Печки с водяными контурами для отопления дома

Дровяные печи для отопления дома: преимущества и недостатки

Традиционный камин или обычная печь нагревают воздух в помещении с помощью конвекционного и радиационного теплообмена. Толстые печные стенки отдают тепловую энергию окружающей среде, нагревая и предметы обстановки и воздух в помещении. Постепенно место холодного воздуха занимает теплый.

Печное отопление имеет массу неоспоримых достоинств:

• из всех видов теплообмена, радиационный является особенно комфортным. Это единственный способ теплообмена, в котором не участвует непосредственно теплоноситель;
• не нуждается в наличии газовых и электрических коммуникаций. Требуемое для отопления топливо вполне доступно, достаточно дешево, экологически безвредно;
• в теплое время года габаритная каменная печь осуществляет своеобразное кондиционирование помещения. Имея свой собственный фундамент, с его помощью она может выводить в грунт лишнее тепло;
• большая часть печей способна выполнять разные функции – отопление помещения, готовка еды, нагрев воды;
• камин или печь создают в жилище особо теплую и уютную атмосферу, часто определяя общий стиль дома;

Но, наряду с достоинствами, отопление печью имеет и некоторые недостатки:

• инерционность – любая кирпичная печка нуждается в определенном количестве времени для выхода в рабочий режим и хорошего разогрева. Но чугунные изделия, печи-камины, булерьяны и буржуйки от данного недостатка избавлены;
• размеры – греющая мощность печи прямо связана с ее величиной;
• низкий КПД, объясняемый большими потерями тепла. Много тепловой энергии улетучивается с дымом в трубу;
• неравномерное распределение температуры в жилище. Холодный воздух в комнате постепенно заменяется теплым, но не достаточно равномерно. Возле печи обычно бывает слишком жарко, а на расстоянии от нее может быть довольно прохладно;
• печью можно обогреть только прилегающее к ней помещение, поэтому в удаленных от нее комнатах необходимо дополнительное отапливающее устройство;
• устройство требует фактически постоянного обслуживания: необходимо периодически подбрасывать в нее топливо, поддерживать активное горение, чистить дымоходы и зольники от мусора и сажи, контролировать и регулировать тягу;
• сложность обслуживания – процессом горения необходимо управлять, это достаточно ответственная задача;
• наличие отличной тяги – она просто необходима для процесса горения и своевременного удаления газовых отходов;
• обеспечение топливом – запас топлива должен постоянно возобновляться. Зола и шлак должны удаляться;
• пожароопасность – чтобы обезопасить отопительное устройство, необходимо тщательно изолировать дымоходы. Особенно это касается строений из дерева. Еще один фактор повышенной опасности – невозможность моментального прекращения горения.

Делаем теплообменник: подходящие материалы

Теплообменник хорошего качества можно соорудить из металла. Листовая сталь является популярной ввиду того, что с ней несложно работать. Изделие из этого материала хорошо очищается от продуктов горения, которые появляются при эксплуатации печи. Из минусов стоит отметить малую площадь нагрева, если сравнивать с теплообменником, выполненным из труб.

Для изготовления регистра лучше воспользоваться помощью специалиста, который обладает опытом и умениями, необходимыми для установки оборудования для системы отопления с водяным контуром.

Если вы умеете варить металл, то сможете изготовить змеевик самостоятельно.

Другой вариант – приобрести все нужное для сооружения теплообменника и пригласить для сварки специалиста. Это позволит значительно сэкономить, а также будет присутствовать уверенность в высоком качестве произведенной работы.

Основные характеристики

Как и любой тип отопительного прибора, водяные камины (это одно из их названий) обладают и большим списком положительных характеристик, и некоторым количеством отрицательных.

Преимущества

Во-первых, с помощью этого прибора решаются сразу две задачи. Первая – это эстетическая сторона. Дом с камином – это всегда красиво, уютно и комфортно. Вторая – есть возможность использовать более дешевую конструкцию по сравнению со стандартными твердотопливными котлами.

Во-вторых, камин с водяным контуром можно установить в любом помещении (даже жилом). Для этого нет необходимости организовывать отдельную топочную или котельную. Конечно, придется учитывать правила пожарной безопасности.

В-третьих, этот вариант отопительной системы может работать как автономное независимое отопление. Камин, соединенный с отоплением дома, работает по принципу естественной циркуляции теплоносителя. Хотя в систему можно установить и насос – это не проблема.

В-четвертых, как и в случае с твердотопливными котлами, в этом типе оборудования используется самое дешевое топливо.

В-пятых, обслуживать такой агрегат очень просто. По существу, это все тот же традиционный камин, который периодически придется чистить от золы.

В-шестых, отопительные приборы этого типа можно облицовывать разнообразными отделочными материалами. Главное в этом плане – точно придерживаться гармонии дизайна помещения в целом.

Недостатки

К сожалению, без недостатков не обошлось. В первую очередь необходимо отметить, что у каминных топок с водяным контуром низкий коэффициент полезного действия. Поэтому специалисты не рекомендуют использовать их в качестве основного источника тепла в регионах, где зимой преобладают очень низкие температуры.

К тому же автоматизировать теплотехнические процессы, происходящие внутри камина и в системе отопления дома, практически невозможно.

Технология изготовления водяного контура для кирпичной печи

Хорошо поставленная кирпичная печь с котлом водяного отопления является аккумулятором тепла, то есть, кроме того, что греет теплоноситель для раздачи в систему отопления, сама конструкция нагревается и передает тепло комнатам. При оснащении варочной панелью, прибор снимет проблему приготовления обедов в областях с перебоями подачи газа, электричества.

К прочим плюсам относят равномерность подачи тепла и поддержание температуры водяного теплоносителя до тех пор, пока огонь в топке не погаснет. Но и после окончания горения, устройство долго отдает тепловую энергию, сохраняя в доме комфортную температуру.

• встроенный в топливник теплообменник не заработает из-за уменьшенного объема;
• если холодный теплоноситель перемещается особенно интенсивно, снижается КПД устройства и накапливается сажа;
• несоблюдение технологии встраивания теплообменников в дымовой канал приводит к снижению пропускной способности и попаданию угарных газов в помещение;
• вмуровывая теплообменник в кладку, нужно следить за тем, чтобы осталось пространство для расширения устройства при нагревании, иначе кладка расшатается;
• неточные расчеты мощности теплообменника, встраиваемого в дымоход, приведут к снижению температуры дымовых газов и образованию конденсата, который приводит к быстрому износу деталей системы.

Снизить риск ошибки можно при использовании готовых заводских приборов или поручении дела мастерам, имеющим опыт сооружения системы отопления с водяным контуром из печи.

Разновидности теплообменников и зоны их размещения в кирпичной печке

Теплообменники классифицируются по типу материала, из которого они сделаны:

1. Чугун. Жаропрочный материал подходит для обустройства котлов, но не терпит перепадов температуры. Если формируется чугунный теплообменник, доливать в него холодную воду в процессе нагрева нельзя – металл лопнет.
2. Медь. Прочный материал с высокими показателями теплопроводности. В печах применять нельзя из-за прогрева – температура плавления меди составляет +1083 С, топка прогревается до +1400 С.
3. Сталь. Материал подходит только при условии высоких жаропрочных показателей и толщины стенки от 5 мм. Рекомендуется выбирать бесшовные трубы с антикоррозийной обработкой.
4. Нержавеющая сталь. Прочный материал практически не ржавеет, долго служит и отличается хорошими показателями теплопроводности. Лучше всего подходит марка стали AISI 3040.

Материал для изготовления теплообменника своими руками

Практичнее всего применять листовую сталь или трубу. Нюансы выполнения работы:

• Сталь листовая выбирается толщиной до 5 мм, в самом листе вырезаются 2 отверстия для трубы сечением в 50 мм – это для трубопроводов подачи и обратной циркуляции теплоносителя. Стальная конструкция размещается внутрь топки, чтобы облегала стенки и потолок, дополняется выходными отверстиями (боками) для закладки дров и выпуска газов. Внутренний зазор должен быть не менее 30 мм, чтобы не закипела жидкость для подачи в сеть отопления. Теплообменник располагать так, чтобы подающая труба находилась в верхней точке, это необходимо для устранения риска возникновения паровых пробок и предупреждения гидроудара в трубопроводах и радиаторах.
• Если теплообменник делается из трубы, то он тоже размещается в топке. Подойдет труба сечением до 50 мм круглая или профильная с прямоугольным сечением 40х60 мм или 60х60 мм. Детали свариваются в конструкцию по рассчитанным размерам, правило тут одно – теплообменник размещать так, чтобы он не мешал закладке топлива, не перегораживал колосники и каналы дымоудаления.

При выполнении трубных элементов в виде плоского регистра, теплообменник устанавливается в дымоходные каналы. Это не самый лучший вариант, потому что в этой зоне мало тепла и надо брать трубу большего сечения. Устанавливать такие детали в готовую печь запрещено, они перегрузят конструкцию – все расчеты и нагрузка выполняются только на этапе проектирования и укладке печи.

Правила расчета параметров и мощности теплообменника

Стандартная формула такая – на 10 м2 отапливаемой площади требуется 1 кВт тепла. Применяя расчеты к теплообменнику, следует знать – с одного 1 м2 устройства снимается до 10 кВт тепловой энергии. Если делать дровяное отопление с водяным контуром, то с 1 м2 теплообменника снимается до 6 кВт тепла в час, для угольной печи до 10 кВт/час.

К примеру, для дома с потребностью тепла в 15 кВт/час расчет ведется так: S=Q/Qy, где 15/6=2,5 м2, а S – это площадь дома, Q – требуемая тепловая энергия, Qy – количество выделяемого тепла. Пример приведен для теплообменника из листа стали. В этом случае общая площадь теплообменника, которая соприкасается с горячим воздухом топки, равняется 2,5 м2.

Как выбрать проект? Порядовка

В первую очередь определитесь с условиями, в которых печь с водяным контуром будет функционировать

Если это интеграция в существующую ОС, важно обеспечить взаимозаменяемость в эксплуатации уже имеющихся коммуникаций. Для самостоятельного варианта важно определить площадь, которую будет обогревать система

Для 100 квадратных метров одноэтажного дома вполне хватит обычной печи

Для 100 квадратных метров одноэтажного дома вполне хватит обычной печи.

Другое дело — если площадь, количество комнат и этажей больше

Наконец, важно понять, будет ОС использоваться круглый год или только в холодное время. Если в доме живут летом, а зимой он простаивает, то после холодов и морозов система будет требовать восстановительных работ, что повлечёт дополнительные расходы

Фото 4. Пример порядовки кирпичной печи с водяным контуром: изображены начальные этапы строительства с 1 по 20.

Какие материалы потребуются

Для самой печи: бетон, раствор, огнеупорный и красный глиняный кирпич, задвижки, топочная дверка, колосниковая решётка, зольник.

Для изготовления теплообменника: металлические трубы диаметром до 50 мм или листы стали толщиной 3 мм и прямоугольный профиль 60х40 мм.

Для изготовления отводящих и подводящих коммуникаций печи: металлические трубы. Для распределения горячей воды по дому: трубы из полипропилена и радиаторы.

Необходимые инструменты

Для кладки печи, изготовления теплообменника, монтажа коммуникаций и обогревательных приборов понадобятся:

• строительный уровень;
• рулетка;
• мастерок;
• ведро;
• пассатижи;
• электродрель;
• сварочный инвертор;
• гаечный ключ;
• отвёртка.

Возможно, потребуются и другие инструменты, поскольку кладка печи с водяным контуром и разводка в каждом случае производятся с учётом индивидуальных условий.

Подготовка места

Печь с водяным контуром располагают в пожаробезопасной зоне, обладающей гидроизоляцией.

Эта область помещения должна хорошо проветриваться, а доступ к печи всегда оставаться открытым. Затем убедитесь, что место для печи ровное, а её стенки поднимутся вверх под прямым углом.

Важно, чтобы крыша позволила без препятствий вывести наружу трубу. Затем проверьте, насколько прочно основание под будущей конструкцией

Ведь печь — тяжёлое сооружение, которое требует подготовленной базы

Примерный вес печки считают, приравняв 1 кубометр к 1350 кг. Если подходящее место определено, его расчищают и подготавливают к строительному процессу

Ведь печь — тяжёлое сооружение, которое требует подготовленной базы. Примерный вес печки считают, приравняв 1 кубометр к 1350 кг. Если подходящее место определено, его расчищают и подготавливают к строительному процессу.

Внимание! Для достижения максимального эффекта, печь с водяным контуром располагают так, чтобы она обогревала как можно больше пространства. Это позволит уменьшить потерю тепла и снизить затраты на его производство

Постройка печи с котлом водяного отопления своими руками

Постройку начинают с фундамента. Его нижнюю часть заливают бетоном, а верхнюю — выкладывают кирпичами. Затем начинается кладка. Первый ряд выкладывают насухо, а далее — на раствор. При этом кладка производится от стенок к середине.

В процессе кладки в топку устанавливается теплообменник, а идущие от него трубы распределяются по корпусу вплоть до места входа/выхода коммуникаций. Когда наружные коммуникации смонтированы, в контур запускают воду и проводят тестирование системы на герметичность. Если проверка прошла успешно, печь с водяным контуром признаётся готовой к эксплуатации.

Сложности при строительстве и наладке

Главная сложность при строительстве печей с водяным контуром — их интеграция в существующую планировку здания. Приходится искать в нём удобное место, а потом адаптировать к условиям работы печи.

Если заложить конструкцию системы в перспективу ещё на этапе проектирования здания, то удастся просчитать все нюансы и сделать КПД отопительной системы максимально высоким.

Элементы водного контура (теплообменник, трубы для выхода горячей воды и входа обратки) лучше протестировать сразу после изготовления и до установки.

Если все уже построено и смонтировано, а теплообменник вдруг потечёт, придётся разбирать кладку и отсоединять коммуникации, чтобы устранить обнаруженный дефект.

Другая проблема при строительстве системы может возникнуть из-за давления. Жидкость по водяному контуру движется под действием собственного давления. Но его не всегда достаточно, чтобы теплоноситель попал в отдалённые участки помещения. Тогда на помощь приходит электронасос для равномерного распределения тепла по всем участкам здания.

Монтаж системы в готовую печь: все нюансы

Если в доме уже имеется печь, то разбирается только определенная ее часть и ставится регистр. В этом случае потребуется более частая закладка топлива.

При желании можно изменить число дымовых каналов либо их направление. Однако это допускается только в самых сложных ситуациях.

Всю работу необходимо тщательно продумать, поскольку после проведенных действий важно сохранить хорошую тягу.

При разборе конструкции рекомендуется зарисовывать расположение кладки. В будущем по этой схеме можно будет легко разобрать печь.

Если кирпич после разбора кладки остался в хорошем состоянии, его можно использовать повторно

При необходимости заменить материал, важно подобрать бруски такого же качества и формы, как и предыдущие

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.

Монтаж и подключение печи-камина с водяным контуром

После приобретения расширительного бака, труб и радиаторов, а также множества соединительных элементов и прочих комплектующих можно приступать к сборке всей системы отопления и подсоединению ее к выбранному камину с водяным контуром. Рассмотрим каждый этап этого процесса:

На том месте, где предполагается установка отопительного агрегата, нужно выровнять и облицевать пол огнестойкими материалами во избежание возникновения пожароопасной ситуации.
При установке камина с водяным контуром нужно позаботиться о том, чтобы устройство стало ровно на пол. При крайней необходимости можно воспользоваться регулируемыми ножками.
В зависимости от выбранной схемы монтажа – открытой или закрытой – собирать систему водяного отопления можно как с циркуляционным насосом, так и без него. В случае выбора принудительной системы нужно поставить этот агрегат в месте, где холодная обратка входит в теплообменник. Как уже упоминалось ранее, расширительный бачок необходимо установить в самой высокой точке дома, допустим, на чердаке. Наиболее приемлемый вариант – бак закрытого типа с мембраной. Рациональность этого выбора объясняется тем, что в таком случае исключается контакт воздуха с теплоносителем, соответственно, вся система отопления будет служить дольше.

Выбирая ту или иную схему подключения, нужно соединить теплообменник с уже смонтированной системой отопления. Подобные печи-камины могут работать как независимо, так и подключаться к котлу.

После заливания жидкости в расширительный бак следует проверить весь водяной контур дома на предмет отсутствия течи в местах соединения труб и радиаторов

Важно протестировать и возможности циркуляционного насоса.
При монтаже дымохода к печи-камину следует все стыки с каналом обработать жаропрочным герметическим веществом. В том месте, где дымоотвод проходит через перекрытие, следует выполнить изоляцию с помощью негорючих материалов.
На этом этапе можно уже разжигать печь-камин для проверки его работы

Не стоит беспокоиться о неприятном запахе, исходящем на первых порах от этого устройства. Его источником могут быть пары, которые выделяет жаропрочная краска, покрывающая корпус термокамина, при воздействии высокой температуры. Со временем материал пройдет адаптацию и запах исчезнет.
Заключительной стадией монтажа являются проверка нагрева воды в трубах и радиаторах, регулировка скорости ее циркуляции, балансировка системы с помощью вентилей, установленных на батареях.

Скрупулезное выполнение вышеуказанных действий гарантирует нормальную работу печи-камина, которая в свою очередь обеспечит достаточный обогрев всего дома. Нужно не забывать систематически проверять степень заполненности расширительного бака. Если владельцу предстоит длительное пребывание вне дома, следует позаботиться о сливе воды с отопительной системы, чтобы не допустить разрыва труб и повреждения радиаторов во время сильных морозов.

Плюсы и минусы устройств

В зимний период печь является центром здания, возле нее всегда кипит жизнь, готовят еду и обогреваются. Печь способна накапливать энергию, передавая ее, после угасания огня, окружающим. Материалом для функциональности служат дрова, которыми нужно вовремя запасаться.

Плюсы печного отопления:

• не нужно газовое и электрическое подключение, использование естественных материалов для топки, имеющихся в большом количестве в РФ, с приобретением в разумных ценах
• от массивных печных стенок происходит излучение, передаваемого окружению тепла
• многофункциональность изделий, хозяева могут печью отопить помещение, готовить, греть различные продукты
• создают комфортность помещения, превращая в камин
• массивность конструкции в зимний период копит и отдает тепловую энергию, летом сбрасывает излишки тепла через фундамент в землю, выполняя функцию кондиционера.
• сгорание природного топлива не выбрасывает вредных продуктов в окружающую среду

Какие неудобства испытает хозяин от эксплуатации печки:

• необходим тщательный уход за конструктивными деталями конструкции: зольником, дымоходом, тягой
• от большей мощности печки увеличивается ее размер, что уменьшает площадь помещения
• печь эффективна только с водяным контуром, автономная передает тепло только тем комнатам, с которыми имеется сообщение
• подобный отапливаемый метод обладает низким КПД, большая потеря энергии в трубу
• повышенная пожароопасность
• сооружение печи требует специальных знаний и навыков
• нужна хорошая тяга
• необходимо постоянно пополнять и хранить топливный запас
• утилизировать отходы, шлаки, золу

Обогревательные агрегаты, употребляющие для работы любой материал, требуют тщательного обслуживания, печь потухнет, если не будет регулярной ее подпитки дровами или углем.

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.