Печное отопление с водяным контуром своими руками
Печное отопление с водяным контуром своими руками
Вариант этот очень дорогой: даже один только суточный теплоаккумулятор стоит дороже хорошего котла с обвязкой и резервным электропитанием. Дом на 40-50 квадратов жилых с долгосрочным аккумулятором стоит несколько млн. USD, но дело и не в этом. Лучшие из современных теплоаккумуляторов на солях держат тепло до 3-4 мес. и окупиться хоть когда-нибудь способны только в краях, где суммарный годичный расход тепла в доме на все нужды, кроме отопления, превосходит таковой на обогрев дома за отопительный сезон. Нам до них далеко – географически и климатически. В средних широтах при относительно недорогом топливе теплоаккумулятор может в принципе сделать дом энергонезависимым, если будет хранить тепло год или более. Поэтому данный вариант рассматриваем только для общего развития.
Печь с водяным контуром: особенности и теория, покупать или делать, решения, запуск в системе
Автор: Колесников Юрий Фёдорович, инженер-теплоэнергетик* © При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.Недостатка доступного твердого топлива в России нет и не предвидится. Печь с водяным контуром стоит много дешевле котла: цены на отечественные отопительные печи с водяным регистром начинаются от 16 000 руб; усредненная по моделям стоимость такой печи ок. 40 000 руб. Более-менее приличный котел на ту же тепловую мощность стоит втрое-впятеро дороже. Дрова в отдаленных регионах зачастую бесплатны – лесники только рады будут, если кто-то валежник уберет. Древесное топливо экологично: время роста дерева до пригодности в дело соответствует времени протекания естественных климатических циклов, а при сжигании дров выделяется ровно столько углекислого газа, сколько дерево его изъяло на построение себя. Если топить ископаемым топливом, то рассредоточенный по большой площади и растянутый во времени суммарный выброс парниковых газов от множества домовых печей природа «переваривает» много легче и быстрее, чем залповый от ТЭЦ той же мощности.Построить кирпичную или изготовить металлическую печку дело довольно хитрое, но станочного парка и производственных условий не требующее. См. напр., видео проект кирпичной печи с контуром водяного отопления для частного дома:
О недостатках и достоинствах кирпича
Кирпичная печь – сложное тяжелое сооружение, требующее под себя отдельного фундамента и производства в доме капитальных строительных работ. Встроить водяной контур в кирпичную печь гораздо сложнее, чем в стальную, см. далее. Но в то же время:- Кирпичная печь поддерживает в доме оптимальную влажность: поглощает избыток паров воды из прохладного воздуха и отдает их при нагреве во время топки.
- Она же устанавливает в помещении оптимальное для здоровья температурное поле: от стен к центру все теплее.
- Сокращает теплопотери дома: потоки нагретого печью воздуха создают перед окнами нисходящую тепловую завесу, много более эффективную, чем восходящая от регистров (батарей отопления) под окнами.
- Выравнивает микроклимат в доме: летом поглощает некоторую часть избыточного тепла и через фундамент отводит его в грунт. Зимой таким же образом немного подогревает дом.
- По причине в пред. пункте стабилизирует осадку здания, делает его более надежным, устойчивым и долговечным.
Примечание: в истории строительства известно немало случаев, когда крепкие дома, переведенные с печного на центральное отопление, после демонтажа печей начинали разрушаться.
Печное отопление с водяным контуром своими руками
- Теплообменник, или регистр. Состоит из металлических, преимущественно стальных труб, сваренных в систему. Они надежны и долговечны, цена стали по сравнению с медью невысока. Может размещаться как в топке, так и в дымовых каналах. Использование труб повышает эффективность нагрева за счет увеличения площади соприкосновения горячего воздуха с металлом. КПД теплового контура при расположении в топке — до 90%, если же он располагается в дымовых каналах, где температура значительно ниже, КПД снижается и не превышает 70%.
Преимущества и особенности конструкции кирпичной печи с водяным контуром
Печное отопление — давний и популярный способ обогрева частных домов, но оно не всегда эффективно. С помощью одной кирпичной печи сложно отопить большой дом, состоящий из нескольких комнат. В удаленных от печи помещениях температура будет значительно ниже, особенно при закрытых дверях. Один из способов повышения эффективности кирпичной печи и длительного обогрева частного дома — подключение к ней водяного отопительного контура. Как выглядит кирпичная печь с водяным контуром и какова цена вопроса при её изготовлении — подробно рассмотрим в данной статье.
Для чего нужен отопительный контур
Кирпичная печь отлично обогревает частный деревенский дом площадью до 50 м2. В традиционном деревенском срубе ее располагают посреди одной общей комнаты, разделенной перегородками на кухню и комнаты. В каждом помещении находится нагретая стенка печи, что позволяет равномерно их обогреть.Современные частные дома имеют совершенно другую планировку, и комнаты могут находиться на значительном удалении и даже на разных этажах. В этом случае потребуется установка дополнительных источников отопления, например, электрических обогревателей. Но цена на электроэнергию нынче высока, поэтому более практично установка радиаторов водяного отопления.В них по трубам поступает горячий теплоноситель — вода, которая поступает в котёл, вмонтированном в кирпичную печь. При горении дров в такой печи нагреваются не только ее стенки, но и теплоноситель, и во всех помещениях дома устанавливается комфортная температура. Коэффициент теплоемкости воды высок, и система отопления довольно долго остается горячей, даже если топить печь всего раз в день, при этом достигается существенная экономия, ведь цена такого отопления невысока.Печное отопление с водяным контуром своими руками
Чертеж печи с встроенным теплообменником для водяного отопления
Как сделать водяное отопление от печки
Одна из самых простых конструкций печки с П – образным теплообменником, установленным прямо в топке. Нагреватель с плоскими поверхностями изготавливается из листового металла толщиной 4 мм, для него лучше использовать жаропрочную сталь. Другой вариант – змеевик в виде регистра, свариваемый из труб (можно водогазопроводных) условным диаметром 50 мм и толщиной стенки не ниже 3.5 мм. На рисунке изображена схема печи с водяным отоплением подобной конструкции.Чертеж печи с встроенным теплообменником для водяного отопления1 – теплообменник в камере сгорания; 2 – дверца для прочистки дымоходов; 3 — подача в систему отопления.Принцип действия здесь прост: стальной регистр с теплоносителем прогревается напрямую от пламени в топке, а продукты горения устремляются вверх и делают 3 хода, попутно отдавая тепло кирпичным стенкам и духовому шкафу для приготовления пищи.Несколько иная печь для дома с водяным отоплением представляет собой двухцелевую варочную плиту с вмонтированным в топку нагревателем. Плита не имеет длинных дымоходных каналов, поскольку в ней предусмотрен отбор тепла от продуктов горения водяным теплообменником. Габариты источника тепла – 1030 х 650 х 780 (высота), мощность нагревателя – порядка 9 кВт. Последний изготавливается из труб диаметрами 57 х 3 мм и 48 х 3 мм. Конструкция печи показана на фото.
Печь с варочной плитой1 – топливник; 2 – зольная камера; 3 – дверца для прочистки; 4 – духовка; 5 – варочная панель; 6 – раствор из глины; 7 – водонагреватель; 8 – дымоходный канал; 9, 10 – соответственно, обратный и подающий трубопроводы системы обогрева.Топливо, сгорая, нагревает змеевик напрямую. Дополнительно он греется от дымовых газов, что после этого поступают в канал между варочной панелью и духовкой, огибают последнюю и выбрасываются через дымоход. Нагретый теплоноситель циркулирует из регистра в систему, причем побуждение может быть как естественным, так и принудительным. Таким образом, водонагреватель отбирает тепло из топки и продуктов горения, охлаждая их до 150—200 ºС, за счет чего и реализовано водяное отопление от печи.При всех достоинствах подобной конструкции в ее работе имеется нерациональное зерно. Дело в том, что продукты горения, от которых прогревается варочная панель, сильно охлаждаются теплообменником. Получается, что во время приготовления пищи необходимо перетапливать плиту с целью прогреть варочную панель, а в это время водяное отопление дома будет функционировать на полную мощность, а это нерационально и неэкономно. Для ограничения температуры теплоносителя придется устанавливать буферную емкость – теплоаккумулятор, иначе в осенне-весенний период в комнатах станет невыносимо жарко.Двухкамерная дровяная печь с водяным отоплением К. А. Дмитриева лишена описанного выше существенного недостатка и считается наиболее распространенным вариантом в средней полосе России. В ней предусмотрены отдельные дымоходные каналы и две раздельных топки, — одна для нагрева духовки и варочного настила, а вторая – обеспечивает водяное отопление от печи. Раздельные дымоходы на высоте 2 м объединяются в один. Габаритные размеры печки – 1500 х 680 х 770 мм (высота), развиваемая тепловая мощность – 9.5 кВт, что уже существенно, так как хватит для дома площадью 100—120 м2. Конструкцию можно подробно изучить по чертежам.
Конструктивная схема и поперечные разрезы печи1 – зольная камера; 2, 5 – камеры сжигания; 3 – духовка; 4 – дверца зольника; 6 – варочный настил; 7, 8 — подключение к водяному отоплению; 9 – теплообменник; 10 – задвижка.При работе первой топки дымовые газы омывают металлический духовой шкаф и поступают в газоход, находящийся под ним. Водонагреватель в процессе не участвует, поэтому данный режим удобен в летнее время и переходный период. В холодное время года растапливается вторая камера, действующая только для обогрева частного дома и не влияющая на работу варочного настила и духовки. Этот вариант исполнения печи из кирпича является оптимальным и экономичным, показывая неплохие результаты эффективности сжигания твердых видов топлива (КПД – 50—55%).
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 отопленияМожно 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 — схемаДля 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 прогоритЧертежи регистра выполните в соответствии с размерами печи дома. Планировка комнат дома и расположение мебели тоже нужно учитыватьЗдесь 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 хлопотноОна удобна еще и тем, что после установки можно без проблем использовать варочную плиту, чего нельзя сказать о некоторых трубных котлах.
Регистр из гладких труб — чертежКогда 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 своими руками
Зная упорство и настойчивость наших умельцев, мы не побоимся предположить, что найдутся те, кто, организуя печное отопление с водяным контуром своими руками, установит заслонку, работающую в автоматическом режиме. Такая заслонка, перекрывающая контур при отсутствии циркуляции, оборудуется системой аварийного питания, датчиками давления и температуры и при этом сверяет свою работу через спутник с подключением к интернету. Все возможно. Просто нужно понимать одну простую вещь: есть задумки людей, желающих сэкономить, а есть трезвый инженерный расчет, при котором прорабатываются все варианты, в которых может оказаться разработанная система, иногда, может быть, и футуристические, но, как показывает практика, вполне оправданные. Чтобы более наглядно продемонстрировать, что происходит, когда устанавливаются печи отопительные с водяным контуром своими руками без твердых расчетов и упоров на действительность, приведем один маленький пример из жизни.
Особенности водяного отопления от печи своими руками
В последнее время все большую популярность приобретает индивидуальное жилье. Строительство индивидуальных домов ведется не только в отдаленных районах, но и в пределах города. Подключение дома или дачи к системе центрального отопления удается не всегда. Кроме того, многим кажется, что установить печное отопление с водяным контуром выгоднее с экономической точки зрения. Но так ли хороша печь с водяным отоплением, как это кажется на первый взгляд?
Циркуляция – желания и действительность
Контур кирпичной печиНо и это еще не все. Предположим, что кирпичная печь с водяным отоплением, своими руками установленная в доме, имеет принудительную систему циркуляции. Другими словами, во входном трубопроводе установлен насос, обеспечивающий нормальную циркуляцию теплоносителя внутри радиаторной системы.
- Как правило, такие системы имеют трубопроводы сравнительно небольшого диаметра, да и сам контур тоже.
- Мы уже знаем, что температура от твердого топлива имеет очень большую мощность, а кирпичи прекрасно аккумулируют тепло.
- Чтобы в контуре печи теплоноситель не закипал, циркуляция должна быть очень хорошей.
Печь и котел
Конечно, кирпичная печь с водяным контуром выглядит довольно заманчивым и экономически выгодным вариантом, но это только на первый взгляд. С подорожанием энергоносителей в отдаленных районах дрова остаются самым выгодным вариантом отопления дома. Понятно стремление людей получить как можно больше комфорта за как можно меньшие деньги, но все же надо отделять зерна от плевел. В подобных вариантах лучше использовать специальный твердотопливный котел, предназначенный для работы с радиаторной системой отопления.- Печь — это печь, котел — это котел, и два этих агрегата не должны пересекаться друг с другом.
- Дополнять — да, пересекаться – нет.
Термоаккумуляторы — специальные емкости, способные сохранять избыточное тепло системы обогрева.
Выгоды термоаккумуляторов
Надо сразу отметить: данные системы довольно дороги и громоздки. К примеру, термоаккумулятор, способный сохранить до 80 кВт тепловой энергии, будет стоить около 1,5 тыс. долларов. Такую систему невозможно считать экономичной, поэтому ее редко применяют, организуя печное отопление частного дома или дачи.Такая система должна иметь достаточный объем, чтобы аккумулировать излишки тепла, вырабатываемые печью, и в то же время система должна циркулировать без остановки. Одним словом, очень дорого и сложно. Эти затраты окажутся очень расточительными по сравнению с обычным котлом и печью по отдельности.Но иногда умельцы предлагают другие варианты расположения водяного контура внутри печи. Водяной контур расположен не непосредственно в топке, а в системе дымоотводов. При этом система имеет заслонки наподобие тех, что устраиваются в отопительно-варочных печах. Другими словами, закрыв заслонку в летнее время, отсекается поступление тепла в зону расположения контура теплоносителя. Эффективно: перекрыл контур — и можно пользоваться печью.
Меньше КПД – заступаем на пост
Но если мы говорили, что печи с водяным контуром имеют КПД 85 – 90%, то в данном случае КПД значительно снизится.- Ведь нагрев контура будет происходить не непосредственно в топке, где температура очень высока, а в удалении, где она намного ниже.
- Если контур выполнен из толстостенных труб, то КПД снизится еще.
- Если использовать тонкостенные трубы малого диаметра, чтобы теплоноситель прогревался интенсивнее, мы получим большую опасность при остановке циркуляции.
Печное отопление с водяным контуром своими руками
Примечание. При расчете отапливаемой площади не нужно брать все 100 или 200 квадратных метров дома, отнимите от них помещения, которые печь обогревает напрямую.
Водяное отопление от печи на дровах: печь с водяным контуром своими руками, регистр для печного отопления, кирпичная печка с водяным отоплением, кладка
Печное отопление – норма для российских деревень, надежность и практичность которого проверенна веками. И сегодня во многих деревенских домах стоят печи с плитой для готовки пищи и подом для выпечки хлеба.Одни из них оборудуются водяным контуром отопительной системы, а другие нет. Но выкидывать их и менять на современные котлы хозяева сельского жилья не спешат. Более безотказного и беспроблемного способа обогрева еще не придумали.
Без контура с водой по дому дровяная печь способна прогреть лишь небольшое пространство вокруг себя. Для отопления одной-двух комнат такой вариант приемлем, но для большого коттеджа уже нетВ качестве топлива в подобных деревенских печах сжигают:
- уголь;
- торф;
- дрова;
- брикеты (евродрова).
Делая выбор в пользу печного обогрева, не стоит забывать о противопожарных нормах устройства кирпичных печей – только их неукоснительное соблюдение позволит свести риск возникновения пожара к минимумуСреди достоинств печного отопления числятся:
- отсутствие зависимости от наличия в сети электроэнергии;
- сравнительно низкая стоимость устройства отопительной системы;
- дешевизна твердого топлива и возможность использования разных его видов;
- предельная простота эксплуатации;
- длительная отдача тепла (для кирпичных конструкций);
- универсальность – подходит одновременно для обогрева и готовки еды.
Два главных недостатка печей с водяным контуром – невозможность автоматизации работы и проблематичность регулировки теплоотдачи в отдельных комнатахТакже из недостатков печного отопления следует упомянуть:
- долгий прогрев системы до начала теплоотдачи;
- потеря массы полезного пространства в доме из-за массивности печи;
- большой вес печной конструкции из кирпича;
- низкий КПД из-за ухода значительного объема тепла в трубу;
- высокая пожароопасность при неправильной эксплуатации.
Как выглядит отопительный контур
Конструкция отопительного контура может быть разной, как и место его установки.- Наиболее популярными вариантами считаются:
- Самодельный котел — сварная металлическая емкость из стали толщиной 4-5 мм, вмонтированная в тело печи, с входным и выходным патрубком. Он может располагаться как над топкой, так и в другом месте, где при горении дров существенно повышается температура. КПД таких котлов — до 80%.
- Водяная рубашка — конструкция, аналогичная котлам, но размещается она по всем сторонам топки, при этом эффективность нагрева будет максимальной. КПД — 85%.
- Теплообменник, или регистр. Состоит из металлических, преимущественно стальных труб, сваренных в систему. Они надежны и долговечны, цена стали по сравнению с медью невысока. Может размещаться как в топке, так и в дымовых каналах. Использование труб повышает эффективность нагрева за счет увеличения площади соприкосновения горячего воздуха с металлом. КПД теплового контура при расположении в топке — до 90%, если же он располагается в дымовых каналах, где температура значительно ниже, КПД снижается и не превышает 70%.