Фигуры из дерева
Строительство домов из оцилиндрованного бревна
Элементы декора
Фонтаны
Цветочницы и Цветники
Беседки
Вазоны для цветов
Светильники садовые
Кованые изделия
Детская площадка
Купели и Бассейны
Садовая мебель
Урны
Заборчики
8(985)924-88-50
Категории
 
 

Печи отопительные с водяным контуром для дома


Печь с водяным контуром для отопления дома - варианты реализации

У сидящего перед камином или печью человека вряд ли возникнет мысль, что у этих отопительных устройств низкий КПД. Созерцание огня и ощущения от живого тепла не заменит никакой современнейший котел, у которого пламя горелки скрыто в его недрах и не видно глазу, а каждый киловатт тепловой энергии тщательно отбирается и передается теплоносителю. Но, оказывается, существует красивое, даже изящное компромиссное решение – это печь с водяным контуром для отопления дома.

Печь с водяным контуром для отопления дома

Печное отопление

Печь всегда была своеобразным «сердцем» дома. Она всегда традиционно стояла в центре, и вся жизнь кипела возле нее. В печи готовили пищу, возле нее обогревались зимой. Хорошо натопленная печь накапливала столько энергии, что даже после того, как угасал огонь, она еще долго дарила тепло всем домочадцам, распространяя его как солнышко во все стороны от своих массивных стен. А топлива для печи – обычных дров в России всегда было много, главное, не полениться и запастись ими летом.

Печное отопление имеет ряд неоспоримых преимуществ:

  •          Во-первых, печам не требуется подключение к газовым и электрическим сетям, они используют в качестве топлива в основном дрова, которые являются возобновляемым видом топлива, их на большинстве территории России будет всегда много по разумным ценам, а иногда и совершенно бесплатно.

Дрова еще долго будут использоваться на территории России в качестве топлива

  •          Во-вторых, в печах реализовано наиболее комфортное лучистое отопление, когда массивные стенки печи излучают тепло, передавая его окружающим предметам и воздуху.
  •          В-третьих, печь может совмещать сразу несколько функций: собственно само отопление, приготовление пищи, нагрев воды.

Современная многофункциональная печь-камин

  •          В-четвертых, созерцание открытого огня в каминах (а они, по сути, являются печами) создает комфортную атмосферу.
  •          В-пятых, массивная конструкция печи в холодное время года способна накопить огромное количество тепловой энергии, которую она будет постепенно отдавать. В летнее же время все происходит наоборот: печь, которая всегда строится на отдельном фундаменте «сбрасывает» излишек тепловой энергии в землю от знойного воздуха, то есть является своеобразным кондиционером.
  •          И, наконец, печное отопление не приносит вреда окружающей среде, если в нем используется природное топливо, ведь процессы сгорания в природе происходят постоянно.

Добавим немножко дёгтя в бочку с мёдом и перечислим недостатки печного отопления:

  •          Печное отопление требует постоянного участия человека: закладка дров, чистка зольника и дымохода, регулировка тяги и другие операции, хотя для дачного домика периодического проживания это скорее плюс, чем минус.

Топка печей требует постоянного участия человека

  •          Чем большую мощность имеет печь, тем больше должны быть ее геометрические размеры, а это «съедает» полезную площадь дома.
  •          Печь может отопить только те помещения, с которыми непосредственно соприкасается. В удаленных помещениях придется сооружать или устанавливать еще одну печь, как это делалось в старых домах.
  •          Традиционная кирпичная русская печь из-за своей инерционности очень долго выходит на рабочий режим. Частично этого недостатка лишены современные камины, печи буржуйки и Булерьяны.
  •          Печное отопление имеет низкий КПД – не более 40% и обычно имеют избыточную мощность. Когда печь входит в рабочий режим и прогревается, то рядом с ней стоять практически невозможно, но потом, остывая, она постепенно отдает тепло. При этом очень много энергии просто вылетает в атмосферу через дымоход.
  •          Процессом горения топлива в печи управлять сложнее, чем в котлах. Погасить печь моментально практически невозможно, что повышает уровень пожарной опасности.
  •          Печи требуют дымоходов с хорошей тягой, чтобы горение происходило интенсивно, а дымовые газы уходили в атмосферу и не проникали в помещения. Дымоходы необходимо изолировать от сгораемых строительных конструкций.
  •          Для печи требуется постоянно хранить солидный запас топлива, который надо периодически пополнять, а шлак и зола требуют утилизации.

Если подытожить все вышесказанное, то, можно сказать, что печи имеют право на существование, но по многим показателям они все равно проигрывают другим видам отопления. В общем, хлопотное это дело – печи. Если в условиях дачного домика, где человек появляется периодически – это приятные хлопоты, то в домах постоянного проживания эксплуатация печи превращается в рутину и является чаще всего вынужденной мерой, когда, например, нет возможности организовать другую систему отопления из-за отсутствия магистрального газа.

Почему отопление с теплоносителем выигрывает у печного?

Как уже отмечалось ранее, одной из главных проблем печей является невозможность обогреть удаленные от них помещения. В современных моделях печей и каминов производители постарались решить эту проблему, снабдив свои отопительные приборы конвекционными воздушными каналами, к которым можно подключать воздуховоды. Теплый воздух от печи разносится по комнатам, отапливая их. Очень хорошее решение, которое, кстати, прекрасно работает в некоторых домах.

Пример камина с конвекционными воздушными каналами

Воздух в таких печах выполняет функцию теплоносителя, то есть такого вещества, которое способно принять тепловую энергию от печи, а затем транспортироваться к месту назначения и отдать ее удаленному помещению. Для этого надо только соорудить систему воздуховодов, что не лишено недостатков и связано с определенными трудностями:

  •          Во-первых, воздуховоды имеют большие габариты их часто невозможно скрыть за строительными конструкциями.
  •          Во-вторых, воздуховоды оказывают сильное сопротивление движению нагретого воздуха, особенно если имеют много поворотов. Поэтому имеются ограничения по их длине.
  •          В-третьих, воздух имеет низкую удельную теплоемкость, поэтому чтобы передать определенное количество тепловой энергии для удаленной от печи комнаты требуется большое количество нагретого воздуха. Для этого надо либо сооружать воздуховоды большего размера, либо принудительно подавать нагретый воздух вентилятором.
  •          И, наконец, по воздуховодам передается большое количество пыли, сажи и других загрязнений, которых возле печи всегда предостаточно.

Загрязненный воздушный канал

Лучшим и самым распространенным теплоносителем, используемым в системах отопления домов, является вода в силу своих достоинств:

  •          Вода имеет очень большую удельную теплоемкость (С=4,187 кДж/(кг*°К)) по сравнению с сухим воздухом (С=1,005 кДж/(кг*°К)), поэтому может принимать и передавать большое количество тепловой энергии на значительные расстояния.
  •          Нагретую воду легко транспортировать в нужное место по трубопроводам, имеющим малые габариты.

Трубопроводы системы отопления

  •          Вода абсолютно безвредна, нетоксична и не горит.
  •          Вода всегда доступна, можно сказать, что она почти бесплатна.

Главный недостаток воды – это ее высокая температура замерзания – 0°C, при этом она расширяется в объеме и повреждает приборы системы отопления. Вдобавок у воды в сочетании с кислородом воздуха высокая коррозийная активность к черным металлам. Жесткая вода — с высоким содержанием солей кальция и магния приводит к образованию накипи на внутренней поверхности труб, теплообменников и радиаторов, что резко снижает их характеристики. Все это требует специальных мер:

  •          В домах круглогодичного проживания, в опасное для воды зимнее время, системе отопления ничего не грозит, так как она постоянно находится в работе. Современные газовые и электрические котлы имеют функцию защиты, которая не даст упасть температуре теплоносителя ниже +5°С.
  •          В домах, где человек в зимнее время не появляется, воду из системы можно просто слить, но в этом случае будет идти ускоренная коррозия стальных деталей системы отопления. Еще одним выходом является применение специальных антифризов, снижающих температуру замерзания, но они совместимы не со всеми котлами и радиаторами, стоят недешево и со временем стареют.
  •          Очень часто в системах отопления, где теплоносителем является вода, ставят «на страже» резервный электрический котел, задача которого поддерживать температуру в доме, а, значит, и теплоносителя, на определенном минимальном уровне. Когда появляются хозяева, запускается котел, растапливаются печи или камины и температуру поднимают до нужной. После уезда «на пост» опять заступает «стражник».

Резервный электрический котел

  •          Чтобы снизить коррозийную активность воды в нее добавляют специальные присадки или делают систему закрытой. Тогда атмосферный кислород не проникает в систему отопления и коррозия прекращается либо идет очень медленно и не сказывается на общем сроке службы приборов системы отопления.

Конечно, возникает вопрос – возможно ли объединить прелести печного отопления с достоинствами систем, где теплоносителем выступает вода. И при этом постараться уйти от недостатков и одних и других. Полностью решить эту задачу не удалось, но существуют довольно неплохие технические решения как промышленно производимые, так и реализованные домашними Кулибиными. Рассмотрим их, и после этого можно будет делать определенные выводы.

Краткий обзор промышленно выпускаемых печей с водяным контуром для отопления

Среди всех вариантов реализации печи с водяным контуром надо выбирать те, которые уже применяются и успешно эксплуатируются. И в первую очередь нужно обратить внимание на уже готовые изделия, которые выпускает промышленность. И вот почему:

  •          В подавляющем большинстве случаев уже готовая печь обойдется дешевле, чем самостоятельно сделанная или построенная.
  •          Над созданием готовых печей работают целые коллективы высококлассных специалистов, имеющих богатый опыт, которые рассчитывают конструкцию, разрабатывают технологию производства и правила эксплуатации.
  •          При изготовлении используются специальные жаростойкие сорта стали и чугуна, которые недоступны простому обывателю на металлобазах.
  •          Качество промышленно изготовленных печей выше, чем сделанных кустарным способом, так как применяется технологическое оборудование высокого уровня.

Современные отопительно-варочные печи с водяным контуром

  •          Все печи, поступающие в продажу от производителей, проходят долгий и мучительный процесс испытаний и оформления пакета документов у разрешительных и контролирующих органов.
  •          Промышленно изготовленные печи имеют гарантию от производителя, могут быть обеспечены запасными частями, их легче устанавливать, к ним легко подобрать дымоход, они снабжаются набором уже готовых типовых проектов по созданию системы отопления или интегрированию в уже имеющуюся.

В настоящее время на рынке печного оборудования работает много именитых и не очень производителей: ABX(Чехия), NordFlam (Польша), EdilKamin (Италия), MBS (Сербия), Термофор (Россия), Romotop (Чехия), Chazelles (Франция), Invicta (Франция), Vira (Россия), Panadero(Испания), Storh (Германия) и множество других. В качестве примера мы решили показать две модели печей с водяным контуром: каминная топка «Аквариус» от компаниии Термофор и печь «Армада 20» выпускаемая под торговой маркой Vira. Обе эти модели мы намерено представляем от отечественных производителей, так как при равенстве технических характеристик некоторые западные «собратья» стоят либо неприлично, либо просто бессовестно дорого.

Каминная топка с водяным контуром «Аквариус»

Очень известная на рынке компания «Термофор» выпускает каминную топку «Аквариус», которая может быть снабжена водяным контуром теплообменника именно для целей отопления. Для топки может сооружаться любой понравившийся портал, чтобы она стала гармоничной частью интерьера дома. Выпускается это изделие в двух модификациях, как с теплообменником для воды, так и без него. Мы специально указали в таблице технические характеристики обеих моделей для сравнения.

МоделиАквариусАквариус ТО
Мощность каминной топки, кВт1212
Объем отапливаемого помещения (максимальный), куб. м200200
Габаритные размеры, Ш*Г*В, мм690*515*930690*515*930
Размер проема дверцы топки, мм315*535315*535
Масса, кг6877
Объем камеры сгорания, л70.762.5
Максимальный объем загрузки, л5652
Максимальный размер полена, мм545545
Диаметр дымохода, мм200200
Минимальная высота дымохода, м55
Объем теплообменника, л-11.6
Мощность теплообменника (максимальная), кВт-6
Максимальное рабочее давление, кгс/кв. см-0.5

Особенностями конструкции данной модели каминной топки являются:

  •          Большое жаростойкое стекло дверцы топки защищено от оседания сажи и позволяет наблюдать за огнем.
  •          Солидный объем топливника обеспечивает долгое горение.
  •          Топка дополнительно защищена шамотным камнем, что продлевает срок ее службы.
  •          Габаритные размеры позволяют подобрать стандартную облицовку для каминов или сделать свою.
  •          Каминная топка с теплообменником «Аквариус ТО» может подключаться только в системы отопления открытого типа.

Из технических характеристик на этот прибор видно, что через водяной теплообменник топка может передать воде до 6 кВт тепловой энергии, значит, площадь отапливаемых помещений может быть порядка 50—60 м2 при высоте потолков 2,5 метра. Оставшиеся 6 кВт мощности можно направить на обогрев того помещения, где установлен камин, поэтому при сооружении портала следует организовать конвекционные потоки возле топки с выходом теплого воздуха сверху камина.

Этот камин, как, в принципе, и любую печь с водяным контуром категорически запрещено разжигать без воды в теплообменнике, это приведет к быстрому выходу его из строя. Вариант подключения «Аквариус ТО» в открытую систему отопления с естественной циркуляцией представлен на следующей схеме:

Схема подключения камина в открытую систему отопления с естественной циркуляцией

Таким образом, помимо своей декоративной функции камин может отапливать небольшой дом. Для того, чтобы теплообмен проходил более интенсивно, можно на обратной линии поставить циркуляционный насос с байпасной линией. При отсутствии электричества будет происходить естественная циркуляция воды, а при наличии будет включаться насос. Существуют модели каминов, которые могут включаться в систему отопления закрытого типа, но в рамках этой статьи мы их рассматривать не будем.

Твердотопливный отопительный котел «Armada 20»

Этот котел производится в России на заводе «Бермаш» в городе Березовском. Читателю может показаться, что авторы ушли от темы статьи, ведь она о печах с контуром для отопления, а речь вдруг пошла о котлах. Так вот котел «Армада» это не что иное, как печь того же производителя под названием «Легион» в которую вместо конвекционных труб нагрева воздуха поместили водяной контур из труб. Перестал ли этот агрегат быть печью? Конечно, нет! Просто поменялся теплоноситель.

Печами традиционно принято называть такие теплогенераторы, которые греют непосредственно в своем присутствии лучевым теплом (ИК излучением), а также нагревающие воздух. Котлы же призваны нагревать воду, которая в дальнейшем будет транспортироваться к различным приборам отопления: радиаторам, конвекторам, теплым полам и другим. Главная задача котла нагреть теплоноситель, а печи обогреть все вокруг себя. Но не будем отступать от заявленного производителем названия и расскажем о котле «Армада 20». Его технические характеристики представим в виде таблицы:

Технические характеристики котла ARMADA 20
Мощность котла (теплопроизводительность), кВт20
Отапливаемая площадь (h=2,5 м), кв. мДо 200
Габаритные размеры (Ш*Г*В), мм390*660*750
Глубина топки/размер полена, мм510/480
Масса (ез топлива и воды), кг115
Объем камеры сгорания, л90
Масса загрузки топлива (максимальная), кг12
Рекомендуемая загрузка для оптимального горения, кг4.8
Размеры проемы дверцы топки, мм190*292
Присоединительная резьба для прямой и обратной магистрали отопленияG 1 ½“
Объем воды в контуре, л28
Рабочее давление в системе, Мпа0.3
Мощность блока ТЭНов, кВт3*2=6
Диаметр дымохода, мм120
Высота дымохода (минимальная), м6
Максимальная выходная температура теплоносителя, °C95
Минимальная входная температура теплоносителя, °C60-80

Эта печь (котел) имеет некоторые конструктивные особенности, о которых надо обязательно упомянуть.

  •          Теплообменник имеет большое количество труб, поэтому площадь теплосъема по отношению к объему воды внутри теплообменника максимальна. Этим достигается большая тепловая отдача.
  •          Дверца снабжена прозрачным экраном из закаленного стекла, что позволяет визуально наблюдать за горением топлива.
  •          Сверху котла расположена варочная панель. Это позволяет разогревать или готовить пищу.
  •          В верхней части топки перегородка имеет съемную конструкцию, что позволяет чистить котел и дымоход от сажи.
  •          Наружные части теплообменника являются заодно и воздушным конвектором, который закрыт панелями, окрашенными термостойкой порошковой краской.
  •          Котел предназначен для сжигания дров (предпочтительно лиственных пород), топливных брикетов (евродров), пеллет, а также и бурого угля с величиной фракции не менее 4 см.
  •          Без воды в теплообменнике котел эксплуатировать нельзя – это приведет к его быстрому выходу из строя.
  •          В конструкции котла предусмотрены технологические отверстия для установки ТЭНа, что позволит без растопки зимой поддерживать температуру теплоносителя в безопасном диапазоне.
  •          Котел может работать как в открытой, так и закрытой системе отопления с рабочим давлением теплоносителя не более 3 МПа.

Примеры обвязки котла для закрытой системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя, а также в открытой с естественной циркуляцией показаны на рисунках:

Схема обвязки печи в открытой системе отопления

Схема обвызки печи в закрытой системе отопления

Таким образом, котел (печь с водяным контуром) «Армада 20» может уже отапливать достаточно большой дом и при этом он еще может использоваться для приготовления пищи и частично или полностью отапливать то помещение, где он установлен. Хотя основной теплосъем идет в пользу воды, все равно этот котел не перестал быть печью. Или, наоборот, — эта печь так и не стала абсолютно полноценным твердотопливным котлом.

Видео: Обзор печей с водяным контуром

Водяной контур для отопления в кирпичной печи

Очень заманчиво поместить теплообменник системы отопления в кирпичную печь, учитывая, что просто громадное количество энергии сгорания топлива уходит на разогрев массивной конструкции. И на самом деле печи со встроенным котлом существуют, и успешно эксплуатируются. И такая конструкция имеет массу преимуществ:

  • Вследствие своей большой массы и способности накапливать тепло, кирпичные печи являются определенным буфером-термоаккумулятором, который примет на себя излишнее тепло и, в случае необходимости передаст его тому, кому его недостает.
  • В большой кирпичной печи успешно уживаются и варочная поверхность, и камин, и водяной контур отопления, причем для всех этих устройств не надо сооружать отдельных дымоходов.
  • Передача тепла на поверхности и в массиве печи происходит равномерно, поэтому тепло на водяной контур будет передаваться с наибольшей эффективностью.
  • Даже после полного угасания огня в топке, кирпичная печь может в течение нескольких часов «делиться» теплом с теплообменником водяного контура. Но здесь все зависит от конструкции и массы печи.

Пример хорошо реализованного проекта кирпичной печи с водяным контуром

Главный недостаток такой конструкции – это сложность реализации. Лучше всего, когда использовать печь в качестве котла отопления задумывается еще до начала ее строительства или перед реконструкцией. В любом другом случае придется окунуться в очень хлопотные работы по разборке печи и сборке ее заново. И цена ошибки здесь очень высока, исправить что-то очень трудно.

Если хозяин решился на такой ответственный шаг, как организацию водяного контура в кирпичной печи, то здесь без специалистов никак не обойтись. Печами должны заниматься печники, а разрабатывать — инженеры совместно с теми же печниками. Никому же в голову не придет идти лечить зубы к автослесарю, почему же некоторые домовладельцы надеются на собственные силы или полагаются на «богатый опыт» соседа, кума, свата, брата. Именно поэтому лучше всего заказывать проект печи с водяным контуром у специалистов или воспользоваться готовыми техническими решениями, которые можно получить за символические деньги или совершенно бесплатно через интернет. Как говорится, Гугл и Яндекс вам в помощь.

Любое некорректное вмешательство в уже готовую печь нарушает ее работу, способствует быстрому ее разрушению, снижает КПД и создает опасность для здоровья и жизни людей. Перечислим типичные ошибки при установке водяного контура в кирпичную печь:

  • Теплообменник встроили в топливник кирпичной печи, поэтому его объем резко уменьшился, что сказывается на мощности, объеме закладки и КПД, причем в худшую сторону. Если по нему будет активно циркулировать теплоноситель, охлаждая топливник, то это приведет к снижению температуры, образованию большого количества сажи и химически агрессивного конденсата, который быстро «съест» теплообменник, если он не будет сделан из нержавеющей стали.

Водяной контур может сильно снизить объем топливника печи

  • Теплообменник встроили в дымовые каналы печи, чем нарушили их пропускную способность. В итоге часть угарных газов возвращается в помещение топочной, а это может привести к очень плачевным результатам.
  • Теплообменник вмуровали в кладку. При его нагреве происходит линейное расширение металлов, которое приводит к разрушению печи, образованию трещин.
  • Теплообменник неоправданно большой мощности встроили в дымоход. Циркулирующая вода снижает температуру дымовых газов, это приводит к лавинообразному образованию конденсата, который разрушает и дымоход, и теплообменник.

Разрушение дымохода конденсатом

И подобных ошибок с непредсказуемыми последствиями может быть еще очень много. Это еще раз доказывает то, что лучше воспользоваться готовым техническим решением и привлечь профессионалов для кладки и монтажа, так как за деньги, потраченные на хороший теплообменник из нержавеющей стали и работу печника уже можно купить отличный твердотопливный котел от известных «брендовых» производителей.

Виды теплообменников и места их расположения в кирпичной печи

Прежде всего, необходимо определиться с тем, из какого материала будет сделан теплообменник, который будет помещен в кирпичную печь. Существуют несколько вариантов, рассмотрим каждый из них:

  • Медные теплообменники очень эффективны, так как теплопроводность меди одна из самых лучших, но внутри кирпичных печей их применять категорически нельзя. Почему? Дело в том, что температура плавления меди 1083 °C, а в топке она может повышаться до 1200 °C. При постоянно циркулирующем теплоносителе температура трубы, конечно же, не поднимется до таких значений, но кто может гарантировать то, что не возникнут нештатные ситуации. Вдобавок медь очень боится агрессивных химических соединений, которыми изобилует конденсат.

Медный теплообменник требует постоянно циркулирующего теплоносителя

  • Чугунные теплообменники выгодно отличаются тем, что имеют очень высокую коррозийную стойкость. Главный их недостаток – это хрупкость и боязнь резких перепадов температур. Если в горячий чугунный теплообменник запустить порцию холодной воды, то температурные деформации приводят к образованию трещин и выходу его из строя. Чугун тяжело обрабатывается и выпускается в виде литых деталей, которые затем собираются резьбовыми элементами через уплотнители, что снижает их надежность. Некоторые умельцы в качестве теплообменника используют чугунные радиаторы, но эффективность их мала, разве что посуду помыть или принять душ.

Теплообменник из чугунного радиатора

  • Стальные теплообменники распространены больше всего, так как сталь – это доступный и легкообрабатываемый материал. Для теплообменника печи рекомендуется применять жаропрочную сталь с толщиной стенки не менее 3 мм, а лучше 4—5 мм. Трубы лучше выбирать бесшовные. К сожалению, сталь подвержена коррозии, поэтому нужно топить печь в таких режимах, которые менее всего способствуют образованию конденсата, а также никогда не сливать теплоноситель из водяной рубашки.
  • Теплообменники из нержавеющей стали – самые лучшие, но и самые дорогие. Наиболее распространенная марка стали — AISI 304. Лучше эти детали не делать самому, а заказать их изготовление на предприятиях, где есть оборудование для лазерной резки металлов и сварки в среде аргона. Тогда качество швов будет максимально приближено к материалу самой трубы.
Из чего изготавливать теплообменник?

Теплообменники могут изготавливаться из металлического листа, круглых или профильных прямоугольных труб и их сочетаний. Рассмотрим основные их виды.

  • Теплообменник из листовой стали обычно располагают в самом жарком месте — прямо в топке печи, он облегает стенки и потолок и при этом в нем есть отверстия для загрузки дров и выхода дымовых газов. Изготавливают его из листа 3—4 мм толщиной, а сверху и снизу вваривают отрезки труб с диаметром 40—50 мм для подающей и обратной магистрали. Внутренний зазор в теплообменнике не должен быть менее 3 см – для предотвращения закипания воды. При этом надо строго следить за тем, чтобы верхняя подающая труба была в самой верхней точке теплообменника, иначе в нем могут образовываться паровые пробки, которые при выходе в систему отопления грозят гидравлическим ударом, способным повредить трубы или радиаторы.

Теплообменник из листовой стали

  • Теплообменники из труб тоже чаще всего располагают в топке. Для изготовления таких теплообменников берут трубы диаметром 40—50 мм или профильные прямоугольные трубы 40*60 мм, 60*60 мм. Из них сваривается пространственная конструкция, которая в каждой отдельно взятой печи будет разная. Главное, чтоб теплообменник не загораживал дверцу загрузки, колосники и дымовые каналы.

Теплообменник из стальных толстостенных труб

  • Если печь используется для приготовления пищи и имеет варочную поверхность, то в верхней части топки теплообменники не делают, в этом случае они должны облегать боковые поверхности.

Теплообменник для печи с варочной поверхностью

  • Очень часто теплообменники из труб в виде плоских регистров располагают в колпаке печи или в дымооборотных каналах. Тепла они в этих местах могут снять меньше, поэтому обычно они внушительных размеров, но работают они в более мягких условиях, поэтому и прослужить могут больше. Главное условие – они не должны препятствовать выходу дымовых газов. Именно поэтому конструкция их просчитывается заранее. Ставить такие теплообменники в уже готовую печь категорически запрещено.

Плоский трубчатый регистр в дымооборотном канале

Расчет мощности и размеров теплообменника печи

Естественно, что для целей отопления мощность теплообменника должна быть рассчитана. Неправильно рассчитанный водяной контур либо не будет обеспечивать нужный температурный режим в помещениях, либо, наоборот, при избыточной мощности в комнатах будет как в пустыне Сахара и уменьшить температуру будет очень трудно, так как управлять пламенем в кирпичной печи очень сложно. Как это сделать правильно?

Отопление должно компенсировать теплопотери дома, поэтому их оценка – это первое что надо сделать. Такие расчеты делают инженеры-теплотехники. Методика расчета имеет довольно сложный алгоритм и требует большого количества исходных данных. Самостоятельно сделать такие расчеты довольно непросто, но практика показывает, что в большинстве случаев на каждые 10 м2 площади дома требуется от 1 до 1,2 кВт мощности системы отопления. При этом высота потолков должна быть от 2,5 до 2,7 м.

После расчета теплопотерь можно переходить к расчету мощности самого водяного контура (теплообменника), которая зависит от того в какой среде с какой температурой он находится и от его площади соприкосновения с этой средой. Практика говорит о том, что с каждого квадратного метра теплообменника можно «снять» в среднем 5—10 кВт тепловой энергии. Но примерные показатели нас не могут устраивать, поэтому будем подсчитывать точнее.

Очевидно, что мощность всего теплообменника будет зависеть от его площади S и некоего показателя – удельной мощности Qу, которая отражает сколько тепловой энергии может дать теплообменник единичной площади в 1 м2: Q=S* Qу.

Удельная мощность также величина расчетная и ее можно вычислить по простой формуле:

Qу=k*(Tm—tm), ккал/час, где:

  • k– коэффициент теплопередачи материала в расчете на 1°С. Для стали, которая используется в теплообменниках k=12 ккал/час.
  • Tm – температура нагревающей среды (средняя), которая является средним арифметическим между максимальной и минимальной температурами. Tm=(Tmax+Tmin)/2.
  • tm – среднее арифметическое температуры в водяном контуре. tm=(tпод+tобр)/2, где tпод – температура теплоносителя на выходе (подаче) из теплообменника, а tобр – температура на входе (обратке).

Допустим, что печь работает на угле, тогда средняя температура в топке будет: Tm=(1000°C+600°C)/2=800°C. Температуру теплоносителя примем: tm=(80°C+60°C)/2=70°C. Тогда удельная мощность теплообменника будет: Qу=12*(800—70)=8760 ккал/час. Переведем калории в ватты: 1 Ватт=859,85 кал, значит, Qу=8760000 ккал/859,85=10187,82 Ватт≈10,2 кВт. Получается, что с одного квадратного метра теплообменника теоретически можно снять 10 кВт тепловой энергии.

Если вместо угля будут использоваться дрова, то, естественно, что их теплотворная способность ниже. Максимальная и минимальная температуры в топливнике будут: Tmax=700°С, Tmin=300°С, значит Qу=12*(500—70)=5160 ккал/час, что в ваттах составляет 5160000/859,85=6001,05≈6 кВт. Получается, что при топке печи дровами можно с 1 м2 площади теплообменника, расположенного в топливнике, снять около 6 кВт тепловой энергии.

В зависимости от потребности в количестве тепловой энергии можно вычислить необходимую площадь теплообменника: S= Q/ Qу. Допустим, что для отопления дома необходимо 15 кВт тепловой энергии, значит, площадь теплообменника, которая соприкасается с горячей средой в топочной камере должна быть 15/6=2,5 м2. Если теплообменник будет сделан из стального листа, то площадь его вычислить несложно, а если из круглых труб, то площадь каждой трубы вычисляется: Sтр=2*π*D*l, где D – диаметр трубы, а l – длина трубы. Площадь прямоугольных труб вычисляется как их периметр, помноженный на длину. Именно так можно рассчитать такой теплообменник, который удовлетворит потребности в отоплении дома.

Монтаж водяного контура в кирпичную печь

Отметим важные особенности монтажа теплообменников в кирпичную печь:

  • Теплообменник должен монтироваться только в специально предназначенную для этого печь. При реконструкции старых печей необходимо обращаться к специалистам, они сделают нужные расчеты и предложат такую конструкцию теплообменника, которая не будет нарушать нормальную работу печи.
  • После изготовления теплообменника его обязательно нужно опрессовать давлением 6 бар как до установки в печь, так и после того, как он будет смонтирован.

Опрессовочный насос

  • Обычно теплообменники монтируют сразу после обустройства фундамента печи, а уже потом производят кладку.
  • Для компенсации тепловых расширений необходимо при монтаже теплообменника оставлять зазор между ним и стенками печи не менее 10—15 мм. Вмуровывать теплообменник в тело печи категорически запрещено.
  • Места выхода труб теплообменника не надо замуровывать строительными растворами. Для труб следует оставлять зазор 5 мм, в который помещается жаропрочный уплотнитель, например, асбестовый шнур. Выход труб из печи должен быть не менее 10—15 см, чтобы была возможность повторного нарезания резьбы при ее повреждении.
  • Соединение теплообменника с трубами системы отопления необходимо делать только с жаропрочными уплотнителями.
Правила эксплуатации печи с водяным контуром

Мало того, что расчеты и сам монтаж теплообменника в печь – это довольно трудоемкие и ответственные операции, для нормальной работы отопления еще и требуется соблюдения набора правил:

  • Ни в коем случае нельзя эксплуатировать печь с пустыми теплообменниками, это приведет к их быстрому прогоранию.
  • Запрещается отсекать теплообменник от системы отопления при работающей печи. При нагреве воды, она расширяется в объеме, повышается давление, что может привести даже к взрыву. Лучше не ставить никакую запорную арматуру на выходах теплообменника.

Последствия взрыва водяного контура печи

  • Нельзя подавать холодную воду в теплообменник при разогретой печи. Температурные деформации могут вывести его из строя. Самое слабое место – это сварные швы.
  • Для повышения эффективности системы отопления лучше использовать циркуляционный насос соответствующей производительности с байпасом.

Циркуляционный насос с байпасной линией

  • В системе отопления необходимо обязательно предусмотреть в самой нижней точке кран для слива воды из системы.
  • При необходимости в водном контуре печи можно использовать специальные антифризы.
Сооружение отопительно-варочной печи с водяным контуром своими руками

Как уже было рекомендовано авторами статьи, лучше воспользоваться готовой и испытанной временем конструкцией печи, которая подробно описана в известной книге Я. Г. Порфирьева «Печные работы». Это обогревательное устройство занимает площадь в основании 1020*1160 мм и имеет высоту в 2380 мм. Теплообменник водяного контура имеет размеры (750*500*350 мм) изготовлен из листовой стали и расположен в топливнике, поэтому варочная поверхность используется только для разогрева пищи. По словам автора конструкции теплоотдача в водяной контур примерно 5,5 кВт при топке два раза в сутки, а при усиленной может достигать 18 кВт, что позволяет отопить помещения общей площадью до 180—200 м2.

Список необходимых материалов и приборов
ИзображениеОписание материалов (печных приборов)Количество, шт
Кирпич красный полнотелый (без учета дымохода)710
Кирпич шамотный огнеупорный ША-871
Топочная дверца 210*250 мм1
Поддувальная дверца 140*250 мм1
Дверца чистки зольника 140*140 мм7
Колосниковая решетка 250*300 мм2
Чугунная плита 710*410 мм1
Теплообменник из листовой стали 750*500*350 мм1
Задвижка печная 130*250 мм1
Задвижка для варочной камеры 130*130 мм1
Полоса стальная:
50*5*400 мм1
50*5*980 мм2
Стальной уголок 50*50*5*9802
Предтопочный лист 500*1000 мм1
Порядок проведения работ

Прежде чем начинать работы по строительству печи с водяным контуром, необходимо тщательно изучить конструкцию печи, посмотреть ее общий вид и то, как она выглядит в разрезах. Это все представлено на трех последующих рисунках.

Общий вид отопительно-варочной печи

Разрезы печи с водяным контуром

Разрез печи с противоположной стороны

После этого надо изготовить теплообменник водяного контура печи, чертеж которого представлен на следующем рисунке.

Чертеж теплообменника

Что следует учесть при изготовлении теплообменника?

  • Стенки, обращенные к огню, изготавливаются из листовой стали 5 мм.
  • Наружные стенки, которые несут меньшую тепловую нагрузку допустимо изготавливать из стали 3 мм.
  • С задней стороны должна быть оставлена щель шириной не менее 50 мм для выхода газов из топливника.
  • Выход теплообменника (подача) изготавливается из бесшовной стальной трубы диаметром 40 мм, причем она должна быть вварена в самой верхней точке.
  • Другой выход (обратка) делается из такой же трубы и вваривается в самой нижней точке теплообменника.
Порядовка кладки печи с водяным контуром

Перед кладкой печи необходимо соорудить под нее соответствующий фундамент, но в этой статье мы рассматривать этот вопрос не будем, а перейдем к порядовке. Перед этим ознакомимся с условными обозначениями, которые будут встречаться в дальнейшем.

Условные обозначения на порядовке

ЧертежОбъемный видДополнительный вид
Выкладывается сплошной 1 ряд кирпичей. Очень важно соблюсти горизонтальность и прямоугольность, так как от этого многое потом будет зависеть. В этом ряду задействовано 36 красных кирпичей.
На кладке 2 ряда начинается формирование основания зольной камеры. Устанавливается дверца размером 140*250 мм. Задействуется 31 целый красный кирпич и одна половинка.
Кладется по схеме 3 ряд. Количество кирпичей как и в предыдущем – 31 красный целый и половинка.
На 4 ряду начинается формирование топливника, поэтому уже используется 11 шамотных кирпичей и 21 красного. Для установки колосников в кирпиче ША-8 делаются вырезы.
На этапе формирования 4 ряда, в вырезанные пазы укладываются решетки. Для компенсации тепловых расширений оставляется зазор около 5 мм.
На дно топливника устанавливается теплообменник (котел)
При кладке 5 ряда оставляется зазор 5—6 мм - для термического расширения теплообменника. За ним оставляется свободное пространство, соединяющееся с горизонтальным каналом. На этом же этапе устанавливаются 2 дверки 140*140 мм – для чистки канала. Используются 14 красных и 3 шамотных кирпича.
6 ряд. Горизонтальный канал отделяется канала за котлом, о оставленное в предыдущем ряду отверстие будет увеличивать тягу печи. На этом же ряду устанавливается дверца топки. Используются 15 целых красных кирпича и одна половинка, а также 1 шамотный.
По схеме выкладывается 7 ряд. Используется 15 и ½ красных и 2 шамотных кирпича.
При кладке 8 ряда перекрывается дверца топки котла. Для этого используется полоса 50*5*400 мм. В ряду выложено 11 и ½ красных кирпичей и 6 шамотных.
В 9 ряду выпускается труба подачи котла. Половинки шамотного кирпича над дверцей топливника срезаются наискосок. На две равные части делится горизонтальный канал. Используется 12 и ½ красного кирпича и 7 шамотного.
На том же 9 ряду над дверкой топки устанавливается подрезанная наискосок вниз ¾ часть шамотного кирпича.
На 10 ряду кирпичи выпускают вовнутрь, поэтому пространство над котлом сужается. Используются 3 красных и 18 ½ шамотных кирпича.
11 ряд. Кирпичи уже с торцов печи также выпускаются вовнутрь. В кирпичах делаются вырезы для укладки чугунной варочной плиты. Учитывается, что тепловой зазор должен быть не менее 5 мм. Количество используемых кирпичей: 10 красного и 16 ½ шамотного.
На 11 ряду устанавливается чугунная плита. В том месте, где будет проем в варочную камеру, устанавливается уголок 50*50*980 мм.
На 12 ряду начинает формироваться варочная камера. Следует обратить внимание на то, чтобы варочная чугунная поверхность была съемной – приподнималась за переднюю часть и вынималась. Используется 12 красных и 5 шамотных кирпичей.
Выкладывается по схеме 13 ряд, в котором используется 16 ½ красного кирпича.
В 14 ряду вертикальный канал увеличивается на всю доступную ширину. Для его чистки монтируется дверца 140*140 мм. Используется 14 ½ красного кирпича.
15 ряд выкладывается аналогично с предыдущим по схеме, что обеспечивает перевязку швов. Используется 14 ½ красного кирпича.
В 16 ряду перекрывается фасад варочной камеры при помощи стальной полосы 50*5*980 мм и уголок 50*50*5*980. Используется 15 красных кирпичей.
17 ряд завершает перекрытие фасада варочной камеры, для этого используется 18 ½ красных кирпичей.
18 ряд. Для полного перекрытия самой варочной камеры монтируются две полосы из стали 50*5*980 мм, и выкладывается 19 красных кирпичей согласно чертежа.
19 ряд завершает перекрытие всей варочной камеры. Оставленный проход в половину кирпича нужен для вытяжки. В проходе вырезаются углубления для задвижки. Используется 32 красных кирпича.
19 ряд завершает установка малой задвижки камеры 140*140 мм.
20 ряд формирует основание верхних газоходов. Для этого по чертежу выкладываются половинки, которые будут основой последующих перегородок. Для прочистки и ревизии монтируются 4 дверцы 140*140 мм. Для укладки этого ряда требуется 18 красных кирпичей.
21 ряд продолжает формирование перегородок. Для него требуется 17 ½ красных кирпичей.
22 ряд. Для него требуется 21 красный кирпич.
В 23 ряду верхние газоходы разделяются на 4 канала. Один из них (левый нижний на чертеже) в дальнейшем будет основным дымоходом, а остальные выполняют функцию общего колпака, разделенного перегородками. Используется 24 красных кирпичей.
Для укладки 24 ряда требуется 24 красных кирпичей.
Для укладки 25 ряда требуется 23 ½ красных кирпичей.
Для укладки 26 ряда требуется 23 ½ красных кирпичей.
Для укладки 27 ряда требуется 23 ½ красных кирпичей.
Для укладки 28 ряда требуется 23 ½ красных кирпичей.
Для укладки 29 ряда требуется 23 ½ красных кирпичей.
В 30 ряду начинается объединение всех дымооборотных каналов, кроме основного. Используется 20 красных кирпичей.
31 ряд продолжает объединение вертикальных каналов. Для него требуется 21 ½ красных кирпичей.
32 ряд подготавливает перекрытие печи. Используется 25 ½ красных кирпичей.
33 ряд перекрывает печь. Оставляется основной канал размером 130*260 мм, используется 35 красных кирпичей.
34 ряд перекрывает второй раз печь. Для этого нужно 37красных кирпичей. Для установки основной дымовой задвижки вырезаются пазы.
Устанавливается и подгоняется по месту дымовая задвижка.
35 ряд завершает кладку тела печи. Делается основание для насадной трубы дымохода. Для этого нужно 5 красных кирпичей.

На этом сооружение печи можно считать законченным. Дымоход реализуется уже абсолютно индивидуально, так как при этом должно учитываться и этажность дома, и тип перекрытия, и вид стропильной системы, и покрытие крыши, и многие другие факторы.

Видео: Отопительно-варочная печь с водяным контуром

Подводные камни водяных контуров печей

Столь соблазнительное занятие, как обустройство водяного контура в печи не так безупречно, как хотелось бы, так как в этом с первого взгляда правильном мероприятии есть свои подводные камни. И тема была бы не раскрыта полностью, если авторы умолчали об этом. Итак, что же может ожидать обладателя печи с водяным контуром для отопления?

  • Прежде всего, такие печи нельзя эксплуатировать с пустым водяным контуром, как уже отмечалось ранее. Представим ситуацию, когда семья на выходные решает посетить дачный домик зимой и растопить печь или камин. Предусмотрительный хозяин, конечно, слил осенью всю воду из системы отопления, поэтому ее надо заполнять заново. Неудобство? Конечно, да! Не факт, что на даче есть водопровод, а хороший антифриз на основе пропиленгликоля, залитый в систему, стоит немало и может вести себя в печах непредсказуемо. Температурное объемное расширение антифризов гораздо выше, чем простой воды, поэтому и рост давления происходит лавинообразно.
  • Другим подводным камнем эксплуатации печей с водяным контуром является то, что в теплое время года, растопив печь для приготовления пищи или камин, хозяева будут вынуждены мириться с тем, что батареи тоже будут горячими, ведь без воды эксплуатировать печь нельзя, а лишнее тепло летом совершенно не нужно. Как быть? Возможным вариантом решения этой проблемы является установка теплоаккумулятора, который стоит гораздо дороже даже очень хорошего твердотопливного котла. Еще одним решением может явиться установка радиаторов отопления где-нибудь на чердаке или в подвале и в летнее время просто переключать водяной контур на них, сбрасывая лишнее тепло и внося свой малый вклад в глобальное потепление и таяние льдов Арктики. Но опять же это лишние заботы и расходы.
  • Практически все современные системы отопления делают с принудительной циркуляцией теплоносителя, для чего применяют специальные насосы. Это позволяет более эффективно передавать тепло и использовать трубопроводы меньших диаметров. И ничто не мешает оснастить водяной контур печи еще и циркуляционным насосом, группой безопасности, расширительным баком и другими обязательными компонентами системы. Но стоит ли это делать – большой вопрос. Современные котлы имеют продуманную с точки зрения безопасности конструкцию, испытаны высоким давлением, имеют защиту. Возникновение опасной нештатной ситуации в случаях котлами, в том числе и твердотопливными, крайне маловероятно, чего нельзя сказать о самодельных конструкциях печей с водяным контуром. Слишком велико в них влияние человеческого фактора.

Итак, какие же можно сделать выводы. Станет ли печь с водяным контуром полноценным котлом? Никогда в жизни! Да, это больше чем просто печь, но еще не котел. И наоборот – котел вряд ли станет печью. У этих устройств отличные друг от друга функции и пересечение их может быть и экономически необоснованно, а также трудно реализуемо и в некоторых случаях просто-напросто опасно. Дешевле и лучше иметь отдельно печь и котел, тогда каждое из этих устройств реализуются во всей красе, не мешая друг другу.

Идеальное место печи с водяным контуром с точки зрения инженерной науки

Существует ли такое идеальное место, где печь или камин с водяным контуром реализуются во всей своей красе? Безусловно, да. Посмотрим на рисунок, где приведена схема энергоэффективного дома.

Один из вариантом энергоэффективного дома

Видно, что одним из главных компонентов общей системы отопления и горячего водоснабжения дома является теплоаккумулятор, называемый еще буферной емкостью, установленный в котельной цокольного этажа. Он представляет собой емкость большого объема (обычно не менее 500 литров) в которой находятся змеевики теплообменников от различных источников тепла. Это может быть газовый или твердотопливный котел, панели солнечных коллекторов, и, как видно из вышеприведенного рисунка, нашлось место и камину с водяным контуром. Разбор теплоносителя для различных целей (радиаторное отопление, теплые полы) идет из этой емкости. За всеми «запросами» следят датчики с контроллерами и насосные группы.

Теплоаккумулятор в разрезе

Горячее водоснабжение осуществляется из внутреннего бака, герметично отделенного от основной емкости. Нагрев воды идет через металлические стенки. При необходимости, через специальные фланцы во внутренний бак с горячей водой может быть установлен ТЭН, «помогающий» в ночное время, когда действуют сниженные тарифы на электроэнергию. Корпус буферной емкости заключен в мощную теплоизоляцию из пенополистирола толщиной не менее 100 мм, что обеспечивает минимальные потери тепла.

Системы отопления на основе буферных емкостей имеют несомненные преимущества:

  • Теплоаккумулятор большого объема принимает на себя излишнее тепло, которое может вырабатываться твердотопливными котлами, а также печами с водяным контуром или гелиосистемами. Это предотвращает перегрев и продлевает срок службы оборудования.
  • Система отопления с буферной емкостью работает стабильнее, так как нет зависимости только от одного источника тепла.
  • Применение теплоаккумулятора позволяет экономить до 30% энергоресурсов.

Главными недостатками систем с буферной емкостью являются их энергозависимость и очень высокая цена на оборудование. Поэтому безупречное с точки зрения инженерной науки применение печи с водяным контуром может стать абсолютно не обоснованным с точки зрения здравого смысла. Хотя, безусловно, за подобными системами будущее. В развитых странах, где государство субсидирует использование различных альтернативных источников энергии, такие системы уже применяются достаточно широко.

Заключение

Подводя итоги статьи можно заключить, что печи с водяным контуром вполне могут использоваться для отопления дома, но со многими оговорками:

  • Лучше всего использовать промышленно изготовленные печи и камины, которые специально приспособлены для водяного отопления.
  • При использовании кирпичной печи в целях подогрева теплоносителя лучше всего строить с нуля специально приспособленную и рассчитанною именно для этих целей конструкцию.
  • Реализация печи и котла в одной конструкции – труднореализуемая задача, имеющая свои подводные камни.
  • Идеальное место для печей с водяным контуром – это система отопления с буферной емкостью.

stroyday.ru

Печь с водяным контуром для отопления частного дома: какую выбрать, разновидности, схемы и монтаж своими руками

Печь с водяным контуром для отопления дома можно приобрести готовую (в магазинах представлен ряд моделей), но при желании ее легко сделать своими руками из чугуна, стали или кирпича. Если бюджет не ограничен, то лучше купить готовое изделие.

Печь стоит дешевле котла. Этот агрегат, имеющий аналогичную тепловую мощность, стоит минимум в 3 раза дороже. Для отопления можно использовать уголь или дрова. Устанавливать такую печь имеет смысл только в том случае, если есть доступ к дешевому топливу.

Необходимо учитывать, что каждая конструкция обладает своими техническими особенностями. Большое значение имеет площадь дома. От этого зависит мощность установки. Имеет значение и площадь места, которое планируется выделить для установки прибора отопления.

Выбирая готовую конструкцию, следует обращать внимание на то, как расположены элементы контура. Имеет значение и массивность печи. Под тяжелые конструкции необходимо сделать дополнительное основание. На стоимость отопительных приборов влияет функционал и дизайнерское оформление.

Принцип работы

Печь с водяным отоплением отличается от стандартной. Она не только нагревает воздух вокруг себя. К ней подводят трубы, по ним тепло поступает от отопительного прибора к комнатам.

Трубы контура подключают к котлу, его встраивают в печь. Кроме того, он может быть подключен к регистру. Теплоноситель, проходя через регистр, нагревается. После этого он поступает в трубы и радиаторы отопления. Проходя через контур, отдает тепло и остывает. В таком виде он снова попадает в теплообменник, где опять нагревается. Процесс повторяется.

Для того чтобы теплоноситель проходил по всем трубам, циркуляция в системе должна быть стабильной. Это достигается при помощи насоса, который встраивается в контур.

Систему отопления нужно оборудовать расширительным бачком. Если контур герметичен, то система называется закрытой, в этом случае бачок можно установить в любом месте. Если же система отопления открытая, то бачок следует поместить в самую высокую точку контура. Например, в частном доме его удобно разместить на чердаке. Устройство простое, но без него не обойтись.

Когда теплоноситель нагревается, он расширяется. Поэтому при выборе бачка следует покупать такую емкость, которая бы имела необходимый объем. В продаже есть бачки разной конструкции. При их выборе следует учитывать систему отопления, а также количество теплоносителя, который будет циркулировать по контуру.

Если в доме для обогрева планируется сделать систему закрытого типа, необходимо оснастить ее комплектом приборов, позволяющим безопасную эксплуатацию. Для контроля давления используют предохранительный клапан. Для удаления воздушных пробок в трубах требуется автоматический воздухоотводчик. Кроме того, следует приобрести манометр.

Достоинства и недостатки отопления от печи

Печи с водяным контуром легко сделать самостоятельно, но можно приобрести в магазине уже готовые приборы отопления. Модели характеризуются следующими достоинствами:

  1. Печи с водяным контуром не нужно подключать к электросетям. Они не используют газ в качестве топлива. Приборы работают на угле, торфе и дровах, которые относятся к возобновляемым видам топлива.
  2. Печное водяное отопление полностью автономно, при этом его можно совмещать с другими системами.
  3. Регулировка осуществляется ручной заслонкой.
  4. Стенки печи массивные, они передают тепло, нагревая воздух и окружающие предметы. Помещение отапливается равномерно за счет использования теплоносителя. Он проходит по трубам, нагревая их и радиаторы.
  5. Отопление частного дома не потребует больших расходов. Уголь, торф и древесина доступны всем.
  6. Печи не только отапливают помещение, их используют для приготовления пищи и нагрева воды.
  7. Приборы, передняя часть которых закрыта стеклом, позволяют созерцать открытое пламя. Камины создают в домах комфортную атмосферу.
  8. Конструкция печи массивная, в холодное время года она накапливает большое количество тепловой энергии. Остывание печи происходит постепенно, поэтому она еще долго время нагревает помещение после того, как прогорит топливо. Летом процессы протекают противоположным образом. Если печь в деревянном доме построена на отдельном фундаменте, в теплый сезон она выводит излишек тепла в землю, работая в качестве кондиционера.
  9. Природное топливо, на котором работает печь, умеренно загрязняет окружающую среду.
  10. В качестве теплоносителя используется вода. Она имеет объемную теплоемкость, что позволяет передавать тепло на большие расстояния. Вода имеет доступную стоимость. Она не горит, не токсична.

Но печи с водяным контуром имеют и недостатки. За ними необходимо постоянно наблюдать, вовремя закладывать дрова и регулировать тягу. Следует чистить дымоход и выносить золу.

Мощная кирпичная печь имеет большие размеры, поэтому ее ставят на прочное основание. Она занимает полезную площадь комнаты, из-за этого большие конструкции устанавливают в просторных помещениях. Такая печь имеет низкий КПД.

При установке печи нужно сооружать дымоход. Тяга должна быть сильной, тогда топливо интенсивно горит, а дым быстро выводится наружу. Трубу изолируют от деревянных элементов кровли и перекрытий. Установив в доме печь, необходимо поддерживать запас топлива, вовремя утилизировать золу и шлак. Это добавляет работы хозяевам частного дома.

Главным недостатком водяного отопления можно назвать то, что вода быстро замерзает. Превращаясь в лед, она расширяется, повреждая приборы. Соединяясь с воздухом, она способствует появлению коррозии на металлических элементах системы отопления. Если вода жесткая, внутри радиаторов и труб образуется накипь.

Конструкция печей с водяным отоплением

Перед приобретением или самостоятельным строительством необходимо выбрать водяной контур для печи.

Камины и печи, предназначенные для водяного отопления, делают из кирпича и металла. Есть разные конструкции, поэтому теплообменник и корпус печи устанавливают по-разному, но теплообменник всегда располагается около топки и внутри нее.

Система отопления должна быть эффективной. Открытый огонь хорошо прогревает стены печи, передавая тепло теплоносителю. В системе с естественной циркуляцией перемещение теплоносителя по трубам осуществляется либо естественным образом, либо при помощи водяного насоса, который встроен в контур.

В первом случае циркуляция осуществляется за счет того, что остывшая жидкость отличается от горячей своей плотностью. Во втором случае циркуляция зависит от работы насоса, поэтому важно выбирать прибор с учетом площади помещения.

Внутри кирпичной печи будет работать водяная рубашка – это разновидность теплообменников, которые продаются в магазинах в готовом виде. Если говорить о внешнем виде теплообменников, то они различаются по размеру и форме. Чаще всего их делают в виде небольшого котла, регистра или змеевика. Для изготовления этих элементов используют стальные листы или трубы, толщина стенок которых варьируется от 3 до 5 мм.

Если теплообменник изготовлен качественно, он быстро нагревает воду до высокой температуры. В результате этого теплоноситель равномерно, с одинаковой скоростью циркулирует в системе.

Жидкость должна постоянно течь по трубам. Если планируется делать теплообменник своими руками, нужно тщательно продумать его конструкцию. Чаще всего его создают в виде короба. Такую конструкцию легко очистить от нагара, из каналов можно быстро убрать внутренние нарастания.

Теплообменники устанавливают разными способами. Например, в изделиях, имеющих форму котла, внутренняя камера выполняет роль встраиваемой топки. Регистры делают в топке либо встраивают в ее поверхность. Также регистры часто монтируют сверху топочной камеры либо располагают по ее задней стенке.

Если установить теплообменник в топке, он быстро нагреется от открытого огня. В системах, отделенных от пламени стенкой, он будет нагреваться медленнее. Выбирая вариант установки, следует учесть, что при соприкосновении теплообменника с открытым пламенем уменьшается его срок службы. Но такие системы эффективны. Это объясняется тем, что огонь равномерно прогревает стенки котла, а металл быстро передает тепло в воде.

Конструкция предусматривает разные варианты установки труб. Их врезают в стенки из кирпича, подводят к дну топки или ее потолку.

Кирпич, используемый в строительстве, подготавливают заранее. В нем вырезают отверстия, учитывая форму труб, затем в них утапливают теплообменник. Для увеличения скорости кладки печи кирпичи нумеруют.

Теплообменник можно сделать и другим способом. Речь идет о регистре, который имеет форму решетки. Он состоит из труб, установленных вертикально. Для их соединения используется сварка. Теплоноситель входит в теплообменник и удаляется из него, в местах входа и выхода следует установить патрубки. Для самостоятельного строительства печи понадобится схема. Регистр имеет компактный размер. Чаще всего его размещают у задней стенки топки. Комната обогревается не только за счет циркуляции теплоносителя, но и в результате нагрева помещения от стенок печи.

Хорошим вариантом станет радиатор из чугуна, его можно использовать в качестве теплообменника. Но нужно учесть, что его нельзя размещать там, где будет воздействовать открытое пламя. Дело в том, что радиатор состоит из нескольких секций. Они не сварены между собой, а скручены. Между элементами проложены специальные прокладки. Соприкасаясь с открытым огнем, они сгорают, что может привести к аварии.

Чугунный радиатор эффективен. Он долго сохраняет тепло и отличается длительным сроком службы.

Виды печей для водяного обогрева

Все печи, предназначенные для водяного обогрева помещения, можно разделить следующим образом:

  • по материалу, из которого они сделаны;
  • по способу изготовления;
  • по тому, как сжигается топливо.

Если говорить о материале изготовления, то водяная печь с естественной циркуляцией может быть кирпичной и металлической. Производители чаще всего делают металлические печи из чугуна, но может быть использована и сталь. В продаже есть установки, выполненные из нескольких металлов. В частном доме можно установить металлическую печь или сделать камин из кирпича.

В магазинах представлены модели, топочные дверцы которых выполнены из жаропрочного стекла. Производители часто заменяют его стеклокерамикой. Модели имеют эффектный внешний вид, они прочные и отличаются длительным сроком службы. Среди недостатков можно назвать высокую стоимость изделий.

Хорошо зарекомендовали себя конструкции из чугуна. Они надежные, материал не подвергается окислительным процессам, не боится высокой температуры. Производители дополнительно обрамляют теплообменники жаропрочной сталью.

Для отопления частного дома можно приобрести котел на твердом топливе. По способу изготовления печь с водяным контуром может быть промышленной и самодельной.

Кирпичные печи отличаются тем, что нагревается не только теплоноситель. Тепло передается от стенок топки и дымовых каналов.

По способу сжигания топлива печи могут быть стандартными, пиролизными, работающими на газе. В установках первого типа твердое топливо горит длительное время. В частных домах может быть установлена дровяная печь, но ее КПД невысокий. Пиролизные печи и те, которые используют газ, обеспечивают медленное горение топлива. Оно протекает при недостатке кислорода, температура в печи будет высокой. КПД таких установок выше, чем в других системах. Например, древесина в таких печах горит медленно. Сжигание древесного газа происходит в другом отсеке, отдельно от дров.

Критерии выбора печи с водяным контуром

Выбирая готовое изделие или планируя построить печь с водяной рубашкой своими руками, необходимо обращать внимание на мощность установки. Чем больше площадь помещения, тем мощность должна быть выше. Следует учитывать отдачу теплообменника.

Массивность установки оказывает влияние на выбор основания: если печь для обогрева дома имеет большой вес, оно должно быть прочным.

Важно рассчитать и объем теплоносителя. При самостоятельном строительстве следует выбрать конструкцию дымового канала, рассчитав его диаметр.

Расчет мощности и размеров теплообменника

Отопление дома от печи с водяным контуром эффективно. Теплоемкость установки зависит от габаритов топки. Если в нее помещается много топлива, то мощность будет высокой. Это приводит к увеличению теплоотдачи.

В паспорте топки компании указывают максимальную мощность установки и минимальную. Важна номинальная, ее определяет производитель печи.

Требуемую мощность печи можно определить без специалистов. Для этого следует узнать площадь дома. Если высота потолка не превышает 3 м, на обогрев 10 м² будет потрачен 1 кВт. Печка должна быть выбрана с учетом этих показателей.

Как сделать водяной контур для печи своими руками

Решив самостоятельно сделать печь с водяным контуром, следует подготовить чертеж. Для изготовления стенок, которые будут соприкасаться с пламенем, нужно взять листы стали. Лучше всего использовать материал, минимальная толщина которого составляет 5 мм. На наружные стенки воздействует меньшая тепловая нагрузка, поэтому их делают из стали толщиной 3 мм.

Для того чтобы из топливника выходил газ, следует сделать щель. Обратку (выход) и подачу делают из стальной трубы диаметром 40 мм. Подачу вваривают в верхней точке теплообменника, а обратку размещают в нижней. Подключить трубы можно и самостоятельно, но эту работу проще поручить специалисту.

Печь из кирпича можно сделать за неделю. Первый ряд делают сплошным, основание зольной камеры формируют на втором ряду. Здесь будет установлена дверца. Топливник формируют с четвертого ряда. Следует помнить о том, что для монтажа колосников нужно сделать резы в кирпичах.

Теплообменник устанавливают на дно топливника. Дверца топки перекрывается в восьмом ряду. Чугунную плиту устанавливают, когда выкладывают одиннадцатый ряд.

gidpovode.ru

Печь с водяным контуром для отопления дома: варианты реализации

Печное отопление – это классика для холодной России, но почему-то часто оно рассматривается лишь как альтернатива отоплению центральному, электрическому или газовому. Между тем, печь с водяным контуром для отопления дома может обеспечить его обитателей не только желанными ваттами тепловой энергии, но и горячей водой для бытовых и санитарно-гигиенических нужд.

Русская печь обогревала дома многих поколений наших предков

  • большинство печей для дома (длительного горения или обычных) многофункциональны, могут быть использованы не только для отопления, но и для нагрева воды и приготовления пищи (как внутри печи, так и на варочной поверхности);
  • в жаркое время года массивная кирпичная печь для дома способствует кондиционированию помещения: за счёт того, что она всегда построена на отдельном фундаменте, излишек тепла выводится в землю;
  • печь или камин создают особую атмосферу в доме и во многих случаях являются элементом, определяющим стиль интерьера.

Камин создает особую атмосферу в доме и задает стиль интерьера

Однако наряду с преимуществами печному отоплению присущи и недостатки:

  • размеры — мощность отопительных печей для дома зависит от их габаритов;
  • инерционность — традиционная печь для дома из кирпича требует очень много времени для разогрева и выхода в рабочий режим. Правда, современные чугунные печи для дома, печи-камины, буржуйки и булерьяны практически избавлены от этого недостатка;
  • высокая теплопотеря из-за низкого КПД (коэффициент полезного действия) — большое количество тепловой энергии уходит через дымоход в атмосферу;
  • невозможность обеспечить равномерный прогрев дома. Горячий воздух постепенно вытесняет холодный, но происходит это неравномерно — температура может быть слишком высокой рядом с печью и слишком низкой на расстоянии от неё;

Факт! Печь может обогреть только те помещения, которые примыкают к ней непосредственно. Поэтому в удалённых от неё частях здания часто приходилось устраивать дополнительную печку.

Принцип печного отопления — горячая печь излучает тепловую энергию в окружающее пространство (лучистый теплообмен), затем холодный воздух замещается нагретым (конвекционный теплообмен)

  • необходимость постоянного обслуживания — печь требует закладывать дрова, чистить зольники от шлаков и дымоходы от сажи и мусора, поддерживать процесс горения, регулировать тягу;
  • сложность управления — управлять процессом сгорания топлива в печи сложнее, чем в котлах;
  • необходимость хорошей тяги — тяга нужна для интенсивного горения, а также для вывода угарных газов;
  • пожароопасность — для обеспечения пожарной безопасности необходима изоляция дымоходов, особенно для печи в деревянном доме. Дополнительный фактор пожароопасности создается тем, что мгновенная остановка процесса горения в печи невозможна;
  • необходимость постоянного пополнения и хранения запаса топлива, а также утилизации отходов: шлака и золы.

Для обеспечения работы печи требуется её постоянное обслуживание: закладка дров, чистка зольников и дымоходов, контроль за процессом горения, регулировка тяги

Как уже было упомянуто, обычная печь не в состоянии обеспечить равномерный прогрев всех помещений в доме. В современных печах и каминах эту проблему частично решают, монтируя конвекционную камеру, к которой подключают систему воздуховодов. В результате поток тёплого воздуха от печи не предоставлен самому себе, а перемещается в ограниченном пространстве труб и регулируется задвижками, заслонками, решётками и прочими дополнительными устройствами.

Однако воздуховодные каналы громоздки, съедают полезное пространство, с увеличением их длины и количества поворотов возрастают теплопотери. Они нуждаются в наблюдении и обслуживании: периодической очистке от пыли, сажи и копоти. Сам воздух обладает низкой удельной теплоёмкостью, для передачи тепла в удалённое от печи помещение требуется принудительное нагнетание нагретых воздушных масс вентилятором. Поэтому вода, как теплоноситель, во многих отношениях предпочтительнее воздуха.

Комбинированная система отопления коттеджа с применением печи-камина с водяным контуром и солнечных коллекторов

Факт! Удельная теплоёмкость воды почти в 4 раза превышает удельную теплоёмкость воздуха. Достаточно сравнить 4,187 кДж/(кг×К) и 1,055 кДж/(кг×К).

Горячую воду легко транспортировать по трубопроводам небольшого диаметра, передавая при этом тепловую энергию на значительные расстояния. Кроме того, вода – безвредное, негорючее, нетоксичное, химически нейтральное и всегда доступное вещество.

Принцип работы печного отопления с водяным контуром

Принцип работы отопительного контура прост – теплоноситель (в данном случае, вода) во время сгорания топлива нагревается, затем распространяется по трубам, отдавая при этом тепло окружающему пространству.

Схема подключения камина с водяным теплообменником в закрытую систему отопления с бойлером-накопителем: 1 – смесительный клапан; 2 – циркуляционный насос; 3 – расширительный бак; 4 – аварийный клапан; 5 – топка с теплообменником; 6 – бойлер-накопитель; 7 – радиаторы отопления

Прообраз современных твердотопливных котлов и печей на дровах длительного горения для дома знаком многим – это «шведка». В шведскую печь встроен металлический резервуар, который перед закладкой дров и растопкой наполняется холодной водой. И, хотя вода в процессе топки нагревается долго, так же долго она отдаёт тепло – спустя много времени после того, как пламя погаснет.

Постепенно ёмкость для воды была преобразована в теплообменник, в результате чего появилась возможность подключать систему магистралей для отопления дома и горячего водоснабжения.

Современные отопительные печи с варочной поверхностью или духовкой выглядят стильно и замечательно вписываются в любой интерьер

Отличительной особенностью любой печи для отопления дома, оснащённой водяным контуром, является теплообменник, иначе называемый змеевиком, радиатором или котлом. Это устройство способно обеспечить нагрев неограниченного количества воды. Габариты и форма бака зависят от объёма топочной камеры и могут варьироваться в самых широких пределах.

Теплообменник

В некоторых модификациях печей для отопления дома теплообменник устанавливается непосредственно в топку, но при таком способе существует опасность протечки теплоносителя (то есть, воды) или даже взрыва при его перегреве и закипании. Кроме того, в этом случае неизбежно уменьшается ёмкость топочной камеры. Более безопасным вариантом является встройка теплообменника в колпак дымохода. При этом большая часть горячего воздуха, поднимающегося из топки, будет нагревать теплоноситель, а не улетучиваться через трубу на улицу.

Схема установки печи-камина с водяным контуром для горячего водоснабжения

Самостоятельный расчёт мощности и размеров теплообменника довольно сложная задача для того, кто не является инженером-теплотехником, но в большинстве случаев возможно сделать приблизительную оценку.

Полезный совет! Практикой доказано, что при высоте потолков от 2,5 до 2,7 м на 10 м2 площади дома требуется от 1 до 1,2 кВт мощности отопительной системы.

Обычная печь для дома на дровах в течение часа выделяет примерно 6,5 тысяч кКал, что достаточно для прогревания небольшого дачного дома. Наличие водяного контура повысит уровень комфорта вдвое. После расчёта теплопотерь можно рассчитать мощность самого теплообменника. Теплосъём с каждого квадратного метра его площади варьируется в пределах от 5 до 10 кВт. Этот факт и лежит в основе определения потребной мощности.

При выборе теплообменника для печи или камина необходимо учитывать параметры строения и системы отопления в нём

На самом деле, нет нужды погружаться в сложные формулы. Достаточно обратиться к специалистам, которые руководствуясь уже готовыми таблицами, подберут теплообменник для печи частного дома, соответствующий заданным параметрам строения и системе отопления в нём.

Материал

Прежде чем определиться с конструкцией регистра (он же теплообменник) печи для дома, следует решить, из какого материала он будет сделан. Существует несколько вариантов:

  • медь — с одной стороны, медный змеевик очень эффективен, так как теплопроводность этого материала одна из лучших. С другой – его температура плавления равна 1083°С, а в топке – при нештатных ситуациях, возникновение которых никогда нельзя исключить полностью, – она может подняться до 1200°С. Поэтому на использование меди в топливнике кирпичной печи наложен категорический запрет. Дополнительно нужно обратить внимание на то, что образующийся при охлаждении контура конденсат содержит агрессивные химические соединения, которые вызывают коррозию;
  • чугун — чугунные радиаторы очень устойчивы к воздействию коррозии, но отличаются хрупкостью, а температурные деформации, возникающие при остывании и нагреве, могут привести к образованию трещин и порче теплообменника. Кроме того, регистр из чугуна – ввиду того, что этот металл плохо поддаётся обработке – собирается из литых деталей с использованием резьбы и уплотнителей, что приводит к понижению надёжности агрегата в целом;

Кирпичная печь-голландка одна из самых простых печей с хорошими КПД и теплоотдачей

  • сталь — наиболее доступный и легкообрабатываемый материал. Теплообменники рекомендуют делать из жаропрочной стали толщиной от 3 до 5 мм, используя при этом бесшовные трубы. При этом следует поддерживать такой режим отопления, при котором образуется как можно меньше конденсата, и никогда не сливать теплоноситель, потому как стальные изделия подвержены коррозии;
  • жаростойкая нержавеющая сталь — лучший, но и самый дорогой материал для радиатора печи для частного дома.

Полезный совет! Самая подходящая сталь для теплообменника – марки AISI 304. При изготовлении деталей желательно использовать лазерную резку и сварку в аргоновой среде.

Конструкция печи-камина с водяным контуром

Теплообменник – в зависимости от его материала – может быть изготовлен из круглых или профильных прямоугольных труб, металлического листа, а также из сочетания этих деталей. Месторасположение и способ установки определяется его формой:

  • теплообменник из листовой стали — может быть помещён в самое жаркое место, то есть — в топочную камеру. Для изготовления используется стальной лист 3÷4 мм толщиной в сочетании с трубами диаметром 40÷50 мм для подключения подающей и обратной магистралей. Во избежание образования паровых пробок верхняя труба для подачи воды должна быть в самой верхней точке теплообменника, ибо при проникновении паровой пробки в систему отопления возникает опасность гидроудара. Что в свою очередь приведёт к разрушению труб или радиаторов. Чтобы вода в теплообменнике не закипела, его внутренний зазор должен быть не менее 30 мм;

Стальные трубы для изготовления теплообменника печи

  • теплообменник из труб — делается из труб: круглых диаметром 40÷50 мм или прямоугольных профильных сечением 40×60 или 60×60 мм. Также может быть расположен в топке (при условии, что сделан не из меди), пространственное решение зависит от конкретной печи. Главное – устройство не должно загораживать дверцу для закладки топлива, колосники и дымооборотные каналы. Если печь является отопительной-варочной, то трубы теплообменника прокладывают только вдоль боковых плоскостей топочной камеры;
  • трубчатый плоский регистр — чаще всего располагаются в дымооборотных каналах или колпаке печи, где условия более щадящие, поэтому могут прослужить дольше, чем радиаторы, находящиеся в топке. Размеры их весьма внушительны, так как находятся они в местах, где теплосъем низкий, и должны быть просчитаны заранее, ибо не должно возникать препятствий для выхода дымовых газов.

Размещать печь в доме необходимо с соблюдением правил пожарной безопасности

Монтаж теплообменника должен производиться только в ему предназначенную печь для дома. Видео- и фотоинструкции наглядно подтверждают необходимость привлечения специалиста-печника и соблюдения ряда правил:

  • теплообменник после изготовления должен быть дважды опрессован давлением в 6 бар: до установки в печь, а также после неё;
  • теплообменник монтируется сразу после устройства фундамента под печь, после чего выполняют её кладку;
  • абсолютно не рекомендовано вмуровывать теплообменник в кладку печи! Между ним и стенками должен быть зазор в 10÷15 мм, компенсирующий тепловое расширение;

Элементы комбинированой системы отопления коттеджа с камином и солнечными коллекторами

  • при монтаже труб следует оставлять зазор в 5 мм и заполнять его асбестовым шнуром или другим жаропрочным уплотнителем;
  • отрезок трубы на выходе должен иметь длину не менее 10÷15 см. Это позволит нарезать новую резьбу в случае её повреждения;
  • трубы отопления соединяются с теплообменником только с использованием жаропрочного уплотнителя;
  • реконструкцию готовой печи с целью установки в неё водяного контура должен делать только специалист.

Для обустройства печи лучше воспользоваться услугами опытного печника

Для безаварийной работы отопительной системы необходимо также соблюдать правила эксплуатации:

  1. Не использовать печь с незаполненным теплообменником: он быстро прогорит.
  2. Во время работы печи не отключать теплообменник от системы отопления. Вода при нагреве расширяется, и повышенное давление может вызвать взрыв.
  3. Не подавать холодную воду в разогретый теплообменник. Температурные деформации могут привести к его повреждению.
  4. Для повышения эффективности отопительной системы можно использовать циркуляционный насос.
  5. При необходимости в контуре печи с водяным отоплением использовать антифризы.
  6. В самой нижней точке отопительной системы должен быть устроен кран для слива воды.

Чтобы отопительная система функционировала бесперебойно, соблюдайте правила эксплуатации

Основные недостатки водяной системы отопления связаны с физическими свойствами теплоносителя, то есть воды. Замерзая при 0°С, вода (точнее, уже лёд) достигает максимального объёма при -4°С. Расширение замёрзшей в трубах воды может привести к их разрыву. Во избежание этого необходимо сливать воду из отопительной системы, если она не эксплуатируется в холодное время года, или заменять на специальный антифриз.

Статья по теме:

Соблюдение правил эксплуатации печи в доме, фото- и видеоинструкции помогут избежать ошибок и подскажут оптимальные способы нейтрализации недостатков.

Об установке современной кирпичной печи лучше подумать еще на стадии проектирования дома, так как она предполагает обустройство дымохода и воздуховодов

Современная кирпичная печь с водяным контуром для отопления дома – это сложная инженерная теплотехническая конструкция. Её установка требует разработки отдельного проекта ещё на стадии замысла всего строения в целом и, скорее всего, не обойдётся без привлечения специалистов.

REMOO В ВАШЕЙ ПОЧТЕ

remoo.ru

Кирпичная печь с водяным контуром своими руками

Печь с водяным контуром для отопления дома позволяет решить такую важную проблему, как обеспечение теплом жилья в местности, где нет централизованной системы отопления. Достаточно высокая эффективность таких конструкций позволяет оптимизировать расход топлива и рационально разместить обогревательные приборы. В них могут использоваться как промышленные установки на твердом топливе, так и самодельные печи. При этом можно использовать доступное и дешевое топливо — дрова.

Печное отопление от дровяной печи

С помощью дровяных печей с древних времен человек обогревал жилое помещение, используя конвекционный механизм, т.е. разогревая окружающий воздух, который распространялся по дому. Такой вариант прост, но малоэффективен. Очень жарко рядом с печкой, но можно замерзнуть в дальнем углу во время холодов, необходим большой запас дров. Обогреть большие дома с помощью одной обычной печиневозможно.

Централизованные отопительные системы греют дома за счет циркуляции теплоносителя (теплообмен). Его разогрев обеспечивается в специальных котельных, а затем распределяется по радиаторам, которые и отапливают помещения. Все очень просто: больше источников тепла — больше обогреваемая площадь.

Естественно, что возникает вопрос: как совместить эти два механизма при обустройстве собственной отопительной системы? Решение найдено путем установки водяного контура, который представляет собой трубную разводку внутри печи. Проходя по ним, вода нагревается до высокой температуры и далее распределяется по аналогии с централизованной системой отопления. Вода в трубе не может нагреться мгновенно, требуется определенное время для ее нахождения внутри печи. Увеличение времени прохождения теплоносителя обеспечивается многократным изгибанием трубы или формированием иных сложных трубных конструкций.

Преимущества и недостатки водяного контура

Преимущества печного отопления:

  • Нагрев обеспечивается традиционным российским топливом — дровами, не требуется электроэнергии или газа, что позволяет обустраивать независимое собственное отопление.
  • Совмещение функций обогрева, горячего водоснабжения и приготовления пищи.
  • Возможность использования в качестве камина.

Преимущества водяного контура:

  • Возможность равномерного обогрева большого помещения путем правильного размещения радиаторов.
  • Теплоотдача воды значительно выше, чем у воздушного конвекционного потока за счет высокой удельной теплоемкости (4,2 кДж/кгхград);
  • Возможность доставки теплоносителя на значительные расстояния, обеспечивая теплом удаленные помещения дома.
  • Абсолютная безвредность воды для человека и ее негорючесть.

Нельзя не отметить и определенные недостатки таких видов отопления:

  • Инерционность системы, т.е. необходимость времени для заполнения системы водой и ее первоначального разогрева.
  • Сложность регулировки температуры в помещении.
  • Необходимость постоянного участия человека для закладки дров.
  • Невозможность использования печи при отсутствии воды в водяном контуре, что автоматически «включает» отопление летом при приготовлении пищи.
  • опасность замерзания воды зимой внутри системы, если печь длительное время не используется. Это требует сливать ее на время бездействия и заполнять заново при возникновении потребности в отоплении.
  • Коррозионная активность воды увеличивается при ее насыщении кислородом, а вода с повышенной жесткости вызывает появления накипи внутри труб и приборов, что вызывает необходимость периодического контроля состояния металлических элементов.

Кроме того,при обширной отопительной системе циркуляция теплоносителя обеспечивается насосом, а для него нужна электроэнергия. В таких случаях исчезает важное преимущество — электрическая независимость печного отопления. Не следует также забывать о необходимости надежного и безопасного дымохода.

Принципы функционирования отопления

Отопление на основе печи с водяным контуром работает по принципу теплообмена. В топке печи от горячего воздуха нагревается вода, находящаяся в контуре. Она поднимается вверх по трубе и направляется в отопительную систему. Попадая в радиаторы (батареи), теплоноситель отдает свою тепловую энергию, а охлажденная жидкость обратно поступает в печной контур. Так обеспечивается замкнутый цикл системы.

Выделяется 2 основных типа данного отопления:

  1. Самотечная система. В соответствии с физическими законами, нагретая вода поднимается вверх и самостоятельно устремляется в отопительную разводку, освобождая место для уже охлажденной жидкости. Такая система способна хорошо функционировать при небольшом количестве радиаторов и малой общей длине трубопровода.
  2. Принудительная система. В радиаторах и по мере продвижения по трубам водный поток испытывает значительное сопротивление, что тормозит его. В разветвленных и достаточно длинных системах собственного давления часто оказывается недостаточно, а потому приходится к обеспечению принудительного движения теплоносителя. Для этого устанавливается электрический насос (чаще всего в обратной трубе).

Конструктивные особенности печи

Печь для водяного отопления отличается от обычной тем, что в нее встраивается водяной контур (теплообменник). Он содержит 2 патрубка: сверху — для подачи горячей воды в систему, снизу — для подключения обратной трубы с охлажденной жидкостью. Печь своим устройством должна обеспечить разогрев теплоносителя, проходящего по трубам.

Эффективность работы печи обеспечивается правильным выбором конструкции контура и места его расположения, с учетом следующих особенностей:

  1. Конструкция. Печной теплообменник может изготавливаться из листового металла в форме емкостей (котлов), круглых или профильных металлических труб, сложных металлических конструкций (например, отопительная батарея).
  2. Материал. Водяной контур изготавливается только из металла. По прочности и коррозионной стойкости идеально подходит чугун, но он сложен в обработке. Чаще всего используются стальные трубы или листы. Нельзя использовать в топке печи медь, т.к. ее температура плавления менее 1100ºС, а кратковременный разогрев в печи на дровах возможен до 1200ºС.
  3. Размеры. Объем и протяженность контура должны обеспечивать горячей водой всю отопительную систему, с учетом постепенного ее охлаждения в каждом радиаторе. Точный расчет размеров теплообменника провести достаточно сложно, а потому этот процесс доверяется специалистам. Оценить размеры можно по необходимой мощности системы отопления. Практика показывает, что достаточная мощность обогрева составляет 1,1-1,3 кВт на каждые 10 м² площади помещения при стандартных потолках (высота 2,7-2,8 м). Теплообменник же в среднем отдает 6-8 кВт энергии с каждого своего 1 м² площади.

Также важно расположение контура в печи:

  1. Самый эффективный разогрев теплоносителя обеспечивается при размещении контура непосредственно в топочной камере. Такой вариант монтируется при возведении новой печи или капитальной реконструкции с полной разборкой.
  2. Для повышения долговечности теплообменника его можно отделить от топки тонкой перегородкой с хорошей теплопроводностью. В этом случае устраняется прямой контакт с открытым пламенем, и снижаются требования к материалу обменника. В таком случае для разогрева потребуется больше тепловой энергии.
  3. Можно использовать значительную тепловую энергию отводящегося дыма. Установка контура в системе дымохода позволяет устранить необходимость уменьшения полезного объема топочной камеры.

Для обустройства водяного отопления используются печи разного типа. В частных домахпопулярны кирпичные печи с встроенным водяным контуром. В небольших домах можно использовать пиролизные печи длительного горения. В наше время можно просто установить покупную, готовую печь с водяным контуром.

Как установить оборудование

Схема собственной отопительной системы включает следующие элементы: печь с водяным контуром, трубная разводка, расширительный бак, отопительные радиаторы, запорная аппаратура. При принудительной циркуляции теплоносителя устанавливается насос. Расширительный бак располагается в наивысшей точке системы и поддерживает в ней необходимое давление.

При установке оборудования рекомендуется учитывать некоторые нюансы:

  1. Для повышения эффективности печного теплообменника можно отвести вертикальный стояк. Он создает тягу, обеспечивая разгонную функцию.
  2. Лучшая циркуляция теплоносителя при однотрубной отопительной системе обеспечивается при условии опускание нижнего подвода ниже уровня пола, для чего опускается в подвальное помещение основание печи.
  3. При использовании насоса размещение печи не имеет существенного значения.
  4. Трубная развязка выбирается с учетом двух взаимоисключающих факторов — малом объеме при минимальном сопротивлении потоку. Чаще всего используются трубы диаметром 30-32 мм. При удлиненной системе следует увеличить его до 45-50 мм. Для монтажа современной разводки рекомендованы пластиковые или металлопластиковые трубы, которые лучше сохраняют тепло и не подвержены коррозии.

Как сделать печь с водяным контуром самостоятельно

Кирпичную печь с водяным контуром можно сложить своими руками. В качестве примера можно предложить конструкцию площадью 1×1,15 м, высотой 2,4 м. Такая печь может развить в номинальном режиме мощность до 5,7 кВт, а при усиленной топке — до 17 кВт. Она способна отопить дом площадью до 190 м².

Материалы и инструмент

Для самостоятельного изготовления надо заранее позаботиться о материале:

  • красный кирпич — 720-730 шт;
  • шамотный кирпич типа ША-8 — 70-75 шт;
  • дверца для топки21×25 см;
  • дверца поддува14×25 см;
  • дверца для чистки14×14 см (7 штук);
  • 2 колосниковые решетки25×30 см;
  • чугунная плита71×41 см;
  • листовая сталь для водного контура толщиной 4-5 мм;
  • задвижки размерами 13×25 и 13×13 см;
  • стальная полоса 50×5 мм длиной 0,4 м и две полосы длиной 1 м;
  • стальной уголок 50×50 мм длиной 2 м (2 штуки);
  • лист стальной для установки перед топкой размером 1×0,5 м.

Инструмент:

  • болгарка;
  • электродрель;
  • мастерок;
  • кельма;
  • шпатель;
  • терка;
  • полутерок;
  • правило;
  • киянка;
  • молоток;
  • напильник;
  • стамеска;
  • ножовка по металлу;
  • отвес;
  • строительный уровень;
  • металлическая линейка;
  • рулетка.

Чертежи и схемы

Перед началом работ необходимо разработать проект печи, чертежи с деталировкой, схему послойной укладки кирпича. Отдельно составляется проект печного теплообменника, для рассматриваемого примера он показан на чертеже. Общий вид со всех сторон предлагаемой печи показан на фото.

Пошаговая инструкция

Возведение отопительной печи осуществляется в следующем порядке:

  1. Заливка фундамента с армированием стальными стержнями, уложенными в виде решетки. Уровень фундамента опускается на 4-6 см ниже уровня напольного покрытия.
  2. Укладывается 2 слоя красного кирпича на цементно-песчаный раствор. Основная задача — обеспечение идеальной горизонтальной поверхности.
  3. Последующие ряды кирпича ложатся на глиняный раствор, в соответствии с послойной схеме укладки. Толщина шва составляет 3-4 мм.
  4. Поверх 2-го ряда начинается формирование зольной камеры, а на лицевой стороне — проема для дверцы. Под этот элемент отводится 3 ряда кирпичей.
  5. Начиная с 4 ряда, обустраивается топливная камера из шамотного кирпича. Для монтажа колесниковой решетки в кирпичах вытачиваются пазы. Внизу топливной камеры крепится основание теплообменника.
  6. На 5-м ряду устанавливаются дверцы для чистки.
  7. В 6-м ряду формируется горизонтальный канал для увеличения печной тяги. На этом же ряду закрепляется топочная дверца, которая перекрывается 8-ым рядом.
  8. В 9-м ряду отводится труба от теплообменника.
  9. Начиная с 10-го ряда, производится изменение пространства внутри печи за счет укладки кирпичей вдоль и поперек.
  10. Чугунная плита монтируется поверх 11-го ряда кирпичей, а с 12-го по 17-ый ряд формируется варочная камера. Перекрытие ее осуществляется стальными полосами.
  11. С 20-го по 30-ый ряд — формирование каналов дымохода. Для его чистки на 21-ом ряду устанавливаются специальные дверцы. На 23-ем ряду дымоход разделяется на 4 канала.
  12. Перекрытие печи монтируется на 33-м, а завершается на следующем ряду кирпичей.
  13. Кладка печи завершается на 35-ом ряду.

При установке печи следует учитывать некоторые особенности:

  1. Под дверцу и сверху нее прокладывается полотно из асбеста. Сбоку закрепляются отрезки стальной проволоки длиной не менее 35 см, концы которой входят между кирпичами.
  2. Топочная камера обязательно выкладывается шамотным, огнестойким кирпичом.
  3. При формировании варочной камеры под плитой оставляются зазоры для компенсации теплового расширения металла.
  4. При установке теплообменника, между ним и кирпичной кладкой должен оставаться зазор не менее 5 мм. Зазор 6-8 мм оставляется в отверстиях, где выводятся трубы.
  5. Очистные дверцы дымохода устанавливаются так, чтобы была возможность доступа к любой его части.
  6. Дымоход можно выложить из кирпича или установить готовую, покупную конструкцию (обычно в виде сэндвич-трубы).

Собственную отопительную систему в частном или загородном доме можно соорудить на базе печи с водяным контуром. Такую печь можно собрать своими руками при наличии навыков каменщика. Самый простой вариант — просто установить уже готовую металлическую печь. При соблюдении всех рекомендаций система позволит отопить дом даже площадью более 150 м².

kladempech.ru


Смотрите также

 
 
Корзина
Товаров: 2 шт.
На сумму: 13 300 р.
Купить
Хит сезона