Печь с водяным контуром для отопления

Есть много способов обогрева частного дома, связанных с использованием газа и электричества. Однако и проверенный вариант с применением твердотопливных печей. Использовать печное отопление в его классическом виде с отдачей тепла в воздух от стенок печи эффективно только для небольших помещений.

Для равномерного и быстрого распределения тепла применяют отопительные контуры, где в качестве теплоносителя используют воздух или воду.

Отопление с помощью воздушной системы

Причина устойчивого предпочтения, которое владельцы частных домов отдают печному варианту отопления, заключается в дешевизне и доступности дров, топливных брикетов или угля.

Недостаток состоит в ограниченности обрабатываемого пространства, который можно исключить путем устройства водяной и воздушной системы на основе кирпичного агрегата.

Специфика устройства отопления малоэтажных зданий печью представлена в фото-подборке:

Принцип функционирования воздушного отопления на базе печи или камина заключается в передаче теплого потока, подогретого до рабочей температуры в теплообменнике или в котле. Воздух поступает либо сразу в помещение, либо через воздуховоды. Благодаря относительно небольшому пути он не успевает потерять температуру. В результате достигается равномерное распределение тепла по дому.

Камеру для нагрева воздуха устраивают над топкой, чтобы горячая верхняя поверхность топки и дымоход передавали ей максимальное количество тепла. Циркуляция воздуха происходит естественным образом или с помощью вентиляторов.

Естественная циркуляция происходит в результате разницы плотности холодного и горячего воздуха. Холодный воздух, попадая в нагревательную камеру, вытесняет горячий в воздуховоды. Такой способ не требует наличия электроэнергии, однако при недостаточно быстром движении воздуха через камеру нагревания он сильно раскаляется, что может вызвать проблемы.

Принудительная циркуляция происходит с применением вентиляторов или насосов. Однако нагрев помещений происходит более быстро и равномерно. При принудительной вентиляции регулируя ее режим можно легко управлять объемом подаваемого воздуха в различные помещения, тем самым определяя микроклимат отдельных комнат дома.

По типу подачи холодного воздуха системы делятся на две разновидности:

• С полной рециркуляцией. Нагретые воздушные массы чередуются с охлажденными в пределах одного помещения.  Минус схемы в том, что качество воздуха падает при прохождении каждого цикла нагрева/охлаждения.
• С частичной рекультивацией. Производится забор части свежего воздуха с улицы, который подмешивается к части воздуха из помещения. После нагрева смесь двух воздушных порций поставляется потребителю. Преимущество в стабильном качестве воздуха, недостаток в энергозависимости.

Понятно, что к первой группе относятся канальные системы с естественным движением воздушного теплоносителя. Ко второй относят варианты с принудительным перемещением воздуха, для движения которого необязательно устраивать сеть воздуховодов.

Основные преимущества воздушного отопления по сравнению с водяным:

• высокий КПД;
• безаварийность;
• отсутствие радиаторов в помещениях.

Устройство контура с принудительным движением позволяет обойтись без сооружения системы воздуховодов. Вдобавок, эту разновидность можно совмещать с кондиционированием, увлажнением и ионизацией воздуха.

Если установка устройства, стимулирующего движение нагретого воздуха, не планируется, то в повышении производительности печки используются следующие способы:

Повышение КПД самопроизвольно увеличит скорость движения воздушного потока: чем быстрее нагревается воздух, тем интенсивней происходит смена остывшей и нагретой воздушной массы.

Основные недостатки воздушного отопления по сравнению с водяным:

• при использовании печи температура подаваемого воздуха имеет значительный диапазон, в отличие от использования других средств нагрева;
• воздуховоды имеют большой диаметр, поэтому монтаж необходимо осуществлять на этапе строительства;
• желательно расположение печи в подвальном помещении, иначе необходимо применение вентиляторов, которые издают шум.

Движение воздуха в помещении имеет отрицательную сторону – поднимает пыль, однако использование фильтров на выходе из воздуховода позволяет эффективно эту пыль отлавливать, таким образом, уменьшая общее количество пыли в доме.

Другой особенностью воздушного отопления имеющую положительную и отрицательную стороны является скорость передачи тепла. С одной стороны – помещения нагреваются быстрее, чем при отоплении с помощью водяного контура, с другой стороны отсутствует тепловая инерция – как только печь или камин гаснет, то помещение сразу начинает остывать.

В отличие от водяного отопления монтаж системы воздушного отопления не представляет никакой сложности. Все элементы (трубы, отводы, вентиляционные решетки) достаточно просто можно соединить без сварочных работ. Существуют гибкие воздуховоды, которые могут принимать любую форму, в зависимости от геометрии помещений.

Несмотря на это, системы воздушного отопления на базе печей или каминов не получили пока широкого распространения. Гораздо чаще в индивидуальном малоэтажном строительстве для обогрева помещений применяют водяной контур.

Устройство водяного отопления на основе печи

Принципы работы любого водяного отопления основаны на распределении тепла от локального источника по всему помещению, с помощью движения воды по контуру обогрева.

Основные элементы водяного отопления

Для схемы печного отопления с водяным контуром основными элементами являются:

• печь или камин с теплообменником, в котором происходит нагрев воды;
• отопительный контур, где происходит отдача тепла в помещение;
• расширительный бак для предотвращения повреждения системы в результате повышения давления;
• циркуляционный насос для обеспечения движения воды по контуру.

Есть общие правила функционирования водяного отопления, такие как схемы разводки, которые хорошо известны, и которых необходимо придерживаться. Однако при использовании печи в качестве источника тепла существуют специфические требования, связанные с особенностью температурного режима.

Печи не быстро нагреваются и медленно остывают, происходит неравномерное выделение тепла и только правильная установка всех компонентов системы позволит избежать проблем с качественным обогревом помещений дома.

Виды теплообменника и способы размещения

Для изготовления теплообменника для печей применяют листовую «черную» сталь или жаропрочную нержавеющую сталь. Применение чугуна в качестве материала для производства затруднительно, но можно использовать готовые чугунные изделия, такие как чугунные радиаторы.

Возможно использование меди, которая обладает лучшей теплопроводностью по сравнению со сталью, однако цена такого устройства будет высока. Теплообменник рекомендуют изготавливать из стали толщиной от 3 мм. При больших температурах печи, возникающих в случае использования угля или, тем более, кокса необходимо применять сталь толщиной 5 мм.

Теплообменники условно можно разделить на три вида:

• регистры, змеевики и радиаторы, состоящие из набора труб;
• рубашки (котлы), сваренные из листовой стали;
• комбинированный вариант в виде вертикальных стенок, соединенных трубами (так называемые «книжки»).

Рубашки из листовой стали проще изготовить и они легче в очистке от продуктов сгорания топлива, однако трубчатые конструкции имеют большую площадь нагрева. При изготовлении рубашки нужно учитывать избыточное давление воды, которое возникает при использовании мембранного бака-расширителя или подъема воды на большую высоту.

Теплообменник для водяного отопления на основе печи можно устроить из подручных материалов:

В этом случае требуется использовать сталь толщиной не менее 5 мм и дополнительно усилить стенки ребрами жесткости во избежание их деформации.

Формы трубчатых конструкций могут быть различны, однако необходимо соблюдать условие, чтобы внутренний размер труб был не менее 3 см в диаметре. В противном случае, при медленной скорости циркуляции или слишком большой температуре вероятно закипание воды. Регистры изготавливают, как правило, из профильных, а не из круглых труб, чтобы облегчить сварочные работы.

Изготовить теплообменник необходимого размера можно самостоятельно. В этом случае повышенное внимание надо уделить качеству сварки. При возникновении протечки теплообменника вся вода выльется в печь. Кроме того, для устранения проблемы придется проделать большой объем работы: разобрать печь, вынуть, заварить и поставить обратно теплообменник, а затем снова собрать печь.

Существует два варианта расположения теплообменника. В первом случае его размещают непосредственно в топливнике, значительно сужая его пространство. Во втором случае регистры устанавливают в колпаке безоборотных печей, однако сама печь в этом случае имеет более сложную конструкцию.

При установке трубчатого типа теплообменника необходимо оставлять зазор между ним и стенкой печки. Это необходимо для лучшего нагрева теплоносителя, а также возможности чистки регистра. Чистить и рубашки и регистры периодически необходимо, так как в случае сильного засорения золой уменьшается эффективность теплообмена.

При наличии варочной плиты чистка происходит после ее снятия. Если печь имеет только отопительную функцию, то чистка происходит через топочную дверцу.

Циркуляция воды в отопительном контуре

Основные принципы организации естественной циркуляции воды в системе заключаются в моделировании «коллектора разгона» на выходе из теплообменника и в создании постоянного уклона труб контура отопления величиной 3-5 градусов. Общий смысл «коллектора разгона» заключается в том, что от печи нагретая вода поднимается вертикально вверх, а затем уже распределяется по контуру отопления.

Циркуляция происходит по причине разницы удельного веса холодной и горячей воды. Холодная вода тяжелее горячей, и стекая к теплообменнику, вытесняет горячую воду вверх по трубе. Точка входа «обратки» должна быть ниже выходов воды из радиаторов отопления, иначе циркуляция воды будет очень медленной или ее не будут вовсе.

Установка циркуляционных насосов увеличивает скорость перемещения воды по контуру отопления и, таким образом, происходит более быстрое и равномерное распределение тепла по дому. Одновременно можно использовать несколько насосов для разных контуров отопления.

В случае наличия скачков напряжения необходимо применять стабилизатор напряжения, так как выход насоса из строя может повлечь серьезные последствия для всей системы. Насосы условно можно разделить на два вида относительно положения двигателя: с «сухим» ротором и «мокрым» ротором, и на два вида по напряжению: они могут работать от сети 220 Вольт и от источников питания в 12 Вольт.

Двигатель в насосах с «сухим» ротором изолирован от погруженной в воду крыльчатки уплотнительными кольцами. По сравнению с насосами с погруженным в воду двигателем, «сухие» насосы имеют более высокий КПД.

Однако среди недостатков можно назвать высокий уровень шума, необходимость проведения регулярного обслуживания и меньший моторесурс. Поэтому в частном доме, как правило, используют циркуляционные насосы с «мокрым» ротором.

Выбор типа питания насоса зависти от возможности естественной циркуляции воды в системе. Если она невозможна без участия насоса, то выбор должен быть произведен в пользу варианта с поддержкой напряжения 12 Вольт и источника бесперебойного питания.

Иначе, в случае отключения электричества возможно закипание воды и выхода системы из строя. Если естественная циркуляция возможна, то лучше приобрести более распространенный и дешевый вариант с питанием от сети 220 Вольт.

При установке насоса с питанием 220 Вольт необходимо организовать возможность функционирования системы обогрева при отключении электричества. Для этого на трубе устанавливают запорный кран, а в обход его монтируют обводную трубу с насосом (так называемый «байпас»).

На обводной трубе перед насосом устанавливают кран-фильтр, а после – запорный кран. Регулируя положение запорных кранов на основной и обводной трубах, можно включать режим принудительной и естественной циркуляции.

Как правило, насос устанавливают на «обратке» возле печи, чтобы температура жидкости, которая будет проходить через насос, была наименьшей. Это значительно продлит срок службы насоса. К тому же необходимо размещать максимально возможное количество элементов управления системы отопления в одном месте, чтобы в случае возникновения аварийных ситуаций можно было быстро принять меры для их устранения.

Правила использования расширительного бака

Жидкость при нагреве расширяется, и если это будет происходить в замкнутой системе, то сильно возрастет давление внутри нее, а рост давления чреват прорывом воды. Использование предохранительного клапана нецелесообразно, так как после остывания воды и уменьшения ее объема в систему будет запущен воздух.

Поэтому в отопительных контурах с принудительным движением воды используют специальные расширительные баки, которые бывают открытого или закрытого типов. Их объем рассчитывают, исходя не только из максимального теплового расширения жидкости (5-7%), но и с учетом возможности закипания системы.

Бак открытого типа оснащает водяной контур печного отопления гравитационного типа, т.е. с естественной транспортировкой теплоносителя. Представляет собой металлическую емкость произвольной формы, расположенной на самом верху отопительного контура. Он напрямую сообщается с атмосферой, из-за чего частично испаряется теплоноситель.

Трубопровод подключается к дну или нижней четверти бака, а к верху него приваривается патрубок для отвода воды в случае перелива и осуществления выхода воздуха из системы.  Практика показывает, что объем бака открытого типа должен составлять не менее 15% от объема воды в системе отопления.

Бак закрытого или мембранного типа представляет собой закрытый сосуд с мембраной внутри. Вода, нагреваясь, увеличивает давление, растягивает мембрану и поступает в бак.В случае превышения давления срабатывает автоматика, и излишек теплоносителя сбрасывается в канализацию.

После первого сброса обычно больше не возникает причин для его повторного производства, т.к. объем теплоносителя становится равным объему системы.

Закрытый мембранный бачок устанавливают перед насосом. Такой бак, в отличие от бака открытого типа, не может избавляться от воздуха сам, поэтому наверху контура отопления необходимо установить кран Маевского (механический воздухоотвдчик) или его автоматический аналог. Единственный элемент мембранного бака, который со временем может выйти из строя – мембрана, поэтому лучше покупать бак с возможностью замены мембраны.

При приобретении бака закрытого типа, который иногда называют гидроаккумулятором, главное не перепутать его с гидроаккумулятором для водоснабжения. Для мембранного бака, который используется в отоплении, рабочая температура имеет значение до 120 градусов, а давление – до 3 Бар. Для водоснабжения используют баки с температурой до 70 градусов и давлением до 10 Бар.

Выбор между трубами и радиаторами

В качестве водяного контура при печном отоплении можно использовать систему пластиковых труб с радиаторами (батареями) или систему металлических труб. Основное преимущество применения радиаторов заключается в том, что они красивее выглядят по сравнению с массивными воздуховодами.

Пластиковую разводку можно без труда спрятать в пол, так как она не отдает тепло. Хотя по правилам разводка водяного отопления должна быть открытой. Однако у полимерных трубопроводов есть ограничения: их нельзя прокладывать там, где есть вероятность оплавления и прямого действия УФ.

Преимущество металлических труб заключается в более низкой цене всего отопительного контура, простоте монтажа и реже возникающими проблемами при эксплуатации системы.

Небольшим преимуществом системы с радиаторами является также простота регулировки температуры. Даже самые точные расчеты температурного режима помещения могут быть скорректированы. Например, маленькому ребенку до 6 месяцев рекомендована температура 19-21 градуса Цельсия, в то время как комфортной температурой в остальном доме считают 25 градусов.

Чтобы обеспечить такую температуру в течение длительного периода времени в комнате достаточно полностью или частично закрыть кран подачи тепла к одному из радиаторов. В случае металлической трубы вопрос тоже можно решить, но более сложным способом: уменьшить теплоотдачу сегмента трубы с помощью пенополиуретановой или фольгированной скорлупы.

Еще одним вариантом отопительного контура может быть водяной теплый пол. Это очень комфортный по ощущению человека вид подачи тепла, однако монтаж теплого пола значительно более трудоемкий, чем рассмотренные ранее варианты.

К тому же при использовании теплого пола нет возможности обеспечить уклон для естественной циркуляции воды, что в сочетании с небольшим диаметром труб теплого пола приводит к обязательному условию применения циркуляционного насоса.

Предотвращение перемерзания системы отопления

Использование воды в качестве теплоносителя имеет один минус – в случае перемерзания системы отопления повредится трубопровод и приборы. Особенно сложно восстановить в этом случае теплообменник, интегрированный в печь.

Это проблема актуальна для домов, которые в зимний период могут не отапливаться длительное время. Один из способов предотвратить повреждение системы – использовать вместо воды антифриз, предназначенный для отопительных систем.

Для жилых помещений в качестве антифриза используют жидкости на основе пропиленгликоля, как нетоксичного вещества в отличие от этиленгликоля.

Однако у идеи использования антифриза существуют свои минусы:

• антифриз на основе пропиленгликоля дорого стоит (от 80 р/литр);
• удельная теплоемкость антифриза меньше чем у воды (ориентировочно на 15%), поэтому необходима большая мощность печи и большая площадь поверхности устройств обогрева помещений;
• у антифриза более высокая динамическая вязкость, чем у воды, поэтому необходим более мощный циркуляционный насос, а естественная циркуляция невозможна;
• при нагревании антифриз расширяется до 40%, поэтому необходимо использовать большой расширительный бак закрытого типа;
• пропиленгликоль очень текуч, поэтому проникает через соединения в системе отопления, через которые не проникает вода;
• пропиленгликоль несовместим с оцинкованными трубами, потому что при контакте присадки антифриза утрачивают свойства;
• при закипании антифриза (что вероятно при использовании печей) происходит необратимая химическая реакция, в результате чего всю систему придется сливать и заливать антифриз заново.

Для антифриза систему отопления необходимо рассчитывать заранее – использование его в проектах, реализованных для воды довольно проблематично.

Причем проект с применением антифриза будет значительно более дорогой, чем система водяного отопления. Поэтому использование антифриза пока не получило широкого распространения в частных домах при печном отоплении, а для предотвращения перемерзания используют другие методы.

Слив воды из контура и рубашки или регистра печи является наиболее частым решением проблемы при длительном отсутствии хозяев дома. Помимо дополнительной работы к минусам этого метода нужно отнести доступ воздуха к металлическим элементам системы с внутренней стороны и, как следствие, распространение коррозии.

Также в качестве решения проблемы на короткий промежуток времени, применяют интеграцию в отопительный контур электрического котла небольшой мощности. Его работа на минимальном уровне потребления энергии в состоянии временно поддержать положительную температуру воды.

Выводы и полезное видео по теме

Рабочая система отопления на основе печи и водяного контура в частном доме, площадью 80 квадратных метров:

Подача тепла в систему отопления от печей и каминов происходит порционно, что усложняет задачу расчета параметров элементов отопительного контура. Проводить работы по переделке контура довольно проблематично, поэтому при недостатке опыта в этой сфере лучше обратиться к специалистам, имеющим навыки решения таких задач.

sovet-ingenera.com

Особенности организации печного отопления с водяным контуром

Печь с водяным контуром совмещает в себе преимущества двух типов отопления и равномерно рассредоточивает тепло по всем комнатам. По сути обычная печь становится некой вариацией твердотопливного котла, только кроме теплоносителя в объединенной системе нагревается и корпус, который также обеспечивает обогрев.

По окончании горения, батареи быстро остывают, но еще некоторое время тепло будет исходить от разогретых стенок, что способствует более плавному охлаждению помещения. От обычной дровяной печи агрегат с водяным контуром отличается наличием радиатора (он же змеевик, котел, теплообменник).

Он может устанавливаться непосредственно в топку, но это чревато протечками или даже взрывом, вызванным закипанием теплоносителя. Более безопасный вариант – установка теплоносителя в колпак дымохода. К тому же это повысит КПД печи, большая часть горячих паров будет уходить на обогрев теплоносителя, а не улицы.

Чаще теплообменник изготавливают из трубы или листовой стали с толщиной стенок не менее 3-5 мм. Минимальное значение размера тепловой рубашки 4 мм. Можно приобрести уже готовый змеевик из чугуна. В любом случае тепловой зазор между печью и регистром должен быть не менее 1-1,5, чтобы гарантировать возможность достаточного его расширения.

Организовать систему печного отопления с контуром лучше еще на стадии планирования дома, но только, взвесив все «за» и «против». Модель печи выбирают, отталкиваясь от размера и планировки отапливаемого жилья. Водяной контур проектируют исходя из правил обустройства отопительных конструкций.

Можно также перестроить уже имеющуюся печь, но в таких случаях теплообменник часто занимает значительный объем полезной площади печки, который на него не был рассчитан. Чтобы компенсировать этот фактор, теплообменник готовят заранее, а ориентируясь на его габариты перестраивают печь.

Принцип работы печного отопления с водяным контуром

С функциональной точки зрения совмещенную с водяным контуром печь можно описать как систему замкнутого цикла. Теплообменник нагревается горячим воздухом, который поднимается из топки, и передает тепловую энергию теплоносителю, чаще трубы контура заполняет обычная дистиллированная вода. Она посредством естественной или принудительной циркуляции проходит по кругу, обогревая радиаторы и возвращается в теплообменник, где снова нагревается.

Совет! Если в холодное время года в доме проживают непостоянно, то в систему заливают антифриз, чтобы предупредите замерзание.

Способы монтажа системы комбинированного отопления

Существуют три основных способа организации комбинированной отопительной системы:

• С возведением новой печи. Необходимость возведения нового прибора отопления дает возможность выбрать наиболее подходящую модель печи и теплообменник, а также разработать грамотную схему магистрального проекта.

• Установка теплообменника в готовую печь. Этот вариант осуществить сложнее всего. Прежде всего это связано с необходимостью правильно рассчитать размеры, по которым изготовить змеевик. После этого придется разобрать часть печи, установить регистр и, если тяга была нормальной, собрать все в прежнем порядке. Сделать это можно и своими руками, если есть некоторый опыт печника или хотя бы каменщика.
• Монтаж заводской печи с готовым выводом на водяной контур. В продаже уже давно можно найти камины, буржуйки и печи с установленным водяным контуром. Остается только создать замкнутую систему, подсоединить трубы, радиаторы и необходимое оборудование.

Строительство печи

Строительство печи начинается с подготовки фундамента. Вырывают котлован глубиной в 15-20 см, который послойно засыпают битым кирпичом, щебнем, бутом и заливают раствором цемента. Основа должна приподниматься на несколько сантиметров выше уровня пола. Поверх стяжки укладывают слой гидроизоляции.

Особенности печной кладки

Для возведения печи выбирают подходящий стройматериал. Оптимальным вариантом считается кирпич нормального обжига, а для стенок топочной и дымового канала лучше купить тугоплавкий кирпич.

• Перед тем как укладывать кирпич, его опускают в воду и держат пока не перестают появляться пузырьки воздуха;
• Каждый ряд и угол обязательно привязывается;
• Раствор наносят сразу по всему ряду, слоем примерно 5 мм, и на торец каждого кирпича непосредственно перед укладкой;
• Во время укладки топки раствор из глины рекомендуют распределять не мастерком, а рукой;
• Положив около 5 рядов, между швами аккуратно срезают раствор и затирают шов мокрой губкой;
• Конечно, обязательно контролируют вертикальность и горизонтальность возводимых стенок.

Важно! Обязательно нужно обеспечить беспрепятственный доступ к топочной части и уделить внимание безопасности. Для печи и вокруг нее используют только огнеупорные материалы.

Особенности разводки труб водяного контура

Систему труб подключают к теплообменнику, установленному в печи, через раструбы, которые вводят сквозь одну из стенок. Водяной контур в такой системе чаще устраивают в виде двухтрубной системы. Разводка может быть, как нижняя, так и верхняя.

Естественно, отопительный контур должен быть полностью укомплектован. Расширительный бак устанавливают в самой верхней точке магистрали, ставят предохранительный и воздушный клапаны, а также обязательно включают в систему блок безопасности с манометром, на входе и выходе радиаторов подсоединяют вентили.

Водяной контур можно подключить к циркуляционным насосу, он заметно повышает КПД и позволяет более гибко подойти к решению вопроса разводки труб. Но в таком подходе существует проблема. Если из-за перебоев в электроснабжении насос перестанет работать, вода не будет циркулировать и начнет закипать в змеевике.

В холодную зимнюю пору, когда котел работает на всю, может быть достаточно одной минуты, чтобы последствия были плачевными. Печь, в отличие от газового котла, быстро выключить не удастся. По этим причинам рекомендуют устраивать комбинированный способ разводки.

В подающей трубе, после ее выхода из печи, устраивают коллектор разгона, поднимая трубу вертикально на 1-1,5 м, а затем опускают на уровень радиаторов. Участки магистрали располагают под уклоном в 3-5°. В случае аварийного режима циркуляция теплоносителя будет естественной.

Циркуляционный насос лучше монтировать в контур на обратке как можно ближе к расширительному бачку при помощи байпаса, при этом ось насоса должна располагаться строго по горизонтали.

Достоинства комбинированной отопительные системы

• Экономичность системы. Строительство печи или переоборудование уже готовой не потребует серьезных финансовых вложений, и как отопительный прибор она не нуждается в сложном и дорогом обслуживании.
• Можно совместить печь с камином и получить не только отопительный прибор, но и уникальный декоративный элемент, который может стать главной достопримечательностью интерьера.

• В доме создается особый уют и атмосфера, которую можно создать только с помощью этого живого способа отопления.
• Сравнительно высокий КПД. Если печь сложена грамотным специалистом по хорошей схеме, ее производительность будет достаточно высокая, вплоть до 60% в сравнении, например, с жидкотопливным котлом.

Недостатки сочетая печи и водяного контура

• Какой бы качественной ни была печь, она все равно остается пожароопасным отопительным прибором.
• Другим значительным недостатком такой системы является трудоемкость эксплуатации и продолжительный разогрев системы.
• Печи займут в доме значительную часть площади и окружающего пространства.
• Некоторая неравномерность обогрева так или иначе сохраниться. Возле печи температура воздуха будет несколько выше, нежели возле стен.

• Вероятность скопления угарного газа при неправильной эксплуатации печи.
• Из-за пыли, опилок от дров, сажи и золы комнату, где установлена печь, придется чаще убирать.
• Невозможность точной регулировки процесса горения и сохранения тепла, а только при помощи заслонок.

Комбинированная система топочной печи и водяного контура, несомненно, имеет право на существование, и в некоторых случаях может быть не только единственно возможным вариантом, а и вполне оправданным. Но все это при условии, что схема отопления разработана грамотно, с учетом всех нюансов и полностью отвечает требованиям безопасности.

Строительство печи с водяным контуром: видео

sandizain.ru

Особенности отопления

Для обычного печного отопления характерно неравномерное распространение тепла — около самой печи всегда сильный жар, а чем дальше от печи, тем прохладнее. Водяной контур дает возможность равномерно распределить тепло, вырабатываемое печью, по всей площади дома. Тем самым с помощью одной печи отапливается сразу несколько комнат дома. Такая печь работает по принципу твердотопливного котла, но кроме разогрева теплоносителя и водяного контура, печь нагревает еще стенки и дымовые каналы, играющие немалую роль в отоплении.

Основным элементом конструкции является теплообменник, называемый чаще всего змеевиком. Он устанавливается непосредственно в топливник, а уже к нему подключается вся система водяного отопления.

Достоинства печного отопления

1. Основным достоинством печного отопления с водяным корпусом является отсутствие необходимости покупки дорогостоящих агрегатов и комплектующих.
2. За долгие годы пользования печи понадобится только небольшой косметический ремонт. Это гораздо дешевле и проще, чем везти в сервис дорогое оборудование.
3. Свободный дизайн. Мастера могут соорудить печь любой формы и размера, а хозяин по желанию может украсить ее по своему вкусу.

4. Если сравнивать печное отопление с водяным контуром с твердотопливными котлами, то и здесь есть дополнительные плюсы за счет того, что печь нагревает не один теплоноситель, а и дымовые отводы. Непосредственно при топке выделяемое тепло передается к радиаторам отопления, а после печь еще какое-то время отдает тепло до тех пор, пока не остынет окончательно.
5. Теплообменник можно встраивать в уже существующую конструкцию. Кроме того, даже варочная печь может стать основой вашей системы отопления.

Недостатки печного отопления с водяным контуром

1. Потеря полезного пространства. Теплообменник, встраиваемый в топливник, значительно уменьшает его размер, потому при закладке топливника нужно учитывать этот фактор. Ну а если теплообменник встраивается в уже имеющуюся конструкцию единственным решением остается частая закладка топлива.
2. Повышенная пожароопасность. Так как печь или камин предполагают наличие открытого огня и запаса топлива неподалеку, то оставлять без присмотра такую печь надолго не рекомендуется.

3. Угарный газ. При неправильной эксплуатации в жилые помещения может проникать угарный газ, опасный для жизни человека.

Совет. Если отопление с водяным контуром обустраивается в загородном доме, в котором никто не живет регулярно, особенно зимой, то во избежание заморозки воды в контуре лучше использовать незамерзающую жидкость.

Принцип работы

Принцип работы отопления с водяным контуром довольно простой. Вода направляется в теплообменник, находящийся в топливнике печи, где нагревается за счет горения топлива. Далее горячая вода распределяется по радиаторным батареям, где отдает свое тепло и, остывая, возвращается назад в змеевик.

Монтаж и установка оборудования

Возможно ли сделать печное отопление с водяным контуром своими руками? Возможно, если у вас уже есть опыт обустройства печей или кладки кирпича. Первым делом вам нужно подготовить самый важный элемент конструкции — теплообменник. Его можно купить в специализированных магазинах, а также изготовить из труб или листового железа. Самостоятельное сооружение печи дает вам возможность проявить фантазию и построить свой вариант печи, который учтет все потребности и особенности вашего дома.

Создание такой системы обогрева возможно двумя способами:

• установка теплообменника и последующая кладка печи;
• монтаж змеевика в действующую печь.

Второй способ считается более трудоемким, так как для его реализации необходимо разобрать топку, а монтирование в нее змеевика значительно уменьшит ее размер.

Требования при монтаже

Толщина слоя воды в теплообменнике должна превышать 4 см, так как при меньшей толщине вода будет закипать.

Стенки змеевика должны быть не менее 5 мм, а в случае использования угля — еще толще. Несоблюдение толщины может привести к прогоранию стенок.

Теплообменник ни в коем случае не должен быть смонтирован вплотную к стене топки. Оставьте не менее 2 см. Это пространство необходимо при тепловом расширении змеевика.

Особое внимание необходимо уделить пожаробезопасности системы. Между печью и деревянными перегородками непременно должны оставаться воздушные прослойки, так как именно перегрев деревянных конструкций является первой причиной возгораний. Лучше всего выполнить облицовку кирпичом или другими огнеупорными материалами.

Печные теплообменники

На схеме изображен один из вариантов змеевика. Такой тип обменника хорошо размещать в отопительно-варочных печах, потому как его строение легко позволяет разместить сверху плиту.

С целью уменьшения трудоемкости процесса изготовления можно внести немного изменений в данную конструкцию и заменить верхнюю и нижнюю П-образные трубы на профильную трубу. Кроме того, вертикальные трубы тоже заменяются на прямоугольные профили в случае необходимости.

Если змеевик подобной конструкции устанавливается в печах, где не будет варочной поверхности, то для увеличения КПД обменника целесообразно добавить несколько горизонтальных труб. Обработку и вывод воды можно делать с различных сторон, это зависит от конструкции печи и устройства водяного контура.

Змеевики из листовой стали

Толщина стали для данного вида обменника должна составлять не менее 5 мм. В конструкции также используется профиль 60 х 40 мм и патрубки 50 мм, которые служат для ввода и вывода воды. Размер обменника зависит напрямую от длины топливника вашей печи.

Если обменник из стали планируется встраивать отопительно-кухонную печь, то целесообразнее будет соорудить конструкцию таким образом, чтобы раскаленный газ обтекал верхнюю полку обменника и выходил в дымооборот, находящийся в передней части змеевика. В таком случае над змеевиком можно установить варочную поверхность.

Кроме того, существует вариант изготовления теплообменника из листовой стали в виде книжки, соединив стенки обменника трубами или профилем. В этом случае у регистра отсутствует верхняя полка, а для лучшей циркуляции можно добавить соединительных труб в верхней части регистра. Ввод и вывод можно делать как на задней части обменника, так и на боковой стенке.

В этом случае варочную плиту можно размещать прям над поверхностью регистра.

Как монтировать водяной контур

Монтаж происходит таким же образом, как и монтаж при любой другой системе отопления. Единственный момент, который нужно учитывать — «обратка» при печном отопление расположена выше.

Циркуляция теплоносителя бывает трех видов:

1. Естественная. Для естественной циркуляции монтаж труб нужно осуществлять под максимально допустимым уклоном. Кроме этого, в том месте где труба выходит из печи необходимо устроить «коллектор разгона»: для этого трубу направляют вертикально в высоту 1–1,5 м, а потом вниз к радиаторам по наклонной.

2. Принудительная. Этот вид циркуляции увеличивает КПД до 30%. В схему добавляется циркулярный насос, который и создает давление теплоносителя. Однако устраивать систему с одним только видом принудительной циркуляции нежелательно, ведь в случае перебоев с электроэнергией или выходом насоса из строя циркуляция воды не будет осуществляться, что приведет к закипанию теплоносителя в системе.

3. Комбинированная. Для данного вида циркуляции необходимо совместить монтаж труб с уклоном, как описано в первом пункте, с насосом. Насос в данном случае подключается в систему по параллельной магистрали, как указано на схеме 4. При такой комбинации насос будет работать при наличии электроэнергии, при ее отсутствии циркуляция будет осуществляться естественным путем.

Монтаж печи

Монтаж печи обычно доверяют мастеру, потому что не имея опыта сложить грамотную конструкцию самостоятельно вряд ли получится.

Размер печи зависит от площади дома — чем больше дом, тем больше должна быть печь. Если вес печи превышает 750 кг, то в том месте, где она будет выложена, необходимо подготовить специальный фундамент. От основного фундамента печной постамент должен быть отделен зазором, заполненным песком. Важно также сделать правильную термоизоляцию пола в этой части.

Печное отопление с водяным контуром — одно из самых практичных и дешевых решений обогрева частного дома. При всей своей эффективности монтаж такой системы не требует больших материальных затрат, кроме того, данный вид отопления может привнести изюминку в дизайн вашего дома.

Строительство кирпичной печи с водяным контуром: видео

dachadizain.ru

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.

Печь с водяным контуром: преимущества

Одна обычная печь не может обеспечить одинаковый нагрев всех имеющихся в жилище помещений.

В современных каминах и печах данный недостаток частично устранен: устраивается специальная конвекционная камера, соединенная с системой воздуховодов. Исходящий от нагретой печи поток горячего воздуха направляется не куда попало – его перемещение по трубам регулируется решетками, задвижками, заслонками и прочими приспособлениями.

Но эти каналы достаточно громоздки, занимают нужное полезное пространство. Чем больше их длина и число поворотов, тем более высоки возможные потери тепла. Воздуховоды нуждаются в контроле и регулярном обслуживании, чистке от копоти, пыли и сажи. У воздуха очень низкая собственная теплоемкость, поэтому чтобы согреть удаленное от источника тепла помещение, нужна принудительная вентиляция.

По этой причине вода во многом предпочтительней воздуха в роли теплоносителя. Нагретая жидкость прекрасно транспортируется по нетолстым трубам, и способна на значительное расстояние переносить тепло. К тому же, это совершенно безвредное, нетоксичное, негорючее, химически нейтральное и абсолютно доступное вещество.

Отопительная печь с водяным контуром: принцип работы

Отопительный водяной контур имеет довольно простой принцип работы. Вода, являющаяся теплоносителем, нагревается при сгорании топлива, затем движется по трубам, неся и отдавая тепло, поднимая тем самым температуру окружающего воздуха.

Прообразом большинства современных дровяных печей и твердотопливных котлов является знакомая многим печь «шведка». В ее конструкции имеется встроенный резервуар из металла, наполняемый водой перед растопкой и закладкой топлива. Конечно, вода в процессе сгорания топлива греется достаточно долго.

Но ведь такое же длительное время она и излучает в пространство тепло: даже спустя значительное время после окончания топки и погасания пламени. Со временем емкость постепенно преобразовалась в теплообменник, благодаря чему для горячего водоснабжения и отопления жилища стала использоваться система магистралей.

Печь с водяным отоплением: конструкция

Обязательным элементом любой отопительной печи с водяным контуром считается теплообменник, по-другому называемый котлом, змеевиком или радиатором. Такое устройство способно достаточно быстро нагревать довольно значительные объемы воды. Форма бака и его размеры зависят от габаритов топочной камеры: они могут варьировать весьма значительно.

В отдельных моделях отопительных печей такой теплообменник может быть размещен в топке, но такой метод чреват возможностью протечки воды, а в худшем случае взрывом при перегреве воды и образовании большого количества пара. К тому же, использование такого способа сокращает полезный объем топочной камеры.

Гораздо удобнее и безопаснее встраивать змеевик в колпак дымохода. При таком устройстве значительная часть поднимающегося из топки раскаленного воздуха будет греть теплоноситель, а не выбрасываться через трубу в атмосферу.

Водяная отопительная печь: расчет размеров и мощности теплообменника

Самостоятельное осуществление всех необходимых расчетов по размеру и мощности теплообменника представляет собой достаточно сложную задачу для не специалистов. Но сделать приблизительную прикидку обычно вполне удается своими силами.

Обычная домашняя дровяная печь за час регенерирует около 6,5 тыс. кКал, вполне достаточных для обогрева средних размеров дачного дома. Одно только присутствие водяного контура вдвое увеличивает показатели комфортности. Сначала необходимо выполнить расчет теплопотерь, после чего можно переходить к определению мощности непосредственно теплообменника.

Показатели теплосъема с одного квадратного метра его S (площади) колеблются от пяти до десяти кВт. В основе нахождения требуемой мощности и лежит это положение. Нет необходимости самим овладевать сложными формулами. Намного удобнее обратиться к профессионалам, которые по имеющимся таблицам определят оптимальные габариты теплообменника для печи заказчика. Причем сделают это в строгом соответствии с параметрами постройки и имеющейся в ней отопительной системой.

Устройство печи с водяным отоплением: используемые материалы

Перед тем, как приступить к выбору конструкции будущего теплообменника нашей печи, необходимо определиться с материалом для его изготовления. Могут быть использованы различные варианты.

• Чугун. Радиаторы из данного материала чрезвычайно устойчивы к образованию коррозии, но они имеют некоторую хрупкость. Вероятные температурные деформации, образующиеся при нагреве и остывании, могут стать причиной появления дефектов и трещин, ведущих к порчи самого регистра (теплообменника).
• Медь. Этот материал обладает одним из лучших показателей теплопроводности, поэтому змеевик из него должен быть весьма эффективен. Но его t плавления составляет всего 1083 градуса, а в топке при возникновении внештатной ситуации она вполне может достичь полных 1200 градусов. Именно по этой причине для топливника печи категорически запрещается использовать медь. Кроме того, при охлаждении такого контура может образовываться конденсат, в котором присутствуют агрессивные химические вещества. Они могут стать причиной образования коррозии.
• Сталь. Замечательный материал, вполне доступный и легкообрабатываемый. Для изготовления змеевиком лучше всего использовать жаропрочную сталь три-пять сантиметров толщиной, в виде специальных бесшовных труб. Желательно обеспечивать системе такой режим горения, при котором будет образовываться минимальное количество конденсата. Теплоноситель нельзя сливать, так как изделия, выполненные из стали, весьма подвержены коррозии.
• Сталь жаростойкая нержавеющая. Лучший материал для радиатора, но в то же время и самый дорогостоящий.

Оптимально подходящая для изготовления змеевика сталь — AISI 304. Для работы с ней потребуется аргоновая сварка и лазерная резка для металла.

Кирпичные печи с водяным отоплением: конструкция

В зависимости от используемых материалов, теплообменник может изготавливаться из металлических листов, прямоугольных профильных или круглых труб, или из их сочетаний. Способ установки и место расположения этого элемента будет зависеть от его формы.

• Изделие из листовой стали. Такое устройство можно поместить в топочную камеру, то есть в самое жаркое место. Для его изготовления потребуются толстые листы стали (3-4 мм) и трубы для подключения магистралей (40-50 мм) – обратной и подающей. Чтобы не образовывались опасные паровые пробки, подающая воду труба должна находиться в верхней точке змеевика. Проникновение в систему отопления паровой пробки может стать причиной гидроудара, способного вызвать разрушение радиаторов и труб. Внутренний зазор в теплообменнике должен составлять не меньше 30 мм, чтобы вода в нем не закипела.
• Изделие из труб. Для его изготовление понадобятся профильные прямоугольные трубы 6×6 или 4×6 см, или круглые 4×5 см диаметром. Его можно расположить в топке, при условии, что он не содержит меди. Вообще решение о его расположении зависит от устройства печи. Необходимо предусмотреть, чтобы оно не загораживало дымооборотные каналы, дверцу для добавления топлива и колосники. В отопительно-варочной печи трубы теплообменника должны быть проложены по бокам стенок топочной камеры.
• Регистр трубчатый плоский. Такие устройства обычно монтируют в колпаке печи или в дымооборотных каналах, где условия более мягкие, и при них радиатор сможет прослужить дольше, чем непосредственно в топке. Они имеют значительные размеры, и находятся в местах с низким теплосъемом. Параметры конструкции должны быть заранее просчитаны, чтобы для выхода газов и дыма не было никаких препятствий.

Монтаж отопительных водяных печей

Теплообменник должен быть установлен исключительно в печь, предназначенную для данной модели. Инструкции подтверждают важность соблюдение имеющихся правил и необходимость участия в монтаже печника профессионала.

• После изготовления теплообменник дважды опрессовывают: до помещения в печь и после;
• Змеевик необходимо установить непосредственно после изготовления печного фундамента, а затем уже приступают к кладке;
• Крайне не желательно теплообменник вмуровывать в саму каменную кладку. Между стенками и этим элементом необходим зазор в один-полтора сантиметра: он будет компенсировать расширение при нагреве.
• Зазор при монтаже труб должен иметь размер около 5 мм: он заполняется каким-то жаропрочным уплотнителем, например, асбестовым шнуром.
• На выходе отрезок трубы должен быть не короче 10-15 сантиметров. В случае повреждения резьбы будет возможность сделать новую.
• Для соединения теплообменика и отопительных труб применяется особый жаропрочный уплотнитель.
• Реконструкцией печи и установкой водяного контура занимается исключительно специалист.

Печь-камин с водяным контуром: эксплуатация

Чтобы отопительная система работала бесперебойно и без аварий, важно соблюдать необходимые правила эксплуатации:

• Нельзя отключать теплообменник (во время работы печи) от системы отопления. Нагреваясь, вода сильно расширяется, и повышенное давление в системе может стать причиной взрыва.
• Нельзя эксплуатировать печь, теплообменник которой не заполнен. Он может быстро прогореть.
• Не рекомендуется подавать в нагретый теплообменник ледяную воду. Деформация от перепадов температуры может повредить устройство.
• Чтобы повысить рабочую эффективность систему, используют специальный циркуляционный нанос.
• В контуре водяной печи при необходимости применяют антифризы.
• Обязательный кран для слива воды монтируют обычно в нижней точке системы отопления.

domsdelat.ru

Другие статьи по теме:

Печь на улице своими руками Печь на дровах с водяным контуром Обкладка печи в бане Муфельная печь для керамики своими руками Раствор для кладки печей пропорции Ремонт печей из кирпича