Конструкция и выбор печи для дома с водяным отоплением

Постоянно возрастающие темпы строительства в частном секторе привели к использованию разнообразных систем отопления, в число которых входят и печи с водяным контуром.

Плюсы использования водяного контура:

  • Равномерность распространения тепла по всему дому.
  • Независимость от электричества.
  • Совместимость с иной отопительной системой.
  • Высокая производительность.
  • Доступная стоимость.
  • Разнообразие используемого топлива (дерево, коксовое, угольное, торфяное сырье).
  • Простое обслуживание и автономность.
  • Разнообразие дизайнерского оформления.
  • Нагрев теплоносителя и дымовых отводов.
  • Встраиваемость в существующую конструкцию отопления.
  • Топливная экономия и быстрый нагрев.

Минусы использования:

  • Необходимость регулярного прогрева системы зимой, чтобы избежать ее промерзания и выхода из строя.
  • Низкий коэффициент КПД.
  • Отсутствие автоматики.
  • Регуляция ручной заслонкой.
  • Отсутствие автоматизации рабочего процесса и его контроля.
  • Отсутствие возможности включения отопления без теплоносителя.
  • Большая занимаемая площадь из-за уменьшения теплообменником размера топливника.
  • Повышенный риск возгораемости из-за присутствия открытого огня.
  • Возможность проникновения угарного газа.

Печи

Конструкция и принцип работы

Основной конструктивный элемент – теплообменник или змеевик, устанавливаемый в топливник и через который производится подключение всей водяной отопительной системы. В печном устройстве выкладывают каналы для прохода теплообменника – водогрейный контур.

Высокая теплоотдача и активная циркуляция воды способствует быстрому нагреву помещений и удержанию тепла до остывания всей системы. Помимо воды и водяного контура нагреву подвергаются стенки и дымоход.

Еще один элемент – отопительный радиатор для поступления тепла после сгорания топлива. Подключенные теплообменные регистры и змеевики делают печную конструкцию полноценным и функциональным котлом.

Структура регистра проста — наличие нескольких камер, выполняющих функции качественного и бесперебойного рабочего процесса отопления. Теплоносителем может быть дистиллированная вода или антифриз.

Работа печного оборудования происходит под давлением пара. Конструктивно оно может различаться, а материал изготовления – труба из металла или стальные листы (0,3 см), которые более удобны в уходе из-за возможности легкого удаления накипи.

Регистр максимально нагревает теплоноситель и равномерно распределяет тепло по контуру. Печные резервуары служат для нагрева теплоносителя и образования пара, что способствует увеличению КПД системы.

Печи
Схема установки контура

Варианты печей

Теплообменники, встраиваемые в печь, заполняемые водой и предназначенные для ее нагрева, классифицируются на два типа:

  • Змеевик, изготовленный с применением сварки из стальных труб диаметром 50 мм и толщиной металла от 3.5 мм;
  • П–образный теплообменник из металлических листов в 4 мм из жаропрочной стали в виде коробки.

Установка нагревательного элемента осуществляется внутрь печи двумя методами:

  • В камеру сгорания, где теплоноситель будет нагреваться напрямую от огня в топке.
  • В дымоходную систему, тогда забор тепла будет происходить от проходящих по каналам горячих газов.

Возможен вариант, когда печь имеет варочную плиту, монтаж которой произведен в топку нагревателя. Благодаря предусмотренному отбору теплоты от продуктов горения у плиты нет длинных дымоходов. При сгорании топливо напрямую осуществляет нагрев змеевика.

В дополнение его нагревание происходит от дымовых газов, поступающих в пространство между плитой и духовкой, огибающих ее и выходящих через дымоход. Естественная или принудительная циркуляция нагретого носителя тепла происходит из регистра в систему. Отбор теплоты из топки и продуктов горения приводит к их охлаждению до 150—200 С.

Нерациональность этой конструкции заключается в том, что продукты горения сильно охлаждаются и появляется необходимость в перетапливании плиты для прогрева варочной панели. Результат — нерациональная и неэкономная работа водяного отопления на полную мощность. Чтобы ограничить температуру носителя тепла, потребуется установка теплового аккумулятора.

Иной вариант – двухкамерная печь на дровах, которая не имеет этого недостатка. Ее конструкция предполагает наличие отдельных дымоходов и двух раздельных топок: 1-а для нагрева духовки и плиты, а 2-ая – для обеспечения печного водяного отопления. На высоте 2 м происходит объединение дымоходов в один.

При функционировании первой топки дымы огибают духовку и поступают в газоход под ней. При этом нет участия водонагревателя. Зимой происходит растопка второй камеры, функция которой — обогрев дома, без ее влияния на работу плиты и духовки, что оптимально и экономично.

Печь
Печь с водяным контуром

Выбор печи

Критерии, по которым выбирается печь с водяным отоплением:

  • Общая производительность.
  • Отдача теплообменника.
  • Габариты.
  • Объем термоносителя.
  • Конструктивные особенности и диаметр дымохода.
Выбор теплообменника по производительности осуществляется с учетом его достаточного значения, чтобы компенсировать тепловые потери дома. Расчет тепловой потребности производится с учетом 1 кВт нагревательной мощности на 10 кв. м площади.

Выбор нагревателя производится по правилу: 1 кв. м змеевика вырабатывает 7 кВт энергии. При его расположении в дымоходах и его прогреве продуктами сжигания значения мощности будут уменьшены в два раза.

Можно выбрать печки, изготовленные из:

  • Металла — стальные, чугунные или комбинированные, с дверками от топки из стеклокерамики или огнеупорного стекла. Минус — их дороговизна. Преимущества чугунной печи: теплоемкость, большой эксплуатационный срок, надежность, не подверженность окислению и устойчивость к высокой температуре. Обрамление теплообменника производится из жаростойкой стали.
  • Кирпича. Преимущество – нагрев и теплового носителя, и стенок, и дымоходов конструкции, обогревающих помещения.
  • Металла или кирпича – печи на дровах. Расположение стального бака — возле дымоотвода. Возможна установка змеевика вокруг топки для циркуляции теплового носителя. Для сооружения камина устанавливается топочная дверца из огнеупорного стекла.

Выбор осуществляется и по способу сжигания топливного сырья:

  • Обычный — сжигание твердого топливного сырья для обеспечения длительности горения.
  • Газогенераторный и пиролизный – сырье сгорает при недостатке кислорода и высоком температурном режиме. Благодаря медленному сгоранию дерева и сгоранию древесного газа в другом отсеке, растет КПД сжигаемого топливного сырья и время его сгорания.

Делаем своими руками

Для изготовления металлического котла потребуется лист от 5 мм. Его минус перед трубным регистром — меньшая площадь нагрева. Трудность изготовления трубного регистра — необходимость точного расчета и рабочих условий. Чертежи регистра должны соответствовать габаритам печного сооружения и учитывать планировку помещений и расположение мебели.

Наиболее простой вариант изготовления теплообменника на твердом топливе — буржуйка, где встроена водяная система. Возможно использование в качестве основы толстой трубы, чтобы уменьшить число сварочных работ.

При передвижении теплового носителя самотеком расположение расширительного бака выше, а трубы — больших диаметров, иначе понадобится насос для лучшей циркуляции. Преимущества котлов с насосами — возможность экономии на установке труб меньшего диаметра и на низком расположении системы.

Недостаток — при отключении электричества или выходе из строя циркуляционного насоса возможен взрыв нагретого котла.

Собирается конструкция на месте из-за большого ее веса и габаритов:

  • Предварительный этап — заливка прочного основания с укладкой сверху кирпичного слоя.
  • Укладка колосника возможна на различных этапах. До установки котла – при расположении низа сдвоенной конструкции наравне или выше верха колосниковой решетки. После установки котла – монтаж колосника, дверки, уголка на жарочную панель при низкой печке и установленной чуть выше системе.
  • Установка корпуса, состоящего из двух емкостей, которые соединены трубами.
  • Приваривание теплообменной системы к котлу — труба вывода направлена к расширителю, расположена по кругу, через радиаторы и с противоположной стороны в нижней части подсоединяется труба обратки к котлу.

Инструкция для кирпичного печного оборудования:

  • Закладка основания из бетона.
  • Приготовление раствора происходит с использованием глины и песка (1:2), предварительно замоченного на ночь.
  • Укладка гидроизоляционного слоя на бетонное основание.
  • Распределение слоя раствора по гидроизолированной поверхности.
  • Уклада кирпича. На первом шаге производится формирование поддувал и установка дверцы.
  • Подготовка решетки после укладки нескольких слоев для разделения топки от поддувала.
  • Формирование топки без касания котлом наружных стенок и кладки из кирпича.
  • Формирование бортиков в конце 1-го ряда топки для установки крепежных уголков под котел.
  • Для вывода труб подачи и обратки должны быть предусмотрены проемы сбоку.
  • Вывод дымоотводных стен и наличие каналов для рассеивания излишнего тепла, для угарного газа и золы.
  • Выкладка дымоотвода.
  • Подключение котла к отопительной системе, его заполнение теплоносителем и проверка.

Правила эксплуатации

  • Запрещено использование печного оборудования с незаполненным теплообменником из-за возможности его быстрого прогорания.
  • При работе печного оборудования запрещено отключение теплообменника от отопительной системы. Нагреваясь, жидкость расширяется и возможен взрыв из-за повышенного давления.
  • Запрещена подача холодной жидкости в нагретый теплообменник. Перепад температур может стать причиной его повреждения.
  • Чтобы повысить эффективность системы отопления возможно использование циркуляционного насоса.
  • Необходимо обустройство крана для слива жидкости в самой нижней точке системы отопления.
Печь
Схема подключения печи к системе отопления

Блиц-советы

  • При нерегулярном проживании в доме, чтобы избежать замерзания жидкости в контуре рекомендуется использование незамерзайки. Возможно использование антифриза или слив жидкости из системы при непроживании в жилище.
  • Обустройство водяной отопительной системы производится в части дома, где нет выхода поверхности нагрева печного оборудования.
  • При работе со сваркой, изготавливая теплообменник, сварочные швы должны быть сдвоенными из-за температурного режима в топке от 1000 градусов. Иначе возможно быстрое прогорание этих мест.