Особенности печного отопления для частного дома

Есть множество различных оборудований для отопления частного дома, где основным источником энергии является электричество или газ. На сегодня начали набирать популярность современные твердотопливные котлы. Но есть люди, для которых установка нового оборудования не по карману, и, как правило, у них в доме есть обычная кирпичная печка. Используя нехитрые методы, доделав несколько водяных контуров, можно сделать хорошее и, главное, очень дешёвое печное отопление.

Для начала следует отметить, что не только люди, уже владеющие печками, переделывают их под отопительные системы, но и в частных новых домах устанавливают такое оборудование. Связано это с дешевизной дров, хотя в хорошо продуманной схеме печного отопления можно топить и другими видами твёрдого топлива, к примеру, опилками, топливными брекетами или углём.

Печка без водяного контура может прогревать ограниченное пространство в комнате. Но даже установив такое дополнение, конструкция не сможет обеспечить максимального захвата здания, что и является основным недостатком этой системы. Это касается только системы воздушного типа, поскольку альтернативой является водяная схема, которая полностью может обеспечить отопление в доме любой квадратуры и этажности (при правильном конструировании и монтаже всех необходимых комплектующих).

Печное отопление дома воздушного типа работает по определённому принципу. Оно заключается в распространении горячего воздуха по комнате, подогретого в печке. Подогретый кислород может поступать либо сразу же в помещение, либо по воздуховодам отдельно распространяться по комнатам. Благодаря тому, что путь от печки до выходной точки не будет иметь большой длины, воздух не успеет остыть.

В связи с этим и не рекомендуется устанавливать такие системы в больших зданиях, поскольку такой теплоноситель не имеет способности долго сохранять тепло. Используя в этой схеме воздуховоды, можно достичь максимально эффективного распространения воздуха по всему помещению.

Ёмкость для нагрева воздуха располагается сверху топки. Соответственно, воздух будет нагреваться максимально эффективно. Как известно, сверху печка нагревается больше, чем в остальных её частях. Кроме того, тепло будет передаваться и из дымохода таким образом.

Циркуляция теплоносителя происходит естественным путём. Но для более высокой эффективности работы системы некоторые умельцы устанавливают вентиляторы. Таким образом, скорость его движения будет быстрее, соответственно, он будет менее остывать при выходе из воздуховода.

Естественная циркуляция является последствием разной плотности горячего и холодного воздуха в системе. При попадании в камеру нагрева холодный воздух вытесняет горячий. Но при этом могут возникнуть проблемы, так как при естественном (очень медленном) движении теплоноситель может сильно нагреваться. Во избежание появления таких сложностей и устанавливаются вентиляторы или другие электрические комплектующие.

Более дорогие насосы или вентиляторы, а также другое оборудование для такой системы дают возможность регулировать подачу воздуха в определённые комнаты. Таким образом, в каждой из них можно изменять микроклимат.

Забираться холодный воздух может также по-разному. По этому критерию устройства можно разделить на два вида:

1. 1. Полная циркуляция одной массы воздуха. Нагретый и холодный воздух смешивается только в одном помещении. Большим недостатком подобной схемы является плохое качество воздуха после прохождения нескольких циклов нагрева и охлаждения.
2. 2. Частичная рециркуляция. Такая схема имеет свои плюсы и минусы. Ощутимым преимуществом является постоянный забор свежего воздуха из улицы. Частично он смешивается с основной массой, поэтому качество кислорода в комнате довольно высокое. Недостаток — постоянная необходимость в тратах на электроэнергию.

Разумеется, что для реализации первого варианта не нужно покупать дополнительное оборудование, насосы или помпы, а циркуляция воздуха будет происходить естественным путём. Для второго варианта нужно в обязательном порядке устанавливать насосы, но при этом сеть воздуховодов делать не нужно.

Основные преимущества воздушного отопления над водяным следующие:

• минимальные риски возникновения аварийных ситуаций;
• высокий КПД;
• батареи в помещениях не нужно устанавливать.

Для реализации второго варианта с принудительным движением воздуха не нужно устанавливать систему воздуховодов, что является большим преимуществом и существенно упрощает процесс изготовления и монтажа. Кроме этого, такой способ частично заменяет систему кондиционирования и ионизации воздуха.

Если планируется установка печки без принудительной циркуляции воздуха, то нужно особо тщательно подойти к её кладке, поскольку только это может существенно увеличить производительность воздушной системы в последующем.

Увеличение коэффициента полезного действия ускорит процесс циркуляции теплоносителя, так как воздух будет прогреваться гораздо быстрее, а смена горячего кислорода на холодный и наоборот будет происходить чаще.

Кроме преимуществ над водяным отоплением, воздушное имеет и свои недостатки:

• воздуховоды, как правило, имеют очень большой диаметр, поэтому весь монтаж осуществляется на этапе строительства здания;
• нагретый воздух от печи имеет большой диапазон, если сравнивать с другими приборами для нагрева;
• иногда есть необходимость в применении вентиляторов, которые выдают много шума, поэтому лучше располагать печку в подвальном помещении.

Есть и негативные стороны в принудительной циркуляции. Из воздуховода зачастую вылетает много пыли в комнаты. Это сильно загрязняет воздух. Решить такую проблему можно установкой обычных фильтров при входе на трубе.

Скорость передачи тепла в этой схеме имеет как положительную, так и отрицательную сторону. Плюсом печи для отопления частного дома такого типа является быстрота прогревания помещения в отличие от водяного контура. Минус — это отсутствие инерции, то есть при отключении печи воздух в комнате быстро начинает остывать.

Монтаж системы на воздухе не представляет собой никакой сложности в отличие от водяного отопления. Вентиляционные шахты достаточно быстро и просто монтируются без необходимости проведения сварочных работ. К тому же есть гибкие воздуховоды, которые принимают любую форму в зависимости от геометрии помещений.

Несмотря на видимые плюсы воздушной системы, она ещё не успела занять своё почётное место на рынке не пользуется большой популярностью среди владельцев частных домов.

Какую печь с водяным контуром выбрать – кирпичную или металлическую

В прошлом веке частные одноэтажные жилища зачастую обогревались дровяной печкой, совмещенной с регистрами (батареями) самотечной системы. Внутри отопителя ставился железный бак – котел с водой, нагреваемой пламенем топки. Данная схема сохраняет привлекательность благодаря энергонезависимости и нетребовательности к качеству твердого топлива. Наша задача – помочь хозяину выбрать печь для дома с водяным отоплением, рассказать о трудностях подключения и эксплуатации.

Печи с водяным контуром – 3 разновидности

Для реализации печного обогрева, совмещенного с радиаторной системой частного дома, применяется 3 вида печей с водяным контуром:

• металлические – стальные и чугунные буржуйки со встроенным змеевиком под нагрев теплоносителя;
• каминные топки с теплообменником – водяной рубашкой;
• отопительные и варочные печи из кирпича со встроенным котлом.

Примечание. Буржуйки для бань, оборудованные баком и змеевиком, конструктивно похожи на перечисленные агрегаты. Приспособить банную печку для нужд парового отопления теоретически возможно, но чересчур хлопотно и неудобно с точки зрения эксплуатации.

Сюда же стоит причислить альтернативный вариант — стальные отопители на дровах, изготовленные своими руками. Подобные изделия заслуживают внимания, поскольку не уступают заводским по надежности и теплоотдаче, зато обходятся гораздо дешевле. Внешний вид буржуйки не всегда играет важную роль.

Предлагаем рассмотреть печки каждой группы отдельно, заостряя внимание на недостатках и достоинствах, важных для домовладельца.

Недостатки металлических буржуек

В дровяных печах заводского изготовления теплоноситель подогревается тремя способами:

1. В верхней зоне топливника либо рядом с выходом дымовых газов установлен водотрубный теплообменник.
2. Одна из стенок камеры сгорания (верхняя или боковая) контактирует с водяной прослойкой, напоминающей рубашку твердотопливного котла.
3. Несколько труб с теплоносителем огибают полукруглые стенки топливника. Снизу и сверху концы сварены в общие коллекторы, как показано на чертеже.

Модификация конвективного обогревателя «Бренеран» (аналог хорошо известного «Булерьяна») с водотрубным теплообменником

Справка. Пример изделия с частичной водяной рубашкой — печь для отопления дома «Термофор Гидравлик», с боковыми трубами – переделанные конвекционные отопители «Бренеран – Акватэн».

Производители зачастую снабжают печки дополнительным нагревателем – ТЭНом мощностью 1…15 кВт. Цель – поддержать температуру теплоносителя и воздуха в частном доме после выгорания порции твердого топлива. Некоторые модели оборудованы варочной панелью на 1—2 конфорки.

Реальное преимущество металлических отопительных агрегатов – низкая стоимость изделия и быстрота монтажа по сравнению с кладкой кирпичной печи. Пример: цена отопителя «Бренеран – Акватэн» мощностью 3.5 кВт — приблизительно 270 у. е. (без дымохода). При монтаже буржуйки своими руками вы потратите еще 50—100 у. е. на материалы, используемые для установки и обвязки.

Серия отопителей «Гидравлик» известного бренда «Термофор» оснащается водяной рубашкой и трубами, опоясывающими топку

Замечание. Стоимость дымоходной трубы, необходимой для любой печки, не учитывается. Цена сильно зависит от высоты подъема, конструкции канала и схемы прокладки.

Теперь разберемся с недостатками:

• что бы ни утверждали производители и продавцы, максимальный КПД воздушно-водяных печей на дровах и угле составляет 60%;
• агрегат одинаково быстро нагревается и остывает;
• теплообменника обычно хватает на обогрев 2—3 небольших комнат (по 1 радиатору в каждой);
• водяному контуру жизненно необходима система циркуляции.

Непросто сохранять чистоту и красоту возле печки, служащей основным источником тепла в доме

Разъясним последний пункт. Если течение воды через змеевик прекратится, элемент перегреется. Сначала теплоноситель закипит, потом испарится и разорвет ближайшее слабое соединение. Позже теплообменник прогорит и окончательно выйдет из строя.

Справедливости ради упомянем вопрос эстетики. Постоянно используя буржуйку для отопления жилища, вы не получите красивой картинки, которую любят показывать производители на фото. Печка довольно быстро загрязнится, в помещении появится древесная и угольная пыль, запах дыма.

Каминные топки — плюсы и минусы

Прямоугольная печь с водяным контуром, изготовленная в виде камина, конструктивно гораздо ближе к ТТ-котлу. Боковые стенки топливной камеры омываются теплоносителем, лицевая и верхняя часть подогревает воздух помещения. Днище получает мало теплоты, поэтому в расчет не принимается.

Позитивные стороны каминных топок, оснащенных водяной теплообменной рубашкой:

• эффективность сжигания топлива – до 70%;
• приемлемая стоимость (сравнительно с кирпичными сооружениями);
• простой и быстрый монтаж;
• печь–камин, оборудованный прозрачной дверцей, отлично впишется в интерьер жилой комнаты.

Справка. Каминная водяная топка «Термофор Аквариус» с теплоотдачей 12 кВт обойдется в 530 у. е. Дополнительные затраты оценить сложно, их величина зависит от способа декоративного оформления камина. Бюджетный вариант: помещаете отопитель на прочное основание, подключаете к радиаторной сети, а отделку выполняете самостоятельно либо откладываете на потом.

Минусы металлических топок сходны с недостатками печей:

• камин быстро разогревается и охлаждается, нуждается в непрерывной циркуляции теплоносителя;
• обеспечивает теплом ограниченное число батарей;
• из-за перепада температур на внутренних стенках образуется конденсат и откладывается сажевый налет;
• полное сходство с натуральным камином достигается за счет оформления – декоративной кирпичной кладки либо гипсокартонной обшивки.

Используя каминную топку в качестве основного источника тепловой энергии, не рассчитывайте на длительное горение с 1 закладки. Пример: полезный объем камеры сгорания вышеупомянутого «Аквариуса» — всего 62 литра, но полностью забить топливник дровами не получится. Придется подкидывать поленья каждые 3—4 часа.

Со временем стенки топливника покрываются сажевым налетом, а панорамное стекло – копотью

Примечание. Большинство стальных печей страдает аналогичным недостатком – в режиме интенсивного горения только успевай подбрасывать дровишки.

Сильные и слабые стороны кирпичных отопителей

Теплообменники устанавливаются внутрь печки двумя способами – в топливнике либо газоходе, на пути раскаленных продуктов горения. Каждый вариант отличается своими нюансами:

• котел в камере сгорания быстро прогревается под воздействием пламени, но образует конденсат и сажу на стенках;
• в случае закипания и образования пара бак может разорваться прямо в топливнике и развалить кирпичную кладку;
• теплообменник внутри дымооборотов гораздо безопаснее, но греется медленнее, поскольку получает меньше тепла.

Справка. Змеевик, помещенный в газоход, должен иметь вдвое большую теплообменную площадь, нежели сравнимый по мощности котел в топке.

Главный недостаток любого кирпичного отопителя – высокая стоимость материалов и кладочных работ. Предположим, вы решите сэкономить и сложить печку самостоятельно. Здесь потребуется опыт, время и техническая возможность — начинать строительство посреди обжитого дома непросто. Оптимальный вариант – закладывать фундамент и печь на этапе возведения стен.

За что же ценятся каменные печки со встроенным теплообменником:

• срок службы несравнимо больше любого теплогенератора – минимум 50 лет;
• способность накапливать тепло, долго обогревать смежные помещения после затухания;
• максимальный КПД – 70…75%;
• в натопленной печи хорошо выгорает сажа, образующаяся на стенках бака и в дымоходе;
• некоторые печки из кирпича – канальная «голландка», «шведка», колпаковая конструкция Кузнецова – могут спокойно отапливать двухэтажный дом.

Интересный факт. Секцию водонагревателя можно добавить в любую печку из кирпича. Толковые мастера–печники знают, как изменить схему и порядовки для установки теплообменного водяного регистра.

Советы по выбору печи

Рекомендация номер один: для нагрева теплоносителя в сети водяного отопления используйте твердотопливный котел. Если необходимо, купите модель длительного горения с объемом загрузочной камеры более 100 литров. Современные ТТ-котлы направляют 75—80% энергии сжигания на разогрев воды и почти не поднимают температуру окружающего воздуха.

Если в силу разных причин вы хотите ставить печь с теплообменником, прислушайтесь к следующим советам:

1. Чугунная или стальная буржуйка хорошо подойдет для небольшой дачи площадью 40—80 м². Отопителя хватит на конвекционный обогрев центральной комнаты, в соседних помещениях расположите батареи.
2. Каминная топка либо железная печка, оснащенная панорамным стеклом, станет удачным украшением гостиной. Одно условие: применяйте изделие в качестве дополнительного источника тепла, а основную нагрузку возложите на газовый либо дровяной теплогенератор. Тогда удастся сохранить чистоту и порядок возле буржуйки.

Пример схемы совместного подключения камина, газового двухконтурного котла и радиаторного отопления

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

Теоретически мощности каминной топки хватит на отопление квадратуры 100—120 м². Практика показывает: без помощи второго теплогенератора ее придется загружать дровами с интервалом 3—4 часа. Поэтому рассчитывайте на меньшую площадь обогрева.

Важный момент. Все дровяные отопители, оборудованные водным контуром, объединяет одна особенность: из-за интенсивного отбора теплоты поверхности регистра и стенки дымохода обильно покрываются сажей. Единственный выход – топить печку на максимуме, дабы сажевый налет выгорал от высокой температуры. Поддерживать такой режим не всегда удобно.

Как подобрать конструкцию и рассчитать площадь теплообменника в кирпичном варианте печи:

1. Если регистр находится внутри топливника, 1 м² его площади способен передать воде до 10 кВт теплоты. Пример: нужно обогреть помещения 80 квадратов – потребуется около 8 кВт энергии и поверхность теплообмена 0.8 м².
2. Змеевик в дымоходном канале не столь эффективен. Рассчитывайте на теплоотдачу 400—500 Вт с 1 м² регистра.
3. Для удобства чистки котел лучше сделать плоским – в виде бака с подводящими патрубками. Ребристые конструкции из круглых трубопроводов очищать тяжелее. Для монтажа внутри газохода сварите регистр из профильных труб.
4. Материал теплообменника – низкоуглеродистая сталь марки Ст10…Ст20 толщиной 4—5 мм. Допускается применять жаростойкую и нержавеющую сталь 2—4 мм, но ее нужно варить в среде инертного газа — аргона.
5. Использовать готовые чугунные батареи категорически не рекомендуется. Причины: металл дает трещины от температурного шока, а уплотнение между секциями со временем выгорит, появится течь.

Совет. Не завышайте теплообменную площадь контура «про запас». Тело печи получит гораздо меньше теплоты, а вода в регистре может перегреваться и кипеть. Не закладывайте в дымоход трубы из гофрированной нержавейки – ее реальную площадь и качество изготовления определить сложно.

Домашние умельцы постоянно выдвигают различные идеи по усовершенствованию отопителей. Заслуживает внимания вариант со стальными плоскими батареями, применяемыми в качестве печных водонагревателей. Обзор мастера смотрите на видео:

Схемы подключения теплообменника

В рамках данной публикации мы не станем описывать способы изготовления печек, а сразу перейдем к обвязке. Если вы желаете самостоятельно сделать водонагревательную печь, рекомендуем ознакомиться с отдельными руководствами:

• самодельный обогреватель для гаража на твердом топливе и отработке;
• инструкция по каминной и печной кладке;
• схема и порядовка варочной плиты с водяным котлом.

Если вы приобрели заводскую печь с теплообменником, внимательно изучите прилагаемую инструкцию. В документации всегда указаны диаметры патрубков и способы соединения водяного контура с отопительными приборами. Обычно применяется 2 схемы:

1. Открытая система с гравитационным (конвективным) течением теплоносителя.
2. Радиаторная сеть закрытого типа с принудительным движением воды от насоса.

Использовать в данной схеме циркуляционный насос не обязательно, но принудительное движение воды заметно ускоряет прогрев

Примечание. В самотечных схемах нередко используются циркуляционные насосы, установленные на байпасе. Цель – уменьшить перепад температур между подачей и обраткой, повысив скорость теплоносителя и эффективность нагрева. При отсутствии электроэнергии система продолжит работу в гравитационном режиме.

Самотек организуется за счет увеличения диаметров магистралей и уклонов горизонтальных участков. Минимальное сечение разводящего коллектора при гравитационной схеме – 32 мм (дюйм с четвертью), величина наклона – 3…5 мм на 1 погонный метр. Открытый расширительный бак стоит в верхней точке, туда уходит весь воздух, попадающий в систему.

Группа безопасности на подаче условно не показана, но она должна присутствовать обязательно

При закрытой схеме, показанной выше на рисунке, теплоноситель находится под давлением (минимум 1 Бар «на холодную») и движется под напором насоса. Мембранный расширительный бачок располагается в нижней точке и подключается к обратной магистрали через отсекающий кран. Обязателен монтаж группы безопасности с воздухоотводчиком, манометром и сбросным клапаном.

Совет по выбору схемы. Покупая печь для дома с водяным отоплением, домовладелец, очевидно, рассчитывает на автономную работу системы. Отсюда вывод: для совместной работы с водогрейной печью лучше всего подойдет самотечная схема. После отключения света циркуляция в контуре не прекратится и теплообменник не прогорит.

Заключение

Вариант объединения водяных отопительных систем с печами нельзя назвать идеальным. Более того, мы настоятельно рекомендуем избегать подобных схем и устанавливать нормальные котлы. Исключение – особые обстоятельства и условия проживания, например, перебои с электроэнергией либо покупка готового дома с дровяной печкой, куда уже встроен водогрейный контур.