Как работает отопительная печь с водяным контуром?

Несмотря на огромные запасы газа и множество трубопроводов, большинство малых российских поселений, находящихся далеко от крупных городов, вряд ли когда-либо будут газифицированы. Это просто нерентабельно. Даже в сердце России, в 200 км от Москвы, газифицированы лишь те поселки и деревни, которые находятся не дальше 10-15 км от городов. Дальше – все, как в глухой тайге. Отличие только в том, что есть электричество.

Принцип работы и устройство печей с водяным контуром

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

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

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

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

Конструкция печи

Русская печь состоит из нескольких основных элементов:

Кирпичная печь с водяным контуром

  • Топка, в которой сгорают дрова.
  • Золосборник для быстрого очищения топки от золы.
  • Котлы – по ним дым и продукты горения поднимаются вверх.
  • Дымоотвод.
Конструкция печи

Нагреваются все четыре стены конструкции. Каждый квадратный метр печи способен обогреть более 30 м2 жилья, поэтому ее чаще располагают в центре дома. Для коттеджа большой площади иногда требуется два устройства, а печное отопление дачного дома вполне осуществимо с помощью одной небольшой печурки.

В качестве источника энергии (топлива) можно использовать дрова, брикеты. Основным материалом для строительства является красный кирпич. Кладка скрепляется глинистым раствором. Такая печь хорошо прогревается и отдает тепло в течение длительного времени. Раньше на лицевой стороне конструкции монтировали плиту для приготовления пищи, но сейчас такой необходимости нет.

Печное отопление

Печное отопление
Печное отопление

Как система энергообеспечения, печное отопление применяется очень давно и обладает рядом преимуществ:

Печное отопление
Печное отопление
  1. Не требует подключения к сети питания. Для отопления нужны твердые материалы типа дров, угля, брикетов.
  2. Позволяет реализовать лучистую систему отопления, при которой стенки печи накапливают и передают тепло в помещение. Тип системы считается одним из самых лучших, сохраняющих заданные температуры долгое время.
  3. Правильно сложенная печь греет комнаты, служит для подогревания воды, приготовления пищи. Нет затрат электроэнергии, газа, а значит, снижаются расходы на содержание жилья.
  4. В холодное время года печь аккумулирует тепловую энергию, передавая ее в помещения. В жару конструкция также нагревается, беря на себя избыточное тепло, что помогает поддерживать в комнатах прохладный климат.
Печное отопление
Печное отопление

Вид отопления считается самым экологически чистым и безопасным. Но есть и минусы:

Печное отопление
Печное отопление

Получается, что печное отопление – дело хлопотное и затратное. И если в домах сезонного проживания такие заботы становятся приятным дополнением, то в особняках круглогодичного проживания они доставляют неудобства. Лучше рассмотреть варианты магистрального газового отопления или сделать систему с использованием баллонного газа.

Печное отопление
Печное отопление

Читайте также:  Камин из кирпича своими руками — проекты, пошаговая инструкция

Типы отопительных печей

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

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

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

Чем отличается водяной камин от обычного

После растопки камина с открытой топкой, он сразу же начинает отдавать в помещение тепло, но ввиду открытости топочного пространства, теплоотдача такого камина очень мала. Потому такие камины устанавливают не в качестве основного средства отопления, а скорее в целях эстетического украшения интерьера. Камины с закрытой топкой более эффективны — их КПД может достигать 85%. Закрывается топочное пространство посредством створок, изготовленных из стеклокерамики или огнеупорного кварцевого стекла.

Топка камина с водяным контуром также относится к закрытому типу, однако, в отличие от обычных каминов, имеет двойные металлические стенки, внутри которых установлены змеевиковые теплообменники. Эти теплообменники подключаются к системе водяного отопления всего дома, что позволяет термокамину стать как дополнительным, так и совершенно самостоятельным средством отопления дома, а также ещё и водонагревательным устройством в доме.

Топливом для каминов с водяным контуром служат те же поленья лиственных и хвойных деревьев, что используются и для других каминов, а также наиболее эффективный вид топлива — брикеты из опилок, оставляющие после себя очень малое количество золы.

Печь с водяным контуром для отопления дома: преимущества

Как уже было упомянуто, обычная печь не в состоянии обеспечить равномерный прогрев всех помещений в доме. В современных печах и каминах эту проблему частично решают, монтируя конвекционную камеру, к которой подключают систему воздуховодов. В результате поток тёплого воздуха от печи не предоставлен самому себе, а перемещается в ограниченном пространстве труб и регулируется задвижками, заслонками, решётками и прочими дополнительными устройствами.

Однако воздуховодные каналы громоздки, съедают полезное пространство, с увеличением их длины и количества поворотов возрастают теплопотери. Они нуждаются в наблюдении и обслуживании: периодической очистке от пыли, сажи и копоти. Сам воздух обладает низкой удельной теплоёмкостью, для передачи тепла в удалённое от печи помещение требуется принудительное нагнетание нагретых воздушных масс вентилятором. Поэтому вода, как теплоноситель, во многих отношениях предпочтительнее воздуха.

Печь с водяным контуром для отопления дома: преимущества

Комбинированная система отопления коттеджа с применением печи-камина с водяным контуром и солнечных коллекторов

Горячую воду легко транспортировать по трубопроводам небольшого диаметра, передавая при этом тепловую энергию на значительные расстояния. Кроме того, вода – безвредное, негорючее, нетоксичное, химически нейтральное и всегда доступное вещество.

Как сделать котел длительного горения своими руками – пошаговое руководство

Самым оптимальным источником отопления для отдаленных районов без газификации и электрификации является твердотопливный котел длительного горения. Благодаря надежности, экономичности и эффективности он нередко используется для оснащения загородных домов и коттеджей.

Как работает агрегат

Обычные твердотопливные котлы способны проработать на одной закладке около 6-7 часов. Если по истечении этого времени в топку не подбросить очередную порцию топлива, это приведет к снижению температуры в доме.

В отдельных моделях горение поддерживается почти неделю.

Секрет здесь в следующем: в отличии от традиционных котлов, схема котла длительного горения включает в себя не одну, а две камеры сгорания. Первая из них предназначена для сжигания топлива, вторая – для поступивших из первой камеры газов.

Качество процесса во многом зависит от своевременной подачи воздуха, для чего в конструкции имеется вентилятор.

Подобный подход является инновационным: его впервые представила литовская компания Stropuva в 2000 году, после чего чертежи твердотопливных котлов длительного горения были взяты на вооружение ведущими производителями котельного оборудования.

На сегодняшний день агрегаты, работающие по этому принципу, являются наиболее недорогим и практичным вариантом обогрева домов в местностях, лишенных газификации. Сутью работы приборов данного типа выступает горение верхнего топлива.

Обычно месторасположением топки является нижняя часть: как следствие, холодный воздух после нагревания имеет возможность подниматься вверх.

Совет

Котлы длительного горения очень похожи на пиролизные: выделение основной порции тепла происходит не от сгорания твердых брикетов, а от выделившегося при этом газа.

Читайте также:  Дровяные камины для дома

Для сгорания внутри конструкции имеется специальное закрытое пространство. Камеры соединены между собой телескопической трубой, по которой выделившийся газ из первого отделения поступает во второе.

Как сделать котел длительного горения своими руками – пошаговое руководство

Процесс его дожига сопровождается смешиванием с холодным воздухом, нагнетаемым вентилятором. Эта процедура проистекает без пауз, до полного перегорания топлива.

Она отличается достаточно высоким температурным режимом – до +1200 градусов.

В продаже имеется целый ряд нагревательных приборов, сутью работы которых является один и тот же чертеж котла длительного горения на дровах. Разная степень их экономичности и эффективности объясняется различием размеров, материалов изготовления и наличием дополнительных функций.

Для работы универсальных ТТ котлов можно использовать любое топливо, что значительно упрощает их обслуживание. Наиболее экономичными моделями считаются дровяные ТТ котлы.

Конструкционные особенности и устройство

Дороговизна и сложность изготовления чертежа котла длительного горения своими руками ставит определенные препятствия на пути распространения последнего из них на территории нашей страны. В отличии от него, метод Булерьян широко используем народными умельцами для самостоятельной организации отопления загородных домов.

Чертеж котла длительного горения на твердом топливе Булерьян состоит из следующих узлов:

Также имеется еще одна любопытная деталь. Как известно, в обычных печах функция поддувала выполняется зольником: именно через него поступает необходимый для горения воздух.

В случае с Булерьян зольный отсек делается полностью герметичным: каналом подачи воздуха здесь является верхняя воздушная камера. Для регулировки подачи кислорода в верхней части этой камеры имеется заслонка.

По ходу сгорания дрова в топке постепенно оседают, что приводит к опусканию распределителя. Таким образом обеспечивается беспрерывная подача свежего воздуха.

Описание печи-камина с водяным контуром

  • Размеры. Некоторые ошибочно думают, что для обогрева дома большой площади требуется печь неимоверных размеров, но это не так. Например, чтобы обогреть дом площадью 200 м2, требуется установка совсем небольшого котла (75*50*30 см). При установке насоса, обеспечивающего принудительную циркуляцию теплоносителя в системе, производительность котла увеличивается на 50%.
  • Котёл. Его форма устроена таким образом, чтобы обеспечить обогрев максимально большей площади. Устанавливается котёл в самом центре отопительного прибора.

Основные правила монтажа печи-камина с водяным контуром

  • Топливная камера должна быть изготовлена только из огнеупорного материала. Выходящий за пределы очага огонь способен нанести вред даже обычному камню или кирпичу.
  • Во время строительства печи камина с водяным контуром, не экономьте на материалах. При недостаточной толщине стенок отопительного прибора, снижается надёжность всей конструкции в целом.
  • Особое внимание следует уделить герметичности швов. Оставшаяся щель, пусть даже небольшая, приведёт к выходу угарного газа в помещение, и как следствие к — отравлению проживающих в доме людей.

Как изготовить печь-камин с водяным контуром отопления

Прежде всего понадобится котёл (регистр), устанавливаемый в топливном отсеке. Его конструкция может быть разнообразной, в зависимости от типа печи камина. Материалом для такого регистра листовая сталь, толщиной 5 мм или металлическая труба.

Эффективно работающий котёл должен обеспечить максимальный нагрев теплоносителя, а также равномерность его циркуляции по системе. Площадь нагрева теплообменника из листовой стали будет меньше, по сравнению с котлом из цельнометаллической трубы.

Печь камин с водяным контуром можно сложить с нуля или вмонтировать котёл в уже готовую конструкцию. Наиболее сложным и трудоёмким является второй вариант, так как теплообменник придётся изготавливать исходя из размеров топочной камеры уже готового устройства.

Функциональность и прочность печи с водяным контуром обеспечивается правильной кладкой. При этом необходимо учитывать, что размер водяной рубашки должен быть не менее 4 см, дабы избежать закипания теплоносителя. Происходит это чаще всего при слабой циркуляции воды в системе. Использование циркулярного насоса поможет снизить показатели размеров водяной рубашки.

Толщина стенок котла определяется видом используемого топлива. Например, при использовании угля в качестве топлива, толщина стенок должна быть больше, чем при использовании дров.

Для улучшения разогрева котла и компенсации его расширения при нагревании, между стенкой и регистром, необходимо сделать зазор толщиной в 1,5 см. Для того чтобы котёл не сокращал полезный объём топливника, следует правильно рассчитать необходимую ширину обогревателя и теплообменника. Но в случае монтажа регистра в уже готовую конструкцию печи камина, топливо в процессе эксплуатации устройства придётся подкладывать чаще.

Наверху системы, с целью повышения давления устанавливается гидроаккумулирующая ёмкость или расширительный бак. Трубы монтируются под углом с максимальным уклоном. Для улучшения коэффициента полезного действия отопительной системы, иногда встраивается циркуляционный насос, который более эффективно прокачивает теплоноситель по всей системе, обеспечивая тем самым качественный прогрев труб и радиаторов.

Читайте также:  Какие батареи лучше для отопления квартиры: виды и цены

Современные печи камины с водяным контуром — идеальный вариант отопления как для маленьких дачных домиков, так и загородных коттеджей большой площади. Несмотря на то что КПД таких устройств ниже, чем у тех же твердотопливных котлов, прогрев помещения происходит быстрее и теплоотдача при этом более качественная и эффективная.

Отличительные черты комбинированной системы

  • Основным отличием комбинированной системы является то, что входное отверстие теплообменника должно находиться чуть выше, чем входное отверстие котла на твердом топливе.
  • И еще одна особенность – расширительный бак должен быть установлен на вершине отопительной магистрали.

Выполнение этих условий является залогом успешной и продуктивной работы печного отопления с водяным контуром.

Следует учесть еще один момент – при укладке трубопровода необходимо сделать максимальный уклон. Это является главным для обеспечения наиболее естественной циркуляции.

Если необходимо повышение КПД, то в этом случае требуется установка циркуляционного насоса. В этом случае, система отопления становится независимой от наличия электроэнергии.

Требования пожарной безопасности к печному обогреву дома

Печное отопление в деревянном доме устанавливается в согласии со строительными нормами, изложенными в СНиП 41-01-2003. На печки распространяются правила пожарной безопасности, предусматривающие необходимость проведения мероприятий по предотвращению возникновения пожара.

Отдельной графой стоит экологическое законодательство в отношении печного отопления, ограничивающее применение теплогенераторов в условиях городской черты. В частности, для подключения печки, кроме соответствия пожарным требованиям, здание должно иметь соответствующую этажность (не выше 5 этажей), наличие специального вентканала для отведения дыма.

В 1-2 этажных постройках, высота трубы относительно крыши дома должна быть не менее 0,5 м. В густозаселенных районах города, возвышение дымохода над зданием рассчитывают отдельно, в зависимости от расположения соседних построек.

Как обезопасить потолок и перекрытия

Противопожарная защита направлена на предотвращение случайного возгорания, вызванного особенностями эксплуатации (сильным нагревом корпуса и дымовой трубы) печного твердотопливного оборудования.

Мероприятия затрагивают проведение следующих работ:

При горении, внутри топочной камеры дым разогревается до 450-550°С. Кратковременное возгорание сажи доводит температуру до 1200°С. Поверхность дымовой трубы сильно нагревается. Производители не рекомендуют подключать к печам оцинкованный и гофрированный стальной дымоход. Оптимальный выбор – сэндвич-труба или керамика .

При печном отоплении в одноэтажных деревянных домах устанавливают специальную проходку. Потолок в месте над печью, защищают металлической вставкой. Проходка выполняется из негорючего базальтового утеплителя. На оголовок дымовой трубы устанавливают искрогаситель.

В месте прохождения дымовой трубы в чердачном помещении, стропильную систему обрабатывают антипиринами. Дымоход окутывают термоизоляционным материалом. Правильно проходить перекрытия печной трубой, предусматривая противопожарные разрывы. Минимальное расстояние между поверхностью дымохода и перекрытием не менее 25 см. Разрыв заполняют базальтовой ватой.

Правила эксплуатации печного оборудования указывают на необходимость ежегодного осмотра и обслуживания системы дымоудаления. Кирпичную кладку проверяют на предмет трещин, трубы на наличие разгерметизации. Нарушения исправляют.

Меры по защите стен вокруг печи

Противопожарные мероприятия затрагивают необходимость установки защиты стен вокруг установленного печного оборудования. От печки до ближайших поверхностей оставляют разрыв в 1,25 м, в сторону открывающейся топки не менее 1,1 м.

Расстояние до стен можно уменьшить после проведения следующих работ:

  • Поверхность деревянной стены закрывают базальтовым утеплителем. Для этой цели применяют базальтовую вату толщиной 5 см.
  • Утеплитель обшивают металлическим листом.

После проведения работ, разрыв между корпусом печи и стенами сокращают до 0,5 м.

Существующие требования к печному отоплению частного дома предписывают необходимость защиты стен вокруг дымовой трубы. Часто, расстояние между дымоходом и горючей поверхностью не более 25 см, что связано с особенностями монтажа. Защиту выполняют также, как и изоляцию стен, окружающих печной котел.

В требованиях пожарной безопасности к печному отоплению в жилом доме указывается на необходимость регулярной проверки состояния устройства инспектором МЧС и печником. Аудит состояния позволит выявить потенциально опасные дефекты и своевременно устранить их.

Что лучше для загородного дома – печное или котельное отопление

Современные нормы отопления предъявляют идентичные требования, как к печам, так и твердотопливным котлам. Правила эксплуатации и безопасности, принципы работы и обогрева одинаковые.

Теплоэффективность котлов несколько выше чем у печей, но и стоят они дороже. Отзывы владельцев и сравнение эксплуатационных характеристик ясно указывают на следующее.

Для полноценного водяного обогрева отапливаемого дома, лучше выбрать твердотопливный котел. В непостоянно отапливаемые здания, лучше ставить печное оборудование, работающее по принципу конвекционного обогрева.

Расчет мощности и температуры тёплого водяного пола