Печь с водяным контуром своими руками

Всеобщая газификация и развитие технологий, казалось, должны были изжить печи, как средство отопления дома. Но высокая стоимость подвода газа, оборудования и монтажа, дали новую жизнь печному отоплению.

Дров в России много, технологии отопления существенно модернизировались. Для экономии средств, разумным решением является строительство кирпичной печи с водяным контуром для отопления, своими руками.

Способы решения задачи

Очевидно, что для подогрева теплоносителя и подачи его в радиаторную систему дровяную печку нужно снабдить дополнительным теплообменником. Есть два пути: приобрести для дома готовую металлическую либо чугунную печь длительного горения со встроенным водяным контуром, либо изготовить ее своими руками. Мы изначально идем по второму пути — прикладываем труд, но экономим средства.

Примечание. Отдельная проблема — организация подогрева воды в кирпичной печи, работающей на дровах и угле. Если она уже построена, то переделать конструкцию бывает довольно трудно, а то и невозможно.

Существует несколько разновидностей самодельных теплообменников и вариантов их монтажа:

1. Бак – котел, встраиваемый прямо в топливник или в один из дымоходных каналов.
2. Регистр, сваренный из труб, иногда – в виде змеевика. Тоже ставится внутрь камеры сгорания либо в газоход.
3. Теплообменник самоварного типа (техническое название – экономайзер). Устанавливается сугубо на дымоход для отбора теплоты у отходящих газов.
4. Полноценная водяная рубашка. В упрощенном исполнении подобная печь-камин с водяным контуром показана выше на схеме.

Бак-котел для нагрева теплоносителя

Справка. Простейшее, но не самое эффективное решение, которое вы можете взять на вооружение, реализовано в некоторых дровяных печках для бани. Металлический бак с водой монтируется сверху корпуса либо подвешивается сбоку, если топливник имеет прямоугольную форму.

Водяной контур можно изготовить из таких материалов:

• черная или нержавеющая сталь;
• чугун;
• медь.

Стальные теплообменники практичны и недороги, а потому наиболее популярны. Цена меди слишком велика, а вот температура плавления – низкая, отчего при горении угля подобная конструкция может «поплыть». Что же касается чугуна, то самостоятельно отлить из него регистр не получится, разве что вмонтировать в газоход старую отопительную «гармошку» МС-140, как показано на фото. Но помните: батарея моментально лопнет при подаче холодного теплоносителя в раскаленную печку либо в результате замерзания воды во время длительного простоя.

Принцип работы

Печь с водяным отоплением отличается от стандартной. Она не только нагревает воздух вокруг себя. К ней подводят трубы, по ним тепло поступает от отопительного прибора к комнатам.

Трубы контура подключают к котлу, его встраивают в печь. Кроме того, он может быть подключен к регистру. Теплоноситель, проходя через регистр, нагревается. После этого он поступает в трубы и радиаторы отопления. Проходя через контур, отдает тепло и остывает. В таком виде он снова попадает в теплообменник, где опять нагревается. Процесс повторяется.

Для того чтобы теплоноситель проходил по всем трубам, циркуляция в системе должна быть стабильной. Это достигается при помощи насоса, который встраивается в контур.

Систему отопления нужно оборудовать расширительным бачком. Если контур герметичен, то система называется закрытой, в этом случае бачок можно установить в любом месте. Если же система отопления открытая, то бачок следует поместить в самую высокую точку контура. Например, в частном доме его удобно разместить на чердаке. Устройство простое, но без него не обойтись.

Когда теплоноситель нагревается, он расширяется. Поэтому при выборе бачка следует покупать такую емкость, которая бы имела необходимый объем. В продаже есть бачки разной конструкции. При их выборе следует учитывать систему отопления, а также количество теплоносителя, который будет циркулировать по контуру.

Если в доме для обогрева планируется сделать систему закрытого типа, необходимо оснастить ее комплектом приборов, позволяющим безопасную эксплуатацию. Для контроля давления используют предохранительный клапан. Для удаления воздушных пробок в трубах требуется автоматический воздухоотводчик. Кроме того, следует приобрести манометр.

Преимущества и недостатки

Конструкции со встроенным теплообменником имеют массу преимуществ:

• Система энергоэффективна и экономична. Кирпичная кладка не потребует серьезных финансовых вложений, затраты на трубы и радиаторы будут в любом случае, а теплообменник на порядок дешевле готовых котлов. При эксплуатации печи, затраты на обогрев дома составят несколько тысяч рублей на закупку дров за зимний период.
• Дизайн кирпичной печи скрывает неказистые элементы, при желании в систему можно добавит камин или декор.
• Обогрев помещения не зависит от местонахождения конструкции, радиаторы устанавливаются в любом месте
• Кирпичная печь остывает долго, водный контур будет горячим еще несколько часов после прогорания дров.

Некоторые издания к плюсам системы водяного контура относят возможность его установки в уже готовую печь, что в принципе возможно, но на практике такой вариант связан с большим количеством проблем, которые предстоит решить.

Разборка и последующая сборка печи самое необходимое, что придется сделать. Цена исправления неправильно установленного регистра сопоставима со стоимостью новой печки, поэтому за такими работами обращайтесь к профессионалам.

Недостаток такой конструкции является продолжением её достоинств, чтобы самому сделать печь с теплообменников необходим опыт, как в кладке кирпичей, так и в монтаже систем отопления. Если опыт приходит с годами и количеством изученного материала, то при строительстве печи с водяным контуром следует учитывать её недостатки:

• Очаг является пожароопасным элементом, необходимо позаботиться о мерах препятствующих попаданию огня на легковоспламеняемые предметы;
• Печь занимает значительную площадь дома, проектируйте комнаты заранее, включите большой обогревательный в дизайн помещения;
• Около печки температура будет всегда выше, чем в остальном помещении;
• Процесс нагрева печи нельзя мгновенно остановить. Если используете систему с закрытым контуром и циркулярным насосом, отключение электричества (даже кратковременное на несколько минут) и остановка насоса приведут к закипанию воды в теплообменнике. Чтобы этого избежать предусмотрите комбинированную систему движения воды в контуре.
• При нерегулярном использовании системы отопления воду из неё необходимо сливать, что ведет к преждевременному износу всей конструкции. В противном случае вода замерзнет, что приведет к разрушению всего комплекса устройств.
• Нельзя разжигать печь без воды в контуре. Это приведет к разрушению регистра и реконструкции печи, чтобы использовать печь в летнее время, не «включая» батарее применяют оригинальные конструкции установки теплообменников.
• Существует риск отравления угарным газом, как и при использовании всех твердотопливных средств отопления, особое внимание необходимо уделить правильному изготовлению дымохода.

Сделать в доме отопительную систему на основе печи с теплообменником и батареями – экономически выгодное решение, но к проектировке и строительству необходимо подходить грамотно, учитывая все нюансы работ.

Недостатки печного отопления с водяным контуром

1. Потеря полезного пространства. Теплообменник, встраиваемый в топливник, значительно уменьшает его размер, потому при закладке топливника нужно учитывать этот фактор. Ну а если теплообменник встраивается в уже имеющуюся конструкцию единственным решением остается частая закладка топлива.
2. Повышенная пожароопасность. Так как печь или камин предполагают наличие открытого огня и запаса топлива неподалеку, то оставлять без присмотра такую печь надолго не рекомендуется.

   

   Организовав печное отопление в доме, вы должны постоянно следить за пожарной безопасностью

3. Угарный газ. При неправильной эксплуатации в жилые помещения может проникать угарный газ, опасный для жизни человека.

Совет. Если отопление с водяным контуром обустраивается в загородном доме, в котором никто не живет регулярно, особенно зимой, то во избежание заморозки воды в контуре лучше использовать незамерзающую жидкость.

Этапы работ

Создание отопительной конструкции с водяным контуром состоит из нескольких этапов:

1. Проект системы, определение местоположения печи, труб и радиаторов, расчет мощности теплообменника.
2. Изготовление (покупка) регистра.
3. Кладка печи с одновременным встраиванием теплообменника.
4. Монтаж водяного контура, включая, трубы, радиаторы, систему безопасности.
5. Проверка системы.

На некоторых стадиях строительства остановимся подробнее.

Установка теплообменника в топку

Устанавливаемые в топку котлы отличаются разнообразием конструкций и не требуют большого объема топки. Представленный на фото теплообменник модели паук имеет симметричное двухстороннее строение, может состоять из разного количества ребер. Он достаточно компактен. Через его проемы открытый огонь отлично нагревает стенки печи.

Особенности

• возможность обогрева больших площадей;
• несколько вариантов строения котла (в виде широкого бака или плоской емкости);
• плоские котлы и баки имеют больший объем, чем конструкции из труб, и позволяют использовать часть воды для санитарных нужд;
• затрудненная, но тем не менее реальная возможность встраивания в уже сложенную печь.

Трубчатый теплообменник наиболее популярное решение для встройки в топку. Он может:

•  иметь различные простые и сложные формы, габариты;
•  устанавливаться по наружной стороне топки или двум — трем сторонам;
•  легко выниматься из печи для профилактического осмотра и ремонта.

Выбирайте бесшовные модели. Их отличительный признак — отсутствие продольной линии сварочного шва. Шовные трубы часто трескаются при нагреве.

Монтаж

Теплообменник ставится на нижний ряд кирпичей в топке и обкладывается шамотным камнем. Размер конструкции подбирают с учетом параметров топки. Должно остаться достаточно места для закладки дров. Регистры не должны прикасаться к стенам топочной камеры, но и слишком большое расстояние не пойдет на пользу. В топке оставляют отверстие для входного патрубка и затем выкладывают свод.

Плюсы и минусы различных теплообменников

Установка бака внутрь кирпичной печи практикуется мастерами десятками лет. Это проверенный и надежный способ, позволяющий постоянно нагревать воду и даже организовать ее естественную циркуляцию, только потребуется проложить трубы большого диаметра (около 50 мм) с соблюдением уклонов. Правильно сделанный бак-котел очень редко прогорает, потому что вмещает большой объем теплоносителя, который его охлаждает.

Недостаток варианта – значительные размеры емкости. Она влезет лишь в отопитель, сложенный из кирпича, а в металлических буржуйках слишком мало места. В отличие от бака, размеры и форму регистра из стальных труб можно менять и встраивать в любую печку, но тут возникают другие проблемы:

1. При установке внутрь топливника змеевик постоянно подвергается воздействию высоких температур (в пике до 1000 °С) и конденсата с сажей, а потому прослужит 4—6 лет, после чего прогорит. Нержавеющие либо жаропрочные трубы продержатся дольше – до 10 лет.
2. Более надежный способ — вмонтировать водяной контур внутрь дымоходного канала, где температура ниже. Но тогда упадет интенсивность нагрева и для организации нормального отопления теплообменник придется увеличить в размерах. Получается замкнутый круг.
3. Циркуляция теплоносителя внутри регистра должна быть безостановочной. Иначе вода закипит, превратится в пар, а он своим давлением разорвет трубопровод в слабом месте – где-нибудь на стыке. Значит, организовать самотек нереально, а работу циркуляционного насоса придется подстраховать блоком бесперебойного питания на случай отключения электроэнергии.
4. Вместительность металлических отопителей сильно ограничена, так что вставить туда добротный теплообменник не получится. Практика показывает, что стальная заводская печь с водяным контуром может обслужить не больше 2 радиаторов общей мощностью до 4 кВт.

Разновидности сварных регистров

Важный момент. Любые теплообменники, монтируемые внутрь топливника, забирают приличную часть выделяющегося тепла. Это снижает и без того невысокую теплоотдачу печки плюс уменьшает длительность горения с одной закладки дров или угля.

Экономайзер (слева) и обычный бачок для монтажа на дымоход (справа)

Самоварный теплообменник (экономайзер) лишен всех перечисленных недостатков. Он представляет собой водяную рубашку для дымоходной трубы и отнимает теплоту отходящих газов. А их температура в печах, функционирующих на дровах или отработке, достигает 300 °С. Такое решение зачастую используется в банных отопителях, чтобы греть воду для помывки. Комбинированный вариант – бак, сквозь который пропущена дымоходная труба.

Идею с экономайзером по понятным причинам нельзя реализовать на кирпичной печке. Но для Булерьяна, Бренерана или другой стальной буржуйки независимо от ее размеров такой вариант хорошо подойдет. И последний, самый эффективный метод – устройство водяной рубашки вокруг корпуса обогревателя. По сути, она превращает любую металлическую печь или камин в отопительный котел. Одна беда – вариант довольно сложен в исполнении.

Железная печка конструкции Бутакова с конвекционным кожухом и водяным контуром на задней стенке топливника

Вывод. Лучший способ получить горячую воду от стального отопителя на дровах или отработке (такие применяются в гаражах) – сделать теплообменник самоварного типа или емкость на дымоходной трубе. Для кирпичной печи вариантов немного – встраивание емкости либо регистра.

Оригинальная конструкция наружного теплообменника с импровизированным экономайзером продемонстрирована на видео:

Как установить оборудование

Схема собственной отопительной системы включает следующие элементы: печь с водяным контуром, трубная разводка, расширительный бак, отопительные радиаторы, запорная аппаратура. При принудительной циркуляции теплоносителя устанавливается насос. Расширительный бак располагается в наивысшей точке системы и поддерживает в ней необходимое давление.

При установке оборудования рекомендуется учитывать некоторые нюансы:

1. Для повышения эффективности печного теплообменника можно отвести вертикальный стояк. Он создает тягу, обеспечивая разгонную функцию.
2. Лучшая циркуляция теплоносителя при однотрубной отопительной системе обеспечивается при условии опускание нижнего подвода ниже уровня пола, для чего опускается в подвальное помещение основание печи.
3. При использовании насоса размещение печи не имеет существенного значения.
4. Трубная развязка выбирается с учетом двух взаимоисключающих факторов — малом объеме при минимальном сопротивлении потоку. Чаще всего используются трубы диаметром 30-32 мм. При удлиненной системе следует увеличить его до 45-50 мм. Для монтажа современной разводки рекомендованы пластиковые или металлопластиковые трубы, которые лучше сохраняют тепло и не подвержены коррозии.

Установка змеевика на трубу

Это отличный и достаточно простой способ повысить КПД печки. Дымовые газы накаляют трубу до чрезвычайно высоких температур. Наружный змеевик, как и внутренний, помогает снизить температуру и несколько остудить внешние поверхности дымохода. Внешний водяной теплообменник особенно часто ставится на дымовые трубы из металла. Это отличное вспомогательное устройство для прогрева помещений малой площади.

Такой теплообменник имеет два патрубка. Верхний соединяется с трубой, идущей к накопительной емкости, нижний – с контуром отопления. Сделать такую конструкцию легко, также как и закрепить на трубе.

Используйте медную трубу или готовые модули.

Принципы функционирования отопления

Отопление на основе печи с водяным контуром работает по принципу теплообмена. В топке печи от горячего воздуха нагревается вода, находящаяся в контуре. Она поднимается вверх по трубе и направляется в отопительную систему. Попадая в радиаторы (батареи), теплоноситель отдает свою тепловую энергию, а охлажденная жидкость обратно поступает в печной контур. Так обеспечивается замкнутый цикл системы.

Выделяется 2 основных типа данного отопления:

1. Самотечная система. В соответствии с физическими законами, нагретая вода поднимается вверх и самостоятельно устремляется в отопительную разводку, освобождая место для уже охлажденной жидкости. Такая система способна хорошо функционировать при небольшом количестве радиаторов и малой общей длине трубопровода.
2. Принудительная система. В радиаторах и по мере продвижения по трубам водный поток испытывает значительное сопротивление, что тормозит его. В разветвленных и достаточно длинных системах собственного давления часто оказывается недостаточно, а потому приходится к обеспечению принудительного движения теплоносителя. Для этого устанавливается электрический насос (чаще всего в обратной трубе).

Конструктивные особенности печи

Печь для водяного отопления отличается от обычной тем, что в нее встраивается водяной контур (теплообменник). Он содержит 2 патрубка: сверху — для подачи горячей воды в систему, снизу — для подключения обратной трубы с охлажденной жидкостью. Печь своим устройством должна обеспечить разогрев теплоносителя, проходящего по трубам.

Эффективность работы печи обеспечивается правильным выбором конструкции контура и места его расположения, с учетом следующих особенностей:

1. Конструкция. Печной теплообменник может изготавливаться из листового металла в форме емкостей (котлов), круглых или профильных металлических труб, сложных металлических конструкций (например, отопительная батарея).
2. Материал. Водяной контур изготавливается только из металла. По прочности и коррозионной стойкости идеально подходит чугун, но он сложен в обработке. Чаще всего используются стальные трубы или листы. Нельзя использовать в топке печи медь, т.к. ее температура плавления менее 1100ºС, а кратковременный разогрев в печи на дровах возможен до 1200ºС.
3. Размеры. Объем и протяженность контура должны обеспечивать горячей водой всю отопительную систему, с учетом постепенного ее охлаждения в каждом радиаторе. Точный расчет размеров теплообменника провести достаточно сложно, а потому этот процесс доверяется специалистам. Оценить размеры можно по необходимой мощности системы отопления. Практика показывает, что достаточная мощность обогрева составляет 1,1-1,3 кВт на каждые 10 м² площади помещения при стандартных потолках (высота 2,7-2,8 м). Теплообменник же в среднем отдает 6-8 кВт энергии с каждого своего 1 м² площади.

Также важно расположение контура в печи:

1. Самый эффективный разогрев теплоносителя обеспечивается при размещении контура непосредственно в топочной камере. Такой вариант монтируется при возведении новой печи или капитальной реконструкции с полной разборкой.
2. Для повышения долговечности теплообменника его можно отделить от топки тонкой перегородкой с хорошей теплопроводностью. В этом случае устраняется прямой контакт с открытым пламенем, и снижаются требования к материалу обменника. В таком случае для разогрева потребуется больше тепловой энергии.
3. Можно использовать значительную тепловую энергию отводящегося дыма. Установка контура в системе дымохода позволяет устранить необходимость уменьшения полезного объема топочной камеры.

Для обустройства водяного отопления используются печи разного типа. В частных домахпопулярны кирпичные печи с встроенным водяным контуром. В небольших домах можно использовать пиролизные печи длительного горения. В наше время можно просто установить покупную, готовую печь с водяным контуром.

Делаем контур для стальной печки

Чтобы изготовить теплообменник самоварного типа на дымоход, подберите 2 трубы: одна по диаметру должна равняться размеру патрубка печки, а вторая – на 3—4 см больше (например, 102 и 133 мм).

Самодельный теплообменник самоварного типа

Дальше действуйте в таком порядке:

1. Определите теплообменную площадь, как описано в предыдущем разделе, после чего отрежьте обе трубы по расчетному размеру.
2. В кожухе водяной рубашки проделайте 2 отверстия 20—30 мм и приварите к ним патрубки подачи и обратки с резьбами.
3. Вставьте одну трубу в другую и сварите между собой, сделав перемычки из стальной полосы. Из нее же изготовьте верхнюю и нижнюю крышку для самодельного водяного контура.
4. Проверьте агрегат на герметичность и установите на дымоход как можно ближе к масляной или дровяной печи. Больше подробностей об изготовлении показано на видео.

В отличие от внутренних водяных контуров, экономайзер без проблем подключается к различным системам отопления – с принудительной и естественной циркуляцией теплоносителя. Во втором случае важно выполнить уклон магистралей 2 мм на 1 м. п. трубы и поставить в верхней точке открытый расширительный бак.

Важные моменты строительства печи

Для того, чтобы водяной контур функционировал с максимальной отдачей, правильно сконструирована должна быть не только отопительная водная система, но и сама печь. Только лишь соблюдение порядовки недостаточно. Важно полное соответствие технологии печного строительства.

Фундамент

Его вид и толщина зависят от размеров печки. Массивную классическую русскую печь рекомендуют устанавливать на добротный ленточный фундамент. Менее габаритным современным отопительным конструкциям достаточно бетонной подушки в полтора десятка сантиметров толщиной, иногда — на каркасе из арматуры.

Кирпич

Для наружных стен берут керамический огнеупорный кирпич. Для основания — его же, возможно бывшим в употреблении. Специалисты рекомендуют обязательно выполнять футеровку внутренней поверхности топки шамотным камнем. Для более презентабельного вида фасада, его можно сразу класть из облицовочного кирпича или выполнить такую отделку позднее.

Раствор

Раствор для кладки готовят традиционно: смешивают песок с глиной, разбавляют водой и добавляют немного цемента для прочности. Можно приобрести готовый состав для кладки на основе цемента со специальными добавками.

Кладка

Основное условие прочного строения — наличие качественной перевязки швов. Они не должны совпадать ни при каких условиях. Идеально, когда швы нижнего кирпичного ряда попадают под середины кирпичей, лежащих в следующем ряду. Для этого, начиная ряды, чередуют целые кирпичи и их половинки.

Печи с водным отопительным корпусом имеют довольно простую и понятную конструкцию. Они популярны, благодаря своей дешевизне и неприхотливости в эксплуатации. И если вам не по нраву использование природного газа для обогрева домостроения или нет доступа к газовой сети, такой вариант отопления следует рассмотреть первым. Сложенная хорошим мастером, такая печь никогда не разочаровывает своих владельцев.

Вывод

Для отопления дома печь с водным контуром является наиболее экономичным вариантом, однако для полноценного использования горячей воды, необходимо добавить в систему теплоаккумулятор, что влечет дополнительные расходы.

Требования при монтаже

Толщина слоя воды в теплообменнике должна превышать 4 см, так как при меньшей толщине вода будет закипать.

Стенки змеевика должны быть не менее 5 мм, а в случае использования угля — еще толще. Несоблюдение толщины может привести к прогоранию стенок.

Процесс строительства печи

Теплообменник ни в коем случае не должен быть смонтирован вплотную к стене топки. Оставьте не менее 2 см. Это пространство необходимо при тепловом расширении змеевика.

Особое внимание необходимо уделить пожаробезопасности системы. Между печью и деревянными перегородками непременно должны оставаться воздушные прослойки, так как именно перегрев деревянных конструкций является первой причиной возгораний. Лучше всего выполнить облицовку кирпичом или другими огнеупорными материалами.

Монтаж печи

Монтаж печи обычно доверяют мастеру, потому что не имея опыта сложить грамотную конструкцию самостоятельно вряд ли получится.

Размер печи зависит от площади дома — чем больше дом, тем больше должна быть печь. Если вес печи превышает 750 кг, то в том месте, где она будет выложена, необходимо подготовить специальный фундамент. От основного фундамента печной постамент должен быть отделен зазором, заполненным песком. Важно также сделать правильную термоизоляцию пола в этой части.

Монтаж отопительной печи с водяным контуром

Печное отопление с водяным контуром — одно из самых практичных и дешевых решений обогрева частного дома. При всей своей эффективности монтаж такой системы не требует больших материальных затрат, кроме того, данный вид отопления может привнести изюминку в дизайн вашего дома.

Строительство кирпичной печи с водяным контуром: видео

Печь с водяным контуром: фото

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...