Дровяное отопление с водяным контуром


Принцип действия

В топку котла осуществляют закладку дров, разжигают их. В процессе горения выделяется тепло, которое накапливается в теплообменнике. Охлажденный теплоноситель, перемещаясь по змеевику теплообменника, нагревается и поступает в отопительные приборы системы.

Остывшая вода по обратной линии трубопроводов поступает в котловой теплообменник, где происходит очередной процесс нагрева. Циклы повторяются, пока дрова полностью не прогорят. Затем осуществляют очередное наполнение камеры сгорания топливом. По такому принципу работает одноконтурная схема отопления.

Дровяное отопление с водяным контуром

В двухконтурной конструкции котла встроен дополнительный теплообменник, соединенный с трубопроводом горячего водоснабжения. Существуют два способа нагрева воды:

  1. 1. Проточный — в этой конструкции змеевик встроен непосредственно в водяную рубашку и нагревается за счет передачи энергии теплоносителем. Вода для горячего водоснабжения, циркулируя по змеевику, нагревается до 45° C. Производительность такой схемы составляет до 8 л воды в минуту.
  2. 2. Накопительный — такой способ подразумевает использование в обвязке котла бака для нагрева воды (бойлера). В зависимости от конструкции нагрев воды происходит за счет горячего воздуха или теплоносителя. Температура воды в бойлере может достигать 95° C, а ее объем в 2 раза превышает размеры накопительной емкости.

Отопительный дровяной котел с водяным контуром нагревает воду только в период горения твердого топлива. Одной закладки дров в простых источниках тепла хватает на 3−4 часа. В более сложных конструкциях газогенераторных дровяных устройств период горения увеличен до 12 часов.

Чем качественнее твердотопливные котлы для дома с водяным контуром, тем быстрее теплообмен и ниже себестоимость полученной тепловой энергии. Обогреватели устанавливаются как в открытых, так и закрытых системах отопления. В первых агрегатах циркуляция теплоносителя происходит естественным способом, а во вторых — за счет работы насоса.

Источник: oventilyacii.ru

Видео: пример проекта печи с водяным контуром для частного дома


Покупная печь относительно недорога, но доставка тяжелого и объемистого предмета в места отдаленные может обойтись больше его стоимости: за морем телушка полушка, да рубль перевоз. В таком разрезе вопрос: «А нельзя ли сделать печь с водяным контуром своими руками?» вполне правомерен. Но, к сожалению, конструкция печи сложилась в те времена, когда о водяном отоплении еще и не думали. Современные высокотехнологичные печи работают на тех же принципах, как и круизные лайнеры плавают точно так же, как триремы времен Архимеда. Построить или правильно выбрать для покупки печь с контуром водяного отопления возможно, но при этом нужно учесть ряд специфических моментов, о чем и написана эта статья.

Примечание: первый из этих моментов – эстетический. Не надейтесь, что печка, питающая батарею отопления, будет выглядеть так, как показано слева на рис.:

В лучшем случае вы получите то, что в центре. А может быть, и то, что справа. Поэтому, если для вас печь еще и украшение дома, нужно трижды и трижды подумать – а поставить ли все-таки для отопления котел? Печь ему помехой отнюдь не будет, см. в конце.

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.

В чем суть проблемы

Отопительный котел придуман именно для того, чтобы заменить печь как теплогенерирующий прибор в системах отопления (СО). Котел – устройство непрерывного действия требующее от пользователя, в идеале, только периодической догрузки топлива и сезонного ухода. Его принципиальное отличие от печи – автоматика, поддерживающая оптимальный для заданного режима работы режим горения. Автоматика не обязательно электронная; она может быть энергонезависимой комбинацией биметаллических пластинок, пружин и рычагов.


Печь – прибор периодического действия с ручным управлением, потому она и дешевле. Дело не в коробочке с автоматикой. Дело в самих основах подхода к конструированию и производству. Конкретно – в способах организации полного сжигания топлива. Если продолжить судостроительную аналогию, то котел уже не водоизмещающее судно, а глиссер. Который тоже может плавать, как пароход, но полностью свои качества покажет, только выйдя на реданы. Однако для глиссирования нужна относительно спокойная вода; правильно построенная и налаженная СО, образно говоря, для котла таковой и является. Печь (продолжая ту же аналогию) под управлением опытного экипажа может идти полным ходом на значительном волнении. Благодаря такому запасу эксплуатационной выносливости и возможно приспособить печь под водяное отопление. Полный ход (все та же аналогия) будет тише, чем у глиссера (предельная тепловая эффективность 60-65% против 80-95%), но, «идя на экономической скорости в спокойной воде», удельный расход топлива на отопление единицы кубатуры дома может не превысить такового котла.

Примечание: тепловая эффективность теплогенерирующих приборов – полный аналог КПД для ДВС.

Покупать или строить?

В продаже имеются только металлические печи с водяным контуром. Фундамент и разгром в доме для установки металлической печи не нужны, но и полезными качествами кирпичных она не обладает.


энергоэффективном доме (см. далее) можно ставить только металлическую печь. Выпускают такие многие печные фирмы, в т.ч. зарубежные ABX (Чехия), MBS (Сербия), EdilKamin (Италия). Тут, во-первых, нюанс: не спутайте с банной печью, снабженной водогрейкой для ГВС; для отопления банные печи непригодны. Отличия, если в спецификации не указано, что печь именно отопительная – банная печь всегда с каменкой. Второе – та же печь, но с водяным контуром, в продажу часто идет как котел. Как отличить от настоящего котла? По наличию варочной поверхности и топочной дверцы со смотровым стеклом. Котел не предназначен для посиделок у огонька. Третье – EdilKamin построены по схеме с водяной рубашкой и не предназначены для использования в качестве основных отопительных приборов; это фактически печь-камин с водяным контуром, см. ниже. И, наконец, российские печи с водяной рубашкой Бренеран (признак – «Аква» в названии) должны устанавливаться в нежилом помещении или в отдельной котельной, но для дачи Бренераны самое то: именно Бренеран Акватэн стоит до 20 000 руб. (без доставки). О других отечественных печах с водяным контуром см. видеообзоры:

Видео: обзоры печей с водяным контуром


Кроме того, если вы намерены купить печь для водяного отопления, учтите:


  1. Для фабричных печей с водяным контуром действительны все указанные далее эксплуатационные ограничения;
  2. Если отопительный котел часто продается с полным комплектом штатной обвязки, то печь – всегда без нее. Подбор и монтаж обвязки – особая непростая тема, а ее стоимость может перекрыть разницу в цене печи или котла;
  3. В продаже имеются также каминные топки с водяным контуром. Это ни в коем случае не основные отопительные приборы, что бы там не обещали в рекламе! Каминная топка с водяной рубашкой (как и печь EdilKamin) включается в действующую локальную (домовую) СО с котлом для экономии штатного топлива или в СО энергоэффективного дома, см. далее.

Примечание: включать дополнительные теплогенерующие приборы в действующую СО нужно с несколькими степенями защиты от их нежелательного влияния друг на друга, см. напр. ролик ниже:

Видео: об опасности камина с водяным контуром

Подвал как критерий решения

В целом, если ваш дом с подвалом, в первую очередь нужно рассмотреть вопрос о приобретении и установке котла. Подвал всегда даст возвышение регистров над отопительным прибором, необходимое для построения простой, недорогой и энергонезависимой гравитационной СО (см. далее). Тепло от печи (камина) без водяного контура для стряпни и/или любования огоньком под коньячок с икоркой даром не пропадет: автоматика котла его «учует» и сэкономит штатное топливо.

Сопутствующие ограничения

Вспомним поговорку «лохматых» годов: бесплатный сыр бывает только в мышеловке. Отопительная печь с водяным контуром строится и эксплуатируется с серьезными ограничениями сравнительно с простой:


  1. Теплообменник нельзя замуровывать в тело (строение) кирпичной печи: разность ТКР (коэффициентов термического расширения) его и строения печи очень скоро выведет из строя и то, и другое;
  2. Если топка с водяной рубашкой, то добиться оптимального по расходу топлива хода печи/камина невозможно. Поэтому приборы такого типа могут служить только дополнительными в действующей локальной СО;
  3. Теплообменник печи с водяным контуром должен целиком обтекаться топочными или дымовыми газами;
  4. Запускать печь/камин с водяным контуром при порожней СО недопустимо. Если это отопительно-варочная печь, используемая круглогодично, в ней должен быть переключатель хода зима-лето, а теплообменник должен устанавливаться только в зимней части строения печи;
  5. Подпускать воду в СО снизу, т.е. сразу в печь, можно, только если она (печь) стальная и подпитка снизу указана как штатная в спецификации производителя. СО с кирпичной печью подпитывается холодной водой только и только сверху, от расширительного бака;
  6. Поскольку в СО с периодически топящейся печью теплообменник испытывает регулярные знакопеременные термические нагрузки, строить с печью СО закрытого типа с избыточным давлением недопустимо;

  7. По причине в пред. пункте строить СО с печью постоянно заполненной антифризом бессмысленно: дорогой теплоноситель еще до окончания текущего отопительного сезона состарится, деградирует и пропадет;
  8. По окончании отопительного сезона теплоноситель (вода) из СО обязательно сливается. Это необходимо для образования в трубах плотной пленки гидроокиси железа, предотвращающей их дальнейшую коррозию;
  9. Перед началом след. сезона система заполняется водой, герметизируется и опрессовывается подкачкой воздуха с расширительный бак до 2,2 ати;
  10. Заполнение системы нужно производить при наружной температуре не ниже 15 градусов;
  11. Отопительный прибор запускается не ранее чем через сутки после опрессовки системы, но и не ранее, чем температура теплоносителя сравняется с комнатной;
  12. Дровяная печь с водяным контуром должна протапливаться с промежутками между топками не более 12 час независимо от теплоемкости строения печи и внешних условий, т.е. печи нельзя давать полностью остывать. Объясняется это невысокой теплотворной способностью дров и высокой вероятностью выпадения кислотного осадка из древесных дымовых газов.

Примечание: строить с печью СО типа ленинградка нельзя – для лениградки нужны избыточное давление и принудительная циркуляция.


Печь и СО

Главное, что нужно знать, если вы решите строить печь с водяным контуром сами: для полного сгорания топлива в топке печи и достижения ею предельной тепловой эффективности температура под сводом топки, где догорают пиролизные газы, должна составлять не менее 1100 градусов. В то же время для пиролиза, полностью «высасывающего» из топлива летучие компоненты, оптимальна температура 400-600 градусов, а для загорания остаточного аморфного углерода топлива – 600-800. Температура внешней поверхности теплообменника в принципе нужна повыше, это позволяет выполнить его меньших размеров (см. далее), но стального не более 400 градусов, а чугунного не более 600 (при давлении в системе, равном атмосферному), чтобы исключить вскипание теплоносителя. Характерный размер теплообменника, устанавливаемого в топке печи – 0,3-0,5 м; устанавливаемого в дымовых каналах – 1-2 м. Еще одно: если температура в дымовых каналах упадет ниже 200 градусов, высока вероятность выпадения в печи кислотного осадка. Если печь топится бросовым (некондиционным) топливом, никогда полностью не сгорающим – также усиленное осаждение сажи в печи и дымоходе.

Зная эти обстоятельства, и возможно успешно построить печь с водяным контуром для отопления дома. Задача такова: встроить в печь теплообменник, принимающий достаточное количество тепла, но не сбивающий температуру в месте установки ниже допустимой. Печь для этого проектируется заведомо завышенной мощности: на 10-15% больше, чем нужно для обогрева дома.


и 10-15% надо отдать на поддержание правильного хода (режима работы) печи с учетом теплоотдачи на сторону. Благодаря более равномерному распределению тепла в доме его теплопотери, зависящие от разности температур внутри и снаружи, падают, и экономия топлива за сезон составит 20-25%; до 30% в комбинированной СО (см. далее). Чистый выигрыш по затратам на топливо за сезон – 10-20%, а проигрыш сравнительно с отоплением от хорошего котла – 5-10%.

Примечание: печь с отопительным контуром позволяет построить относительно недорогую и доступную для монтажа своими силами гравитационную СО в доме без подвала, см. далее. Котел для гравитационной СО обязательно должен стоять в подвале, а если его нет – нужна энергозависимая СО с принудительной циркуляцией, также см. далее.

Еще о сложностях с кирпичом

У кирпичной печи есть одно, с точки зрения СО, «недружественное» качество: их тепловые постоянные времени (это то, что в просторечии называется тепловой инерцией) примерно равны. Тепловая инерция металлической печи на порядок меньше, чем у СО. Если система выйдет из режима, «вогнать» ее туда обратно возможно оперативной регулировкой хода печи. С кирпичной печкой так получится далеко не всегда: все оно вместе может «зациклиться» на неэкономичном и даже аварийном режиме (выражаясь «по-умному» – оказаться в метастабильном состоянии). Тогда придется или мерзнуть, дожидаясь следующей топки, или даже срочно гасить печь. Средство почти исключить «зацикливание» – топить печь 3 раза в сутки с промежутком 7-9 час (спозаранку, в середине дня и на ночь), а в самые холода – 4 раза с промежутком 6 час.

О печах на тлении

Если поискать в каталогах продукции отопительные печи длительного горения с водяным контуром, то таких не найдется. Года 3-4 тому назад мелькала угольная печка «Беспризорница», но сейчас и ее не видно. И это неспроста.

Печь длительного горения «вытаскивает» тепло из топлива медленно и постепенно. С другой стороны, эти печи критичны к температуре газов над массой топлива; для разных конструкций она колеблется в пределах 600-1000 градусов. Немного ниже – печь гаснет и спекшуюся массу из нее очень трудно выковырять. Выше – переходит на пламенное горение, для нее аварийное, а хозяевам грозящее большой бедой. Пламенная печь в том и другом случае просто съест больше топлива.

Иными словами, тепловой баланс в печи длительного горения должен поддерживаться гораздо точнее, чем в пламенной. «Лишнего» тепла (пригодного для использования) печь «на тлении» либо дает недостаточно для поддержания минимально необходимой температуры обратки в СО, либо вспыхивает. Поэтому печи длительного горения с водяным контуром и ручной регулировкой режима пригодны как водогрейные для ГВС, также понемногу накапливающей тепло в изолированном расходном баке. А чтобы приспособить печку длительного горения для отопления, ее нужно снабдить хотя бы простейшей автоматикой, оперативно регулирующей подачу воздуха. И получится… котел длительного горения. Которые давно уж выпускаются промышленностью и успешно эксплуатируются. Что же касается самодельной печи на тлении для отопления, то это как раз тот вариант, ради которого не стоит ломать ни голову, ни руки.

Строим печку

Браться самому за постройку печи с отопительным контуром имеет смысл, если у вас в достатке дешевых или даровых дров. На более энергичном топливе (напр., на угле) печь со значительным отбором тепла на сторону приобретет свойства, близкие к печи длительного горения, см. выше. Чтобы она работала правильно, проект нужно тщательно рассчитать, промоделировать, довести на опытном образце и подвергнуть всесторонним испытаниям. Кроме того, печь на дровах с водяным контуром нужно строить кирпичную. Все есть яд, и все есть лекарство – ее большая тепловая инерция сделает конструкцию не столь чувствительной к согласованию параметров теплообменника и строения печи. Далее мы рассмотрим особенности изготовления того и другого, учет которых позволит упростить расчеты или построить печь без них по известному образцу.

Регистр

Сердце печи – теплообменный регистр или просто регистр. Первое, с чего начинается его изготовление – расчет площади теплового контакта. Потом выбирается конфигурация регистра (см. далее), его материал и место расположения в печи. Затем под регистр проектируются либо топка, либо канальная система, а уж по ней вся печь. В последнем случае нарушается общепринятая схема проектирования печи – от топки к трубе, поэтому может понадобиться перерасчет на стадии проектирования.

Площадь теплоконтакта

Регистр должен принять от печи столько тепла, сколько необходимо по расчету для отопления дома, исключая комнату с печью. Тепловой поток в регистр определяется на первый взгляд несложно: Q = kS(ΔT), где:

Q – тепловой поток, Вт/с;

k – коэффициент теплопередачи для материала теплообменника заданной толщины;

S – площадь теплового контакта регистра с теплоотдающей зоной печи;

ΔT – эффективная разность температур теплоотдающей зоны и теплоносителя в регистре.

Последний параметр самый каверзный, т.к. ΔT есть сложная функция зависимостей изменения температуры как в пространстве, занятом регистром, так и во времени на протяжении топки и последующей теплоотдачи печи. С достаточной в нашем случае точностью можно считать при расположении регистра в топке ΔT=800 градусов, при его размещении в колпаке колпаковой печи ΔT=550 градусов и в дымовых каналах канальной ΔT=350 градусов. Тогда 1 кв. м регистра из стали толщиной 3 мм передаст теплоносителю 12, 8,25 и 5,25 кВт соотв., а чугунный со стенками в 4 мм – вдвое меньше.

Материал и форма

В топке печи тесно, и там помещают регистр из достаточно хорошо проводящей тепло стали. Подойдет обычная конструкционная толщиной 3-4 мм; в зоне, где выше 1000 градусов, правильно сконструированный теплообменник не окажется. В каналы нужно ставить кислотоустойчивый чугунный регистр. Колпаковые печи с отопительным контуром без точного расчета строить не надо: циркуляция газов под колпаком дело тонкое. Если наугад сделанный регистр ее собьет, КПД печи сильно упадет и чистить ее придется очень часто.

Крышеобразный регистр-«домик» (поз. 1 и 2 на рис.) имеет наибольшую относительно его размеров и расхода материала принимающую тепло поверхность, но топка под него нужна высокая, чтобы «горячий» коллектор подачи не охлаждал зону догорания пиролизных газов. При проектировании печи с таким регистром за уровень свода топки принимают воображаемую плоскость, секущую места перелома вертикальных ветвей труб в сходящиеся. Величина принимающей поверхности регистра-домика считается равной геометрической площади его наружной поверхности.

Регистр, сварной из стального листа (поз. 3) – не вариант. Его принимающая тепло поверхность почти вдвое меньше геометрической, а термические напряжения с больших контактирующих с пламенем плоскостей «перетекут» на швы и скоро выведут регистр из строя.

В низкую топку нужно ставить более металлоемкий коробчатый регистр (поз. 4), причем от его верха до свода топки должно остаться не менее 15 см. Чертеж коробчатого регистра «на все случаи жизни» дан на рис. справа. При его техническом проектировании расчетную величину принимающей поверхности умножают на 1,25.

В качестве чугунного регистра подойдет старая батарея-«гармошка», поз. 5 на рис. выше. Величина излучающей поверхности одной секции чугунных батарей (в данном применении – принимающей тепло) есть в справочниках по теплотехнике и коммунальному хозяйству. Любой поисковик выдаст сводку сразу, нужно только промерить имеющуюся у вас и определиться по таблице, какого она типоразмера. А по поверхности одной секции находится или необходимое их число, или общая площадь наличной батареи.

Постройка печи

Топка печи с водяным контуром обязательно должна быть шамотной, легко нагревающейся и хорошо держащей тепло. Печь с кирпичной топкой регистр выстудит и заставит дымить, даже если он где-то далеко в каналах. В последнем случае (чугунный регистр в канальной печи) желательно все тепловое ядро ее строения выложить шамотным, а регистр ставить поближе к хайлу (выходу из топки в первый колодец), чтобы температура на ближнем к топке его конце была не ниже 400 градусов.

Печь с водяным контуром строится «от регистра». После закладки фундамента печи и кладки ее постели (первые 2-4 сплошных ряда кладки строения печи) регистр промеряют к месту (слева на рис.), монтируют и жестко крепят в системе, и вокруг него возводят печь (в центре). Крепить регистры временно (справа) и окончательно монтировать систему после постройки печи нельзя – очень легко повредить и то, и другое! Также недопустимо крепить регистр в печи любым способом: он должен свободно в ней лежать. Выходы труб регистра за пределы строения печи ни в коем случае не замазываются! Их после полной просушки печи плотно набивают асбестовым шнуром, чтобы получилось газоплотное соединение. Если в печь будет «сифонить» воздух, она обязательно задымит, а наружу из нее пойдет угар. Дополнительно о постройке печи с крышеобразным регистром в топке см. сюжет

Видео: кирпичная печь с водяным контуром

Чугунный регистр из старой батареи маломощный. Печь с ним более подойдет для отопления дачи, напр., с жилой мансардой. Всесезонная домовая печь с контуром отопления будет представлять собой уже весьма солидное сооружение.

Схемы устройства таких печей даны на рис.:

Слева – дачная. Поскольку дачные печи топятся в основном бросовым топливом, на котором предельной экономичности печи все равно не добьешься, печь целиком кирпичная. Для перехода на летний ход верхнюю задвижку открывают, а нижнюю закрывают. В домовой печи справа на рис. (переключатель зима-лето условно не показан) применены стальные регистры большой площади в каналах. Чтобы исключить выпадение кислотного дождя (при правильной топке печи, разумеется) все ее тепловое ядро выполнено шамотным, т.е. повышенной теплоемкости. В таком исполнении вероятность образования кислотного конденсата минимальна.

Печь в системе

Правильно построить отопительную печь с водяным контуром мало. Под нее нужно еще и правильно разработать СО, и надлежащим образом включить в нее печь.

Пройдемся вкратце по способам организации СО. Будет ли наша система однотрубной, 2-трубной, последовательной, параллельной или смешанной, вопрос важный, но другой – с точки зрения эффективности использования тепла печи для отопления дома. С точки зрения возможностей, стоимости, удобства, простоты и энергонезависимости сопряжения печи и СО важнее разобрать системы:

  • Открытую гравитационную (самотечную).
  • Открытую с принудительной циркуляцией.
  • Закрытую без избыточного напора.

Самотечная

Чисто термосифонных СО (наподобие систем охлаждения ДВС первых автомобилей) не существует – потери в длинных трубопроводах СО подавят термосифонную циркуляцию. Чтобы СО все-таки работала, на помощь ей нужно призвать некоторую, вполне определенную долю силы тяжести (в чисто термосифонной циркуляции доля гравитационного напора может быть сколь угодно малой).

Принцип действия гравитационной СО показан слева на рис.:

Если система задействована от печи в доме, выполнить условие, указанное в центре, невозможно, даже если батареи подвесить под потолком. В таком случае выручить может СО с высокорасположенным проточным расширительным баком (справа на рис.), он создаст необходимый для термосифонной циркуляции теплоносителя дополнительный напор. В централизованных СО система с проточным расширителем не применяется, т.к. требует большего расхода материалов, трудозатрат на обслуживание и, при массовом использовании, дает большие потери теплоносителя. Но в частном доме все это с лихвой компенсируется простотой, дешевизной и стабильностью работы данной СО. Изюминка ее – расширительный бак. Требования к нему таковы:

  • Емкости 200 л с избытком хватит для дома до 120-150 кв. м жилых.
  • Сделать бак удобно из бочки, поставленной на попа, т.е. вертикально.
  • Подпитка и запитка СО – только верхние через бак.
  • Бак должен быть надежно теплоизолирован: чтобы циркуляция пошла, воде в нем достаточно остыть всего на 1-2 градуса, а теплопотери от неизолированного бака будут чрезмерно велики.
  • Наполняется бак наполовину, как и обычный расширительный.
  • Чтобы избежать испарения теплоносителя и засорения его пылью, бак должен быть закрыт плотной крышкой с теплоизоляцией и воздушным дренажем.
  • Выходной патрубок выступает над днищем на 5-7 см, чтобы избежать засорения труб шламом.
  • Устье входного патрубка располагается не ниже 15 см над выходным, но не выше 20-25 к зеркалу воды при минимальном ее уровне, иначе возможно подсасывание воздуха в систему (вода из входного патрубка бьет ключом и может затянуть в выходной воздух).

Примечание: поскольку постоянно топить кирпичную печь и заправлять СО с ней антифризом нельзя, а зимняя дача с печью, кроме того, может быть оставлена на несколько дней, весьма желательно включить в систему аварийный электрокотел (см. рис. справа). Он поддержит температуру воды в системе выше точки замерзания; как правило – на уровне 5 градусов Цельсия. Правда, и электричества резервный котел скушает в сутки немало.

 

 

С насосом

СО с принудительной циркуляцией строят только с металлическими печами, если того требует спецификация изготовителя печи. Интенсивность теплоотдачи от кирпичной печи для этого слишком мала: и в доме будет холодно, и печь выстудится, а неиспользованное тепло улетит в трубу в виде несгоревшего топлива.

Для СО с печью, во-первых, из возможных схем систем с принудительной циркуляцией теплоносителя (см. рис.), нужно выбирать схему с высокорасположенным расширительным баком (выделено красным). При пропадании электропитания она обеспечит минимальную циркуляцию для того, чтобы система не разморозилась. Если резервного электрокотла нет, печь при этом нужно все время подтапливать, но понемногу, чтобы вода в системе не вскипела. Поэтому в такой СО необходим датчик температуры воды на подаче.

Во-вторых, циркуляционный насос обязательно должен быть снабжен байпасом (обводным шунтом; bypass по англ. – обход) с обратным клапаном, см. рис. ниже. Без байпаса замерзнет и система, и насос, т.к. малюсенький термосифонный напор не продавит сквозь него воду.

Закрытая

Достаточно дорогие закрытые СО с мембранным расширительным баком применяются с печами довольно часто, т.к. компактны, работают и с металлической, и с кирпичной печью и относительно легко вписываются в интерьер дома: вся обвязка СО может располагаться в шкафчике рядом с печью (см. рис. в начале). Устройство закрытой СО, задействованной от печи, особенностей не имеет; обязательно наличие автоматического или ручного вентиля для обезводушивания системы, см. след. рис..

Варианты использования

Как видим, работ, хлопот и затрат на полноценное отопление дома от печи с водяным контуром более чем достаточно. Попробуем разобраться, в каких же случаях ее использование может оказаться целесообразным.

Вариант 1: энергосберегающий дом с теплоаккумулятором. В таких домах даже воздух вентиляции проводят через рекуператор, чтобы выходящий подогревал входящий. Сердце такого дома – теплоаккумулятор. Они бывают краткосрочного (до 2-3 суток) и длительного действия. Краткосрочные заполняются высококипящей теплоемкой негорючей жидкостью; в долгосрочных используются расплавы минеральных солей.

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.

Вариант 2: есть довольно обширный дом без подвала, есть доступное или даровое бросовое топливо, по качеству непригодное для котла, но кондиционное любого вида недоступно или дорого. В таком случае на печи с водяным контуром возможно построить комбинированную СО (в центре на рис.): удаленные комнаты подогреваются до комфортной температуры избыточным теплом от печи с чугунным регистром. Способности принимать тепло батареи-гармошки хватит на 1-3 комнаты, т.к. частично они греются и теплом непосредственно от печи. По той же причине вероятность размораживания системы крайне мала. Сама СО – простейшая открытая гравитационная.

Вариант 3: есть действующая СО с принудительной циркуляцией котлом в подвале, но штатное топливо для него дорого, а бросовое есть в наличии. Включаем в систему регистры прочих теплогенерирующих приборов. Параллельно, через обратные клапаны (справа на рис.), чтобы не сбивали с режима друг друга и всю систему. Расход штатного топлива за сезон резко уменьшается: избыточное тепло от прочих приборов теперь не уходит в окна и вентиляцию, а идет в трубу. Не в дымовую, а в отопительную, и гораздо сильнее помогает котлу экономить штатное топливо. Это единственное на сегодняшний день всегда и везде оправданное решение о приобретении или постройке печи (камина, печи-камина) с водяным контуром.

Ниже Вы можете поделиться своими мыслями и результатами с нашими читателями и постоянными посетителями.

Также можно задать вопросы автору*, он постарается на них ответить.

Источник: clubpechnikov.ru

Преимущества и недостатки печного отопления

Традиционному печному отоплению отдают предпочтение многие жители сельской местности, поскольку оно обладает проверенными временем преимуществами:

  • Автономностью. Дом не надо подключать к дополнительным коммуникациям, что всегда затратно и хлопотно. Работа системы основана на принципе естественной циркуляции.

  • Экономией при установке. Оборудование для печи, подключаемой к водяному отоплению, обходится дешевле, чем для других нагревательных систем.

  • Доступностью топлива. Дрова являются естественным, распространенным и дешевым топливом на большей части страны. Существуют комбинированные печи, позволяющие использовать в работе уголь, торфяные брикеты, кокс.

  • Экономией при эксплуатации. Некоторые печи (конструкции длительного горения) позволяют существенно уменьшить расход дров.

  • Экологичностью. Сжигание натурального топлива не наносит вред окружающей природе.

  • Эстетичностью. Современные дровяные печи способны стать значимой деталью интерьера.

водяное отопление в частном доме от печи на дровах

Автономность работы – важная особенность дровяной печи

Вместе с несомненными плюсами печное отопление обладает и некоторыми минусами:

  • Сравнительно низкая эффективность. КПД (коэффициент полезного действия) печи будет всегда ниже КПД газового или дизельного котла. Значительные потери тепловой энергии происходят через дымоход.

  • Постоянное обслуживание. Чтобы система работала бесперебойно, требуется постоянный контроль человека; наладить автоматическую работу невозможно, надо следить за подачей топлива и утилизацией отходов.

  • Медленный и неравномерный прогрев помещений. Печь хорошо прогреет только ту комнату, где установлена; в дальних уголках просторного дома будет заметно холоднее

  • Навыки использования. Поддерживать процесс горения в топке сложнее, чем в котле.

  • Место. Необходимо выделить место для хранения запаса дров.

  • Пожароопасность. Отдельные части конструкции нуждаются в тщательной изоляции (что особенно важно, если постройка деревянная). Другая сложность – горение невозможно остановить мгновенно.

Оригинальный способ хранения дров

Для хранения дров придется изыскать место

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу монтажа каминов и печей. Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Дополнительные плюсы и минусы системы с водяным контуром

Устройство водяного контура дает возможность равномернее распределять тепло по жилью. Печное отопление, дополненное системой водяного контура, характеризуется улучшенными параметрами и дополнительными преимуществами:

  • Производительность. Система с водяным контуром способна качественно прогреть жилье большой площади. Благодаря высокой удельной теплоемкости вода поглощает и отдает значительное количество энергии, с небольшими потерями при транспортировке.

  • Размер. Водяной контур имеет малые габариты, в отличие от, например, воздуховодов воздушно-конвекционной системы, которые часто остаются на виду.

  • Многозадачность. Печь для отопления дома с водяным отоплением с легкостью может справляться с несколькими задачами: поддержанием комфортной температуры воздуха в комнатах, нагревом воды для бытовых нужд и приготовлением пищи.

  • Качества теплоносителя. Вода – безопасный и доступный наполнитель для домашнего контура.

печь для дома с водяным отоплением

Визуализация конструкции с большой топкой и водяным контуром

У использования воды есть минусы, обусловленные ее физико-химическими свойствами:

  • Высокая температура замерзания. Если в загородном коттедже живут круглый год, водяному контуру ничего не грозит. Если дом зимой пустует, вода может замерзнуть, расшириться и повредить систему. Распространенный выход – слив воды (но тогда усиливается коррозия металлических деталей). Альтернативный вариант, использование антифриза, подходит не всем системам и радиаторам и требует дополнительных денежных вливаний.

  • Состав воды. Если вода, циркулирующая по системе, имеет повышенное содержание солей, на внутренних частях усиленно образуется накипь и начинается коррозия. Затормозить нежелательные процессы можно добавлением в систему специальных присадок. Обустройство закрытой системы также поможет пролить срок службы водяного контура.

водяное отопление в частном доме от печи на дровах

Печь-голландка отличается высокой теплоотдачей и занимает немного места

Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте про проект отопления частного дома.

Устройство водяного отопления

Системы водяного отопления, устанавливаемые в современных постройках, могут быть реализованы двумя способами. В наиболее распространенной, радиаторной системе, помещения нагреваются благодаря всевозможным радиаторам (батареям). Реже встречающийся вид – система теплых полов. Здесь роль нагревательных элементов выполняют трубы, размещенные в стяжке пола. В число элементов любой отопительной системы с водяным контуром входит:

  • Генератор тепла. Печь или камин с теплообменником, производящие тепло для нагрева теплоносителя.

  • Отопительный контур. Система труб, по которым проходит циркуляция воды. В системе теплых полов трубы одновременно являются и нагревательным элементом.

  • Нагревательные элементы. Основной нагрев комнат осуществляется благодаря радиаторам; их конструкция способствует максимальной отдаче тепла.

  • Расширительный бак (открытый или мембранный). Он помогает избежать повреждений системы при повышении давления.

печь для отопления дома с водяным отоплением

Печь с водяным контуром в доме с мансардой
  • Циркуляционный насос. Поддерживает движение воды в системе на должном уровне.

  • Дополнительные элементы. В зависимости от вида системы, в нее встраивают различные средства контроля и датчики безопасности. Также может присутствовать разнообразная запорная и регулирующая арматура.

Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте про расчет мощности газового котла для отопления частного дома.

Принцип работы системы водяного отопления

Подобная система может работать двумя способами:

  • На основе естественной (гравитационной) циркуляции воды. Естественная циркуляция воды становится возможна благодаря тому, что удельный вес холодной воды больше (она тяжелее), чем горячей. Такая значимая разница позволяет холодной воде, отдавшей тепло и стекающей по трубам к теплообменнику, вытеснять горячую воду в контур отопления. Главное условие организации такой системы: точка входа холодной воды в теплообменник проектируется ниже точек выхода из радиаторов. Чтобы условие было выполнено, теплообменник стараются размещать как можно ниже, нередко в подвале.

печь для водяного отопления дома на дровах

Схема закрытой системы отопления с бойлером-накопителем
  • На основе принудительной циркуляции воды. В частных строениях площадью свыше 80-100 м2 система естественной циркуляции становится неэффективной – долго прогревается и плохо регулируется. Проблема решается встраиванием перед теплообменником циркуляционного насоса. Он обеспечивает постоянное движение воды по контуру, позволяет гибко регулировать давление и быстро повышать или понижать температуру обогрева. В зависимости от модели, насос может иметь разные габариты, по-разному встраиваться в контур и издавать шум разной силы.

Об особенностях печей с водяным контуром (ПВК)

Печи для водяного отопления дома на дровах могут иметь различный внешний вид, характеристики мощности и дополнительный функционал. Если они монтируются не в техническом (подвал, котельная), а в жилом помещении (кухня, гостиная), важность приобретает и ее внешний вид. Современная дровяная печь способна вписаться в любой интерьер и стать украшением гостиной. По материалу изготовления печи делятся на три вида:

  • Кирпичные.

  • Металлические (используется сталь или чугун).

  • Комбинированные (как правило, металлическая топочная камера обрамляется кирпичным корпусом).

Видео описание

О визуализации проекта печи с водяным контуром в следующем видео:

Дровяные печи, встроенные в водяной контур, также можно делить по способу сжигания топлива:

  • Печи с традиционной топкой. У таких печей объемная топочная камера, куда помещается большое количество дров.

  • Пиролизные или газогенераторные агрегаты. У таких печей особая конструкция, благодаря которой дрова горят медленно. Во время горения накапливается горючий газ, который затем сжигается в отдельной камере.

Особенностью любой ПВК является теплообменник, который может быть выполнен в виде змеевика, радиатора или котла. На размер и вид устройства влияет объем топки; одновременно, конструкция теплообменника определяет эффективность печи. По организации теплообменника печи делятся на три группы:

  • Теплообменник встраивается в топку и представляет собой простую камеру (водяной котел) из листовой стали или систему труб. Такой способ уменьшает емкость топки; также существует опасность повреждения (протечки или взрыва при перегреве).

печь для дома с водяным отоплением

Пиролизная печь отличается высоким КПД и экономностью
  • Теплообменник размещается по периметру топочной камеры или в дымоходном канале (тогда он называется трубчатым плоским регистром), что увеличивает КПД системы. Такие ПВК более технологичны, стоят дороже и не подходят для использования в гравитационных системах. Если возможны перебои с электричеством, для циркуляционного насоса потребуется автономное питание.

  • Печи пиролизного типа, где теплообменник находится рядом с камерами, заполненными горячим газом. Оборудование печи отличается сложным устройством и самым высоким КПД, энергия эффективно поглощается теплоносителем (водой), дым из печи выходит еле теплым. Для полноценной работы пиролизных конструкций важно качество изготовления и используемая при этом сталь.

Видео описание

О проекте отопительно-варочной печи в следующем видео:

Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте про схемы подключения радиаторов отопления в частном доме.

Кирпичная ПВК – особенности эксплуатации

Нередко водяное отопление совмещают не только с камином или современной дровяной печью. Для многих лучшим вариантом станет установка классической кирпичной печи как источника тепловой энергии. Грамотно расширив с помощью водяного контура возможности кирпичной печи, можно качественно прогревать не только ближайшие жилые комнаты, но и всю постройку. Чтобы повысить КПД кирпичной печи, разработаны различные конструкции теплообменников (в их качестве выступают змеевики и регистры). Эксплуатация такой системы в загородном жилье обладает особенностями, в число которых входят:

  • Обустройство. Чтобы сложить качественную печь, а затем провести монтаж водяного отопления, потребуются мастера высокой квалификации.

  • Размер. Габаритная традиционная русская печь занимает много полезной площади и помещается далеко не в каждой кухне. Альтернативой для скромных по размеру помещений станет голландская или шведская кирпичная печь. Такие конструкции характеризуются меньшими размерами, но полной функциональностью.

водяное отопление в частном доме от печи на дровах

Схема установки теплообменника
  • Улучшение КПД. Максимальный КПД печи не достигает 50%; половина тепла (и денег) безвозвратно исчезает в трубе. Устройство полноценной системы водяного отопления позволяет увеличивать этот параметр до 80-85%, что сравнимо с характеристиками котлов промышленного производства, работающих на твердых видах топлива.

  • Инерционность. В отличие от электрических котлов, на разогрев системы, завязанной на кирпичную печь, потребуется некоторое количество времени.

  • Уход. Сгорающие дрова оставляют после себя золу и пыль. Комната, в которой расположена кирпичная печь, придется убирать часто и тщательно.

  • Требования к безопасности. Неправильная эксплуатация кирпичной печи для дома с водяным отоплением является угрозой не только пожара, но и отравления угарным газом.

Видео описание

О кладке кирпичной печи с водяным контуром в следующем видео:

Монтаж ПВК

Если в загородном коттедже планируется устройство водяного отопления от кирпичной печи (на дровах), теплообменник конструируется индивидуально, под определенную печь. Такое устройство практически не подлежит ремонту, поэтому для монтажа привлекают специалиста-печника, который сможет профессионально выполнить все работы:

  • Изготовить теплообменник и дважды проверить его качество – до и после установки.

  • Вмонтировать теплообменник на нужном этапе (после выполнения фундамента), затем продолжить кладку, соблюдая определенные правила. При монтаже теплообменника оставляют компенсационные зазоры, оставляющие 1-1,5 см до стенок топочной камеры, Зазоры, учитывающие тепловое расширение, нужны и при монтаже труб.

  • При монтаже теплообменника с трубами и для изоляции применять исключительно жаропрочные уплотнители.

печь для отопления дома с водяным отоплением

Стальные трубы для изготовления теплообменника

Рекомендации по размещению элементов системы отопления

Элементы системы отопления трудно назвать украшением современного интерьера. Под это определение могут подойти разве что трубы, органично смотрящиеся в некоторых интерьерах индустриального направления. В целом, строительные нормы и архитектурные принципы рекомендуют размещать детали в скрытых, но доступных для ремонта и обслуживания местах. При размещении руководствуются следующими правилами:

  • Теплогенератор размещают в изолированной комнате с отоплением и хорошей вентиляцией. В таких же условиях должен работать циркуляционный насос. Небольшие котлы (мощностью до 30 кВт) допустимо устанавливать на кухне, в прихожей, в подвале или в теплой отапливаемой пристройке. Печи, предназначенные для жилых помещений, устанавливаются с учетом правил пожарной безопасности.

  • Место для расширительного бака открытого типа – на чердаке, подающие и сборные трубопроводы стремятся расположить вдоль капитальных стеновых конструкций.

печь для водяного отопления дома на дровах

Соблюдение правил эксплуатации помогает бесперебойной работе системы
  • Главный стояк проходит открыто в углах жилых помещений, на чердаке его покрывают теплоизоляцией.

  • Радиаторы устанавливают открыто под оконными проемами. Они участвуют в комнатной циркуляции, нагревая холодный воздух, поступающий от окон. Попытки украсить радиаторы декоративными экранами нежелательны, поскольку снижают теплоэффективность системы.

На нашем сайте Вы можете ознакомиться с самыми популярными проектами домов от строительных компаний, представленных на выставке домов Малоэтажная Страна

Заключение

Устройство водяного отопления от дровяной печи становится все более частым выбором в частном домостроении. Кирпичная печь, сложенная профессиональным печником и грамотно встроенная в систему, будет эффективной конструкцией, выполняющей все возложенные на нее задачи, от утилитарных, до эстетических.

Источник: m-strana.ru


Leave a Comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.