitworkshouse.jpg


        我們常見的全屋供暖系統由燃氣鍋爐+地暖盤管組成,鍋爐是制熱設備,燃燒天然氣產生熱水;地暖盤管是分熱設備,把熱水輸送到各個房間。普通的燃木壁爐沒有水箱和水管接頭,無法連接地暖盤管和暖氣片等分熱設備組成系統。不過,這種情況已經改變,近年來在歐洲和北美市場上出現了一些帶有內置水箱的壁爐,它們是專門為中央供暖系統設計的,既可以供暖,又可以提供生活熱水。我們平客也第一時間從國外進口了這種水暖壁爐和配套的水泵、閥門、儲水罐,搭建了實驗模型,下面我就談談對這套系統的使用感受。


        燃木 燃氣和太陽能 共同驅動的供暖系統.jpg

         

        先說說優點。壁爐水暖系統的耗電量很?。ㄖ挥醒h水泵用一點電,幾十瓦),無需電力增容,無需天然氣擴容,特別適合在缺電少氣的地區使用。木柴容易獲得,便于運輸儲存,價格低廉,是理想的可再生能源,溫室氣體凈排放量約等于零(即通常所說的“碳中性”)……

        用壁爐搭建水暖系統的缺點也很突出,主要有如下幾方面:

        1、系統復雜。木柴的燃燒進程不像天然氣和電力那樣說停就能停,從停止添柴到火焰熄滅有一個相當長的過程。一旦停電或者水泵出現故障,水循環立刻停止,壁爐水箱中的水就有可能沸騰。為了及時將蒸氣壓力釋放掉,燃木水暖系統必須采用開放式結構,這就需要用到補水水箱、膨脹罐、熱泄露散熱片、水流控制器、儲水罐、溫控器、循環水泵、減壓閥等一些列周邊設備,其中有些部件還需要進口,整個系統比較復雜,價格不菲。

        雙開放式結構 生活用水沒有管網壓力 .jpg

         

        2、 系統占地面積大,需要專門的設備間放置大容量儲水罐。


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        3、 施工時間長,造價高。

        4、 壁爐不是自動化設備,每隔兩小時左右需要手動添柴。

        綜合分析了上述優缺點之后,我們認為用壁爐搭建水暖系統雖然可行,但局限性較大,初裝成本高,除了在林業資源豐富的地區有現實意義外,難以大面積推廣普及。

        難道就沒有更經濟、更簡單的方案嗎?答案是,有辦法,但要做出一點妥協。這才是本文要重點討論的問題。我們換個思路來考慮:水是載熱劑,空氣也是;無非水的比熱容大(4.2x10^3j/kg·°C),載熱能力強,而空氣的比熱容小些(1.4x10^3j/kg·°C),載熱能力弱一些。通過加快空氣對流速度來提高換熱效率,一樣可以實現全屋供暖。

        用壁爐燃燒木柴產生熱量,利用空氣對流(自然對流或者風扇強制對流)實現全屋供暖,我把這樣的系統命名為“壁爐空暖系統”,它最大的優點是造價便宜,除了壁爐以外沒有任何昂貴的部件,系統設計也比水暖系統簡單許多。

        有很多種辦法可以讓空氣朝著我們希望的方向移動,但首先你需要了解一下冷/熱空氣在正常情況下是如何在房間里流動的。

        火爐所在房間空氣流動路徑

        當考慮在建筑物內“搬運”熱空氣時,非常重要的一點是要設計一條或多條空氣可以回流到火爐所在房間的通路,這樣就建立了完整的氣流回路:熱空氣輸出到其他房間,冷空氣回流到火爐房間。如果沒有冷空氣回補,火爐所在房間就會形成負壓,這會影響火爐的性能,還可能導致倒煙。


        熱空氣分布 1.jpg


         

        空氣“喜歡”按照它的本性流動:空氣被火爐加熱后上升,碰到天花板,流向遠方并不斷冷卻,然后開始下沉,落到地面,再回流到火爐,如此循環往復形成完整的氣流回路??諝庠诮ㄖ飪绕渌鼌^域的流動也遵循同樣的規律。因此,要巧妙安排通風口和風扇的位置,以便最大限度地助力空氣流動。

        利用地面通風口實現上下樓層間空氣對流

        空氣遇熱上升,因此大量熱空氣會聚集在天花板下方,那兒是房間里最熱的區域。


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        如果在二樓地面開一個通風口,就可以把一樓的熱空氣引到樓上房間,這是一個簡單且便宜的搬運”熱空氣的方法,但要確保通風口的尺寸足夠大才會有效果。同樣的,你需要設計一個氣流回路,讓空氣能回流到壁爐所在房間。


        熱空氣分布 2.jpg

         

        顯然,這樣的設計也會把噪音和煙帶到樓上房間,因此,如果樓上是臥室的話,請不要采用這種方案。萬一樓下的壁爐發生倒煙,你肯定不希望臥室里也有煙吧。

        利用換氣扇輔助熱空氣流動

        通過在臨近房間之間建立氣流通路,并在合適的位置安裝換氣扇(對,就是那種衛生間用的非常便宜的換氣扇),可以快速搬運”熱空氣。盡量從壁爐所在房間的天花板下方抽取空氣,那里溫度最高。排風扇輸送空氣的效率很高,價格低廉的小功率靜音風扇就可以很好地完成任務。


        熱空氣分布 3.jpg

         

        用通風扇+管道將熱空氣輸送到其他房間

        一些專為多房間供暖而設計的壁爐,比如法國TOTEM公司的產品,在其頂端有4個熱風出口,用管道與這些熱風出口連接,在通風扇的驅動下就可以把熱空氣輸送到較遠的房間。


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        TOTEM 熱風循環示意圖 (熱風出口).jpg

         

         

        市面上有很多種通風套裝,安裝方便,擴展靈活,可根據自己的需要選擇。

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        設計壁爐空暖系統要遵循的原則

        1、壁爐只有安裝在一樓才能充分發揮空氣對流的作用,實現高效供暖。壁爐安裝的位置還要充分考慮到木柴搬運、清灰和煙囪清掃的方便。

        2、每個房間既要有輸入熱空氣的進風口,也要有回收冷空氣的回風口,一進一出才能形成空氣對流。進風口和回風口彼此要相隔遠一些,讓熱空氣在長距離流動過程中充分釋放熱量。房間內的送風扇和回風扇用一個開關控制,同步運行。

        3、熱空氣密度小,會自然上浮,所以熱風出口要盡量貼近地面;冷空氣密度大,沉在地面,因此回風口也要安裝在靠近地面的位置。


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        空氣流動圖示.jpg

          

        4、壁爐正上方接近天花板區域的空氣溫度最高,要盡量從此處抽取熱空氣送往需要供暖的房間;從其它房間收集回來的冷空氣要通過管道輸送到壁爐所在房間靠近地面的位置。

        壁爐燃燒熱空氣分布.jpg

        5、位于壁爐正上方的房間最熱,既有熱風帶去的對流熱,也有從天花板傳導到樓上地面的傳導熱,要根據這個特點恰當安排樓上房間的用途。

        6、要重視樓梯和電梯井的煙囪效應,科學設計建筑物內的空氣流動路線。

        7、單層煙管是高效的散熱器,外面套上網孔管即可為二樓、三樓供暖。需要注意的是,這不符合壁爐安裝規范,但確實有助于改善樓上的供暖效果。務必要確保單層煙管與可燃物之間保持足夠的距離,以防失火。

        8、輸送熱風的管道要做好保溫,減少傳輸途中的熱量損失。

        9、所有房間都要安裝一氧化碳報警器(通風管道的存在使所有房間實質上連為一體)。

        10、為獲得滿意的供暖效果,要盡量選用大功率壁爐。大容量爐膛能容納更多木柴,可減少加柴頻次。

        丹麥壁爐morso2110.png

         11、盡量選擇帶有戶外進風接口的壁爐,從室外引入助燃空氣。


        火爐的戶外進風.jpg


        12、盡最大努力提高房屋的保溫性和氣密性,使用隔熱性能優異的門窗,地面鋪設材料盡量采用實木地板,少用大理石、地磚等導熱系數高的材料。

        13、如果有挑高客廳,建議隔為兩層。挑高客廳看起來氣派,但在實際使用過程中非常不經濟,空間利用率低,供暖能耗高,舒適性差,耗費大量金錢獲得的寶貴熱量都聚集在屋頂,人員主要活動區域反而很冷。

        需要作出的妥協

        1、燃木壁爐額定功率一般不超過16kw,可以有效供暖的面積通常在200㎡以內,如果建筑面積較大,那就需要作出取舍,一些使用頻率不高的區域(儲物間、閣樓、不常用的客臥等)就不要納入供暖面積,平時把這些空間關閉,截斷空氣對流,降低供暖能耗。

        2、壁爐空暖系統無法提供生活熱水。安裝電熱水器或者燃氣熱水器是獲得生活熱水最簡單、方便的辦法。

        3、壁爐不是自動化設備,每隔幾個小時要手動添柴。

        4、由于有熱風管道連接上下樓房間,房間的隔音效果會有所下降。

        壁爐空暖系統相比水暖系統的優勢

        1、造價低,易施工;

        2、統結構簡單,可靠性高,免維護;

        3、沒有水系統常見的生銹、漏水、堵塞、干燒、結垢等一系列問題;

        4、即使停電,壁爐也可以照常使用,還可以用壁爐燒水,做飯,烘烤食物;

        5、如果當地木柴資源豐富,燃木取暖的成本遠低于使用天然氣或電力取暖;

        6、裝飾性強,充滿生活樂趣。

          

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