Как работает отопительная печь с водяным контуром?

Всеобщая газификация и развитие технологий, казалось, должны были изжить печи, как средство отопления дома. Но высокая стоимость подвода газа, оборудования и монтажа, дали новую жизнь печному отоплению.

Принцип работы и устройство печей с водяным контуром

Материалы, которые применяют для изготовления таких печей: чугун или же котловая сталь. Они предназначены для работы под давлением пара. Применять их можно как основной источник отопления помещения, так и как дополнение.

В изготовлении теплообменников для печей используют такие материалы, как листовая сталь толщиной 3-5 мм или металлические трубы. Место дислокации теплообменников — внутри обогревателя. Также они могут быть различной конструкции. За счёт простой обработки при производстве регистра и непринуждённого ухода, а конкретно – лёгкая очистка от оседающих при топке продуктов, листовая сталь имеет намного большее распространение. Целью хорошего регистра является достижение максимального температурного режима воды и обеспечение её равномерной циркуляции. Если понадобится изготовить теплообменник, то обладая навыками выполнения сварочных работ, это не составит труда.

Стоит уточнить, что регистром называется конструкция, состоящая из соединённых между собой гладкостенных труб. Структура регистров легла в основу создания радиаторов отопления различных видов. Трубы в основном располагаются в горизонтальной плоскости, а соединяются они между собой короткими перемычками, через которые также проходит водяной теплоноситель.

Горячие газы, проходят через каналы резервуара нагревания и тем самым, передают тепловую энергию воде. В печке может применяться несколько резервуаров, посредством которых повышается коэффициент полезного действия. Целью резервуара под номером один, является нагрев воды, второй же обеспечивает нагревание до образования пара. Чтобы достигать максимального нагрева до состояния пара, по возможности рекомендуется выделить для печи отдельное помещение.

Принцип работы

Кроме печи, нагревательным элементом системы с водяным контуром, является теплообменник, который встраивается в топку или дымоход. Вода, проходящая через регистр, нагревается, а затем поступает в трубы и радиаторы, отдавая тепло. За счет разницы температур на входе и выходе из теплообменника жидкость циркулирует в контуре.

Для оптимальной работы в систему встраивают циркулярный насос, который позволяет более равномерно распределить нагретую жидкость по трубам.

Водяной контур необходимо отпрессовать и удалить воздух. Нагреваясь, вода увеличивается в объеме и чтобы система не взорвалась необходимо предусмотреть расширительный бочок. При использовании контура закрытого типа, резервуар может быть в любом месте, в открытой системе расширительный бочок устанавливается максимально высоко.

Принцип работы

Для стравливания давления в системе, в ней должен быть предусмотрен автоматический воздухоотводчик для выпуска лишних газов из теплоносителя и предохранительный клапан. Устройства можно объединить в комплекс безопасности, включив в нее манометр.

Таким образом, если включить в систему обогрева дома печь длительного горения на дровах из кирпича с водяным контуром можно существенно сэкономить на отоплении.

Важно! Наличие водяного контура необходимо учитывать на этапе проектировании системы отопления в доме.

Как сделать печное отопление в частном доме: варианты устройства с воздушным и водяным контурами

Паровое отопление в частном или загородном доме может быть построено по одно- или двухтрубной схеме.

Однотрубная

В первом случае батареи подсоединяются последовательно. Пар проходит по трубам от одного радиатора до следующего, нагревая первую батарею больше других. В силу такой особенности однотрубная система подходит для небольших помещений (до 80 м²).

Двухтрубная

Двухтрубная схема отопления справится с основной задачей в больших домах. Она равномерно прогревает все батареи, так как подводящая и отводящая трубы подсоединены к радиаторам параллельно.

Печное отопление – это классика для холодной России, но почему-то часто оно рассматривается лишь как альтернатива отоплению центральному, электрическому или газовому. Между тем, печь с водяным контуром для отопления дома может обеспечить его обитателей не только желанными ваттами тепловой энергии, но и горячей водой для бытовых и санитарно-гигиенических нужд.

Современную печь-камин с успехом применяют для отопления частного дома

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.

Читайте также:  Изготовление портала для электрического камина

Типы отопительных печей

Все современные отопительно-варочные печи, у которых имеется встроенный водяной контур, условно делятся на системы с дополнительным фундаментом и не имеющим его. Последняя конструкция является мобильной и наиболее популярной у современного потребителя. Она более компактна и успешно справляется со всеми функциями аналогичной стационарной установки.

Дровяная печь с водяным контуром представляет собой обыкновенную топку со стенками из металлических листов толщиной 4-6 мм. В простенках топки располагаются трубки теплообменника. В них постоянно циркулирует до 40 литров воды, которая нагревается энергией сгорания твердого топлива.

Отвод теплой воды из печки для бытовых нужд или в систему отопления частного дома осуществляется через блок соединительных патрубков. Температура и давление контролируется визуально по панели с соответствующими датчиками. Все дровяные топочные установки, где есть водяной контур, имеют конвекционную решетку для выхода теплого воздуха и дымоход удаления продуктов сгорания.

Принцип установки и работы системы

Схема водяного отопления двухэтажного дома на дровах

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

Принцип установки и работы системы

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

Печное отопление с водяным контуром: монтаж своими руками

Для монтажа системы отопления своими руками не лишним будет уже имеющийся опыт обустройства каминов или укладки кирпича. В случае отсутствия необходимого опыта и умений, следует доверить установку отоплительной системы профессионалам, поскольку поломка любого механизма обогрева потенциально опасна.

Самая важная деталь в готовой конструкции — теплообменник. Приобрести оный можно в магазине, или же изготовить самостоятельно из труб и листов железа. Можно внедрить змеевик в уже действующую печку, или же установить теплообменник и позже уложить кладку камина.

Стены змеевика обязаны быть не менее пяти миллиметров. При строительстве угольного камина, сделать их нужно ещё толще, в противном случае они могут прогореть. В теплообменнике толщина слоя воды должна быть больше четырех сантиметров, иначе она может начать кипеть. Его нельзя устанавливать вплотную к стене топки из-за расширения змеевика от получаемого жара — лучше оставить зазор в два сантиметра.

Самое важное — продумать нюансы пожарной безопасности своего обогрева. Облицовку следует выполнить материалами не поддающимися огню, например — кирпичом. Между камином и перегородками из древесины необходимо оставить воздушные прослойки во избежание перегрева и последующего пожара.

Подробные схемы систем обогрева можно найти в интернете. За котел с водяным контуром для отопления дома лучше не браться, если нет уверенности в собственных силах.

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

  3. На этапе строительства дома однозначно закладывайте печь из кирпича. Это лучший вариант по сравнению с железными отопителями.
  4. 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:

Совет. Не завышайте теплообменную площадь контура «про запас». Тело печи получит гораздо меньше теплоты, а вода в регистре начнет перегреваться и закипать. Не рискуйте и не закладывайте в дымоход трубы из гофрированной нержавейки – ее реальную площадь 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:

Как сделать водяной контур в кирпичной печи

Специалисты отмечают следующие достоинства системы:

Виды печей и каминов для отопления дома

  • Кирпичная печь с котлом водяного отопления является неплохим аккумулятором тепла. То есть, кроме запуска и транспортировки теплоносителя печь сама неплохо накапливает и отдает тепло в помещение, в котором она расположена.
  • Конструкция дополняется варочной панелью, что позволяет экономить прочие энергоносители. Причем для совмещения плиты и печи не придется делать разные дымоходы, достаточно одного.
  • Передача тепла равномерная, вода будет прогреваться постепенно, а значит, температура теплоносителя не снизится до тех пор, пока не погаснет огонь в топке. Таким образом прогрев помещений осуществляется в мягком и постоянном режиме.

Печка остывает долго, поэтому жидкость останется горячей, поддерживая тепло в комнатах дома. Минус только один – сложности при обустройстве системы.

Самые распространенные ошибки:

Как сделать водяной контур в кирпичной печи
  1. Встроенный теплообменник в топливник печи не работает в должном режиме из-за снижения объема. КПД уменьшается, при интенсивной циркуляции охлажденной воды накапливается сажа, что приведет к порче всей системы.
  2. При встраивании теплообменника в дымовые каналы нарушается пропускная способность элементов. Это приводит к возврату угарного газа в помещение, отравлению.
  3. Вмурованный в кладку теплообменник при нагревании расширяется, расшатывая кладку, печь, соответственно, все строение быстро разрушится.
  4. Теплообменник высокой мощности встроен в дымоход, из-за чего снижается температура дымовых газов (происходит охлаждение водой). В итоге образуется конденсат, разрушающий всю систему, трубу и саму печь.

Чтобы не допустить неприятностей, следует либо пользоваться готовыми конструкциями, либо вызывать мастеров, которые умеют обустраивать систему отопления из печи с водяным контуром.

Виды теплообменников и зоны их расположения в печи из кирпича

Различаются элементы по типу материала, из которого они изготовлены:

  • Медь. Металл с высоким показателем теплопроводности, но внутри печей применять нельзя. Температура оплавления медных элементов 1083 С, в топке температура поднимается до 1400 С.
  • Чугун. Прочный и стойкий к огню, коррозии материал, но хрупкий и не переносящий перепадов температуры. Если в теплообменник долить порцию холодной воды, когда теплоноситель уже нагрет, чугун лопнет.
  • Сталь. Хорошая альтернатива, но только если это жаропрочные сорта стали, причем толщина стенки должна быть 3-5 мм, трубы следует брать бесшовные. Недостаток в нестойкости к коррозии, поэтому следует брать стальные теплообменники для печей, работающих в закрытой системе отопления.
  • Нержавеющая сталь. Это хороший выбор для владельцев частных домов. Марка изделия AISI 3040 гарантирует прочность, длительность срока службы, износостойкость и неподверженность коррозии.

Из чего делать теплообменник

Своими руками деталь можно изготовить из листовой стали или трубы.

Особенности следующие:

Как рассчитать мощность теплообменника и его размеры

Стандартная формула расчетов – на 10 м2 площади нужно 1 кВт тепла. Чтобы просчитать мощность теплообменника, нужно взять за правило, что с 1 м2 элемента можно снять до 10 кВт тепла. Средние подсчеты показывают – при отоплении дровами с 1 м2 теплообменника в топливнике выходит до 6 кВт тепловой энергии в час. При отоплении углем до 8-10 кВт в час.

Пример расчета площади для дома, которому в час нужно 15 кВт тепловой энергии по формуле S=Q/Qу равно 15/6=2,5 м2. Здесь S = площадь дома, Q – тепловая энергия требуемая, Qу – тепловая энергия выделяемая. Расчет приведен для топки из стального листа. Получается, что общая площадь теплообменника, соприкасающегося с горячей средой в топке, равна 2,5 м2.

Как сделать водяной контур в кирпичной печи

Правила монтажа водяного контура в печь

Чтобы поставить самодельный котел в печку для водяного отопления необходимо соблюдать правила:

  • теплообменник устанавливается только в печь, которая предусматривает наличие элемента;
  • после изготовления теплообменника его опрессовывают под давлением в 6 бар до установки на место и после монтажа в топку;
  • компенсационный зазор между стенками печи и теплообменника должен быть не менее 5 мм, сюда лучше поместить жаропрочный уплотнитель;
  • для соединения с трубами перемещения теплоносителя применяются жаропрочные уплотнители.

Правила эксплуатации

Требований немного:

  1. Нельзя запускать работу без жидкости. Также запрещено отсекать теплообменную систему от отопления при работающей печи.
  2. Доливать холодную воду в систему при нагретой жидкости нельзя, чтобы не спровоцировать прорыв сварных швов.
  3. Для увеличения эффективности можно поставить циркуляционный насос с байпасом.

Полезные дополнения

Собираемые в домашних условиях самодельный котел длительного горения нужно снабдить приборами контроля – манометром и термометром. Если же вы решили установить на свой агрегат комплект автоматики и вентилятор – нагнетатель, то нужно будет выполнить для него посадочное место. Вентилятор ставится в верхней крышке корпуса, электронный блок управления лучше сделать выносным, закрепив его на ближайшей стене внутри помещения топочной. Датчики температуры и давления врезаются в корпус водяной рубашки. Обычные показывающие приборы в этом случае не следует игнорировать, ведь они смогут работать при отключенной электроэнергии. Поэтому их тоже лучше поставить, поскольку далеко не каждый электронный дисплей отображает давление теплоносителя.

Читайте также:  Выбор печи на дровах для дачи – как не «прогореть»

После сборки котлы отопления на дровах надо обязательно проверять на проницаемость сварных швов. С помощью компрессора это сделать просто: заполнить водой рубашку аппарата и создать в ней избыточное давление 3 Бар. Перед испытанием швы обязательно нужно очистить от шлаков. Раковины и непроваренные места дадут о себе знать течью. Когда компрессора в хозяйстве нет, отопительную установку потребуется разжигать и протапливать на улице до создания критического давления в рубашке 3 Бар. Контроль за давлением и температурой воды можно осуществлять по термометру и манометру.

Обшивку водяной рубашки и внутреннюю часть всех дверец самодельного агрегата рекомендуется покрыть теплоизоляционным материалом. В качестве последнего применяются асбестовые листы и базальтовая вата, которые не боятся высоких температур. Для наружной облицовки изоляции можно применить тонкий металл 0.3—0.5 мм с полимерным покрытием желаемого цвета.

Подготовительные работы перед сборкой обогревателя

Буржуйка является источником повышенной пожароопасности. Поэтому размещая её в углу помещения или около стены, необходимо:

  1. Повесить на печь защитные экраны.
  2. Поднять её от пола, а пол под ней возле дверей топки и зольника защитить кафельной плиткой или асбестовыми плитами.

    Стены и пол в месте установки буржуйки должны защищаться несгораемыми материалами, а сама печка —подниматься на теплоизолирующее основание

  3. В стене разметить отверстие дымохода. Наметить его крепление на внешних стенах.
  4. Наметить расположение расширительного бака.
  5. Провести магистрали с водой.
  6. Выбрать модель бойлера.

Для изготовления печурки-времянки понадобятся следующие инструменты и материалы:

  1. Болгарка.
  2. Электро- или газосварка.
  3. Электрическая дрель и свёрла.
  4. Слесарный инструмент: плоскогубцы, молоток, напильник, шлифовальная бумага, линейка, метчик.
  5. Сантехника: фитинги-американки, гайки под фитинги, шарнирные краны, переходники.
  6. Уплотнитель или силикон для фитингов.
  7. Металлический лист из легированной стали.

В качестве основы для изготовления печи могут использоваться:

  1. Металлические бочки объёмом от 20 до 200 л.
  2. Автомобильные диски от 2 шт.
  3. Баллоны из-под пропана или углекислоты.
  4. Толстостенные металлические трубы диаметром от 150 до 350 мм.
  5. Металлические фляги для воды на 20, 30 или 40л.

    Одним из самых популярных решений для изготовления буржуйки своими руками является переделка старого газового баллона

Если указанные материалы есть под рукой, значит, уже 2/3 конструкции будущей печки готово. Осталось лишь собрать всё в единое устройство.

Выбираем доступный материал для изготовления устройства. Учитываем, что для алюминиевого рекуператора материала нужно в два раза больше, чем для медного из-за свойств установки печи с теплообменником высотой в 500 мм понадобится:

  1. Медная или алюминиевая трубка диаметром 16 мм длиной 50 м.
  2. Газовый баллон или баллон из-под сжатого газа.
  3. Труба для дымохода диаметром 150–210 мм.

Пошаговая инструкция изготовления времянки с бойлером:

  1. Обрезаем газовый баллон. Подвариваем ножки.

    Сначала у газового баллона необходимо срезать верхнюю часть

  2. Вырезаем отверстие для дымохода диаметром 150–210 мм.
  3. Делаем отверстия для колосника диаметром 30 мм (24–25 шт.) в нижней части баллона. Приток воздуха через топочное отделение должен соответствовать диаметру дымохода.

    В нижней части баллона делаются отверстия для удаления золы и образования тяги

  4. Металлический лист сгибаем и привариваем к нижней части или к ножкам. Так мы формируем зольник. Если помещение позволяет, можно сделать коробку для сбора золы и поставить под буржуйку.

    К поверхности, где просверлены отверстия, привариваем металлическую коробку для устройства зольника

  5. Изготавливаем дверцу печки. Паяем ручку к крышке. Крепим навес. Прикрепляем крышку к топке. Дополнительного воздуховода не нужно, достаточно притока воздуха через отверстия колосника.

    Для горения топлива достаточно воздуха, который будет поступать через отверстия колосника

  6. На трубу дымохода аккуратно наматываем трубку теплообменника (медь или алюминий). Чтобы он не пружинил, его стоит припаивать через один виток к дымопроводу. Для этого воспользуемся сваркой.
  7. Закончив сборку теплообменника, на концах трубок с помощью фитингов крепим переходники с кранами. На нижнем патрубке устанавливаем тройник с шарнирным краном для слива и заправки воды в теплообменник.
  8. Проводим гидравлические испытания. Следует набрать воду в получившуюся систему и провести испытания под давлением в 4–6 атмосфер. Избыточное давление позволяет испытать прочность всех узлов, соединений и проверить герметичность.