Ювелирное обозрение

Отличный вариант организации автономной системы отопления в частном доме или бане – стационарная печь с котлом водяного отопления.

Подобное устройство отличается практичностью и экономичностью, высокой теплоотдачей и КПД, что позволяет эффективно отапливать помещения различной площади в короткий промежуток времени.

Подобную систему достаточно просто организовать собственноручно, не привлекая дорогостоящих специалистов.

Конструктивные особенности печи с контуром

Печка с отопительным контуром обеспечивает равномерный и быстрый нагрев помещения благодаря теплоносителю (вода или другая жидкость), который находится внутри системы. Тепловая энергия, выделяемая при топке, используется для обогрева помещения и нагрева воды в системе.

Отопительное оборудование такого типа оснащается металлическим нагревательным контуром. Он представляет собой резервуар со штуцерами и подведенными к ним трубами.

Современные печи с контуром для отопления выполняются из металла или огнеупорного кирпича, с различным размещением каменки, а также с водяной емкостью.

Конструктивно печной котел представлен двумя видами:

• Котел в дымоходе . Подобное устройство отличается высокими эксплуатационными характеристиками, продолжительным сроком службы и простотой использования. Единственный недостаток конструкции – невозможность обогреть большие помещения.
• Котел в топке . Он предназначается для обогрева больших площадей, отличается доступностью и долговечностью. К недостаткам можно отнести близкий контакт с открытым огнем, что приводит к сильному перегреву и разрушению металлических элементов конструкции. Кроме того, высокая температура отопительного контура приводит к быстрому образованию сажи и снижению КПД устройства.

Разновидности теплообменников для печи

При создании автономной системы отопления используется два типа теплообменников: плоские и трубчатые.

Теплообменник плоского типа

Печные котлы с теплообменником плоской конфигурации – практичный вариант для загородных домов, частных дач и бань. Их легко изготавливать, устанавливать и обслуживать.

Такие устройства монтируются вертикально и горизонтально, имеют высокий коэффициент полезного действия. Плоская конструкция котла отличается большим объемом камеры, что обеспечивает быстрый нагрев воды, необходимой для отопления и проведения водных процедур.

Существенным недостатком оборудования является снижение тепловой отдачи от стеновых конструкций печи. Теплообменник представлен в П-образной форме, монтируется по всему периметру топки. Это приводит к снижению температуры нагрева внешних стен печи и увеличению времени на обогрев помещения. Это проблематично только в тех случаях, когда отопительная печь установлена внутри жилых помещений, где процесс топки осуществляется постоянно.

Увеличить скорость нагрева плоского котла можно несколькими способами: удлинить каменку и расположить ее над топкой или использовать дымоход из металла, предварительно увеличив его длину.

Теплообменник трубчатого типа

Трубчатый котел в печку отличается типом и размерами конструкции, способом монтажа. При необходимости ремонта или замены теплообменник можно легко демонтировать из печи.

Чтобы изготовить трубчатый регистр для печи из кирпича, используются бесшовные водяные трубы, поэтому он считается самым надежным, безопасным и долговечным.

При выборе или изготовлении теплообменника нужно помнить, что его конструкция и габариты должны полностью соответствовать форме топки, что позволит нагревать максимальное количество воды. Качественно выполненный регистр обеспечивает большую площадь теплового обмена.

Основные эксплуатационные характеристики печей

Обустроенная печь с котлом водяного отопления своими руками предназначена для выполнения двух важных функций: обогрева помещений и нагрева воды. К тому же она может быть оборудована варочной поверхностью и духовкой, что позволит использовать ее для приготовления еды.

Отопительное оборудование обладает рядом преимуществ:

• Традиционная печь за 1 час работы выделяет до 7 тысяч Ккал тепловой энергии, которой достаточно для обогрева дачного домика. Котел отопления имеет более высокий КПД, что позволяет обогреть большой жилой дом и баню. При этом низкий расход топлива приводит к существенной экономии.
• Комбинированная система отопления, состоящая из печи и котла, обеспечивает максимальную производительность при минимальных расходах.
• Основным топливом является древесный уголь, дрова или пеллеты. Подобные материалы доступны в цене, удобны в транспортировке и хранении.
• Печи, оснащенные водяным контуром, не требуют беспрерывной топки. Достаточно одной закладки топливного материала в сутки, чтобы обеспечить быстрый прогрев помещений и горячее водоснабжение.
• КПД комбинированных устройств по сравнению с традиционными печами достигает 85 %.
• Организовать автономную систему отопления, комбинированную, с водяным контуром, под силу любому домовладельцу, подготовив необходимые инструменты и материалы.

Правила безопасности эксплуатации печей с водяным контуром

Чтобы обеспечить исправную работу печи с котлом, рекомендуется соблюдать важные правила безопасности, а также рекомендации по уходу за оборудованием:

• Устройства с водяным отоплением должны эксплуатироваться под надзором человека. Это относится к закладке топлива и регулярной чистке камеры от сажи и золы.
• Безопасная работа печи предусматривает контроль над дымоотводными каналами. Перед началом топки необходимо проверять техническое состояние каналов и положение задвижек. В момент разведения огня задвижки должны быть полностью открытыми.
• Подобная система рекомендована к использованию в зимний период, когда требуется обеспечить быстрый нагрев помещений и горячее водоснабжение. Использование печи с водяным контуром летом только для приготовления пищи и подогрева воды нерационально. В этом случае рекомендуется выбрать более экономные тепловые источники.
• Открытый огонь приводит к чрезмерному нагреву печной конструкции, что может стать основной причиной поломки теплообменника.
• При использовании самодельной системы отопления можно установить насосную установку для нагнетания жидкости и приборы для контроля над уровнем давления.

Возведение кирпичной печи с отопительным котлом

Строительные работы начинаются после подготовки типового проекта и изготовления теплообменника, по габаритам которого выполняется кирпичная кладка печи.

Печь с водяным контуром может размещаться в удобном для эксплуатации и обслуживания месте.

После строительства фундамента готовится порядовка печи с учетом водяного контура – план расположения поддувальной и топливной камеры, дымоотвода и варочной поверхности (если она присутствует).

Для возведения печи с котлом используется жаростойкий кирпич без сколов, трещин и повреждений.

Возведение печи проводится поэтапно:

1. Подготовка печного раствора из глины, песка и воды. Можно приобрести готовую смесь, но опытные мастера замешивают раствор для кирпичной кладки собственноручно.
2. На фундамент укладывается слой гидроизоляции из рубероида или пленки.
3. На гидроизоляцию равномерно наносится печной раствор и укладывается начальный кирпичный ряд. Далее согласно схеме выполняются последующие ряды, а в топку монтируется теплообменник.
4. Обустраивается зольник и топочное отделение. Правильность кладки проверяется строительным уровнем.
5. Фиксируется дверка в топочное отделение, выкладывается печной свод и дымоотвод. Для обкладки внутренних стен топки и дымоотвода применяются скругленные кирпичи.
6. После завершения кладки выполняется монтаж водяного контура. К теплообменнику подводятся водяные трубы, соединенные с радиатором отопления. Монтируется расширительный резервуар, а готовая система наполняется водой или другой жидкостью.

Завершающий этап – декоративная отделка печи штукатурным составом или изразцами, а также тестовая топка, чтобы выявить и устранить недостатки конструкции.

Экономичную печь с отопительным контуром можно возвести собственноручно. Такая конструкция безопасна, практична и долговечна, с высоким КПД, к тому же независима от централизованных источников энергии.

Почему кирпичный котел лучше стального? Есть ли какие-то неоспоримые преимущества? Ведь почему-то же повсеместно люди используют именно покупные металлические котлы в своих системах отопления.

Нет, не повсеместно. Повсеместно как раз наоборот. Особенно в домах старых построек – везде стоят кирпичные печи. Что касается новых построек, то действительно сначала люди пытаются собрать систему отопления, как им кажется, попроще. Посчитал с манагерами, выбрал твердотопливный котел, какой надо, поставил, запустил. И все хорошо?

А вот нет. Оказывается, топить его надо чуть ли не круглосуточно, топлива идет слишком много и все более укрепляется подозрение, что ошибся в выборе, что КПД этого котла просто никакой. Кроме того, дымоходы быстро зарастают сажей, приходится часто заниматься чисткой.

Однако, не каждый даже сам себе сознается в своих подозрениях, нахваливая направо и налево свой выбор. Но приходит таки момент, когда встает ребром вопрос о том, что надо что-то менять. И в первую очередь, как правило, приходит мысль в дополнение к твердотопливному котлу установить теплоаккумулятор.

Не будем здесь говорить о том, что опять ничего не получается, что и с теплоаккумулятором желаемого эффекта нет или он мизерный. Просто потому что выбранный котел не развивает нужной мощности. В конце концов приходят к выводу о замене котла на более мощный.

Но вот тут уже и доказывать ничего не нужно. Если взять калькулятор и посчитать, что почем, то кирпичный котел 110 кВт оказывается много дешевле стального котла такой же мощности. И не только дешевле, но и гораздо эффективнее.

Почему эффективнее? Потому что конструкция его позволяет наиболее полно сжигать топливо. А это, соответственно, повышает КПД котла, поскольку для выработки одного и того же количество тепла топлива нужно меньше, если оно сгорело полностью.

Но что значит неполное сжигание? Образование сажи – это неполное сжигание топлива, поскольку одна из составляющих любого углеводородного топлива – углерод – не сгорает, а остается на стенках дымоходов в виде сажи.

А в чем еще эффективность? В том, что теплообмен у кирпичного котла лучше. Выработанное тепло максимально переходит в теплоноситель, а в трубу уходят охлажденные газы. Охлажденные до такой степени, которая еще позволяет присутствовать достаточной тяге.

Благодаря этому свойству можно значительно уменьшить объем водяного теплоаккумулятора. Для среднего дома с отапливаемой площадью 100-150 м 2 объем водяного аккумулятора можно уменьшить вдвое, до 1 м 3 . А это, как следствие, очередное снижение материальных затрат и экономия места в помещении.

Итак, выбор твердотопливного кирпичного котла в сравнении с металлическим всегда в пользу первого. Потому что:

• кирпичный более дешевый;
  В сравнении с любым металлическим котлом такой же мощности расходы могут быть ниже более, чем в три раза.
• у кирпичного выше КПД;
  Достигается конструктивом топки, обеспечивающим полное сгорание топлива, а также более эффективным теплообменом с теплоносителем.
• с кирпичным дешевле теплоаккумулятор.
  Поскольку массив котла также накапливает тепло, это тепло отдается теплоносителю еще долго после того, как котел был протоплен и закрыт.

В прошлом веке частные одноэтажные жилища зачастую обогревались дровяной печкой, совмещенной с регистрами (батареями) самотечной системы. Внутри отопителя ставился железный бак – котел с водой, нагреваемой пламенем топки. Данная схема сохраняет привлекательность благодаря энергонезависимости и нетребовательности к качеству твердого топлива. Наша задача – помочь хозяину выбрать печь для дома с водяным отоплением, рассказать о трудностях подключения и эксплуатации.

Печи с водяным контуром – 3 разновидности

Для реализации печного обогрева, совмещенного с радиаторной системой частного дома, применяется 3 вида печей с водяным контуром:

• металлические – стальные и чугунные буржуйки со встроенным змеевиком под нагрев теплоносителя;
• каминные топки с теплообменником – водяной рубашкой;
• отопительные и варочные печи из кирпича со встроенным котлом.

Примечание. Буржуйки для бань, оборудованные баком и змеевиком, конструктивно похожи на перечисленные агрегаты. Приспособить банную печку для нужд парового отопления теоретически возможно, но чересчур хлопотно и неудобно с точки зрения эксплуатации.

Сюда же стоит причислить альтернативный вариант — стальные отопители на дровах, изготовленные своими руками. Подобные изделия заслуживают внимания, поскольку не уступают заводским по надежности и теплоотдаче, зато обходятся гораздо дешевле. Внешний вид буржуйки не всегда играет важную роль.

Предлагаем рассмотреть печки каждой группы отдельно, заостряя внимание на недостатках и достоинствах, важных для домовладельца.

Недостатки металлических буржуек

В дровяных печах заводского изготовления теплоноситель подогревается тремя способами:

1. В верхней зоне топливника либо рядом с выходом дымовых газов установлен водотрубный теплообменник.
2. Одна из стенок камеры сгорания (верхняя или боковая) контактирует с водяной прослойкой, напоминающей рубашку твердотопливного котла.
3. Несколько труб с теплоносителем огибают полукруглые стенки топливника. Снизу и сверху концы сварены в общие коллекторы, как показано на чертеже.

Модификация конвективного обогревателя «Бренеран» (аналог хорошо известного «Булерьяна») с водотрубным теплообменником

Справка. Пример изделия с частичной водяной рубашкой — печь для отопления дома «Термофор Гидравлик», с боковыми трубами – переделанные конвекционные отопители «Бренеран – Акватэн».

Производители зачастую снабжают печки дополнительным нагревателем – ТЭНом мощностью 1…15 кВт. Цель – поддержать температуру теплоносителя и воздуха в частном доме после выгорания порции твердого топлива. Некоторые модели оборудованы варочной панелью на 1—2 конфорки.

Реальное преимущество металлических отопительных агрегатов – низкая стоимость изделия и быстрота монтажа по сравнению с кладкой кирпичной печи. Пример: цена отопителя «Бренеран – Акватэн» мощностью 3.5 кВт — приблизительно 270 у. е. (без дымохода). При монтаже буржуйки своими руками вы потратите еще 50—100 у. е. на материалы, используемые для установки и обвязки.

Серия отопителей «Гидравлик» известного бренда «Термофор» оснащается водяной рубашкой и трубами, опоясывающими топку

Замечание. Стоимость дымоходной трубы, необходимой для любой печки, не учитывается. Цена сильно зависит от высоты подъема, конструкции канала и схемы прокладки.

Теперь разберемся с недостатками:

• что бы ни утверждали производители и продавцы, максимальный КПД воздушно-водяных печей на дровах и угле составляет 60%;
• агрегат одинаково быстро нагревается и остывает;
• теплообменника обычно хватает на обогрев 2—3 небольших комнат (по 1 радиатору в каждой);
• водяному контуру жизненно необходима система циркуляции.

Непросто сохранять чистоту и красоту возле печки, служащей основным источником тепла в доме

Разъясним последний пункт. Если течение воды через змеевик прекратится, элемент перегреется. Сначала теплоноситель закипит, потом испарится и разорвет ближайшее слабое соединение. Позже теплообменник прогорит и окончательно выйдет из строя.

Справедливости ради упомянем вопрос эстетики. Постоянно используя буржуйку для отопления жилища, вы не получите красивой картинки, которую любят показывать производители на фото. Печка довольно быстро загрязнится, в помещении появится древесная и угольная пыль, запах дыма.

Каминные топки — плюсы и минусы

Прямоугольная печь с водяным контуром, изготовленная в виде камина, конструктивно гораздо ближе к ТТ-котлу. Боковые стенки топливной камеры омываются теплоносителем, лицевая и верхняя часть подогревает воздух помещения. Днище получает мало теплоты, поэтому в расчет не принимается.

Позитивные стороны каминных топок, оснащенных водяной теплообменной рубашкой:

• эффективность сжигания топлива – до 70%;
• приемлемая стоимость (сравнительно с кирпичными сооружениями);
• простой и быстрый монтаж;
• печь–камин, оборудованный прозрачной дверцей, отлично впишется в интерьер жилой комнаты.

Справка. Каминная водяная топка «Термофор Аквариус» с теплоотдачей 12 кВт обойдется в 530 у. е. Дополнительные затраты оценить сложно, их величина зависит от способа декоративного оформления камина. Бюджетный вариант: помещаете отопитель на прочное основание, подключаете к радиаторной сети, а отделку выполняете самостоятельно либо откладываете на потом.

Минусы металлических топок сходны с недостатками печей:

• камин быстро разогревается и охлаждается, нуждается в непрерывной циркуляции теплоносителя;
• обеспечивает теплом ограниченное число батарей;
• из-за перепада температур на внутренних стенках образуется конденсат и откладывается сажевый налет;
• полное сходство с натуральным камином достигается за счет оформления – декоративной кирпичной кладки либо гипсокартонной обшивки.

Используя каминную топку в качестве основного источника тепловой энергии, не рассчитывайте на длительное горение с 1 закладки. Пример: полезный объем камеры сгорания вышеупомянутого «Аквариуса» — всего 62 литра, но полностью забить топливник дровами не получится. Придется подкидывать поленья каждые 3—4 часа.

Со временем стенки топливника покрываются сажевым налетом, а панорамное стекло – копотью

Примечание. Большинство стальных печей страдает аналогичным недостатком – в режиме интенсивного горения только успевай подбрасывать дровишки.

Сильные и слабые стороны кирпичных отопителей

Теплообменники устанавливаются внутрь печки двумя способами – в топливнике либо газоходе, на пути раскаленных продуктов горения. Каждый вариант отличается своими нюансами:

• котел в камере сгорания быстро прогревается под воздействием пламени, но образует конденсат и сажу на стенках;
• в случае закипания и образования пара бак может разорваться прямо в топливнике и развалить кирпичную кладку;
• теплообменник внутри дымооборотов гораздо безопаснее, но греется медленнее, поскольку получает меньше тепла.

Справка. Змеевик, помещенный в газоход, должен иметь вдвое большую теплообменную площадь, нежели сравнимый по мощности котел в топке.

Главный недостаток любого кирпичного отопителя – высокая стоимость материалов и кладочных работ. Предположим, вы решите сэкономить и сложить печку самостоятельно. Здесь потребуется опыт, время и техническая возможность — начинать строительство посреди обжитого дома непросто. Оптимальный вариант – закладывать фундамент и печь на этапе возведения стен.

За что же ценятся каменные печки со встроенным теплообменником:

• срок службы несравнимо больше любого теплогенератора – минимум 50 лет;
• способность накапливать тепло, долго обогревать смежные помещения после затухания;
• максимальный КПД – 70…75%;
• в натопленной печи хорошо выгорает сажа, образующаяся на стенках бака и в дымоходе;
• некоторые печки из кирпича – канальная «голландка», «шведка», колпаковая конструкция Кузнецова – могут спокойно отапливать двухэтажный дом.

Интересный факт. Секцию водонагревателя можно добавить в любую печку из кирпича. Толковые мастера–печники знают, как изменить схему и порядовки для установки теплообменного водяного регистра.

Советы по выбору печи

Рекомендация номер один: для нагрева теплоносителя в сети водяного отопления используйте твердотопливный котел. Если необходимо, купите модель длительного горения с объемом загрузочной камеры более 100 литров. Современные ТТ-котлы направляют 75—80% энергии сжигания на разогрев воды и почти не поднимают температуру окружающего воздуха.

Если в силу разных причин вы хотите ставить печь с теплообменником, прислушайтесь к следующим советам:

1. Чугунная или стальная буржуйка хорошо подойдет для небольшой дачи площадью 40—80 м². Отопителя хватит на конвекционный обогрев центральной комнаты, в соседних помещениях расположите батареи.
2. Каминная топка либо железная печка, оснащенная панорамным стеклом, станет удачным украшением гостиной. Одно условие: применяйте изделие в качестве дополнительного источника тепла, а основную нагрузку возложите на газовый либо дровяной теплогенератор. Тогда удастся сохранить чистоту и порядок возле буржуйки.

Пример схемы совместного подключения камина, газового двухконтурного котла и радиаторного отопления

На этапе строительства дома однозначно закладывайте печь из кирпича. Это лучший вариант по сравнению с железными отопителями.

Теоретически мощности каминной топки хватит на отопление квадратуры 100—120 м². Практика показывает: без помощи второго теплогенератора ее придется загружать дровами с интервалом 3—4 часа. Поэтому рассчитывайте на меньшую площадь обогрева.

Важный момент. Все дровяные отопители, оборудованные водным контуром, объединяет одна особенность: из-за интенсивного отбора теплоты поверхности регистра и стенки дымохода обильно покрываются сажей. Единственный выход – топить печку на максимуме, дабы сажевый налет выгорал от высокой температуры. Поддерживать такой режим не всегда удобно.

Как подобрать конструкцию и рассчитать площадь теплообменника в кирпичном варианте печи:

1. Если регистр находится внутри топливника, 1 м² его площади способен передать воде до 10 кВт теплоты. Пример: нужно обогреть помещения 80 квадратов – потребуется около 8 кВт энергии и поверхность теплообмена 0.8 м².
2. Змеевик в дымоходном канале не столь эффективен. Рассчитывайте на теплоотдачу 400—500 Вт с 1 м² регистра.
3. Для удобства чистки котел лучше сделать плоским – в виде бака с подводящими патрубками. Ребристые конструкции из круглых трубопроводов очищать тяжелее. Для монтажа внутри газохода сварите регистр из профильных труб.
4. Материал теплообменника – низкоуглеродистая сталь марки Ст10…Ст20 толщиной 4—5 мм. Допускается применять жаростойкую и нержавеющую сталь 2—4 мм, но ее нужно варить в среде инертного газа — аргона.
5. Использовать готовые чугунные батареи категорически не рекомендуется. Причины: металл дает трещины от температурного шока, а уплотнение между секциями со временем выгорит, появится течь.

Совет. Не завышайте теплообменную площадь контура «про запас». Тело печи получит гораздо меньше теплоты, а вода в регистре может перегреваться и кипеть. Не закладывайте в дымоход трубы из гофрированной нержавейки – ее реальную площадь и качество изготовления определить сложно.

Домашние умельцы постоянно выдвигают различные идеи по усовершенствованию отопителей. Заслуживает внимания вариант со стальными плоскими батареями, применяемыми в качестве печных водонагревателей. Обзор мастера смотрите на видео:

Схемы подключения теплообменника

В рамках данной публикации мы не станем описывать способы изготовления печек, а сразу перейдем к обвязке. Если вы желаете самостоятельно сделать водонагревательную печь, рекомендуем ознакомиться с отдельными руководствами:

• самодельный обогреватель для гаража на твердом топливе и отработке;
• инструкция по каминной и печной кладке;
• схема и порядовка варочной плиты с водяным котлом.

Если вы приобрели заводскую печь с теплообменником, внимательно изучите прилагаемую инструкцию. В документации всегда указаны диаметры патрубков и способы соединения водяного контура с отопительными приборами. Обычно применяется 2 схемы:

1. Открытая система с гравитационным (конвективным) течением теплоносителя.
2. Радиаторная сеть закрытого типа с принудительным движением воды от насоса.

Использовать в данной схеме циркуляционный насос не обязательно, но принудительное движение воды заметно ускоряет прогрев

Примечание. В самотечных схемах нередко используются циркуляционные насосы, установленные на байпасе. Цель – уменьшить перепад температур между подачей и обраткой, повысив скорость теплоносителя и эффективность нагрева. При отсутствии электроэнергии система продолжит работу в гравитационном режиме.

Самотек организуется за счет увеличения диаметров магистралей и уклонов горизонтальных участков. Минимальное сечение разводящего коллектора при гравитационной схеме – 32 мм (дюйм с четвертью), величина наклона – 3…5 мм на 1 погонный метр. Открытый расширительный бак стоит в верхней точке, туда уходит весь воздух, попадающий в систему.

Группа безопасности на подаче условно не показана, но она должна присутствовать обязательно

При закрытой схеме, показанной выше на рисунке, теплоноситель находится под давлением (минимум 1 Бар «на холодную») и движется под напором насоса. Мембранный расширительный бачок располагается в нижней точке и подключается к обратной магистрали через отсекающий кран. Обязателен монтаж группы безопасности с воздухоотводчиком, манометром и сбросным клапаном.

Совет по выбору схемы. Покупая печь для дома с водяным отоплением, домовладелец, очевидно, рассчитывает на автономную работу системы. Отсюда вывод: для совместной работы с водогрейной печью лучше всего подойдет самотечная схема. После отключения света циркуляция в контуре не прекратится и теплообменник не прогорит.

Заключение

Вариант объединения водяных отопительных систем с печами нельзя назвать идеальным. Более того, мы настоятельно рекомендуем избегать подобных схем и устанавливать нормальные котлы. Исключение – особые обстоятельства и условия проживания, например, перебои с электроэнергией либо покупка готового дома с дровяной печкой, куда уже встроен водогрейный контур.