Как улучшить работу печи чтобы печка лучше грела

Большинство владельцев частных домов с основным или резервным отоплением от обычной кирпичной печи на твердом топливе используют традиционные способы кладки по определенным проектам. И даже не догадываются о том, что существуют народные, проверенные временем и очень простые дополнительные способы увеличить КПД печи.

Однажды мне пришлось побывать в командировке в небольшом селении, расположенном в Сибири. В «гостиничном» номере размером 3х4 метра стояла кирпичная печь. Я занес две охапки дров и растопил ее.

Каково же было мое удивление, когда в достаточно холодной комнате (на улице был мороз – 30 С) уже через 10-15 минут стало тепло. А ведь дрова только начинали гореть!

Минут через 40 пришлось приоткрыть форточку, только после этого я заметил в дымоходе металлическую трубу диаметром около 200 мм, из которой шел по-настоящему горячий воздух, мгновенно нагревающий помещение.

Ни в каких схемах и предлагаемых проектах я не встречал подобные доработки. Остается лишь сожалеть о том, что народная мудрость с очень большим трудом пробивает себе дорогу к заслуженной популярности.

Но давайте уточним, что же такое КПД печи. Коэффициент полезного действия – это эффективность устройства по преобразованию и/или передаче энергии. Если применить это определение к печи, то ее КПД будет выражаться в соотношении тепла, переданного помещению, к количеству тепла, теоретически содержащемуся в топливе.

Измерить КПД конкретной печи и выдать технический паспорт с конкретными данными ни теоретически, ни практически невозможно.

Причины следующие.

1. КПД печи неравномерно на различных этапах топки. Он может быть измерен в определенный промежуток времени и иметь разные значения на протяжении всего времени топки. Т.е. при разном периоде протапливания печи их средние КПД будут разными.
2. Коэффициент полезного действия печи имеет разные значения при сжигании сухого и сырого одноименного топлива.
3. КПД зависит от тепловых потерь с уходящими газами, химических и механических потерь неполноты сгорания топлива, которые зависят не только от устройства печи, но и от атмосферного давления, температуры и влажности воздуха.

Учесть все параметры можно только теоретически и для определенного этапа топки. Так что если вам предлагается печь с указанием значения КПД, то это лишь рекламный ход.

Я предлагаю вам способы простого, но очень эффективного увеличения КПД. Предлагаю их всем, кто собрался сложить печь своими руками или пригласил печника, который не знает о подобных способах.

Способ 1. Изменение поддува

Те, у кого печь – основной и единственный источник обогрева жилых помещений, знают, что при растопке в первые 30 минут горения твердого топлива температура в комнатах продолжает падать на 2-3 градуса. Скорость падения температуры в несколько раз больше, чем охлаждение комнаты при обычном остывании печи.

Происходит это из-за того, что в момент растопки печи мы открываем трубу, и теплый воздух из помещения устремляется наружу, а его место занимает холодный воздух, который засасывается разряжением, созданном в помещении, и резко охлаждает квартиру. Скорость охлаждения комнаты или дома в целом продолжает увеличиваться.

Нагрев помещения будет происходить лишь после достаточного прогрева кладки печи, то есть с того момента, когда скорость нагрева комнаты от тепла печи станет больше скорости охлаждения помещения засасываемым холодным воздухом. Процесс подсоса холодного воздуха не прекращается весь период протапливания печи, до полного закрытия вьюшки. Именно поэтому КПД печи имеет слишком малое значение, которое может колебаться в довольно больших пределах.

Устранить этот недостаток отапливания помещения с помощью печи и увеличить эффективность нагрева воздуха можно простым приспособлением: в поддувало нужно встроить металлическую трубу с заслонкой (как у карбюратора автомобиля).

Труба будет играть роль поддувала – заборника, который обеспечивает подачу воздуха не из помещения, а из пространства подполья. Само же поддувало будет выполнять роль сборника золы и тоннеля, через который поступает воздух.

Для обеспечения естественной вентиляции помещения в процессе растапливания печи можно прикрыть заслонку: воздух начнет циркуляцию в обычном для такой печи режиме. Подобное устройство забора воздуха не только сохраняет тепло во время розжига, но и повышает эффективность нагрева помещения во время топки .

Однако, так как при таком устройстве подсос холодного воздуха происходит в подполье, а в комнате воздух остается недвижим, то в зимнее время подполье начнет остывать до минусовых температур. А холодное подполье – это не только холодный пол, но и угроза запасам продуктов, которые обычно хранятся в голбцах.

Чтобы исключить остывание подполья, можно пойти двумя путями: отделить отсек забора воздуха от общего подполья или надеть на конец трубы удлинитель с выводом забора воздуха на улицу. В качестве удлинителей могут быть использованы ПВХ или резиновые трубы диаметром 50 мм.

Для тех, у кого в пространстве под полом сохраняется повышенная температура (у меня, например, зимой в подполье +10+11С, что нежелательно для нормального хранения овощей), такой способ увеличения КПД печи принесет дополнительную пользу.

Экономию, которую можно получить от такого простого устройства, даже трудно подсчитать. Ведь КПД печи увеличивается еще и за счет резкого снижения расходов на твердое топливо.

Способ 2. Использование тепла дымохода

Всем известно, что нагретый в топке печи воздух (независимо от количества оборотов печи) на выходе из дымохода имеет достаточно высокую температуру. Происходит это потому, что в процессе топки кирпич печной кладки прогревается. Чем больше прогрев (то есть чем дольше мы топим печь), тем меньший отбор тепла производится кирпичом дымохода, тем выше температура газов на выходе из трубы и тем меньше коэффициент полезного действия печи.

Для увеличения КПД печи необходимо дополнительно использовать температуру горячих газов, идущих по дымоходу.

Для этого встройте в колено дымохода металлическую круглую или с квадратным сечением трубу диаметром 200-300 мм с небольшим наклоном к плите печи. Количество труб, которые можно встроить в колено дымохода, зависит от размеров печи, количества колен и вашего желания. Скорость нагрева помещения резко возрастет за счет высоких свойств теплопроводности металла и дополнительного отбора дымоходом их тепла и передачи его в отапливаемое помещение.

Естественно, КПД печи возрастет на количество дополнительно отобранного тепла, при котором горячие газы дымохода печи будут нагревать трубу, которая создаст движение воздуха и дополнительно увлечет за собой горячий воздух от плиты. Оба потока будут перенаправляться по трубе на другую сторону печи и, если это выход в другую комнату, то будет происходить ее быстрый и прямой нагрев.

Дело в том, что горячая труба производит нагрев воздуха, циркулирующего в помещении, не создавая разряжения, а лишь усиливая движение все более теплого воздуха.

Проверено на практике: КПД печи становится намного выше, нагрев помещения происходит быстрее, экономия топлива ощутимая. Попробуйте – не пожалеете. Одно условие: такую доработку легче встраивать во время кладки печи. Так что если вы делаете кладку печи своими руками, то свобода действий и место установки труб – в ваших руках!

А если вы примените и первое, и второе предложение на практике для уже действующей печи, то сразу заметите разницу в скорости нагрева помещения и экономии топлива до и после доработки! Гарантирую!

Как от печи получить максимум тепла?

Думаю, что каждый хочет получить от печи максимальное количество тепла при сжигании одного и того же количества дров. Я тоже не исключение. Здесь хочу поделиться, что я для этого делаю.

1. Использую сухие дрова

Вот сравните сколько энергии получается при сжигании дров разной влажности:

Влажность 50% — 9300 кДж/кг

Влажность 20% — 16300 кДж/кг

Влажность 15% — 18000кДж/кг

Здесь мы видим, что с 1 кг сухих дров можно получить в 2 раза больше энергии, чем с сырых.

Чтобы дрова хорошо просохли, нужно защитить их крышей от осадков и обеспечить сквозняк. Для этого дрова обычно сушат под навесом 1,5-2 года.

Я обычно покупаю дрова весной, в марте-апреле, складываю их под навесом, они сохнут два лета и к следующему отопительному сезону они сухие.

2. Топлю печь не более двух часов за раз.

Чем сильнее кирпич нагрелся, тем меньше он может аккумулировать теплоты уходящих газов. Чем дольше топить печь, тем больше тепла будет вылетать в трубу.

3.Топлю печь 2 раза в сутки.

За 10-12 часов после топки внутренняя поверхность кирпича уже достаточно остыла, чтобы воспринимать тепло отходящих газов, а наружная поверхность кирпича еще теплая и отдает тепло в помещение. Делал замеры температуры в топке сразу после прогорания дров — 320-360 градусов, а через 10 часов 80-90 градусов. Температура наружных стен печи при таком режиме эксплуатации в течении суток колеблется от50 до 60 градусов.

4.Подготавливаю дрова перед растопкой.

Дрова заношу с улицы сразу как протопилась печь и складываю их перед печью. Перед топкой за полчаса — час закладываю дрова в топку, чтобы они нагрелись, и затем уже разжигаю. Делаю это для того, чтобы топка максимально быстро нагрелась до температуры выше 600 градусов. Только в этом случае происходит полное сгорание дров.

Прочистную дверку нижнего горизонтального канала открыл и закрыл отверстие стеклом на герметике, чтобы иметь возможность наблюдать за огнем и дымом в этом канале. Через стекло в луче фонаря хорошо видно сколько идет дыма.

При розжиге холодных дров дым идет плотной стеной и довольно долго. Если я разжигал уже подогретые дрова, то дым был заметен только в луче фонаря и постепенно он исчезал, что говорит о более полном сгорании, ведь дым — это недогоревшие частицы.

5.Верхний розжиг

Также, наблюдая через стекло, я заметил, что при верхнем розжиге дров дыма идет значительно меньше, чем при нижнем и исчезает он быстрее. Отсюда сделал вывод, что при верхнем розжиге получается более полное сгорание.

Также при верхнем розжиге одно и то же количество дров горит примерно на полчаса дольше, чем при нижнем.

6.Подаю вторичный воздух

Для увеличения полноты сгорания подаю в топку вторичный воздух. Это делаю через съемные конфорки в варочной плите. Наблюдал через стекло, что при подаче воздуха через конфорку языки пламени длиннее, чем через поддувало. При открывании поддувальной дверки пламя уменьшается. Это вы можете увидеть на видео в конце статьи. Видимо это происходит из-за того, что поток воздуха через колосник сильно охлаждает топку.

Решил, что когда буду переделывать печь, то сделаю ее без зольника, с подовым горением и подачей вторичного воздуха. Причем подача вторичного воздуха должна быть регулируемой. Она нужна через 10-15 минут после растопки и до конца активного горения. Когда в топке угли и нет языков пламени подачу вторичного воздуха нужно закрывать. Если за время топки делается несколько закладок дров, то после каждой закладки опять нужно его открывать.

7.Делаю минимальное количество закладок за одну топку.

Желательно загрузить нужное количество дров в топку сразу, чтобы потом не подбрасывать. При подбрасывании через топочную дверку поступает большое количество комнатного воздуха, который охлаждает топку и всю печь. Если все же необходимость в добавлении дров есть, то это лучше делать когда огня уже нет, а угли еще не прогорели и светятся красным. В этом случае температура в топке быстрее поднимается до необходимой для полного сгорания дров.

8.Вовремя закрываю задвижку на трубе.

После того, как закончилась фаза активного горения дров я прикрываю задвижку. Оставляю зазор около 2 см. После того как угли полностью прогорели — закрываю. Если задвижку не закрыть, то печь значительно быстрее остывает, проверено. Пару раз забывал закрыть задвижку на ночь, к утру печь остывала до 30 градусов.

Отопление от печки с водяным контуром

Система водяного отопления от дровяной печи

С каждым годом строительство индивидуального жилья увеличивается, популярность загородных частных домов все больше возрастает. В современном строительстве используется большое количество отопительных систем, но обычное печное отопление с водяным контуром также широко применяется, даже в пределах города, где купить дрова не всегда просто.

Свои дома человечество обогревает посредством дров с далеких времен, печи в жилищах со временем модифицировались, к ним придумали котлы с водяным контуром.

Преимущества водяного контура

Обычная печь на дровах распространяет тепло неравномерно — жарко возле топки, а чем дальше от печи, тем холоднее. Дома некомфортно, потому что везде разная температура: пошел посмотреть телевизор – прохладно, пришел на кухню греться. С водяным отоплением дома таких неудобств нет, напротив, все тепло равномерно распространяется по всем комнатам.

К тому же печь может не только отапливать, такое отопление на дровах обычно устанавливается над варочной печной плитой, то есть можно готовить, что повышает КПД. Печь с водяным контуром это, по сути, твердотопливный котел, но здесь, кроме встроенной системы, дополнительно несут в дом тепло сама печь, дымоходы, которые даже после завершения топки долгое время остаются нагретыми.

Печи с водяным контуром широко применяются в сельской местности, где отсутствует газовое снабжение. При выборе водяного отопления не нужно покупать дорогостоящий газовый котел промышленного производства. Дровяной котел — экономный способ отапливать дом.

Кирпичная печь с водяным отоплением — минусы

Водяное отопление от кирпичной печи на дровах

Одним из минусов водяного контура считается то, что котел уменьшает полезный объем топки. Для компенсации этого момента при кладке печи нужно предусматривать необходимую ширину котла. В случае устройства теплообменника в готовую печь придется чаще подкладывать дрова при ее топке.

Мастера рекомендуют перекладывать печь при устройстве водяного контура, так как тепловая энергия будет уходить на нагрев топливника, оставляя стены печи плохо прогретыми. Хорошо прогреваться будет лишь верхняя часть, где находятся дымоходы.

Дома, где есть водяное отопление, должны регулярно протапливаться зимой, в противном случае вся система может перемерзнуть и выйти из строя.

Здесь есть два выхода: использовать антифриз или сливать воду из системы на время отсутствия в доме.

Принцип установки и работы системы

Схема водяного отопления двухэтажного дома на дровах

Комбинированная система отопления частного дома

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.

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.

Как соорудить дома водяную печь?

• Есть три способа провести печное отопление с водяным контуром своими руками:
• купить стальную печь у производителя, услуги которого включают установку системы;
• нанять мастера — специалист подберет материал, сделает устройство, выложит печь и установит котел;
• сделать самостоятельно.

Как сделать такую печь самостоятельно

Принцип устройства котла для водяного отопления

Можно сделать такую систему самому? Вполне, достаточно лишь опыта в сварочных работах и в кладке кирпича при сооружении печи. Сначала нужно приготовить котел (регистр, змеевик, теплообменник).

Такое устройство можно купить или изготовить самостоятельно, используя листовое железо и трубы. Так как полный процесс работы по изготовлению и устройству водяного контура невозможно уложить в короткий обзор, ниже представлены основные рекомендации.

Варианты изготовления и рекомендации

Водяное отопление от печи на дровах — схема

Для котла используют лист металла толщиной не менее 5 мм, и делают его конструкцию такой, чтобы был максимальный нагрев воды, для дальнейшей циркуляции. Сваренный из листовой стали котел прост в изготовлении и эксплуатации – его легко очистить.

Но такой теплообменник обладает меньшей площадью нагрева, в отличие от трубного регистра. Трубный регистр трудно сделать дома самостоятельно – нужен точный расчет и подходящие условия для работы, обычно такие котлы изготавливают по заказу специалисты, которые сами устанавливают систему на месте.

Самый простой способ твердотопливного теплообменника — это обычная буржуйка с встроенной водяной системой. Здесь можно взять толстую трубу за основу, тогда сварочных работ будет значительно меньше.

Внимание! Все сварочные швы нужно делать сдвоенными, так как в топке температура не ниже 1000 градусов. Если проваривать обычные швы, то есть вероятность, что это место быстро прогорит.

Чертежи регистра выполните в соответствии с размерами печи дома. Планировка комнат дома и расположение мебели тоже нужно учитывать. Здесь надо обратить внимание, что выбирать схему лучше с листовыми котлами – на них нет трубных изгибов, соединенных в один неразрывный контур. Такую конструкцию сооружать не так хлопотно. Она удобна еще и тем, что после установки можно без проблем использовать варочную плиту, чего нельзя сказать о некоторых трубных котлах.

Регистр из гладких труб — чертеж

Когда теплоноситель двигается самотеком, то нужно расширительный бак поднимать выше, а трубы использовать больших диаметров. Если трубы будут недостаточного размера, то без насоса не обойтись, так как не будет хорошей циркуляции.

У котлов оборудованных насосами есть свои плюсы и минусы: можно сэкономить, поставив трубы меньшего диаметра и не поднимать систему так высоко, но есть один существенный минус — когда отключат электричество или сгорит циркуляционный насос, то нагретый котел может просто взорваться.

Сборку конструкции лучше производить дома, на месте, так как устройство, как и отдельные детали, имеет очень большой вес и габариты.

Установка системы

Теплообменник из чугунной батареи

• Перед установкой заливают прочный фундамент, сверху на который лучше уложить слой кирпича.
• Укладывать колосник можно на разных этапах: до котла, если сдвоенная конструкция, нижняя часть которой может быть наравне или выше верхней части колосниковой решетки, когда печь низкая, а система ставится чуть выше, тогда колосник, дверцы, уголок на плиту обычно ставят после монтажа котла.
• Устанавливается корпус — обычно он состоит из двух емкостей, соединенных между собой трубами.
• К котлу приваривается вся теплообменная система: выводящая труба идет к расширителю, идет по кругу, через радиаторы и с другой стороны снизу приваривается обратная труба к котлу.

Печное отопление с водяным контуром позволяет, во-первых, намного рациональнее расходовать дрова, во-вторых, равномерно распределять теплый воздух по всему отапливаемому помещению.

Задумав самостоятельно сделать отопительную систему дома с водяным контуром на дровах, продумайте все этапы работы, и если есть сомнения в успешном итоге, то лучше обратитесь к специалистам.

Видео: Система отопления ленинградка

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

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 воздушного контура

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.

Главный минус печного отопления — ограниченность обрабатываемого пространства. Устройство на основе печи водяного и воздушного контуров обеспечит поставку тепла в удаленные от нее комнаты

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.

Стальная печь заводского производства для обогрева помещения площадью 120 квадратных метров с помощью воздушных потоков стоит около 12 000 рублей

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.

Воздушное отопление с естественным движением нагретого воздуха предполагает установку воздуховодов для направленного движения. В принудительных вариантах перемещение воздуха стимулирует вентилятор (+)

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.

Приток воздуха с улицы дает системе с естественной циркуляцией дополнительный импульс, что позволяет обойтись без использования вентиляторов

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.

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.

Для обеспечения равномерного давления в боковых ветвях воздуховода необходимо исключить их врезку в последние полметра магистрального воздуховода

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.

На основе печи или камина с кирпичной или стальной топкой можно устроить как воздушное, так и водяное отопление (+)

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.

Принцип действия водяного отопления на базе печи или камина несложен, однако необходимо точно рассчитать параметры всех элементов системы

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.

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

Чем больше ребер в регистре, помещенном в топку, тем выше скорость теплообмена между водой и горячим воздухом печи

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 наличии колпаковой печи лучше поместить теплообменник в колпак: там также жарко, а пространство топки останется неизменным

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.

Коллектор разгона необходим даже для небольших по протяженности контуров отопления в случае использования естественной циркуляции

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.

Подключив насос с напряжением 12 вольт к источнику бесперебойного питания можно не опасаться за функционирование системы отопления

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.

Монтаж обводной трубы (by pass) позволяет работать системе отопления при отключении электричества, а также дает возможность снять насос без слива воды

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 расширитель открытого типа располагают, как правило, в техническом помещении и его внешний вид не имеет никакого значения

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.

Использование металлических труб отопления вместо системы радиаторов с металлопластиковой подводкой оправдано, если не важна эстетическая составляющая дизайна помещения

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.

Чтобы продавить воду через трубы теплого пола необходимо использовать насос, естественная циркуляция не будет работать при такой геометрии системы отопления

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.

При выборе жидкости для системы отопления необходимо иметь в виду не только физико-химические характеристики, но и ее опасность для окружающих

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.

Подсоединенный к системе отопления электрокотел малой мощности способен поддержать положительную температуру воды на случай длительного отсутствия хозяев

Видео о расчете и устройстве системы отопления

Расчет параметров воздушного отопления на примере реального частного дома:

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

Как правильно установить насос с использованием обводной трубы:

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.

Понравилась статья? Поделитесь ей

Печное отопление своими руками: схема с водяным контуром

Тепло в доме — один из самых важных факторов уюта и комфорта. В наше время существует множество способов обогрева дома, и каждый год этот список пополняется новыми технологиями и разработками. Однако старые и проверенные методы не уходят на второй план. Печное отопление с водяным контуром — один из старых и проверенных способов создать в доме тепло и уют. Он совмещает в себе преимущества сразу двух способов: печного и водяного отопления, что значительно повышает КПД. В этой статье вы найдете необходимые схемы и руководства для сооружения такой печи своими рукам.

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.

Строительство отопительной печи с водяным контуром

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.

Печь может прекрасно вписаться в дизайн комнаты

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.

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.

Организовав печное отопление в доме, вы должны постоянно следить за пожарной безопасностью

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.

Змеевик для строительства печи с водяным контуром

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.

Внимание. Печное отопление потенциально опасно, поэтому проектирование и монтаж необходимо доверить специалистам, если вы не обладаете достаточными навыками.

Создание такой системы обогрева возможно двумя способами:

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

Монтаж радиатора в качестве змеевика для печи с водяным контуром

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.

Процесс строительства печи

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

Схема обустройства змеевика

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.

Теплообменник из листовой стали

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.

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.

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.

Монтаж отопительной печи с водяным контуром

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.