Кирпичная печь с котлом водяного отопления

Традиционная кирпичная печка — надежный и экономный вариант отопления помещений. Но, прогреть коттедж большой площади, тем более с мансардой или вторым этажом, ей не под силу. Существенно увеличить обогреваемую площадь поможет подключение к печи водяного контура. Он равномерно распределяет тепло по всем комнатам. Такая печь работает подобно твердотопливному котлу, но греет еще лучше. Тепло не только направляется к батареям, но и излучается стенками печи, дымового канала.

Как работает система

Простейший водяной контур — с естественной циркуляцией потока воды. Его основа — простое физическое явление: расширение жидкостей при их нагреве. Узлом, создающим давление, является расширительный бак (емкость для сбора воды), устанавливаемый в чердачном помещении, мансарде.

Водяной контур — это замкнутая система. Котел нагревает находящуюся в ней воду и она, расширяясь, направляется по трубе в накопительную емкость. Движение осуществляется под давлением, создаваемым постоянно поступающей в котел остывшей водой, прошедшей через всю систему. Кипяток из расширительного бака самотеком направляется вниз по трубам, ведущим к батареям. Отдав тепло, возвращается в бак и снова нагревается.

Значительно увеличить давление в системе, ускорить циркуляцию теплоносителя поможет установка насоса. При средних температурах воздуха на улице, его можно отключить и контур будет функционировать на естественном движении воды. Это позволит сэкономить на счетах за электроэнергию. Вода в насос поступает при закрытом обратном клапане. Отключая его (оставляя открытым), весь объем теплоносителя направляют в обход насоса.

Такую печь можно загружать не только дровами или каменным углем. При использовании альтернативных видов топлива существует возможность усложнить строение системы, дополнив ее:

•   баком для хранения гранул;
•   механизмом, подающим паллеты в топку (пневматическим или шнековым).

Облегчить эксплуатацию печи можно путем установки автоматической системы регулирования ее работы, принудительной вентиляции.

Установка водяного контура в дымоход

Теплообменник водяного контура имеет сложную конструкцию. Один из вариантов его размещения — встраивание в дымоход. Печь можно изначально строить со змеевиком, или вмонтировать его в уже готовую конструкцию.

Особенности

Этот способ позволяет использовать тепло, которое быстро и практически бесполезно улетает в трубу. При этом:

• Решение о установке такого вида контура принимается на этапе проектирования печи. Встроить теплообменник в дымоход уже запущенной в эксплуатацию печи фактически невозможно.
• Тепло не отбирается у печи, топка раскаляется по максимуму.
• Степень нагрева теплоносителя регулируется длинной змеевика. Для большого дома — большой змеевик.
• Срок службы встроенного в дымовой канал змеевика значительно дольше, так как отсутствует контакт с огнем.
• Требует печи с довольно объемным и сложным дымоходом, что приводит к увеличению размера печи.

Котел в виде бака в дымоход обычно не ставят, предпочитают теплообменник в виде змеевика. Его изготавливают из толстостенных труб (3–5 мм), без швов или с двойной их проваркой. Входная труба расположена в верхней части конструкции, обратка — чаще всего внизу. Трубы свариваются фасками, а не встык. Минимальный промежуток между коленями — 5 см. Сечение труб — от 4 см, чтобы вода не закипала. Более тонкие трубы можно использовать лишь при условии постоянного использования циркуляционного насоса.

В уже готовую печку можно встроить регистр, лишь полностью разобрав дымоход. Для облегчения последующей сборки необходимо заранее зарисовать схему кладки.

Монтаж с порядовкой

Работу начинают с укладки сплошного основания и второго ряда кирпича, формируя все отделы печи: топку и дымовой канал. Змеевик размещают в дымоходе на самом начальном этапе строительства, устанавливая на кирпичные выступы. Недопустимо соприкосновение регистра со стенкой канала, минимальная щель — 2 см. Далее:

•  в третьем ряду монтируют дверку поддувала;
•  четвертом — проверяют ровность стен с помощью отвеса;
•  пятом — кладут зольник, ставят колосники и начинают выполнять футеровку топки шамотным кирпичом;
•  шестом — закрепляют дверцу поддувала;
•  седьмом — дверцу топки;
•  с восьмого по шестнадцатый ряд выкладывают в высоту наружные стенки, топку, дымоход;
•  в семнадцатом окончательно закрепляют змеевик, строго соблюдая вертикаль;
•  в девятнадцатом накрывают змеевик металлической плитой;
•  в последующих рядах делают перекрытие печи, оставляя проем с дверкой для чистки теплообменника.

Установка теплообменника в топку

Устанавливаемые в топку котлы отличаются разнообразием конструкций и не требуют большого объема топки. Представленный на фото теплообменник модели паук имеет симметричное двухстороннее строение, может состоять из разного количества ребер. Он достаточно компактен. Через его проемы открытый огонь отлично нагревает стенки печи.

Особенности

• возможность обогрева больших площадей;
• несколько вариантов строения котла (в виде широкого бака или плоской емкости);
• плоские котлы и баки имеют больший объем, чем конструкции из труб, и позволяют использовать часть воды для санитарных нужд;
• затрудненная, но тем не менее реальная возможность встраивания в уже сложенную печь.

Трубчатый теплообменник наиболее популярное решение для встройки в топку. Он может:

•  иметь различные простые и сложные формы, габариты;
•  устанавливаться по наружной стороне топки или двум — трем сторонам;
•  легко выниматься из печи для профилактического осмотра и ремонта.

Выбирайте бесшовные модели. Их отличительный признак — отсутствие продольной линии сварочного шва. Шовные трубы часто трескаются при нагреве.

Монтаж

Теплообменник ставится на нижний ряд кирпичей в топке и обкладывается шамотным камнем. Размер конструкции подбирают с учетом параметров топки. Должно остаться достаточно места для закладки дров. Регистры не должны прикасаться к стенам топочной камеры, но и слишком большое расстояние не пойдет на пользу. В топке оставляют отверстие для входного патрубка и затем выкладывают свод.

Установка змеевика на трубу

Это отличный и достаточно простой способ повысить КПД печки. Дымовые газы накаляют трубу до чрезвычайно высоких температур. Наружный змеевик, как и внутренний, помогает снизить температуру и несколько остудить внешние поверхности дымохода. Внешний водяной теплообменник особенно часто ставится на дымовые трубы из металла. Это отличное вспомогательное устройство для прогрева помещений малой площади.

Такой теплообменник имеет два патрубка. Верхний соединяется с трубой, идущей к накопительной емкости, нижний – с контуром отопления. Сделать такую конструкцию легко, также как и закрепить на трубе.

Используйте медную трубу или готовые модули.

Важные моменты строительства печи

Для того, чтобы водяной контур функционировал с максимальной отдачей, правильно сконструирована должна быть не только отопительная водная система, но и сама печь. Только лишь соблюдение порядовки недостаточно. Важно полное соответствие технологии печного строительства.

Фундамент

Его вид и толщина зависят от размеров печки. Массивную классическую русскую печь рекомендуют устанавливать на добротный ленточный фундамент. Менее габаритным современным отопительным конструкциям достаточно бетонной подушки в полтора десятка сантиметров толщиной, иногда — на каркасе из арматуры.

Кирпич

Для наружных стен берут керамический огнеупорный кирпич. Для основания — его же, возможно бывшим в употреблении. Специалисты рекомендуют обязательно выполнять футеровку внутренней поверхности топки шамотным камнем. Для более презентабельного вида фасада, его можно сразу класть из облицовочного кирпича или выполнить такую отделку позднее.

Раствор

Раствор для кладки готовят традиционно: смешивают песок с глиной, разбавляют водой и добавляют немного цемента для прочности. Можно приобрести готовый состав для кладки на основе цемента со специальными добавками.

Кладка

Основное условие прочного строения — наличие качественной перевязки швов. Они не должны совпадать ни при каких условиях. Идеально, когда швы нижнего кирпичного ряда попадают под середины кирпичей, лежащих в следующем ряду. Для этого, начиная ряды, чередуют целые кирпичи и их половинки.

Печи с водным отопительным корпусом имеют довольно простую и понятную конструкцию. Они популярны, благодаря своей дешевизне и неприхотливости в эксплуатации. И если вам не по нраву использование природного газа для обогрева домостроения или нет доступа к газовой сети, такой вариант отопления следует рассмотреть первым. Сложенная хорошим мастером, такая печь никогда не разочаровывает своих владельцев.

izkirpicha.com

Зачем это нужно

Печное отопление остается вторым по экономичности способом обогреть жилье. Наиболее дешевое — магистральный газ. Увы, он есть не везде; в отсутствии централизованного газоснабжения приходится запасаться дровами.

Однако дровяная (и вообще твердотопливная) печь имеет одну проблему: она эффективно прогревает лишь непосредственно примыкающие к ней помещения. Причем довольно неравномерно.

Что в результате?

• Отдаленные комнаты приходится оставлять холодными или обогревать электричеством. Что, мягко говоря, недешево.

Обратите внимание: кроме того, мощные электрические обогреватели часто просто не от чего запитать.
Максимум нагрузки на одну розетку — всего 3,5 КВт; при мощности устройства свыше 7 КВт оно и вовсе должно подключаться строго к трем фазам.

• Окна в отсутствие тепловой завесы постоянно запотевают и покрываются изморозью.

Решение очевидно: нужно развести тепло от печи по помещениям, смонтировав под окнами радиаторы водяного отопления частного дома. Нужен сущий пустяк: оборудовать печь теплообменником и придумать простую и эффективную разводку.

Разводка отопления

Простейшая и безотказная схема отопления для частного дома — однотрубная, с естественной циркуляцией. Так называемая гравитационная система отопления использует свойство жидкостей при нагреве увеличиваться в объеме.

Плотность при этом уменьшается, и теплоноситель вытесняется в верхнюю точку контура; остывая, он возвращается по опоясывающей дом трубе в котел.

Как выглядит более детальное описание схемы?

• От теплообменника контур поднимается вертикально вверх, формируя так называемый разгонный коллектор. В его конечной точке монтируется открытый расширительный бачок отопления.
  Он служит для компенсации теплового расширения теплоносителя; туда же вытесняется воздух из системы отопления.
• От расширительного бака основной контур возвращается к теплообменнику по периметру дома, попутно отдавая тепло радиаторам.
  Для естественного движения остывающей воды необходим постоянный уклон по всей длине розлива. Чем ниже конечная часть контура — тем быстрее циркуляция в нем.

Контур выполняется трубой диаметром не меньше 32 миллиметров: сопротивление движению воды растет при уменьшении внутреннего сечения трубы. Радиаторы врезаются параллельно ей и снабжаются дросселем на подающей нитке, отсекающем вентилем на обратной и воздушником в любой из верхних пробок. Подключение — нижнее или диагональное.

Теплообменник

Простое решение

Дано: готовая кирпичная печь. Это может быть отопительная, отопительно-варочная печь или вообще камин — для нас непринципиально.

Цель: развести от нее тепло по дому с минимальными затратами.

Простейший выход — изготовить и поместить в топку обыкновенный змеевик. Впрочем, форма теплообменника может быть любой.

Важны лишь три фактора:

1. Максимальный перепад высоты между входом и выходом.
2. Максимальная площадь поверхности.
3. При этом теплообменник не должен препятствовать горению и загрузке топлива.

Совет: теплообменник лучше изготовить из жаростойкой нержавейки. Да, цена материала будет намного выше по сравнению с коррозионно-нестойкой сталью; но и срок службы в этом случае окажется практически неограниченным.

Эффективное решение

Однако в том случае, если печь строится с нуля, можно постараться сделать наш самодельный котел максимально эффективным.

Какие условия для этого желательно выполнить?

• Продукты сгорания топлива должны покидать дымоход с минимально возможной температурой. Чем больше тепла печные газы отдадут внутри печи — тем выше ее КПД.
• Теплообменник желательно расположить вне топливника. С чем связана столь странная инструкция? Ведь пламя топки — область с самой высокой температурой!
  Дело в том, что пламя — это сгорающие летучие частицы. Отбирая у него тепло и охлаждая, мы провоцируем неполное сгорание топлива. Стало быть, опять-таки снижаем КПД печи.


• Вода в теплообменнике должна двигаться навстречу тепловому потоку. То есть холодный теплоноситель должен контактировать с наиболее холодными печными газами, нагревшийся — с более горячими.
  Таким образом, мы сохраняем постоянно большую дельту температур между двумя средами, и, значит, делаем нагрев наиболее эффективным. Кроме того, резко уменьшается количество конденсата на теплообменнике, губительного для коррозионно-нестойкой стали.

Решение простое до смешного: колпаковый дымоход с помещенным в него теплообменником, вмещающим большой объем теплоносителя.

Простейший вариант такого теплообменника — регистр, несколько сваренных вместе в единый контур труб большого диаметра.

Чего мы достигаем такой схемой?

1. Печные газы задерживаются в колпаке. Причем наиболее горячие собираются в его верхней части. Движение по дымоходу за пределы колпака продолжают отдавшие тепло продукты сгорания, опустившиеся вниз.
2. Ничто не препятствует горению в топливнике. Тем самым мы обеспечиваем максимально полное сгорание горючего.
3. Естественная циркуляция в помещенном в колпак теплообменнике происходит снизу вверх. То есть с нижними слоями наиболее холодных продуктов сгорания контактирует теплоноситель, только что поступивший в теплообменник. По мере нагрева он перемещается вверх, и там нагрев продолжают более горячие печные газы.

Все условия соблюдены. Эффективность предложенной схемы — максимальная для самодельного отопительного устройства.

Заключение

Видео в конце статьи предложит вам еще несколько любопытных схем печного отопления с разводкой тепла к отопительным приборам. На каком варианте остановить свой выбор — решать вам. Теплых зим!

otoplenie-gid.ru

Плюсы водяных печей

Кирпичные печи в современном мире имеют различные конструкции и назначения. Обыкновенная русская печь с котлом водяного отопления включает в себя камеру для топки, дымоход (воздуховод), сборник золы и колосники. Внешне, современный вариант такой печи ничем не отличается от его старого предшественника, однако обладает некоторыми преимущественными характеристиками. В отличие от нынешних печей с котлами, обыкновенная печь в час производит примерно 6499 Ккал тепловой энергии. Этого тепла хватит для отопления маленького пространства, например, загородного дома или дачи.

В совокупности с котлом уровень теплоотдачи печи увеличится. Увеличиться и его производительность. Таким образом получится возможным отопление гораздо большего пространства уже жилого помещения. Что немаловажно, количество расходуемого топлива никак не измениться. Повышается ее ценность с точки зрения экологии, потому что уменьшается объем выбрасываемых в атмосферу отработанных газов.

Если вы хотите достичь еще большего эффекта от работы печи с водяным котлом, то можете присоединить к ней конвекционную систему отопления.

Одновременно работая, такая отопительная система увеличит свою производительность и, в единицу времени 1 час станет производить около 20999 Ккал тепловой энергии. Этого будет достаточно для прогревания около 299 кв.м.! Печь с водяным котлом отопления, сделанная своими руками и дополненная насосом принудит циркулировать воздух и обеспечит высокий КПД. Также в кирпичной печи можно установить устройство, контролирующее давление внутри котла, это поможет обеспечить безопасность работы.

Еще одним плюсом совмещенной системы является топливо, на котором она работает. Доступность, цена и легкость в переработке, обуславливает использование древесины, угля или торфа. Нет необходимости постоянно подкидывать дрова в печь с водяным котлом. Это потребуется делать лишь два раза в сутки, для того чтобы печка продолжала функционировать. При этом температура за окном не имеет никакого значения. Вы достаточно легко прогреете помещение и добьетесь комфортной температуры воздуха в доме.

Полезный коэффициент обыкновенной печи около 49 %, тогда как тандем печи и водяного котла может повысить его до 86 %КПД. Это идеальный показатель при использовании древесного топлива.

Недостатки печного отопления

Как мы уже выяснили печь с водяным котлом отопления несет в себе не только отопительную функцию, но и является декоративным украшением загородного дома. Использование печи как источника тепла требует соблюдения техники безопасности. Работа такого устройства должна постоянно контролироваться кем-либо.

Необходимость периодически очищать зольник от накопленной золы и продуктов горения, а также добавлять топливо, может доставить много неудобств. Постоянно придется уделять внимание задвижкам дымохода. Меняя их положение, вы добьетесь нужной температуры в помещении и качественной работы печи. Обязательно нельзя забывать открывать заглушки перед тем как разжечь печь. Иначе у вас просто не получиться развести огонь в печи, так как не будет доступа кислорода.

Еще одним минусом печного отопления является то, что эту отопительную систему получится использовать только зимой. Готовить еду летом на ней будет не рационально. Придется поискать замену.

Печь с водяным котлом отопления, построенная не профессионалом, принесет много хлопот. Часто некачественная работа может стать причиной возгорания или плохой теплоотдачи. Поэтому для того, чтобы избежать ремонта потребуется помощь специалистов. Либо тщательное и глубокое изучение данного вопроса. Некачественная кладка, тонкие стенки и при этом высокая температура пламени внутри печи постепенно нарушает работу системы и приводит к износу компонентов печи с водяным котлом. В частности, теплообменника, для замены которого, придется разложить часть кладки.

Установка котла

При проведении подготовительных работ и осуществлении работ по совмещению 2-х отопительных систем, нужно знать следующее: котлы изготавливаются из разных материалов. Теплообменник должен полностью быть внедрен в топку. Котлы обычно имеют форму буквы «П» и произведены из цельных листов железа.

Очень важно внимательно отнестись к выбору котла. Выбирать котел нужно по следующим параметрам:

Нет необходимости приобретать огромный водогрейный котел. Размер водяного котла напрямую не зависит от его возможности выработать большое количество тепла. Чаще всего встречаются котлы для отопления имеющие следующие размеры :75*50*30. Такого котла будет достаточно для прогревания помещения в 199 кв. м. Если все-таки есть необходимость увеличить производительность печи с котлом водяного отопления, то лучше установить циркуляционный насос, осуществляющий движение жидкости в отоплении.

Форма котла так же имеет значение. От нее будет зависеть возможная площадь прогреваемого пространства. Котел, установленный относительно центральной точки горения, наиболее выгодно позволит эксплуатировать всю отопительную систему.  Следует оставить небольшое расстояние от котла до стены печки примерно в 50 мм.

sdelatotoplenie.ru

Характеристики системы

При традиционном типе обогрева помещения (например, с помощью каменной печи) дисперсия тепла происходит неоднородно – около печи воздух нагревается сильно, а дальше идет градация температуры вплоть до холода в дальних углах помещения.   Плюсом к этому идет возможность обогрева сразу нескольких помещений, вплоть до целого дома. К тому же, печь с теплообменником не только играет роль обогрева дома, но и применяется как варочная аппаратура, поскольку приспособление для обмена тепла может монтироваться внутри плиты на кухне дачи.

Применение водяного контура превращает печку в котел, работающий на твердом топливе. Отличается от обычных котлов такая конструкция лишь тем, что кроме воды нагревается еще и сама печь, также участвующая в системе обогрева помещения. Печь с водяным отоплением обеспечит передачу энергии от теплообменника к батареям отопления во время топки, а когда огонь в печи уже не горит, отопительные кирпичи будут отдавать свое тепло воздуху в доме.

Отопительные печи подобного рода все чаще используются в деревнях и селах, где нет центрального газоснабжения, и отопление печью является единственным выходом. Хороши такие печи и при установке в дачных домах.

Основной минус такой печи – это уменьшение объема топки за счет монтажа обменника тепла. Для компенсации этого факта применяется уменьшение размеров теплообменника и, соответственно, увеличение объема печного пространства, а также установка печи длительного горения. Другой недостаток – ослабленный нагрев корпуса печи из-за траты энергии горения на кипячение воды. Таким образом, наиболее сильно прогревается верх – там, где материал корпуса вбирает в себя тепло от горячего дыма. И третий минус – замерзание теплоносителя в трубах при расположении системы в редко используемых домах, таких как дачи.

Воплощается в жизнь отопительная схема из печи и водяного контура тремя путями:

• покупкой готовой печи такого типа, произведенной на заводе и готовой к применению, и ее подключением к имеющейся в доме системе водяного обогрева;
• наймом профессионального печника, который соберет печь с водяным контуром из кирпича или разработает для вас чертежи и порядовки;
• конструированием печи своими руками.

Последние два метода предполагают приобретение или изготовление своими руками печного котла и теплообменника, без которых водяной контур не сможет функционировать.

Технология сооружения печи с водяным контуром

Для начала можно попробовать посмотреть обучающие видео и попрактиковаться, прежде чем приступать к сборке такой сложной системы, как печное отопление с контуром.

Итак, вы готовы сложить свою собственную печь. Что для этого надо? Первым делом нужно приготовить необходимые элементы. Теплообменник – сердце всей системы – можно купить у производителя или сделать самостоятельно из подручных материалов – листов металла или труб. Схема, по которой нужно действовать, может быть найдена в интернете или составлена самостоятельно, если вы обладаете хорошей фантазией и конструкторской жилкой. В таком случае приспособление будет идеально подходить под условия эксплуатации, а также будут детально учтены особенности варочной поверхность или печи, в которой будет производиться установка теплообменника.

Виды теплообменников

Конструкция этого элемента системы может быть самой разной, общая их черта – толщина стенок, равная нескольким миллиметрам, чтобы сталь выдерживала нагрев. Материал, из которого изготавливается теплообменник, позволяет обеспечить максимально эффективный нагрев воды в контуре и хорошую ее циркуляцию в трубах.

При применении листов стали изготовление теплообменника значительно упрощается. Кроме того, в таком случае гораздо легче очищать их от продуктов горения топлива. Однако стальные приспособления имеют небольшую площадь обмена по сравнению с теплообменниками, сделанными из труб.

Обычно змеевики (иное название теплообменников) производятся специалистами, имеющими большой опыт установки водяных отопительных систем. Однако при наличии навыков работы со сварочным аппаратом и смекалки, вполне реально изготовить теплообменник самостоятельно. Другой вариант – сделать своими руками все детали устройства, а их сборку доверить мастеру-сварщику. Если вы решите сделать теплообменник своими силами, стоит посмотреть несколько видео на эту тему и разобрать устройство возможных вариантов конструкции.

Теплообменник из труб

Этот вариант устройства главного элемента отопительного контура лучше всего применяется, когда в доме имеется варочная печь и теплообменник монтируется в нее, так как конструкция приспособления позволяет оставить место для поверхности для приготовления еды. Подробная схема конструкции может быть найдена в интернете.

Основа такой конструкции – трубы, которые заменяются при надобности профильной трубой размером 40 на 60 мм., устанавливаемые рубашкой кверху. В ней более удобно просверливаются дырки для вертикальных труб, а сварочные работы с такой формовкой материала проводить значительно проще. Вертикальные трубки делаются круглыми или прямоугольными, а также из профиля.

Если подобный агрегат устанавливается в печь без плиты, в верхнюю трубу ввариваются горизонтальные трубы для улучшения КПД системы обогрева. В ином случае можно изготовить набор Г-образных трубок, дугообразно изогнутых. Возврат холодной воды из контура и подача горячего теплоносителя могут производиться через трубы, установленные и с противоположных сторон устройства, и с одной – задней. Выбор стороны вывода зависит от конструктивных особенностей отопительно-варочной печи.

Змеевик из стали

Данный вид устройства применяется в печах обогрева дачи. Он изготавливается из листов стали, обрезка толстой трубы или прямоугольного профиля и более тонких обрезков труб для ввода-вывода воды. Размеры теплообменника зависят от объема топки печи.

В таком случае и над теплообменником этого типа поместится чугунная варочная поверхность.

Другой способ применения такого приспособления – конструирование его без верхней полки. В таком случае боковые поверхности нужно скрепить трубами. Вверху их можно соединить одной трубой для улучшения циркуляции воды.

Трубы притока и оттока теплоносителя устанавливаются либо сзади, либо сбоку теплообменника. Так появится возможность поставить плиту прямо над приспособлением, рубашкой вниз.

Кладка печи

Существует два способа устройства печи с водяным контуром для обогрева дачи:

• сборка новой печи с учетом размеров существующего теплообменника и отведение от нее контура отопления;
• установка элементов системы в существующую отопительную печь, производя змеевик соответственно ее размерам.

Чтобы избежать прогорания стенок конструкции, нужно использовать сталь толщиной не меньше пяти мм.

Перестраховываться и применять металл большей толщины не нужно – это только приведет к большим тратам и никак не повлияет на эффективность системы. Отмечается лишь зависимость толщины от типа используемого топлива – дрова горят с меньшей температурой, так что толщина стенок может быть меньше, а уголь пылает жарче, и, соответственно, стенки должны быть массивнее.

Необходимо предусмотреть зазор между стенками теплообменника и поверхностями топки, чтобы теплообмен происходил максимально эффективно. Кроме того, щель нужна для компенсации термического расширения металла. Учтите, что при использовании змеевика из труб зазор должен быть в два раза шире, чтобы нагрев шел равномернее. Рекомендуется посмотреть видео о процессе кладки, чтобы не допустить ошибок.

Монтаж контура

Установить приспособление в имеющуюся печку можно двумя способами:

• Без демонтирования. Делается в отопительно-варочных агрегатах, имеющих съемную поверхность для готовки. Помимо демонтажа плиты придется сделать в корпусе печи дыры для труб.
• С разборкой. Если печь более-менее монолитна, придется разобрать ее вплоть до места установки теплообменника. После монтажа печь восстанавливается в первоначальном варианте.

При осуществлении второго метода сборки можно изменить конструкцию печи – поменять  направление дымоходов, если нужно. Главное – не потерять силу тяги. Впрочем, лучшим решением будет ничего не менять.

Трубы водяного отопления дачи монтируются легко своими руками. Стоит учесть, что дырка, через которую вода будет возвращаться к теплообменнику, должна располагаться выше, чем у обычного котла. Обычно системы делаются из двух труб с разводкой внизу или вверху. В верхней части контура устанавливается емкость для сбора воды, чтобы создать давление в системе. К этому добавляется система безопасности с датчиком давления и клапанами. Вся конструкция хорошо отображена на тематических видео.

poluchi-teplo.ru

Принцип работы печи с водяным отоплением

Система водяного отопления построена по замкнутому циклу, где в качестве теплоносителя выступает разогретая вода.

Порядок работы печи, подсоединённой к водяному отопительному контуру:

• В результате горения топлива температура жидкости в котле нагревается, и по системе трубопроводов передаётся к отопительным приборам. При соблюдении уклона при прокладке труб жидкость в системе может циркулировать самостоятельно, под действием силы тяжести. Однако чаще организуют отопительную систему с принудительной циркуляцией при помощи установки насоса.
• Отопительные приборы отдают своё тепло нагреваемому помещению.
• Остывший теплоноситель снова поступает в котёл для последующего нагрева.

Из сказанного выше видно, что работа теплогенератора с котлом водяного отопления (теплообменником) аналогична функционированию традиционного твердотопливного котла. Однако, есть и отличия – помимо нагрева теплоносителя, теплогенератор с водяным контуром тратит произведенное тепло на нагрев собственных дымовых каналов и стенок установки.

Теплообменник печи с водяным контуром

Если проблема заключается в подсоединении водяного контура к уже готовой кирпичной печи, то простейшим вариантом является установка теплообменника (змеевика) в топочное пространство.

Внимание! Этот вариант подходит для отопительных, отопительно-варочных печей и каминов. Форма змеевика может быть любой, а его размеры таковыми, чтобы он не мешал загрузке топлива и его эффективному горению.

В данном случае печь частично разбирается, в топливник устанавливается тплообменник, затем отопительной установке придают прежний внешний вид.

Если же кирпичный теплогенератор с водяным контуром сооружается с нуля, то  его конструкцию можно изменить таким образом, чтобы его работа максимально эффективной:

• Температура газов, покидающих дымоход, должна быть минимальной. Чем больше тепла продуктами сгорания будет отдано внутри теплогенератора, тем выше его КПД.
• Теплообменник желательно располагать вне топочного пространства.

Определение! Пламя представляет собой сгорающие летучие частицы. Теплообменник, находящийся внутри топки, отбирает тепло у этих частиц и снижает КПД отопительной установки.

• Теплоноситель в теплообменнике должен подаваться навстречу потоку тепла. При такой конструкции нагрев теплоносителя наиболее эффективен, а количество разрушительного для чёрных сталей конденсата на теплообменнике резко уменьшается.

Решение всех этих проблем обеспечивает устройство колпакового дымохода с расположенным в нём теплообменником значительного объёма. Простейшим вариантом такого теплообменника является регистр. Регистр сваривается из нескольких труб значительного диаметра в единую конструкцию.

Каких преимуществ позволяет достичь данная схема?

• Продукты сгорания скапливаются в колпаке. Причём наиболее горячие газы сосредотачиваются в его верхней части. За пределы колпака попадают холодные, уже отдавшие своё тепло дымовые газы.
• Благодаря отсутствию в топочной камере посторонних предметов топливо сгорает без помех, полностью.
• Естественная циркуляция теплоносителя в теплообменнике происходит снизу вверх. При этом холодный теплоноситель, поступивший в теплообменник, нагревается от нижних, самых холодных слоёв дымовых газов. Постепенно жидкость поднимается вверх, где её прогревают горячие продукты сгорания.

Разводка отопления от печи-котла для отопления дома

Разводка отопительной системы осуществляется таким же образом, как и от твердотопливного котла.

Внимание! Главным отличием является более высокое расположение входного отверстия в теплообменник, по сравнению с твердотопливным котлом. Этот момент необходимо учитывать при проектировании прокладки трубопровода.

Основные моменты монтажа отопительной системы с теплогенератором для водяного отопления дома:

• В высшей точке трубопровода устанавливается расширительный бачок. В качестве альтернативы ему может служить гидроаккумулирующая ёмкость.
• Трубы монтируют с соблюдением требуемого по технологии угла уклона. Для повышения КПД теплогенератора в систему устанавливают циркуляционный насос.

Внимание! Наиболее функциональной является отопительная система, в которой комбинируются и уклон прокладки труб, и установка насоса. В таком случае система эффективно работает и при наличии электроэнергии, и без неё.

Кирпичная печь с водяным отоплением является более эффективным теплогенератором, по сравнению с твердотопливным котлом. Такая печь быстрее и эффективнее прогревает дом, прекрасно смотрится на кухне и может служить для приготовления пищи.

kotel-otoplenija.ru

Преимущества водяного контура

Обычная печь на дровах распространяет тепло неравномерно — жарко возле топки, а чем дальше от печи, тем холоднее. Дома некомфортно, потому что везде разная температура: пошел посмотреть телевизор – прохладно, пришел на кухню греться. С водяным отоплением дома таких неудобств нет, напротив, все тепло равномерно распространяется по всем комнатам.

К тому же печь может не только отапливать, такое отопление на дровах обычно устанавливается над варочной печной плитой, то есть можно готовить, что повышает КПД. Печь с водяным контуром это, по сути, твердотопливный котел, но здесь, кроме встроенной системы, дополнительно несут в дом тепло сама печь, дымоходы, которые даже после завершения топки долгое время остаются нагретыми.

Печи с водяным контуром широко применяются в сельской местности, где отсутствует газовое снабжение. При выборе водяного отопления не нужно покупать дорогостоящий газовый котел промышленного производства. Дровяной котел — экономный способ отапливать дом.

Кирпичная печь с водяным отоплением — минусы

Одним из минусов водяного контура считается то, что котел уменьшает полезный объем топки. Для компенсации этого момента при кладке печи нужно предусматривать необходимую ширину котла. В случае устройства теплообменника в готовую печь придется чаще подкладывать дрова при ее топке.

Мастера рекомендуют перекладывать печь при устройстве водяного контура, так как тепловая энергия будет уходить на нагрев топливника, оставляя стены печи плохо прогретыми. Хорошо прогреваться будет лишь верхняя часть, где находятся дымоходы.

Дома, где есть водяное отопление, должны регулярно протапливаться зимой, в противном случае вся система может перемерзнуть и выйти из строя.

Принцип установки и работы системы

В топку устанавливают котел, подсоединяют к нему две трубы — по одной идет подача горячей воды, которая направляется через расширительный бачок в систему, другая возвращает к регистру воду обратно. Таким образом, происходит циркуляция воды в системе за счет силы гравитационного закона.

Часто для хорошей циркуляции устанавливают небольшие, но мощные насосы. Такой насос обычно устанавливают на возвращающую воду трубу (обратка), этот способ особенно эффективен, когда протапливается крупное помещение, что позволяет поддерживать температуру на всех участках системы практически одинаковой.

Как соорудить дома водяную печь?

• Есть три способа провести печное отопление с водяным контуром своими руками:
• купить стальную печь у производителя, услуги которого включают установку системы;
• нанять мастера — специалист подберет материал, сделает устройство, выложит печь и установит котел;
• сделать самостоятельно.

Как сделать такую печь самостоятельно

Можно сделать такую систему самому? Вполне, достаточно лишь опыта в сварочных работах и в кладке кирпича при сооружении печи. Сначала нужно приготовить котел (регистр, змеевик, теплообменник).

Такое устройство можно купить или изготовить самостоятельно, используя листовое железо и трубы. Так как полный процесс работы по изготовлению и устройству водяного контура невозможно уложить в короткий обзор, ниже представлены основные рекомендации.

Варианты изготовления и рекомендации

Для котла используют лист металла толщиной не менее 5 мм, и делают его конструкцию такой, чтобы был максимальный нагрев воды, для дальнейшей циркуляции. Сваренный из листовой стали котел прост в изготовлении и эксплуатации – его легко очистить.

Но такой теплообменник обладает меньшей площадью нагрева, в отличие от трубного регистра. Трубный регистр трудно сделать дома самостоятельно – нужен точный расчет и подходящие условия для работы, обычно такие котлы изготавливают по заказу специалисты, которые сами устанавливают систему на месте.

Самый простой способ твердотопливного теплообменника — это обычная буржуйка с встроенной водяной системой. Здесь можно взять толстую трубу за основу, тогда сварочных работ будет значительно меньше.

Чертежи регистра выполните в соответствии с размерами печи дома. Планировка комнат дома и расположение мебели тоже нужно учитывать. Здесь надо обратить внимание, что выбирать схему лучше с листовыми котлами – на них нет трубных изгибов, соединенных в один неразрывный контур. Такую конструкцию сооружать не так хлопотно. Она удобна еще и тем, что после установки можно без проблем использовать варочную плиту, чего нельзя сказать о некоторых трубных котлах.

Когда теплоноситель двигается самотеком, то нужно расширительный бак поднимать выше, а трубы использовать больших диаметров. Если трубы будут недостаточного размера, то без насоса не обойтись, так как не будет хорошей циркуляции.

У котлов оборудованных насосами есть свои плюсы и минусы: можно сэкономить, поставив трубы меньшего диаметра и не поднимать систему так высоко, но есть один существенный минус — когда отключат электричество или сгорит циркуляционный насос, то нагретый котел может просто взорваться.

Сборку конструкции лучше производить дома, на месте, так как устройство, как и отдельные детали, имеет очень большой вес и габариты.

Установка системы

• Перед установкой заливают прочный фундамент, сверху на который лучше уложить слой кирпича.
• Укладывать колосник можно на разных этапах: до котла, если сдвоенная конструкция, нижняя часть которой может быть наравне или выше верхней части колосниковой решетки, когда печь низкая, а система ставится чуть выше, тогда колосник, дверцы, уголок на плиту обычно ставят после монтажа котла.
• Устанавливается корпус — обычно он состоит из двух емкостей, соединенных между собой трубами.
• К котлу приваривается вся теплообменная система: выводящая труба идет к расширителю, идет по кругу, через радиаторы и с другой стороны снизу приваривается обратная труба к котлу.

Печное отопление с водяным контуром позволяет, во-первых, намного рациональнее расходовать дрова, во-вторых, равномерно распределять теплый воздух по всему отапливаемому помещению.

kaminyn.ru

Видео: пример проекта печи с водяным контуром для частного дома

Покупная печь относительно недорога, но доставка тяжелого и объемистого предмета в места отдаленные может обойтись больше его стоимости: за морем телушка полушка, да рубль перевоз. В таком разрезе вопрос: «А нельзя ли сделать печь с водяным контуром своими руками?» вполне правомерен. Но, к сожалению, конструкция печи сложилась в те времена, когда о водяном отоплении еще и не думали. Современные высокотехнологичные печи работают на тех же принципах, как и круизные лайнеры плавают точно так же, как триремы времен Архимеда. Построить или правильно выбрать для покупки печь с контуром водяного отопления возможно, но при этом нужно учесть ряд специфических моментов, о чем и написана эта статья.

Примечание: первый из этих моментов – эстетический. Не надейтесь, что печка, питающая батарею отопления, будет выглядеть так, как показано слева на рис.:

В лучшем случае вы получите то, что в центре. А может быть, и то, что справа. Поэтому, если для вас печь еще и украшение дома, нужно трижды и трижды подумать – а поставить ли все-таки для отопления котел? Печь ему помехой отнюдь не будет, см. в конце.

О недостатках и достоинствах кирпича

Кирпичная печь – сложное тяжелое сооружение, требующее под себя отдельного фундамента и производства в доме капитальных строительных работ. Встроить водяной контур в кирпичную печь гораздо сложнее, чем в стальную, см. далее. Но в то же время:

• Кирпичная печь поддерживает в доме оптимальную влажность: поглощает избыток паров воды из прохладного воздуха и отдает их при нагреве во время топки.
• Она же устанавливает в помещении оптимальное для здоровья температурное поле: от стен к центру все теплее.
• Сокращает теплопотери дома: потоки нагретого печью воздуха создают перед окнами нисходящую тепловую завесу, много более эффективную, чем восходящая от регистров (батарей отопления) под окнами.
• Выравнивает микроклимат в доме: летом поглощает некоторую часть избыточного тепла и через фундамент отводит его в грунт. Зимой таким же образом немного подогревает дом.
• По причине в пред. пункте стабилизирует осадку здания, делает его более надежным, устойчивым и долговечным.

Примечание: в истории строительства известно немало случаев, когда крепкие дома, переведенные с печного на центральное отопление, после демонтажа печей начинали разрушаться.

В чем суть проблемы

Отопительный котел придуман именно для того, чтобы заменить печь как теплогенерирующий прибор в системах отопления (СО). Котел – устройство непрерывного действия требующее от пользователя, в идеале, только периодической догрузки топлива и сезонного ухода. Его принципиальное отличие от печи – автоматика, поддерживающая оптимальный для заданного режима работы режим горения. Автоматика не обязательно электронная; она может быть энергонезависимой комбинацией биметаллических пластинок, пружин и рычагов.

Печь – прибор периодического действия с ручным управлением, потому она и дешевле. Дело не в коробочке с автоматикой. Дело в самих основах подхода к конструированию и производству. Конкретно – в способах организации полного сжигания топлива. Если продолжить судостроительную аналогию, то котел уже не водоизмещающее судно, а глиссер. Который тоже может плавать, как пароход, но полностью свои качества покажет, только выйдя на реданы. Однако для глиссирования нужна относительно спокойная вода; правильно построенная и налаженная СО, образно говоря, для котла таковой и является. Печь (продолжая ту же аналогию) под управлением опытного экипажа может идти полным ходом на значительном волнении. Благодаря такому запасу эксплуатационной выносливости и возможно приспособить печь под водяное отопление. Полный ход (все та же аналогия) будет тише, чем у глиссера (предельная тепловая эффективность 60-65% против 80-95%), но, «идя на экономической скорости в спокойной воде», удельный расход топлива на отопление единицы кубатуры дома может не превысить такового котла.

Примечание: тепловая эффективность теплогенерирующих приборов – полный аналог КПД для ДВС.

Покупать или строить?

В продаже имеются только металлические печи с водяным контуром. Фундамент и разгром в доме для установки металлической печи не нужны, но и полезными качествами кирпичных она не обладает. В энергоэффективном доме (см. далее) можно ставить только металлическую печь. Выпускают такие многие печные фирмы, в т.ч. зарубежные ABX (Чехия), MBS (Сербия), EdilKamin (Италия). Тут, во-первых, нюанс: не спутайте с банной печью, снабженной водогрейкой для ГВС; для отопления банные печи непригодны. Отличия, если в спецификации не указано, что печь именно отопительная – банная печь всегда с каменкой. Второе – та же печь, но с водяным контуром, в продажу часто идет как котел. Как отличить от настоящего котла? По наличию варочной поверхности и топочной дверцы со смотровым стеклом. Котел не предназначен для посиделок у огонька. Третье – EdilKamin построены по схеме с водяной рубашкой и не предназначены для использования в качестве основных отопительных приборов; это фактически печь-камин с водяным контуром, см. ниже. И, наконец, российские печи с водяной рубашкой Бренеран (признак – «Аква» в названии) должны устанавливаться в нежилом помещении или в отдельной котельной, но для дачи Бренераны самое то: именно Бренеран Акватэн стоит до 20 000 руб. (без доставки). О других отечественных печах с водяным контуром см. видеообзоры:

Видео: обзоры печей с водяным контуром

Кроме того, если вы намерены купить печь для водяного отопления, учтите:

1. Для фабричных печей с водяным контуром действительны все указанные далее эксплуатационные ограничения;
2. Если отопительный котел часто продается с полным комплектом штатной обвязки, то печь – всегда без нее. Подбор и монтаж обвязки – особая непростая тема, а ее стоимость может перекрыть разницу в цене печи или котла;
3. В продаже имеются также каминные топки с водяным контуром. Это ни в коем случае не основные отопительные приборы, что бы там не обещали в рекламе! Каминная топка с водяной рубашкой (как и печь EdilKamin) включается в действующую локальную (домовую) СО с котлом для экономии штатного топлива или в СО энергоэффективного дома, см. далее.

Примечание: включать дополнительные теплогенерующие приборы в действующую СО нужно с несколькими степенями защиты от их нежелательного влияния друг на друга, см. напр. ролик ниже:

Видео: об опасности камина с водяным контуром

Подвал как критерий решения

В целом, если ваш дом с подвалом, в первую очередь нужно рассмотреть вопрос о приобретении и установке котла. Подвал всегда даст возвышение регистров над отопительным прибором, необходимое для построения простой, недорогой и энергонезависимой гравитационной СО (см. далее). Тепло от печи (камина) без водяного контура для стряпни и/или любования огоньком под коньячок с икоркой даром не пропадет: автоматика котла его «учует» и сэкономит штатное топливо.

Сопутствующие ограничения

Вспомним поговорку «лохматых» годов: бесплатный сыр бывает только в мышеловке. Отопительная печь с водяным контуром строится и эксплуатируется с серьезными ограничениями сравнительно с простой:

1. Теплообменник нельзя замуровывать в тело (строение) кирпичной печи: разность ТКР (коэффициентов термического расширения) его и строения печи очень скоро выведет из строя и то, и другое;
2. Если топка с водяной рубашкой, то добиться оптимального по расходу топлива хода печи/камина невозможно. Поэтому приборы такого типа могут служить только дополнительными в действующей локальной СО;
3. Теплообменник печи с водяным контуром должен целиком обтекаться топочными или дымовыми газами;
4. Запускать печь/камин с водяным контуром при порожней СО недопустимо. Если это отопительно-варочная печь, используемая круглогодично, в ней должен быть переключатель хода зима-лето, а теплообменник должен устанавливаться только в зимней части строения печи;
5. Подпускать воду в СО снизу, т.е. сразу в печь, можно, только если она (печь) стальная и подпитка снизу указана как штатная в спецификации производителя. СО с кирпичной печью подпитывается холодной водой только и только сверху, от расширительного бака;
6. Поскольку в СО с периодически топящейся печью теплообменник испытывает регулярные знакопеременные термические нагрузки, строить с печью СО закрытого типа с избыточным давлением недопустимо;
7. По причине в пред. пункте строить СО с печью постоянно заполненной антифризом бессмысленно: дорогой теплоноситель еще до окончания текущего отопительного сезона состарится, деградирует и пропадет;
8. По окончании отопительного сезона теплоноситель (вода) из СО обязательно сливается. Это необходимо для образования в трубах плотной пленки гидроокиси железа, предотвращающей их дальнейшую коррозию;
9. Перед началом след. сезона система заполняется водой, герметизируется и опрессовывается подкачкой воздуха с расширительный бак до 2,2 ати;
10. Заполнение системы нужно производить при наружной температуре не ниже 15 градусов;
11. Отопительный прибор запускается не ранее чем через сутки после опрессовки системы, но и не ранее, чем температура теплоносителя сравняется с комнатной;
12. Дровяная печь с водяным контуром должна протапливаться с промежутками между топками не более 12 час независимо от теплоемкости строения печи и внешних условий, т.е. печи нельзя давать полностью остывать. Объясняется это невысокой теплотворной способностью дров и высокой вероятностью выпадения кислотного осадка из древесных дымовых газов.

Примечание: строить с печью СО типа ленинградка нельзя – для лениградки нужны избыточное давление и принудительная циркуляция.

Печь и СО

Главное, что нужно знать, если вы решите строить печь с водяным контуром сами: для полного сгорания топлива в топке печи и достижения ею предельной тепловой эффективности температура под сводом топки, где догорают пиролизные газы, должна составлять не менее 1100 градусов. В то же время для пиролиза, полностью «высасывающего» из топлива летучие компоненты, оптимальна температура 400-600 градусов, а для загорания остаточного аморфного углерода топлива – 600-800. Температура внешней поверхности теплообменника в принципе нужна повыше, это позволяет выполнить его меньших размеров (см. далее), но стального не более 400 градусов, а чугунного не более 600 (при давлении в системе, равном атмосферному), чтобы исключить вскипание теплоносителя. Характерный размер теплообменника, устанавливаемого в топке печи – 0,3-0,5 м; устанавливаемого в дымовых каналах – 1-2 м. Еще одно: если температура в дымовых каналах упадет ниже 200 градусов, высока вероятность выпадения в печи кислотного осадка. Если печь топится бросовым (некондиционным) топливом, никогда полностью не сгорающим – также усиленное осаждение сажи в печи и дымоходе.

Зная эти обстоятельства, и возможно успешно построить печь с водяным контуром для отопления дома. Задача такова: встроить в печь теплообменник, принимающий достаточное количество тепла, но не сбивающий температуру в месте установки ниже допустимой. Печь для этого проектируется заведомо завышенной мощности: на 10-15% больше, чем нужно для обогрева дома. Эти 10-15% надо отдать на поддержание правильного хода (режима работы) печи с учетом теплоотдачи на сторону. Благодаря более равномерному распределению тепла в доме его теплопотери, зависящие от разности температур внутри и снаружи, падают, и экономия топлива за сезон составит 20-25%; до 30% в комбинированной СО (см. далее). Чистый выигрыш по затратам на топливо за сезон – 10-20%, а проигрыш сравнительно с отоплением от хорошего котла – 5-10%.

Примечание: печь с отопительным контуром позволяет построить относительно недорогую и доступную для монтажа своими силами гравитационную СО в доме без подвала, см. далее. Котел для гравитационной СО обязательно должен стоять в подвале, а если его нет – нужна энергозависимая СО с принудительной циркуляцией, также см. далее.

Еще о сложностях с кирпичом

У кирпичной печи есть одно, с точки зрения СО, «недружественное» качество: их тепловые постоянные времени (это то, что в просторечии называется тепловой инерцией) примерно равны. Тепловая инерция металлической печи на порядок меньше, чем у СО. Если система выйдет из режима, «вогнать» ее туда обратно возможно оперативной регулировкой хода печи. С кирпичной печкой так получится далеко не всегда: все оно вместе может «зациклиться» на неэкономичном и даже аварийном режиме (выражаясь «по-умному» – оказаться в метастабильном состоянии). Тогда придется или мерзнуть, дожидаясь следующей топки, или даже срочно гасить печь. Средство почти исключить «зацикливание» – топить печь 3 раза в сутки с промежутком 7-9 час (спозаранку, в середине дня и на ночь), а в самые холода – 4 раза с промежутком 6 час.

О печах на тлении

Если поискать в каталогах продукции отопительные печи длительного горения с водяным контуром, то таких не найдется. Года 3-4 тому назад мелькала угольная печка «Беспризорница», но сейчас и ее не видно. И это неспроста.

Печь длительного горения «вытаскивает» тепло из топлива медленно и постепенно. С другой стороны, эти печи критичны к температуре газов над массой топлива; для разных конструкций она колеблется в пределах 600-1000 градусов. Немного ниже – печь гаснет и спекшуюся массу из нее очень трудно выковырять. Выше – переходит на пламенное горение, для нее аварийное, а хозяевам грозящее большой бедой. Пламенная печь в том и другом случае просто съест больше топлива.

Иными словами, тепловой баланс в печи длительного горения должен поддерживаться гораздо точнее, чем в пламенной. «Лишнего» тепла (пригодного для использования) печь «на тлении» либо дает недостаточно для поддержания минимально необходимой температуры обратки в СО, либо вспыхивает. Поэтому печи длительного горения с водяным контуром и ручной регулировкой режима пригодны как водогрейные для ГВС, также понемногу накапливающей тепло в изолированном расходном баке. А чтобы приспособить печку длительного горения для отопления, ее нужно снабдить хотя бы простейшей автоматикой, оперативно регулирующей подачу воздуха. И получится… котел длительного горения. Которые давно уж выпускаются промышленностью и успешно эксплуатируются. Что же касается самодельной печи на тлении для отопления, то это как раз тот вариант, ради которого не стоит ломать ни голову, ни руки.

Строим печку

Браться самому за постройку печи с отопительным контуром имеет смысл, если у вас в достатке дешевых или даровых дров. На более энергичном топливе (напр., на угле) печь со значительным отбором тепла на сторону приобретет свойства, близкие к печи длительного горения, см. выше. Чтобы она работала правильно, проект нужно тщательно рассчитать, промоделировать, довести на опытном образце и подвергнуть всесторонним испытаниям. Кроме того, печь на дровах с водяным контуром нужно строить кирпичную. Все есть яд, и все есть лекарство – ее большая тепловая инерция сделает конструкцию не столь чувствительной к согласованию параметров теплообменника и строения печи. Далее мы рассмотрим особенности изготовления того и другого, учет которых позволит упростить расчеты или построить печь без них по известному образцу.

Регистр

Сердце печи – теплообменный регистр или просто регистр. Первое, с чего начинается его изготовление – расчет площади теплового контакта. Потом выбирается конфигурация регистра (см. далее), его материал и место расположения в печи. Затем под регистр проектируются либо топка, либо канальная система, а уж по ней вся печь. В последнем случае нарушается общепринятая схема проектирования печи – от топки к трубе, поэтому может понадобиться перерасчет на стадии проектирования.

Площадь теплоконтакта

Регистр должен принять от печи столько тепла, сколько необходимо по расчету для отопления дома, исключая комнату с печью. Тепловой поток в регистр определяется на первый взгляд несложно: Q = kS(ΔT), где:

Q – тепловой поток, Вт/с;

k – коэффициент теплопередачи для материала теплообменника заданной толщины;

S – площадь теплового контакта регистра с теплоотдающей зоной печи;

ΔT – эффективная разность температур теплоотдающей зоны и теплоносителя в регистре.

Последний параметр самый каверзный, т.к. ΔT есть сложная функция зависимостей изменения температуры как в пространстве, занятом регистром, так и во времени на протяжении топки и последующей теплоотдачи печи. С достаточной в нашем случае точностью можно считать при расположении регистра в топке ΔT=800 градусов, при его размещении в колпаке колпаковой печи ΔT=550 градусов и в дымовых каналах канальной ΔT=350 градусов. Тогда 1 кв. м регистра из стали толщиной 3 мм передаст теплоносителю 12, 8,25 и 5,25 кВт соотв., а чугунный со стенками в 4 мм – вдвое меньше.

Материал и форма

В топке печи тесно, и там помещают регистр из достаточно хорошо проводящей тепло стали. Подойдет обычная конструкционная толщиной 3-4 мм; в зоне, где выше 1000 градусов, правильно сконструированный теплообменник не окажется. В каналы нужно ставить кислотоустойчивый чугунный регистр. Колпаковые печи с отопительным контуром без точного расчета строить не надо: циркуляция газов под колпаком дело тонкое. Если наугад сделанный регистр ее собьет, КПД печи сильно упадет и чистить ее придется очень часто.

Крышеобразный регистр-«домик» (поз. 1 и 2 на рис.) имеет наибольшую относительно его размеров и расхода материала принимающую тепло поверхность, но топка под него нужна высокая, чтобы «горячий» коллектор подачи не охлаждал зону догорания пиролизных газов. При проектировании печи с таким регистром за уровень свода топки принимают воображаемую плоскость, секущую места перелома вертикальных ветвей труб в сходящиеся. Величина принимающей поверхности регистра-домика считается равной геометрической площади его наружной поверхности.

Регистр, сварной из стального листа (поз. 3) – не вариант. Его принимающая тепло поверхность почти вдвое меньше геометрической, а термические напряжения с больших контактирующих с пламенем плоскостей «перетекут» на швы и скоро выведут регистр из строя.

В низкую топку нужно ставить более металлоемкий коробчатый регистр (поз. 4), причем от его верха до свода топки должно остаться не менее 15 см. Чертеж коробчатого регистра «на все случаи жизни» дан на рис. справа. При его техническом проектировании расчетную величину принимающей поверхности умножают на 1,25.

В качестве чугунного регистра подойдет старая батарея-«гармошка», поз. 5 на рис. выше. Величина излучающей поверхности одной секции чугунных батарей (в данном применении – принимающей тепло) есть в справочниках по теплотехнике и коммунальному хозяйству. Любой поисковик выдаст сводку сразу, нужно только промерить имеющуюся у вас и определиться по таблице, какого она типоразмера. А по поверхности одной секции находится или необходимое их число, или общая площадь наличной батареи.

Постройка печи

Топка печи с водяным контуром обязательно должна быть шамотной, легко нагревающейся и хорошо держащей тепло. Печь с кирпичной топкой регистр выстудит и заставит дымить, даже если он где-то далеко в каналах. В последнем случае (чугунный регистр в канальной печи) желательно все тепловое ядро ее строения выложить шамотным, а регистр ставить поближе к хайлу (выходу из топки в первый колодец), чтобы температура на ближнем к топке его конце была не ниже 400 градусов.

Печь с водяным контуром строится «от регистра». После закладки фундамента печи и кладки ее постели (первые 2-4 сплошных ряда кладки строения печи) регистр промеряют к месту (слева на рис.), монтируют и жестко крепят в системе, и вокруг него возводят печь (в центре). Крепить регистры временно (справа) и окончательно монтировать систему после постройки печи нельзя – очень легко повредить и то, и другое! Также недопустимо крепить регистр в печи любым способом: он должен свободно в ней лежать. Выходы труб регистра за пределы строения печи ни в коем случае не замазываются! Их после полной просушки печи плотно набивают асбестовым шнуром, чтобы получилось газоплотное соединение. Если в печь будет «сифонить» воздух, она обязательно задымит, а наружу из нее пойдет угар. Дополнительно о постройке печи с крышеобразным регистром в топке см. сюжет

Видео: кирпичная печь с водяным контуром

Чугунный регистр из старой батареи маломощный. Печь с ним более подойдет для отопления дачи, напр., с жилой мансардой. Всесезонная домовая печь с контуром отопления будет представлять собой уже весьма солидное сооружение.

Схемы устройства таких печей даны на рис.:

Слева – дачная. Поскольку дачные печи топятся в основном бросовым топливом, на котором предельной экономичности печи все равно не добьешься, печь целиком кирпичная. Для перехода на летний ход верхнюю задвижку открывают, а нижнюю закрывают. В домовой печи справа на рис. (переключатель зима-лето условно не показан) применены стальные регистры большой площади в каналах. Чтобы исключить выпадение кислотного дождя (при правильной топке печи, разумеется) все ее тепловое ядро выполнено шамотным, т.е. повышенной теплоемкости. В таком исполнении вероятность образования кислотного конденсата минимальна.

Печь в системе

Правильно построить отопительную печь с водяным контуром мало. Под нее нужно еще и правильно разработать СО, и надлежащим образом включить в нее печь.

Пройдемся вкратце по способам организации СО. Будет ли наша система однотрубной, 2-трубной, последовательной, параллельной или смешанной, вопрос важный, но другой – с точки зрения эффективности использования тепла печи для отопления дома. С точки зрения возможностей, стоимости, удобства, простоты и энергонезависимости сопряжения печи и СО важнее разобрать системы:

• Открытую гравитационную (самотечную).
• Открытую с принудительной циркуляцией.
• Закрытую без избыточного напора.

Самотечная

Чисто термосифонных СО (наподобие систем охлаждения ДВС первых автомобилей) не существует – потери в длинных трубопроводах СО подавят термосифонную циркуляцию. Чтобы СО все-таки работала, на помощь ей нужно призвать некоторую, вполне определенную долю силы тяжести (в чисто термосифонной циркуляции доля гравитационного напора может быть сколь угодно малой).

Принцип действия гравитационной СО показан слева на рис.:

Если система задействована от печи в доме, выполнить условие, указанное в центре, невозможно, даже если батареи подвесить под потолком. В таком случае выручить может СО с высокорасположенным проточным расширительным баком (справа на рис.), он создаст необходимый для термосифонной циркуляции теплоносителя дополнительный напор. В централизованных СО система с проточным расширителем не применяется, т.к. требует большего расхода материалов, трудозатрат на обслуживание и, при массовом использовании, дает большие потери теплоносителя. Но в частном доме все это с лихвой компенсируется простотой, дешевизной и стабильностью работы данной СО. Изюминка ее – расширительный бак. Требования к нему таковы:

• Емкости 200 л с избытком хватит для дома до 120-150 кв. м жилых.
• Сделать бак удобно из бочки, поставленной на попа, т.е. вертикально.
• Подпитка и запитка СО – только верхние через бак.
• Бак должен быть надежно теплоизолирован: чтобы циркуляция пошла, воде в нем достаточно остыть всего на 1-2 градуса, а теплопотери от неизолированного бака будут чрезмерно велики.
• Наполняется бак наполовину, как и обычный расширительный.
• Чтобы избежать испарения теплоносителя и засорения его пылью, бак должен быть закрыт плотной крышкой с теплоизоляцией и воздушным дренажем.
• Выходной патрубок выступает над днищем на 5-7 см, чтобы избежать засорения труб шламом.
• Устье входного патрубка располагается не ниже 15 см над выходным, но не выше 20-25 к зеркалу воды при минимальном ее уровне, иначе возможно подсасывание воздуха в систему (вода из входного патрубка бьет ключом и может затянуть в выходной воздух).

Примечание: поскольку постоянно топить кирпичную печь и заправлять СО с ней антифризом нельзя, а зимняя дача с печью, кроме того, может быть оставлена на несколько дней, весьма желательно включить в систему аварийный электрокотел (см. рис. справа). Он поддержит температуру воды в системе выше точки замерзания; как правило – на уровне 5 градусов Цельсия. Правда, и электричества резервный котел скушает в сутки немало.

 

 

С насосом

СО с принудительной циркуляцией строят только с металлическими печами, если того требует спецификация изготовителя печи. Интенсивность теплоотдачи от кирпичной печи для этого слишком мала: и в доме будет холодно, и печь выстудится, а неиспользованное тепло улетит в трубу в виде несгоревшего топлива.

Для СО с печью, во-первых, из возможных схем систем с принудительной циркуляцией теплоносителя (см. рис.), нужно выбирать схему с высокорасположенным расширительным баком (выделено красным). При пропадании электропитания она обеспечит минимальную циркуляцию для того, чтобы система не разморозилась. Если резервного электрокотла нет, печь при этом нужно все время подтапливать, но понемногу, чтобы вода в системе не вскипела. Поэтому в такой СО необходим датчик температуры воды на подаче.

Во-вторых, циркуляционный насос обязательно должен быть снабжен байпасом (обводным шунтом; bypass по англ. – обход) с обратным клапаном, см. рис. ниже. Без байпаса замерзнет и система, и насос, т.к. малюсенький термосифонный напор не продавит сквозь него воду.

Закрытая

Достаточно дорогие закрытые СО с мембранным расширительным баком применяются с печами довольно часто, т.к. компактны, работают и с металлической, и с кирпичной печью и относительно легко вписываются в интерьер дома: вся обвязка СО может располагаться в шкафчике рядом с печью (см. рис. в начале). Устройство закрытой СО, задействованной от печи, особенностей не имеет; обязательно наличие автоматического или ручного вентиля для обезводушивания системы, см. след. рис..

Варианты использования

Как видим, работ, хлопот и затрат на полноценное отопление дома от печи с водяным контуром более чем достаточно. Попробуем разобраться, в каких же случаях ее использование может оказаться целесообразным.

Вариант 1: энергосберегающий дом с теплоаккумулятором. В таких домах даже воздух вентиляции проводят через рекуператор, чтобы выходящий подогревал входящий. Сердце такого дома – теплоаккумулятор. Они бывают краткосрочного (до 2-3 суток) и длительного действия. Краткосрочные заполняются высококипящей теплоемкой негорючей жидкостью; в долгосрочных используются расплавы минеральных солей.

Вариант этот очень дорогой: даже один только суточный теплоаккумулятор стоит дороже хорошего котла с обвязкой и резервным электропитанием. Дом на 40-50 квадратов жилых с долгосрочным аккумулятором стоит несколько млн. USD, но дело и не в этом. Лучшие из современных теплоаккумуляторов на солях держат тепло до 3-4 мес. и окупиться хоть когда-нибудь способны только в краях, где суммарный годичный расход тепла в доме на все нужды, кроме отопления, превосходит таковой на обогрев дома за отопительный сезон. Нам до них далеко – географически и климатически. В средних широтах при относительно недорогом топливе теплоаккумулятор может в принципе сделать дом энергонезависимым, если будет хранить тепло год или более. Поэтому данный вариант рассматриваем только для общего развития.

Вариант 2: есть довольно обширный дом без подвала, есть доступное или даровое бросовое топливо, по качеству непригодное для котла, но кондиционное любого вида недоступно или дорого. В таком случае на печи с водяным контуром возможно построить комбинированную СО (в центре на рис.): удаленные комнаты подогреваются до комфортной температуры избыточным теплом от печи с чугунным регистром. Способности принимать тепло батареи-гармошки хватит на 1-3 комнаты, т.к. частично они греются и теплом непосредственно от печи. По той же причине вероятность размораживания системы крайне мала. Сама СО – простейшая открытая гравитационная.

Вариант 3: есть действующая СО с принудительной циркуляцией котлом в подвале, но штатное топливо для него дорого, а бросовое есть в наличии. Включаем в систему регистры прочих теплогенерирующих приборов. Параллельно, через обратные клапаны (справа на рис.), чтобы не сбивали с режима друг друга и всю систему. Расход штатного топлива за сезон резко уменьшается: избыточное тепло от прочих приборов теперь не уходит в окна и вентиляцию, а идет в трубу. Не в дымовую, а в отопительную, и гораздо сильнее помогает котлу экономить штатное топливо. Это единственное на сегодняшний день всегда и везде оправданное решение о приобретении или постройке печи (камина, печи-камина) с водяным контуром.

clubpechnikov.ru