Печь с водяным контуром для отопления дома

Во многих частных домах приоритетным остается отопление дровами и печи. У кого-то печь металлическая, у кого-то кирпичная, но объединяет их одно — не самый удобны это вид обогрева. Слишком много внимания и мало комфорта. Выход — печное отопление с водяным контуром.

Печное отопление с водяным контуром — возможность объединить традиции и комфорт

Для начала давайте разберемся в терминологии. Когда говорят «печь», чаще всего имеют в виду отопительный прибор, сложенный из кирпича, который топится дровами. Но часто так называют и металлическую печь на дровах или на угле. Принципы работы у кирпичных и металлических агрегатов одинаковый, меняется способ передачи тепла. У металлических больше конвективная составляющая (большая часть тепла переносится воздухом), у кирпичных преобладает тепловое излучение — от стенок печи и нагретых стен дома. В нашей статье речь в основном о кирпичных печах, но большую часть информации можно применить и к металлическим дровяным (угольным) агрегатам. Печное отопление с водяным контуром может быть сделано на основе печей любого вида.

Обычное печное отопление: достоинства и недостатки

В нашей стране традиционно дома отапливались кирпичными печами, но постепенно этот вид обогрева вытеснили водяные системы. Все это потому, что наряду с достоинствами имеет простое печное отопление массу недостатков. Сначала о достоинствах:

• Печь большую часть тепла передает тепловым излучением, а оно, как выяснили ученые, лучше воспринимается нашим организмом.
• Русская или какая иная отопительная печь имеет колоритный внешний вид, часто есть возможность наблюдать за открытым пламенем.
• Можно сделать кирпичную печь с дымоборотами для более полного использования вырабатываемого тепла.
• Отопление этого типа энергонезависимое — не зависит от наличия электричества.
• Есть модели печей для отопления второго этажа (за счет отопительного щитка с дымовыми каналами).

Печное отопление

Сегодня печное отопление воспринимается больше как экзотика, так как встречается очень нечасто. Нельзя поспорить, что находится возле теплой печки очень приятно. Создается какая-то особая атмосфера. Но имеется и множество серьезных недостатков:

• Неравномерность прогрева — возле печи жарко, в углах — холодно.
• Большая площадь, занимаемая печью.
• Отапливаются только те комнаты, в которые выходят стенки печи.
• Невозможность регулировать температуру отопления в отдельных помещениях.
• Низкий КПД. Для обычных печей 60% — это уже очень хороший показатель, в то время как современные отопительные котлы выдавать могут 90% и выше (газовые).
• Необходимость частого обслуживания. Растопить, регулировать заслонки, вычищать угли — все это регулярно и постоянно. Не всем это доставляет удовольствие.

Принцип организации дымооборотов — горизонтальных и вертикальных

Как видите, недостатки значительные, но некоторую их часть можно нивелировать, если встроить в печь теплообменник, который подключить к системе водяного отопления. Такую систему еще называют печное водяное отопление или печное отопление с водяным контуром.

Водяное печное отопление

При организации водяного отопления от печи, в топку встраивается теплообменник (водяной контур), который трубами подключается радиаторам. В системе циркулирует теплоноситель, который разносит тепло от печи по радиаторам. Такое решение повышает комфортность проживания в зимнее время. Все дело в том, что радиаторы можно установить в любой комнате, то есть печь может стоять в одном помещении, а все остальные комнаты будут греться от батарей, по которым бежит нагретая вода.

Печное отопление с водяным контуром: пример системы с таплоаккумулятором (бойлером)

Остальные недостатки печного отопления при этом сохраняются, но добавляются плюсы водяного обогрева — можно регулировать температуру в каждом помещении (в определенных рамках), большая инерционность сглаживает неравномерность температурного режима. Кстати, такая же схема работает с металлическими печами на дровах или угле.

Типы систем

Есть два типа систем водяного отопления: с принудительной и естественной циркуляцией (ЕЦ). Отопление с естественной циркуляцией энергонезависимое (электричество для работы не требуется), теплоноситель циркулирует за счет естественных физических процессов. Недостаток такого способа обогрева — необходимость использования труб большого диаметра, то есть объем системы будет большим и будет иметь большую инерцию. При растопке печи это не очень хорошо — будет долго греться. Зато после прогорания дольше в доме сохраняется тепло.

Еще один минус — для создания условий для движения теплоносителя, трубу подачи поднимают вверх — под потолок или на уровень радиаторов (в крайнем случае). При отоплении двухэтажного дома, от котла труба идет наверх, разводится по радиаторам, а потом спускается вниз и обходит батареи на нижнем этаже.

Простейшая схема систем с естественной циркуляцией

Еще один немаловажный недостаток — относительно невысокая эффективность обогрева систем с ЕЦ — теплоноситель медленно движется, разносит мало тепла.

Печное отопление с водяным контуром и принудительной циркуляцией отличается наличием циркуляционного насоса (на фото ниже), который работает постоянно. Его задача — гонять воду с определенной скоростью. Изменяя эту скорость можно изменять интенсивность обогрева помещений. Это приводит к тому что, при прочих равных условиях, такой обогрев более эффективен. Но для работы системы необходимо электропитание — насос должен работать постоянно. При его остановке система закипает и выходит из строя. Если отключения электроэнергии происходят у вас редко, достаточно иметь блок бесперебойного питания с комплектом аккумуляторных батарей. Если же отключают свет часто и надолго, придется ставить еще и генератор, а общая стоимость такого решения немалая.

Есть еще третий вид системы: смешанный или комбинированный. Все проектируется под естественную циркуляцию, но ставится циркуляционный насос. Пока есть электричество, работает отопление как принудительное (с насосом), когда свет отключили, теплоноситель движется самостоятельно.

Аккумулятор тепла

Так как печь топится не постоянно, а имеет циклический алгоритм работы, то в доме то жарко то холодно. И наличие радиаторов от этого спасает слабо. Хоть перепады не такие критические, все равно они есть. Особенно не хватает тепла ночью, а вставать и топить очень не хочется. Чтобы решить эту проблему, печь ставят мощную, а в систему встраивают аккумулятор тепла. Это большая емкость, заполненная теплоносителем, которая стоит между печью и системой отопления.

Печное отопление с водяным контуром и аккумулятором тепла

То есть, имеется два отдельных независимых контура. Первый переносит тепло от печи и обычно его делают с естественной циркуляцией. Второй гонит теплоноситель в радиаторы, причем обычно присутствует циркуляционный насос.

Такой способ организации водяного печного отопления хорош тем, что пока печь топится, активно греется вода в емкости. При правильном расчете она нагревается до 60-80°C, чего хватает на поддержание нормальной температуры радиаторов примерно на 10-12 часов. При этом нет ни особой жары, ни сильного холода. Атмосфера вполне комфортная.

Установка в системе теплоаккумулятора (иногда называют еще буфером или буферной емкостью) еще и снижает риск закипания системы. Второй контур точно никогда кипеть не будет, а вот чтобы первый не закипел, необходимо правильно рассчитать его — чтобы даже в режиме естественной циркуляции теплоноситель двигался с достаточной скоростью и не успевал перегреваться.

Регистр для печи

Для нагрева теплоносителя в печь встраивается водяной контур (еще называют регистр, теплообменник, змеевик, водяная рубашка). Форма его может быть любой, но чаще всего делают прямоугольные плоские емкости или набор труб, соединенных в единую систему (типа радиаторов).

Один из примеров водяного контура для печи

Чтобы подключить теплообменник к системе, в него вваривают два патрубка: один сверху- для забора горячей воды, второй снизу — для закачки остывшей воды из обратного трубопровода.

Часто возникают вопросы с определением размеров водяного контура для печи. Его можно приблизительно рассчитать, исходя из теплопотерь здания. Считают что для переноса 10 кВт тепла необходима площадь теплообменника 1 кв. м. Но при этом надо учесть время работы печи — ведь топится она не постоянно. Пока не очень холодно — раз в день примерно 1,5 часа, когда холодно — два раза. За это время нужно чтобы печь успела нагреть всю воду в аккумуляторе тепла. Потому расчет площади теплообменника ведется по суточному количеству тепла, необходимого для возмещения теплопотерь.

Например, пусть потери тепла для дома составляют 12 кВт/час. В сутки это будет 288 кВт. Топится печь, пускай 3 часа, все необходимое тепло должно накопиться за это время. Тогда необходимая мощность водяного контура для печи — 288 / 3 = 96 кВт. Чтобы перевести ее в площадь, делим на 10, получаем что для данных условий площадь регистра должна быть 9,6 м2. Какую форму вы при этом выберете — ваше дело. Важно чтобы внешняя поверхность регистра была не меньше.

Строительство печи вокруг теплообменника

Ну и еще пара моментов. Первый — мощность печи должна быть больше, чем найденная мощность теплообменника. Иначе требуемое количество тепла просто не выделится. Второй нюанс: емкость аккумулятора тепла тоже должна соответствовать — она должна быть больше примерно на 10-15%. В этом случае исключается закипание теплоносителя.

Только не забудьте, что теплоемкость воды и антифриза сильно отличается. Аккумулятор с антифризом в качестве теплоносителя должен быть значительно больше, чем емкость для воды (в той же системе).

Что еще стоит помнить, что теплоаккумулятор желательно хорошо утеплить — чтобы дольше сохранялось тепло. В этом случае печное отопление с водяным контуром будет еще более экономичным.

Можно ли установить регистр для отопления в существующую печь

Правильнее, конечно, строить печь вокруг изготовленного регистра. Но, если печь уже стоит, в нее все-таки можно встроить водяной контур. Правда, придется хорошо постараться — они имеют немалые размеры а еще должны каким-то образом держаться. Так что задача не из простых. Кроме того не стоит забывать, что придется еще делать два вывода — для подключения подающего и обратного трубопровода.

Оптимальный вариант — сделать водяную рубашку под форме печи (этот — для металлической с конфорками)

Место для расположения регистра найти тоже не очень просто. Очень нежелателен его прямой контакт с огнем, но должен находится в среде горячих газов. В этом случае можно надеяться на то, что прослужит теплообменник долго.

Водяное отопление в доме от дровяной печи

Дровяная печь — это не только дань традиции, но и источник тепла, решающий сразу несколько бытовых задач. Наши деды и прадеды строили каменные печи одновременно со строительством домов, и не только обогревали ими свои жилища и готовили пищу, но и использовали их в качестве спального места. Старые дома, как правило, имели всего одну или две комнаты, при этом хорошо отапливалась только одна из них. В наше время сформировались иные подходы к организации отопления, поэтому, когда необходимо обогревать все помещения, устанавливаются печи с водяным контуром для отопления частного дома. О них подробно поговорим в этой статье.

Виды дровяных печей по материалу изготовления

Печи на дровах, оставаясь по-прежнему отличным источником тепла, хорошо вписались в современные системы отопления частных домовладений. Дровяные печи можно разделить по материалу изготовления на следующие основные группы:

Кирпичные дровяные печи

Кирпичные печи наиболее долговечные и дорогие в возведении. Хорошая печь стоит не дешево, да и опытного мастера по ее монтажу найти не просто. Для строительства такой печки используются шамотные и огнеупорные красные кирпичи, как и при кладке дровяного камина, специальные мастики для кладки, чугунные дверцы, колосники, и задвижки для дымоходной трубы. Кирпичная печь достаточно долго нагревается, но и продолжительное время сохраняет тепло в помещении.

Чугунные дровяные печи

Чугунные печи используются обычно как дополнительный источник тепла. Производители создают из чугуна не только источники тепла, но и красивейшие изделия, отлично вписывающиеся в интерьер любого дома. Нагретый чугун превосходно держит тепло, а наличие варочной поверхности позволяет приготовить пищу или согреть воду для бытовых нужд.

Металлическая дровяная печь

Металлическая дровяная печь может быстро поднять температуру в помещении, используя при этом минимум топлива, но тонкая сталь, из которой они собираются, не позволяют продержаться теплу долго. Самым простым видом металлической печи является всем известная «буржуйка», которую часто используют для обогрева небольших дачных домиков или гаражей.

Как уже было сказано выше, сама печь обогревает только то помещение, в котором она находится. Для того чтобы осуществить перенос тепла и в другие помещения, существует два способа – организация воздушного отопления с системой воздуховодов, либо водяного отопления от печи с теплообменником, трубной разводкой и радиаторами отопления. Воздушное отопление проще в обустройстве, но имеет ряд недостатков, которые в совокупности перевешивают в сторону использования традиционного водяного контура отопления.

К недостаткам воздушного обогрева можно отнести:

• монтаж воздуховодов, по которым распространяется теплый воздух, необходимо осуществлять на этапе строительства дома, так как они достаточно громоздкие;
• необходимость монтажа вентиляторов с регулятором интенсивности потока, которые улучшают циркуляцию воздуха, но издают шум. Рушить эту проблему может установка печи с вентиляторами в подвале дома.
• Необходимость установки дополнительных воздушных фильтров для исключения переноса пыли.

Достоинство воздушного отопления, которое в то же время является и недостатком – низкая инерционность. То есть помещения начинают прогреваться сразу после растопки печи, но также быстро они и охлаждаются.

К еще одному достоинству воздушного отопления можно отнести отсутствие радиаторов отопления. Воздуховоды, как правило, прячутся под потолком строения, а пространство под окнами остается свободным.

В большинстве случаев, владельцы домов с печным отоплением делают выбор в пользу водяного контура отопления частного дома, поэтому разберем детально этот вариант.

Организация водяного отопления в частном доме от печи на дровах

Печь с водяным контуром для отопления частного дома оптимальное решение для обогрева удаленных помещений. Работает это следующим образом: в топке печи, либо в системе дымохода, через который уходят нагретые газы, устанавливается металлический теплообменник, который имеет подводную и отводную трубу. В подводную трубу подается холодная вода, а из отводной выходит нагретая.

Так как холодная вода имеет большую плотность, чем горячая, она вытесняет из теплообменника нагретую воду и проталкивает ее по трубам вверх через радиаторы отопления по всему дому. Трубы располагаются с уклоном примерно в 3-5 градусов от печи, таким образом, происходит самоток теплоносителя. Для наилучшей циркуляции в систему добавляют циркуляционный насос, который позволяет жидкости постоянно двигаться в трубах, не застаиваясь и не перегреваясь.

Так как нагрев в печи происходит неравномерно, вода может быстро расширяться. Чрезмерное расширение может привести к взрыву и разрушению трубопроводов. Чтобы компенсировать расширения теплоносителя, в систему отопления также устанавливается расширительный бак.

В качестве теплоносителя можно использовать не только воду, но она является самым универсальным и дешевым средством, хоть и имеет значительные ограничения в эксплуатации. Основное из них – невозможность использования ее в домах с некруглогодичным проживанием. Если не топить печь зимой, вода в трубах попросту замерзнет и расширится, повредив трубы и теплообменник. Поэтому воду либо сливают перед наступлением холодов, либо используют антифризы.

При сливе воды существует проблема коррозии труб в связи с попаданием в закрытую систему воздуха, поэтому слив воды так же не решает всех проблем.

Использование специальных антифризов для систем отопления может решить данную проблему, но главным недостатком является высокая стоимость таких составов и необходимость их периодической замены.

Одним из вариантов решения проблемы замерзания воды в системе является врезка в отопительный контур небольшого резервного электрического котла, который будет поддерживать температуру теплоносителя выше 0 градусов, расходуя при этом минимальное количество электроэнергии.

Оборудовать водяным контуром можно практически любую дровяную печь. Существует три основных варианта обустройства водяного отопление в частном доме от печи на дровах:

• использование заводской покупной печи с установленным водяным контуром;
• строительство кирпичной печи «с нуля» и монтаж в него водяного контура;
• установка водяного контура в уже построенную печь.

Каждый из этих вариантов имеет свои достоинства и недостатки. Разберемся с каждым отдельно.

Установка водяного контура в уже построенную печь

Это самый оптимальный и недорогой вариант для домов, где уже стоит построенная печь, и владельцы решили эффективно использовать ее тепло для обогрева всех помещений в доме. Как правило, в таких случаях теплообменник монтируют в топке печи, иногда для этого приходится производить частичный демонтаж конструкций.

Простейшим теплообменником является однорядный или двухрядный змеевик, сваренный из металлических труб. Лучшим материалом изготовления является нержавеющая сталь или медь, которые меньше всего подвержены коррозии и прогоранию и прослужат долгие годы, но эти материалы значительно дороже своих аналогов и используется редко.

Некоторые умельцы используют в качестве теплообменников готовые чугунные радиаторы, но их эффективность ниже, что делает эту задумку неоправданной.

Чаще всего для таких целей применяется жаропрочная сталь, из которой, либо изготавливают трубчатые змеевики, имеющие большую площадь нагрева, либо водяные рубашки из листовой стали, которые проще в изготовлении. Толщина стали, как правило, выбирается в пределах 3-5мм.

Различные конструкции таких теплообменников вы можете увидеть в фотоподборке:

Строительство кирпичной печи с водяным контуром

Любое новое строительство в наше время сопряжено с большими расходами, особенно если это касается каменных печей, ведь мастеров, хорошо знающих свое дело, достаточно мало, а цены на их услуги очень высоки.

Тем не менее, у каменных печей есть достаточно много преимуществ:

• срок службы таких печей может в разы превышать покупные варианты из металла;
• сравнительно высокий КДП, достигающий 70%;
• способность долго сохранять тепло и подогревать теплоноситель, даже когда дрова в топке прогорели;
• сама по себе конструкция печи становится центром притяжения в доме и создает уют.

Преимуществом также является возможность размещения теплообменников гораздо больших размеров, чем при реконструкции печи. В данном случае есть возможность установки теплообменника как в топке, так и в дымоходных каналах, для подогрева воды от нагретых газов.

При расположении обменника непосредственно в топке, нагрев воды происходит значительно быстрее, но при этом на самом змеевике или металлической рубашке будет постоянно образовываться конденсат и сажа. Также, в нештатных ситуациях будет существовать опасность закипания и взрыва теплообменника.

Этих проблем можно избежать, расположив змеевик теплообменника в дымоходных каналах. Тогда нагрев будет происходить медленнее и более равномерно. При этом надо учитывать, что площадь поверхности такого теплообменника должна быть как минимум вдвое больше площади конструкции, располагаемой в истопнике.

Как было сказано выше, монтаж стационарной кирпичной дровяной печи является сложной задачей, с решением которой могут справиться только опытные мастера-печники. В случае, если устройство такой печи невозможно, существует масса вариантов дровяных печей промышленного производства, которые успешно работают и имеют множество преимуществ.

Печи с водяным контуром для отопления частного дома заводского изготовления

В подавляющем большинстве случаев покупные стальные или чугунные печи обойдутся дешевле каменных, а их установку вполне можно произвести самостоятельно. Все элементы печей изготавливаются на высокотехнологичном оборудовании в заводских условиях, поэтому качество таких теплогенераторов на порядок выше кустарных вариантов. К тому же такие печи имеют гарантию производителя, что также является неоспоримым достоинством.

Металлические дровяные печи с жидкостным контуром различны по конструкции и могут иметь вид каминной топки или твердотопливного котла с топливной дверцей со смотровым окном и (или) жарочной поверхностью. Вариантов множество, а фантазия конструкторов безгранична.

На рынке дровяных печей лидерами являются такие производители как ABX, BLiST, Hergom, Klover, La Nordica, Термофор, Везувий, Лаотерм, Ермак, Теплодар. Рассмотрим несколько примеров продукции данных производителей и расскажем об их характеристиках.

Дровяные печи длительного горения для отопления дома

Количество используемого топлива при том или ином виде отопления в наши дни имеет первостепенное значение. Чем меньше дров используется для выхода на необходимый режим работы котла или печи, тем эффективнее и дешевле обогрев. Поэтому для экономии топлива и упрощения отопления дома были изобретены печи длительного горения. Такие печи можно назвать самыми прогрессивными и технически совершенными устройствами из всех твердотопливных теплогенераторов.

Принцип работы печи длительного горения основан на эффекте термического разложения дров с ограниченным доступом кислорода. Если рассматривать процесс горения древесины в простой печи, то в ней, так же как и в костре, горит не сама древесина, а газ, выделяющийся при нагреве. Именно поэтому дровам необходимо «разгореться».

В дровяных печах длительного горения для отопления дома процесс нагрева и разложения древесины происходит в одной камере, а сжигание выделяющегося газа в другой. Вариаций и конструктивных решений таких печей множество, однако, принцип функционирования одинаков.

После закладки дров в первую камеру печи их поджигают, и дают дровам прогреться в течение 15-30 минут. Затем доступ воздуха в камеру при помощи заслонки минимизируют, и горючее без доступа окислителя начинает выделять горючий метан, водород, и другие газы. Поступая во вторую камеру через специальную форсунку, газы сжигаются, отдавая тепло стенкам печи. В результате воздух в помещении нагревается.

В отличие от простой печи, пиролизные устройства герметичны. Не нужно пробовать добиваться пиролизного эффекта в простой печи, заставляя тлеть дрова при закрытой заслонке поддувала. Горючие газы просто улетучатся через дымоход. Нельзя также полностью закрывать заслонку дымохода, во избежание попадания угарного газа и продуктов горения в помещение, создавая прямую угрозу здоровью и жизни жильцов.

В пиролизных печах топливо сгорает практически полностью, при этом КПД достигает 85%. К основным преимуществам дровяных печей длительного горения можно отнести:

• длительность работы на одной загрузке дров более 10-15 часов;
• ввиду максимально полного сгорания дров (или другого топлива), остается минимальное количество золы, поэтому нет необходимости в частом обслуживании;
• полное сгорание органических соединений с выделением только углекислого газа и воды, что позволяет использовать различные виды топлива, сохраняя высокую степень экологической безопасности;
• точность регулировки процесса горения и поддержания необходимой температуры;
• быстрый нагрев теплоносителя, при наличии водяного контура для отопления дома.