Как сделать печное отопление с водяным контуром – варианты устройства, правила монтажа своими руками

Несмотря на то, что потребители все больше предпочитают использовать природный газ для отопления своих домов, дровяные печи все равно не теряют своей актуальности. Правда, сама по себе кирпичная или металлическая печь, доставляет много хлопот при растопке и не является слишком эффективной. В нашем материале речь пойдет о том, как сделать водяное отопление от печки, чтобы дом обогревался более качественно и энергоэффективно.

Отметим, что все приведенные ниже рекомендации, в равной степени применимы как к металлическим, так и кирпичным дровяным или угольным печам.

Плюсы и минусы традиционного печного отопления

Обогрев дома от дровяной кирпичной печки является традиционным для России, хотя в последнее время его практически заменили водяными системами. Связан этот переход во многом недостатками отопления от печи.

Тем не менее, приведем и несколько положительных моментов эксплуатации печей:

• Обогрев помещения от печи осуществляется за счет передачи тепловой энергии посредством волн, которые благотворно воздействует на человеческий организм – так считают ученые.
• Традиционная, оформленная в этническом стиле печь, придает помещению определенный колорит, а иногда и позволяет наблюдать за открытым пламенем.
• Увеличить эффективность кирпичной печи можно с помощью дымовых каналов, по которым тепло будет передаваться по всему дому.
• Для работы печи не требуется наличие электроэнергии.
• Некоторые конструкции твердотопливных печей позволяют обогревать помещение на втором этаже дома за счет встроенных дымовых каналов.

Несмотря на все перечисленные достоинства, аутентичное печное отопление сейчас практически не встречается, хотя посидеть возле теплой печи и погреться с мороза может быть очень приятно.

Аргументы против применения печного отопления можно сформулировать так:

• Обогрев от такого агрегата происходит неравномерно – возле самой печи очень жарко, а по углам – прохладно.
• Русская печь с дымовыми каналами и прочими элементами занимает очень много места.
• От такого отопительного прибора обогреваются лишь те помещения, в которые выходят его стенки.
• Температуру воздуха в разных комнатах невозможно отрегулировать по своему желанию.
• Низкая эффективность. Как правило, максимальный КПД печи составляет не более 60 %, а у газовых котлов, например, он может превышать 90 %.
• Дровяную печь необходимо постоянно обслуживать – вычищать золу, растапливать, регулировать тягу заслонками и периодически подбрасывать топлива. Не каждый это любит.

Некоторые из перечисленных недостатков можно компенсировать, если оборудовать печное отопление с водяным контуром, встроив в него теплообменник.

Печное отопление с водяным контуром

Чтобы организовать печное отопление с водяным контуром своими руками, необходимо встроить в печную топку теплообменник, который будет подключен к батареям. По мере прохождения сквозь теплообменник в печи, вода будет нагреваться и разносить тепло от печи ко всем радиаторам. Благодаря такой системе в доме создаются более комфортные условия зимой. Достигается такой эффект за счет того, что печь находится в одной комнате, а все остальные помещения обогреваются за счет циркулирующей по радиаторам горячей воды.

Безусловно, оборудование печи с радиатором отопления не может решить всех проблем, однако, в некоторой степени позволяет улучшить ее работу. В частности, можно добиться более равномерного прогрева комнат в доме и в определенной степени регулировать температуру воздуха в них. Что касается металлических дровяных и угольных печей, они функционируют по такому же принципу.

Разновидности систем

Существуют два варианта, как сделать отопление в доме от печи. В первом случае это будет система с естественным типом циркуляции теплоносителя, а во втором – принудительной циркуляцией.

Паровое отопление от печки с естественной циркуляцией не требует подключения к электричеству, поскольку вода по отопительному контуру циркулирует за счет законов физики. Однако в данном случае отопительный трубопровод должен быть большого диаметра, что приводит к увеличению объема и инерционности системы. Такая печь будет довольно долго греться при растопке. В тоже время, когда дрова полностью прогорят, теплоноситель в контуре будет дольше оставаться теплым.

Среди недостатков естественной циркуляции в паровом отоплении от печи в частном доме стоит назвать еще и тот факт, что подающие трубы нужно размещать либо под потолком, либо на уровне батарей. Если дом двухэтажный, верх от печи выходит труба, по которой теплоноситель расходится по радиаторам второго этажа, и лишь затем опускается на первый этаж и обогревает помещения на нем.

Выполненное своими руками печное отопление с естественным типом циркуляции не отличается высоким КПД, поскольку вода в контуре движется медленно и не поставляет достаточно тепла в помещения.

Во втором случае кирпичная печь с водяным отоплением оборудуется циркуляционным насосом, который обеспечивает постоянное движение теплоносителя внутри контура с определенной скоростью. За счет изменения параметров скорости можно регулировать степень прогрева помещений. Таким образом, данная разновидность системы является более эффективной. Однако для ее работы необходимо наличие электроэнергии. Если произойдет сбой в электропитании, насос отключится, а теплоноситель внутри работающей печи закипит. Чтобы избежать подобных неприятностей, в случае резких перебоев в электричестве циркуляционный насос стоит подключить к источнику бесперебойного питания с аккумулятором. При регулярном отключении электропитания понадобится еще и генератор энергии, а это достаточно дорого.

Компромиссным вариантом между двумя описанными типами систем является смешанное или комбинированное печное водяное отопление. В данном случае к печи для парового отопления на дровах отопительный контур подключают таким образом, чтобы обеспечить естественную циркуляцию. Но при этом в систему устраивает еще и циркуляционный насос, который работает, если есть электричество. При отключении электропитания теплоноситель продолжает движение самостоятельно.

Система с аккумулятором тепла

Многие владельцы частных домов задаются вопросом, как сделать отопление от печки, чтобы в доме было постоянно тепло. Дело в том, что в связи с циклическим типом работы печи, температура внутри дома постоянно меняется. Пока горят дрова – в комнатах тепло, а когда печь перестают топить – становится холодно, особенно в ночное время.

Решением в данном случае может стать установка аккумулятора тепла, но для него потребуется мощная печка. Такой аккумулятор представляет собой емкость большого объема, заполненную водой, который устанавливают между печью и отопительной системой. Таким образом, установленная своими руками печь с паровым отоплением оборудуется двумя независимыми отопительными контурами.

Первый из них – с естественным типом циркуляции. Он обеспечивает передачу тепла от печи теплоносителю. По второму горячая вода поступает в радиаторы. Как правило, на нем устанавливают циркуляционный насос.

Преимущества данного типа отопления в том, что по мере сгорания топлива в печи происходит нагрев воды в емкости. Она может нагреться до 60-80 ℃ и сохранять радиаторы теплыми в течение 10-12 часов. Таким образом, обеспечивается вполне комфортная температура в помещении без холода или излишней жары.

Установка аккумулятора или буферной емкости существенно снижается риск закипания воды в контуре. Благодаря циркуляционному насосу, во втором контуре вода и так не закипит, а вот в первом контуре важно правильно рассчитать объем буферной емкости. Это нужно для создания оптимальной скорости движения теплоносителя в системе с естественным типом циркуляции, чтобы он не успевал закипать.

Отопительные регистры

До того как провести печное отопление, стоит определиться с типом отопительного водяного контура, называемого еще регистром, теплообменником, змеевиком или водяной рубашкой. Чаще всего он представляет собой прямоугольную плоскую емкость или же соединенные воедино несколько трубок.

Но перед тем как подключить отопление к печке, к регистру необходимо приварить два патрубка. Первый служит для забора горячего теплоносителя из печи, а второй – подает остывшую воду обратно в теплообменник.

Определить размер теплообменника можно по уровню теплопотерь в конкретном доме. Так, при необходимости в 10 кВт тепловой энергии площадь теплообменника должна составлять 1 м 2 . При этом стоит учитывать, что работает печь не целый день, а примерно 1,5-3 часа в зависимости от температуры на улице. Этого времени должно быть достаточно, чтобы прогреть воду в теплоаккумуляторе. Следовательно, для расчета площади регистра определяют суточный расход тепловой энергии в доме.

Так, при теплопотерях дома в 12 кВт/час, суточное потребление составит 288 кВт энергии. Допустим, что печь работает 3 часа в сутки. Получается, что каждый час должно выделяться по 288÷3=96 кВт энергии. Тогда площадь отопительного регистра составит 96÷10=9,6 м 2 . Форма теплообменника в данном случае не важна, главное, чтобы площадь поверхности была не меньше полученных данных.

Обратите внимание, что при заявленном размере теплообменника тепловая мощность печи должна быть больше, чтобы выделить нужное количество тепла. Кроме того, размер емкости теплоаккумулятора тоже должен иметь запас в 10-15 %, чтобы исключить закипание воды.

При использовании антифриза в качестве теплоносителя можно еще больше увеличить объем аккумулятора тепла, поскольку у воды и антифриза разная теплоемкость.

Если буферную емкость дополнительно утеплить, то тепло в ней будет сохраняться дальше, а эффективность печного отопления возрастет.

Монтаж отопительного регистра в готовую печь

Безусловно, намного лучше, если теплообменник будет установлен прежде, чем начнется строительство печи. Однако как сделать отопление от печи – водяное отопление в частности, если она уже сложена – вопрос далеко непростой. В данном случае нужно будет каким-то образом разместить достаточно габаритный теплообменник и обеспечить его надежную фиксацию. К тому же, к нему необходимо будет подключить подающий и обратный трубопроводы.

Еще одна сложность заключается в том, что разместить регистр нужно так, чтобы исключить его прямой контакт с огнем, но обеспечить нагрев теплоносителя от горячих газов. Осуществить такую задачу будет довольно сложно, хотя и возможно в принципе.

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.