Дрова и уголь остаются во многих регионах наиболее доступными видами топлива, с помощью которых отапливаются частные коттеджи. Однако печной обогрев выбирают не только из-за дешевизны и общедоступности энергоносителя, но и из-за низкой цены его обустройства.
При этом помимо множества плюсов печь с водяным контуром для отопления дома имеет и массу минусов. Далеко не всегда такой вариант бывает оптимальным. Давайте попробуем разобраться в нюансах такой системы отопления.
Особенности обогрева на базе печки
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 нет
В качестве топлива в подобных деревенских печах сжигают:
- уголь;
- торф;
- дрова;
- брикеты (евродрова).
Принципиальной разницы между этим типами топлива с точки зрения устройства печки внутри и разводки системы водяного отопления по частному дому нет. Одни из них дают больше жара, а другие прогорают дольше. Но конструкция топки и схема разводки труб с теплоносителем по комнатам во всех случаях одинаковы.
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 минимуму
Среди 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.
Если частный дом невозможно подключить к магистральному газу, то дровяная печь будет наилучшим выбором для его отопления.
Единственное исключение – когда уголь или дрова недоступны в конкретной местности. Но такой вариант в России является скорее исключением, нежели нормой.
Два главных недостатка печей с водяным контуром – невозможность автоматизации работы и проблематичность регулировки теплоотдачи в отдельных комнатах
Также 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.
Кирпичная отопительно-варочная печь для частного дома с водяным отоплением в зависимости от конструкции и количества рядов может весить от 1,5 до 10 тонн. Плюс сюда добавляется вес трубы.
Фундамент для такой массы требуется мощный и дорогой по затратам, что также можно назвать минусом рассматриваемых отопительных систем.
Устройство печного водяного отопления
Печь для рассматриваемой системы обогрева в идеале необходимо рассчитывать и строить одновременно с домом. Если жилое строение уже возведено, то поставить в нем печную конструкцию из кирпича будет сложно. А зачастую это и вовсе оказывается невозможно из-за необходимости делать прочный фундамент и перестраивать стропильную систему.
Печь для водяного обогрева в частном доме может быть выполнена не только из кирпича, но и из стали в виде буржуйки с теплообменными трубами вокруг топки для нагрева теплоносителя
Водяное отопление на основе печи состоит из:
- непосредственно печки (металлической либо кирпичной);
- теплообменника внутри или вокруг печной топки, а также в форме змеевика вокруг дымохода;
- разнесенного по дому контура с теплоносителем и расширительным бачком на чердаке.
Также в отдельных случаях эта отопительная система дополняется циркуляционным насосом и гидроаккумулятором. Однако такой расширенный вариант применяется крайне редко, так как требует бесперебойного электропитания и приводит к удорожанию всей схемы.
А основной плюс водяного печного отопления – дешевизна устройства. Дополнять его дорогостоящими и склонными к поломке элементами не стоит.
Схема циркуляции воды в контуре
Система водяного отопления в домах выстраивается с естественной (гравитационной) либо принудительной циркуляцией теплоносителя. Если она делается на базе дровяной печки, то лучше всего предпочтение отдать первому варианту.
Схема разводки с естественной циркуляции воды более дешева по сравнению с принудительным аналогом, а также в отличие от него не требует электроснабжения
Водяное печное отопление рекомендуется обустраивать только в одноэтажных домах площадью до 150 м2. В этом случае его можно сделать гравитационным без дополнительных насосов.
Если необходимо обогреть коттедж в пару и более этажей, то лучше осуществлять это на базе более мощного котла. Печь для таких строений придется сооружать просто огромную, что дорого в реализации. Да и объемы топлива придется в нее закладывать каждый раз немалые. А делать так крайне не рекомендуется из-за увеличения рисков возникновения пожаров.
Классическая система печного отопления с естественной циркуляцией воды состоит из:
- теплообменника в составе печки;
- контура из металлического трубопровода;
- радиаторов (обычно заменяются толстыми трубами в комнатах);
- расширительного бачка.
Если водяной обогрев в загородном доме решено делать своими руками, то лучше его проектировать именно по этой схеме. Монтаж и расчет такого варианта выполнить проще, чем с принудительным движением воды.
Система с циркуляционным насосом больше подходит для котлов, на базе печки она теряет свою повышенную эффективность по теплоотдаче
Если бойлер автоматизирован и воду греет постоянно по мере необходимости, то дровяная печь протапливается раз или два в сутки. Именно в эти моменты теплоноситель в печной топке и нагревается, чтобы отдать тепло в помещениях. После гонять его насосом по трубам контура бессмысленно. Воду все равно ничто в холодной топке не будет подогревать.
Делая выбор в пользу печи на дровах или угле, хозяева частных домов обычно рассчитывают получить автономную систему обогрева. Если поставить в нее насосное оборудование, требующее для работы питание из электросети, то об автономности говорить будет сложно.
Печь – кирпичная или металлическая
Печь из кирпича дольше нагревается, но и дольше отдает тепло пространству вокруг себя. Аналог из стали наоборот быстро греется и также быстро после прогорания топлива остывает. Частично эта проблема решается за счет наличия в водяном контуре больших объемов теплоносителя.
Однако чем больше воды приходится хранить в системе, тем дороже она выходит по материалам.
Металлическую буржуйку с водяным змеевиком для отопительного контура в частных домах разрешается ставить прямо на деревянный пол без обустройства специального фундамента
Печь из стали под водяное отопление мощностью 5–15 кВт – без топлива и воды это конструкция весом 100–300 кг. Такую буржуйку без опаски можно поставить на усиленные лаги. Печные фундаменты требуется заливать, когда печка весит более 700–800 кг. Вот если она кирпичная, то без бетонных работ тогда точно не обойтись.
В сравнении с металлической, печь из кирпича весит больше, стоит дороже и сложнее в монтаже. Однако у нее выше КПД и меньше риски заморозки контура с порывом труб из-за образования внутри льда. Если все решено делать капитально для себя и постоянного проживания, то выбор рекомендуется останавливать на кирпичном варианте.
Трубы – нержавейка или металлопластик
Если система отопления строится на базе водогрейного котла, то обвязку его разрешается делать не только стальными трубами, но и металлопластиковыми и полипропиленовыми. Однако если воду будет греть дровяная печь, то контур с теплоносителем от нее стоит создавать только из нержавейки.
При большой закладке дров вода в змеевике печной топки может быстро разогреться до 100 градусов и закипеть, подобные температуры долгое время способна выдержать лишь сталь
Металлопластик рассчитан на работу с теплоносителем, разогретым до 90–95 °С. Кратковременно он способен перенести и нагрев до 110–120 °С. При этом автоматика котлов и бойлеров изначально не допускает прогрев воды до таких градусов. Для теплых полов она нагревается до 30–45 °С, а для батарей до 60–65 °С.
Однако в случае с дровяной печкой температуры под сотню – не просто возможны, а далеко нередки. Рисковать и играть в русскую рулетку, делая обвязку этой печи с помощью металлопластиковых труб, не рекомендуется. Лучше всего предпочтение отдать более надежной нержавеющей стали.
Вдобавок выходящие из топки от змеевика патрубки для подсоединения труб контура точно будут нагреваться до сильно высоких температур. От открытого огня их отделяет менее полуметра. Подсоединять к ним любые пластиковые трубы опасно из-за риска расплавления последних.
Теплоотдача – радиаторы или регистр
Подача тепла из печки в контур отопления осуществляется порциями по несколько часов, пока в топке горят дрова или уголь. Если воды в отопительной системе мало, то дом быстро будет выстывать. Поэтому в деревнях подобный обогрев обычно и делается из толстых стальных труб, а не на основе более привычных горожанам радиаторов. Отопительный регистр для дровяных печей подходит просто идеально.
Классическая схема водяного печного отопления с естественной циркуляцией предполагает прямой контакт воды с атмосферой через расширительный бак, но обычным батареям воздух в теплоносителе противопоказан
Проложенная по дому труба диаметром 80–120 мм из нержавейки – это отопительный регистр, состоящий из подачи от печи и обратки к ней. В дальней от топки комнате эти линии соединяются воедино, а в остальных помещениях укладываются в виде двух трубопроводов вдоль внешних стен.
Выглядит регистр не столь эстетично, как радиатор. Зато первый вариант сильно дешевле и проще в самостоятельном изготовлении, нежели второй. Для его реализации надо лишь иметь опыт обращения со сварочным аппаратом.
Площадь теплоотдачи для подобного контура рассчитывается умножением числа ПИ на диаметр и длину трубы. Плюс в расчетах надо учесть тепловой напор в подаче и обратке, а также расстояние между трубопроводами по вертикали.
Однако, зачастую, подобные вычисления не производятся, а берется труба диаметром 80–100 мм и прокладывается по периметру всего жилого здания с закольцовыванием в дальней комнате. При этом регулировка теплоотдачи производится «на глаз» и опытным путем в результате накладывания того или иного объема топлива в топку.
Не зря контуры из регистров вкупе с водяными печами так распространены. Их не нужно даже рассчитывать, достаточно взять подходящую трубу и сварить сваркой.
Подбираем теплообменник для топки
Теплообменник в печку можно сделать из меди, стали либо чугуна. Медный вариант сразу лучше исключить из-за высокой цены. Самостоятельно спаять такое устройство крайне проблематично.
Устанавливать внутрь топки чугунные батареи следует с осторожностью – из-за температурного шока отдельные их секции могут отсоединиться от соседних элементов
Чугун по техническим параметрам выигрывает у стали. Однако выполнить своими руками из него теплообменник для дровяной печки представляется проблематичным. Можно лишь взять для этого старую батарею. Но здесь надо учесть, что уплотнитель между ее секциями будет выгорать в топке. А это прямой путь к потере герметичности и выходу воды в топочную камеру.
Если теплообменник решено делать из чугунной батареи, то лучше всего брать для этого модели МС-110-300 или МС-90-300. Они небольшие и спокойно разместятся в топке. Площадь поверхности нагрева у них на каждое ребро будет порядка 0,14–0,16 м2.
Исходя из этих цифр, можно прикинуть – сколько потребуется секций для конкретного контура. На каждый 10 квадратов площади дома нужно 1 кВт, что будет приблизительно равно 0,1 м2 площади нагрева теплообменника из чугуна.
Ребра чугунного радиатора обычно соединяются с применением прокладок из теплостойкой резины. В печной топке такой резиновый уплотнитель сгорит, его нужно менять на асбестовый шнур
Еще один момент использования чугунной батареи в качестве теплообменника – это проблематичность ее чистки от сажи изнутри топки. Время от времени топочную камеру необходимо чистить, а рельефные ребра «чугунки» будут этому сильно мешать.
Наиболее оптимальный вариант теплообменника – стальной в виде:
- змеевика из нескольких трубок;
- рубашки из листовой стали.
Делают их из низкоуглеродистой стали Ст10…Ст20 с толщиной 4–5 мм. Если брать трубки, то диаметром 30–50 мм.
Сделать стальной теплообменник проще всего из листовой стали – однако у него в теплообмене будет участвовать лишь поверхность, обращенная внутрь топки к огню
Трубчатый вариант в плане теплообмена более эффективен, но он и более трудоемок в изготовлении.
Для расчета теплообменника следует воспользоваться формулой:
Qy=K*(Tcp-Tk)
где:
- K – коэффициент теплопередачи материала (для низкоуглеродистых сталей берется 15–20, а для серого чугуна – 50);
- Tcp – средняя температура нагревающей среды в топке (Tmax+Tmin)/2;
- Tk – средняя температура теплоносителя (Tподачи+Tобратки)/2.
Если в печке будут сжигаться дрова, то Tcp=(700+300)/2=500 °С и Tk=(80+60)/2=70 °С. В итоге Qy=15*(500-70)=6450 ккал/час. То есть на квадратный метр обращенной к огню поверхности теплообменника выйдет приблизительно 7,5 кВт/час.
Для угля расчеты следующие – Tcp=(1000+600)/2=800 °С и Tk=70 °С. Qy=15*(800-70)=10 950 ккал/час=12 734 Вт/час. Квадратный метр поверхности теплообменника даст около 12,7 кВт/час.
Далее делим необходимую для обогрева конкретного дома мощность на вычисленную цифру, в зависимости от планов по использованию того или иного типа топлива.
Например, для коттеджа в 150 м2 нужно около 15 кВт. Если он отапливаться будет дровами, то потребуется теплообменник с площадью теплообмена в 15/7,5=2 м2. Это та поверхность, что обращена к пламени и нагревается.
Если выбран трубчатый змеевик, то его длина рассчитывается по формуле:
S=2*3,14*D*L
где:
S – расчетная площадь;
D – диаметр трубок;
L – нужная длина.
Параметры рубашки из стального листа вычислить еще проще, она обычно представляет собой два прямоугольника по бокам топочной камеры.
Выбор самого оптимального варианта
В уже построенном доме массивную кирпичную печь поставить будет сложно. Водяное отопление в этом случае лучше всего организовывать на базе металлической буржуйки, которую разрешается ставить на усиленный деревянный пол без заливки фундамента.
Однако если есть возможность сделать фундаментную основу как положено, то предпочтение стоит отдавать более надежной печной конструкции из кирпича.
Водяной контур по дому для дровяной печи лучше всего делать из толстых стальных труб и с естественной циркуляцией теплоносителя
Установка в рассматриваемый отопительный контур циркуляционного насоса и/или гидроаккумулятора – это пустая трата денег и ноль дополнительной пользы. Они лишь усложнят монтаж системы. А при отключении света эти устройства и вовсе создадут проблемы. Тогда как вариант обогрева без них при проблемах в электросети продолжит спокойно отапливать дом.
Выводы и полезное видео по теме
Выбор формы теплообменника в дровяную печку:
Обзор кирпичной печи для водяного отопления в коттедже:
Устройство отопительно-варочной печки из кирпича с разбором порядовки конструкции:
Назвать водяное отопление на основе дровяной печи идеальным и высокоэффективным сложно. Но этот вариант обогрева частных домом самый надежный, а также дешевый и простой в реализации. Только дополнять такой контур циркуляционным насосом и автоматикой не надо. Они работают от электросети и делают всю системы неавтономной, нивелируя ее один из основных плюсов.
В прошлом веке частные одноэтажные жилища зачастую обогревались дровяной печкой, совмещенной с регистрами (батареями) самотечной системы. Внутри отопителя ставился железный бак – котел с водой, нагреваемой пламенем топки. Данная схема сохраняет привлекательность благодаря энергонезависимости и нетребовательности к качеству твердого топлива. Наша задача – помочь хозяину выбрать печь для дома с водяным отоплением, рассказать о трудностях подключения и эксплуатации.
Печи с водяным контуром – 3 разновидности
Для реализации печного обогрева, совмещенного с радиаторной системой частного дома, применяется 3 вида печей с водяным контуром:
- металлические – стальные и чугунные буржуйки со встроенным змеевиком под нагрев теплоносителя;
- каминные топки с теплообменником – водяной рубашкой;
- отопительные и варочные печи из кирпича со встроенным котлом.
Примечание. Буржуйки для бань, оборудованные баком и змеевиком, конструктивно похожи на перечисленные агрегаты. Приспособить банную печку для нужд парового отопления теоретически возможно, но чересчур хлопотно и неудобно с точки зрения эксплуатации.
Сюда же стоит причислить альтернативный вариант — стальные отопители на дровах, изготовленные своими руками. Подобные изделия заслуживают внимания, поскольку не уступают заводским по надежности и теплоотдаче, зато обходятся гораздо дешевле. Внешний вид буржуйки не всегда играет важную роль.
Предлагаем рассмотреть печки каждой группы отдельно, заостряя внимание на недостатках и достоинствах, важных для домовладельца.
Недостатки металлических буржуек
В дровяных печах заводского изготовления теплоноситель подогревается тремя способами:
- В верхней зоне топливника либо рядом с выходом дымовых газов установлен водотрубный теплообменник.
- Одна из стенок камеры сгорания (верхняя или боковая) контактирует с водяной прослойкой, напоминающей рубашку твердотопливного котла.
- Несколько труб с теплоносителем огибают полукруглые стенки топливника. Снизу и сверху концы сварены в общие коллекторы, как показано на чертеже.
Справка. Пример изделия с частичной водяной рубашкой — печь для отопления дома «Термофор Гидравлик», с боковыми трубами – переделанные конвекционные отопители «Бренеран – Акватэн».
Производители зачастую снабжают печки дополнительным нагревателем – ТЭНом мощностью 1…15 кВт. Цель – поддержать температуру теплоносителя и воздуха в частном доме после выгорания порции твердого топлива. Некоторые модели оборудованы варочной панелью на 1—2 конфорки.
Реальное преимущество металлических отопительных агрегатов – низкая стоимость изделия и быстрота монтажа по сравнению с кладкой кирпичной печи. Пример: цена отопителя «Бренеран – Акватэн» мощностью 3.5 кВт — приблизительно 270 у. е. (без дымохода). При монтаже буржуйки своими руками вы потратите еще 50—100 у. е. на материалы, используемые для установки и обвязки.
Замечание. Стоимость дымоходной трубы, необходимой для любой печки, не учитывается. Цена сильно зависит от высоты подъема, конструкции канала и схемы прокладки.
Теперь разберемся с недостатками:
- что бы ни утверждали производители и продавцы, максимальный КПД воздушно-водяных печей на дровах и угле составляет 60%;
- агрегат одинаково быстро нагревается и остывает;
- теплообменника обычно хватает на обогрев 2—3 небольших комнат (по 1 радиатору в каждой);
- водяному контуру жизненно необходима система циркуляции.
Разъясним последний пункт. Если течение воды через змеевик прекратится, элемент перегреется. Сначала теплоноситель закипит, потом испарится и разорвет ближайшее слабое соединение. Позже теплообменник прогорит и окончательно выйдет из строя.
Справедливости ради упомянем вопрос эстетики. Постоянно используя буржуйку для отопления жилища, вы не получите красивой картинки, которую любят показывать производители на фото. Печка довольно быстро загрязнится, в помещении появится древесная и угольная пыль, запах дыма.
Каминные топки — плюсы и минусы
Прямоугольная печь с водяным контуром, изготовленная в виде камина, конструктивно гораздо ближе к ТТ-котлу. Боковые стенки топливной камеры омываются теплоносителем, лицевая и верхняя часть подогревает воздух помещения. Днище получает мало теплоты, поэтому в расчет не принимается.
Позитивные стороны каминных топок, оснащенных водяной теплообменной рубашкой:
- эффективность сжигания топлива – до 70%;
- приемлемая стоимость (сравнительно с кирпичными сооружениями);
- простой и быстрый монтаж;
- печь–камин, оборудованный прозрачной дверцей, отлично впишется в интерьер жилой комнаты.
Справка. Каминная водяная топка «Термофор Аквариус» с теплоотдачей 12 кВт обойдется в 530 у. е. Дополнительные затраты оценить сложно, их величина зависит от способа декоративного оформления камина. Бюджетный вариант: помещаете отопитель на прочное основание, подключаете к радиаторной сети, а отделку выполняете самостоятельно либо откладываете на потом.
Минусы металлических топок сходны с недостатками печей:
- камин быстро разогревается и охлаждается, нуждается в непрерывной циркуляции теплоносителя;
- обеспечивает теплом ограниченное число батарей;
- из-за перепада температур на внутренних стенках образуется конденсат и откладывается сажевый налет;
- полное сходство с натуральным камином достигается за счет оформления – декоративной кирпичной кладки либо гипсокартонной обшивки.
Используя каминную топку в качестве основного источника тепловой энергии, не рассчитывайте на длительное горение с 1 закладки. Пример: полезный объем камеры сгорания вышеупомянутого «Аквариуса» — всего 62 литра, но полностью забить топливник дровами не получится. Придется подкидывать поленья каждые 3—4 часа.
Примечание. Большинство стальных печей страдает аналогичным недостатком – в режиме интенсивного горения только успевай подбрасывать дровишки.
Сильные и слабые стороны кирпичных отопителей
Теплообменники устанавливаются внутрь печки двумя способами – в топливнике либо газоходе, на пути раскаленных продуктов горения. Каждый вариант отличается своими нюансами:
- котел в камере сгорания быстро прогревается под воздействием пламени, но образует конденсат и сажу на стенках;
- в случае закипания и образования пара бак может разорваться прямо в топливнике и развалить кирпичную кладку;
- теплообменник внутри дымооборотов гораздо безопаснее, но греется медленнее, поскольку получает меньше тепла.
Справка. Змеевик, помещенный в газоход, должен иметь вдвое большую теплообменную площадь, нежели сравнимый по мощности котел в топке.
Главный недостаток любого кирпичного отопителя – высокая стоимость материалов и кладочных работ. Предположим, вы решите сэкономить и сложить печку самостоятельно. Здесь потребуется опыт, время и техническая возможность — начинать строительство посреди обжитого дома непросто. Оптимальный вариант – закладывать фундамент и печь на этапе возведения стен.
За что же ценятся каменные печки со встроенным теплообменником:
- срок службы несравнимо больше любого теплогенератора – минимум 50 лет;
- способность накапливать тепло, долго обогревать смежные помещения после затухания;
- максимальный КПД – 70…75%;
- в натопленной печи хорошо выгорает сажа, образующаяся на стенках бака и в дымоходе;
- некоторые печки из кирпича – канальная «голландка», «шведка», колпаковая конструкция Кузнецова – могут спокойно отапливать двухэтажный дом.
Интересный факт. Секцию водонагревателя можно добавить в любую печку из кирпича. Толковые мастера–печники знают, как изменить схему и порядовки для установки теплообменного водяного регистра.
Советы по выбору печи
Рекомендация номер один: для нагрева теплоносителя в сети водяного отопления используйте твердотопливный котел. Если необходимо, купите модель длительного горения с объемом загрузочной камеры более 100 литров. Современные ТТ-котлы направляют 75—80% энергии сжигания на разогрев воды и почти не поднимают температуру окружающего воздуха.
Если в силу разных причин вы хотите ставить печь с теплообменником, прислушайтесь к следующим советам:
- Чугунная или стальная буржуйка хорошо подойдет для небольшой дачи площадью 40—80 м². Отопителя хватит на конвекционный обогрев центральной комнаты, в соседних помещениях расположите батареи.
- Каминная топка либо железная печка, оснащенная панорамным стеклом, станет удачным украшением гостиной. Одно условие: применяйте изделие в качестве дополнительного источника тепла, а основную нагрузку возложите на газовый либо дровяной теплогенератор. Тогда удастся сохранить чистоту и порядок возле буржуйки.
Пример схемы совместного подключения камина, газового двухконтурного котла и радиаторного отопления - На этапе строительства дома однозначно закладывайте печь из кирпича. Это лучший вариант по сравнению с железными отопителями.
- Теоретически мощности каминной топки хватит на отопление квадратуры 100—120 м². Практика показывает: без помощи второго теплогенератора ее придется загружать дровами с интервалом 3—4 часа. Поэтому рассчитывайте на меньшую площадь обогрева.
Важный момент. Все дровяные отопители, оборудованные водным контуром, объединяет одна особенность: из-за интенсивного отбора теплоты поверхности регистра и стенки дымохода обильно покрываются сажей. Единственный выход – топить печку на максимуме, дабы сажевый налет выгорал от высокой температуры. Поддерживать такой режим не всегда удобно.
Как подобрать конструкцию и рассчитать площадь теплообменника в кирпичном варианте печи:
- Если регистр находится внутри топливника, 1 м² его площади способен передать воде до 10 кВт теплоты. Пример: нужно обогреть помещения 80 квадратов – потребуется около 8 кВт энергии и поверхность теплообмена 0.8 м².
- Змеевик в дымоходном канале не столь эффективен. Рассчитывайте на теплоотдачу 400—500 Вт с 1 м² регистра.
- Для удобства чистки котел лучше сделать плоским – в виде бака с подводящими патрубками. Ребристые конструкции из круглых трубопроводов очищать тяжелее. Для монтажа внутри газохода сварите регистр из профильных труб.
- Материал теплообменника – низкоуглеродистая сталь марки Ст10…Ст20 толщиной 4—5 мм. Допускается применять жаростойкую и нержавеющую сталь 2—4 мм, но ее нужно варить в среде инертного газа — аргона.
- Использовать готовые чугунные батареи категорически не рекомендуется. Причины: металл дает трещины от температурного шока, а уплотнение между секциями со временем выгорит, появится течь.
Совет. Не завышайте теплообменную площадь контура «про запас». Тело печи получит гораздо меньше теплоты, а вода в регистре может перегреваться и кипеть. Не закладывайте в дымоход трубы из гофрированной нержавейки – ее реальную площадь и качество изготовления определить сложно.
Домашние умельцы постоянно выдвигают различные идеи по усовершенствованию отопителей. Заслуживает внимания вариант со стальными плоскими батареями, применяемыми в качестве печных водонагревателей. Обзор мастера смотрите на видео:
Схемы подключения теплообменника
В рамках данной публикации мы не станем описывать способы изготовления печек, а сразу перейдем к обвязке. Если вы желаете самостоятельно сделать водонагревательную печь, рекомендуем ознакомиться с отдельными руководствами:
- самодельный обогреватель для гаража на твердом топливе и отработке;
- инструкция по каминной и печной кладке;
- схема и порядовка варочной плиты с водяным котлом.
Если вы приобрели заводскую печь с теплообменником, внимательно изучите прилагаемую инструкцию. В документации всегда указаны диаметры патрубков и способы соединения водяного контура с отопительными приборами. Обычно применяется 2 схемы:
- Открытая система с гравитационным (конвективным) течением теплоносителя.
- Радиаторная сеть закрытого типа с принудительным движением воды от насоса.
Примечание. В самотечных схемах нередко используются циркуляционные насосы, установленные на байпасе. Цель – уменьшить перепад температур между подачей и обраткой, повысив скорость теплоносителя и эффективность нагрева. При отсутствии электроэнергии система продолжит работу в гравитационном режиме.
Самотек организуется за счет увеличения диаметров магистралей и уклонов горизонтальных участков. Минимальное сечение разводящего коллектора при гравитационной схеме – 32 мм (дюйм с четвертью), величина наклона – 3…5 мм на 1 погонный метр. Открытый расширительный бак стоит в верхней точке, туда уходит весь воздух, попадающий в систему.
При закрытой схеме, показанной выше на рисунке, теплоноситель находится под давлением (минимум 1 Бар «на холодную») и движется под напором насоса. Мембранный расширительный бачок располагается в нижней точке и подключается к обратной магистрали через отсекающий кран. Обязателен монтаж группы безопасности с воздухоотводчиком, манометром и сбросным клапаном.
Совет по выбору схемы. Покупая печь для дома с водяным отоплением, домовладелец, очевидно, рассчитывает на автономную работу системы. Отсюда вывод: для совместной работы с водогрейной печью лучше всего подойдет самотечная схема. После отключения света циркуляция в контуре не прекратится и теплообменник не прогорит.
Заключение
Вариант объединения водяных отопительных систем с печами нельзя назвать идеальным. Более того, мы настоятельно рекомендуем избегать подобных схем и устанавливать нормальные котлы. Исключение – особые обстоятельства и условия проживания, например, перебои с электроэнергией либо покупка готового дома с дровяной печкой, куда уже встроен водогрейный контур.
Печь с названием буржуйка появилась в нашей стране с началом Гражданской войны в ХХ веке. Буржуйкой её прозвали за округлую форму, напоминающую живот, и способность пережигать запас дров на 15–20 минут. Отдав все тепло стенам, буржуйка быстро остывает. Кстати, в США эту же печь назвали толстобрюхой. Популярность в нашей стране буржуйка получила за простоту изготовления. Печь делают из газового баллона, из обрезка трубы, из металлической бочки, сваривают из листов стали или чугуна. Из подручных материалов легко собрать времянку с водяным контуром, которая верой и правдой прослужит годы и десятилетия.
Что такое буржуйка с водяным контуром: достоинства и недостатки популярной печки
Печка-буржуйка характеризуется высокой теплоотдачей и скоростью горения топлива. Эти качества ей придают материалы, из которых делается топка (чугун, сталь, железо). Буржуйка быстро разгорается и нагревается, а если к ней подсоединён водяной контур, то тёплые дымовые газы по пути ещё и успевают подогреть воду для бытовых нужд.
При выборе материала, из которого лучше сделать буржуйку, нужно руководствоваться следующими показателями:
- Теплопроводность — свойство металлов, жидкостей и газов проводить через себя тепло. Чем быстрее передаётся тепло, тем быстрее нагревается или охлаждается предмет. У пенопласта низкая теплопроводность — 0,036–0,050 Вт/м*С. Взяв его в руки, мы сразу почувствуем, что он тёплый, потому что пенопласт тепло не передаёт, а накапливает. Если взять металлический брусок, то ощутим холод из-за высокой теплопередачи.
- Теплоёмкость — свойство материала накапливать тепло. Самая высокая теплоёмкость у воды, на втором месте воздух, в конце списка чугун, сталь и железо. Поэтому металлическая печка быстро нагревается и столь же стремительно остывает. В городских домах батареи центрального отопления заполнены водой, которая долго отдаёт тепло, обогревая жильё.
Список материалов, которые применяются при создании буржуйки:
- Сталь.
- Чугун.
- Железо.
- Латунь.
- Алюминий.
- Медь.
На нашем сайте есть немало статей, в которых описаны инструкции по изготовлению печей. В следующем материале вы найдёте руководство по монтажу печи-буржуйки, работающей на отработанном масле: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/bani-i-garazh/pechka-burzhujka-svoimi-rukami.html.
Таблица: теплопроводность, теплоёмкость и температура плавления популярных материалов для создания буржуйки
| Материал | Теплопроводность, Вт/м*oС | Теплоёмкость, Дж/кг*oС | Температура плавления, oС |
| медь | 382–390 | 400 | 1085 |
| алюминий | 232–236 | 920 | 660 |
| латунь | 97–117 | 400 | 900 |
| железо | 74 | 460 | 1539 |
| чугун | 62,8 | 500 | 1200 |
| сталь | 47 | 540 | 1500 |
| вода | 0,6 | 4200 | — |
| кирпич строительный | 0,2–0,7 | 880 | 1000–1100 |
| пенопласт | 0,036–0,050 | — | 150–200 |
| воздух | 0,025 | 1100 | — |
Медь — самый теплопроводный материал из всех, приведённых в таблице. Её недостатки — стоимость и температура плавления. Такие же ограничения у алюминия и латуни. При высоких температурах чугунная или стальная буржуйка только покраснеет, но будет выполнять свою работу, а медная, алюминиевая или латунная — расплавятся.
Печки-буржуйки чаще всего делают из стали, потому что она имеет высокую температуру плавления и самую большую теплоёмкость среди всех доступных материалов
Изготовление печки из стали, железа и чугуна оправдано из-за распространённости этих материалов. С точки зрения теплопроводности и теплоёмкости им нужна доводка. Тепловую энергию печки целесообразнее использовать для нагрева воды, иначе она просто уйдёт в дымоход. Для ограничения потерь тепла также очень важно добиться полного сгорания топлива.
Идеальный вариант работы буржуйки — когда из трубы выходит едва тёплый воздух, а вся энергия направляется в горячее водоснабжение и отопление дома.
Таблица: достоинства и недостатки печки-буржуйки
| Достоинства | Недостатки |
|
|
Как видно из таблицы, у буржуйки есть масса недостатков, поэтому если вы решитесь на установку этой конструкции, придётся учитывать все её слабые стороны.
Для гаража также можно смастерить простую печку на солярке. В нашем материале предлагается три конструкции. Более подробно здесь: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/bani-i-garazh/pechka-na-solyarke-svoimi-rukami.html.
Конструкция печи-буржуйки: особенности, принцип действия, устройство теплообменников
Буржуйка с водяным контуром работает следующим образом:
- В топку загружают дрова.
- Разжигают огонь, тепло передаётся напрямую баку с водой или змеевику рекуператора.
- В систему отопления или водоснабжения поступает горячая вода.
- Остатки тепла и горючих газов через дымоход удаляются из помещения.
- Пепел через колосники падает в зольник.
В конструкции агрегата с водяным контуром использованы два принципа сбора энергии:
- Прямой сбор тепловой энергии. Контур теплообменника находится внутри печки. От контакта открытого пламени и трубок бойлера сразу начинается теплопередача. Вода в радиаторе закипает и поступает в систему отопления. Оттуда её направляют в трубы водоснабжения. Теплообменник испытывает большие перепады температуры (контраст между температурой воды и жара внутри печи).
Теплообменник прямого сбора тепловой энергии располагается прямо в активной зоне
- Сбор вторичного излучения обогревателя. Контур бойлера расположен вне обогревателя. Находясь снаружи, он собирает вторичное тепловое излучение нагретой металлической поверхности. Степень нагрева теплообменника ниже, чем в предыдущем случае, перепады температур не столь значительны. Вода в контуре устройства начинает нагреваться после разогрева печурки.
Водяной контур теплообменника нагревается за счёт вторичного излучения тепловой энергии от корпуса печи
Фотогалерея: распространённые виды теплообменников
- При необходимости подогрева небольшого объёма воды теплообменник можно установить прямо на дымоход
- Теплообменник прямого сбора испытывает воздействие больших перепадов температур, поэтому его надо делать из толстостенных труб
- В этой конструкции промежуточный теплообменник отсутствует, вода нагревается в баке, установленном сразу на печь
- Теплообменник с большой площадью контакта с огнём будет нагревать воду максимально эффективно, но быстрее прогорит
- Накрученная на корпус печки труба нагревает воду за счёт энергии горячих стенок
Внутри бойлера образуются минеральные соли. Поэтому вместо воды целесообразнее использовать антифриз или тосол, в которых содержатся присадки, препятствующие образованию минеральных осадков. Самые распространённые конструкции теплообменников:
- встроенный в печку бак с водой — ёмкостной бойлер;
- трубный котёл — бак в виде водяной рубашки вокруг печки или дымохода — ёмкостной теплообменник;
- магистральные бойлеры — спираль змеевика или водовод, проходящий в активной зоне теплопередачи.
Расчёт основных параметров буржуйки с водяным контуром
Для просчёта размеров печки с водяным контуром необходим рисунок, чертёж или эскиз будущего устройства. Это поможет избежать ошибок при изготовлении.
При изготовлении буржуйки используют толстостенный легированный металл
Вам также может быть интересна статья об изготовлении металлической печи для гаража: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/pech-svoimi-rukami-iz-metalla.html.
Подготовительные работы перед сборкой обогревателя
Буржуйка является источником повышенной пожароопасности. Поэтому размещая её в углу помещения или около стены, необходимо:
- Повесить на печь защитные экраны.
- Поднять её от пола, а пол под ней возле дверей топки и зольника защитить кафельной плиткой или асбестовыми плитами.
Стены и пол в месте установки буржуйки должны защищаться несгораемыми материалами, а сама печка —подниматься на теплоизолирующее основание
- В стене разметить отверстие дымохода. Наметить его крепление на внешних стенах.
- Наметить расположение расширительного бака.
- Провести магистрали с водой.
- Выбрать модель бойлера.
Отбор тепла водяным контуром из активной зоны котла понижает температуру горения, снижает тепловое излучение печи. Теплообменник влияет на процесс горения как ведро воды на костёр. Внутри топки появляется холодная зона рекуператора, которая не даёт топливу полностью сгореть, вызывая образование сажи в дымопроводе и дыма над печной трубой. Буржуйка будет постоянно дымить.
Необходимые материалы и инструменты
Для изготовления печурки-времянки понадобятся следующие инструменты и материалы:
- Болгарка.
- Электро- или газосварка.
- Электрическая дрель и свёрла.
- Слесарный инструмент: плоскогубцы, молоток, напильник, шлифовальная бумага, линейка, метчик.
- Сантехника: фитинги-американки, гайки под фитинги, шарнирные краны, переходники.
- Уплотнитель или силикон для фитингов.
- Металлический лист из легированной стали.
В качестве основы для изготовления печи могут использоваться:
- Металлические бочки объёмом от 20 до 200 л.
- Автомобильные диски от 2 шт.
- Баллоны из-под пропана или углекислоты.
- Толстостенные металлические трубы диаметром от 150 до 350 мм.
- Металлические фляги для воды на 20, 30 или 40л.
Одним из самых популярных решений для изготовления буржуйки своими руками является переделка старого газового баллона
Если указанные материалы есть под рукой, значит, уже 2/3 конструкции будущей печки готово. Осталось лишь собрать всё в единое устройство.
Изготовление обогревателя и устройство магистрального бойлера на дымоходе буржуйки
- Медная или алюминиевая трубка диаметром 16 мм длиной 50 м.
- Газовый баллон или баллон из-под сжатого газа.
- Труба для дымохода диаметром 150–210 мм.
Пошаговая инструкция изготовления времянки с бойлером:
- Обрезаем газовый баллон. Подвариваем ножки.
Сначала у газового баллона необходимо срезать верхнюю часть
- Вырезаем отверстие для дымохода диаметром 150–210 мм.
- Делаем отверстия для колосника диаметром 30 мм (24–25 шт.) в нижней части баллона. Приток воздуха через топочное отделение должен соответствовать диаметру дымохода.
В нижней части баллона делаются отверстия для удаления золы и образования тяги
- Металлический лист сгибаем и привариваем к нижней части или к ножкам. Так мы формируем зольник. Если помещение позволяет, можно сделать коробку для сбора золы и поставить под буржуйку.
К поверхности, где просверлены отверстия, привариваем металлическую коробку для устройства зольника
- Изготавливаем дверцу печки. Паяем ручку к крышке. Крепим навес. Прикрепляем крышку к топке. Дополнительного воздуховода не нужно, достаточно притока воздуха через отверстия колосника.
Для горения топлива достаточно воздуха, который будет поступать через отверстия колосника
- На трубу дымохода аккуратно наматываем трубку теплообменника (медь или алюминий). Чтобы он не пружинил, его стоит припаивать через один виток к дымопроводу. Для этого воспользуемся сваркой.
- Закончив сборку теплообменника, на концах трубок с помощью фитингов крепим переходники с кранами. На нижнем патрубке устанавливаем тройник с шарнирным краном для слива и заправки воды в теплообменник.
- Проводим гидравлические испытания. Следует набрать воду в получившуюся систему и провести испытания под давлением в 4–6 атмосфер. Избыточное давление позволяет испытать прочность всех узлов, соединений и проверить герметичность.
Видео: буржуйка с водяным контуром
Устройство ёмкостного теплообменника на дымоходе буржуйки
Собираем ёмкостной рекуператор, пользуясь схемой.
С помощью печки-буржуйки очень удобно наполнять горячей водой накопительный бак
Пошаговая сборка печки с водяной рубашкой:
- Берём трубу диаметром 250–300 мм или пользуемся углекислотным баллоном.
- Взяв толстый лист металла, вырезаем болгаркой две металлические квадратные пластины. Размер пластин чуть больше диаметра баллона (350х350 мм).
Отверстия под топку и поддувало вырезаются одно под другим при помощи болгарки
- Проделываем внутри пластин отверстия под дымоход (118 мм). В баллоне болгаркой вырезаем вверху и внизу отверстия такого же диаметра. Делаем из баллона трубу.
- Припаиваем к углекислотному баллону две гайки диаметром 35–50 мм. Верхнюю в 3–5 сантиметрах от одного конца. Вторую на таком же расстоянии от нижнего края.
- Тщательно обвариваем внешние стороны обеих гаек.
В нижней и верхней части углекислотного баллона привариваются гайки к которым будут подводиться трубы с теплоносителем
- Привариваем к трубе расширительного бака металлические пластины.
- Внутри пластин прожигаем сквозные отверстия. Обрабатываем отверстие напильником.
- Вставляем дымоход в получившуюся конструкцию.
- Привариваем его к пластинам или к краям баллона. Обрезаем лишнее. Обрабатываем швы напильником.
На финальном этапе крепится дымоход, а сварочные швы обрабатываются напильником
- Заправляем систему водой, проверяем наличие утечек. Проводим гидравлические испытания, как в предыдущем случае. Рекомендуемое давление 2–4 атмосферы.
Необходимо проверить все места соединений при рабочем давлении в 2–4 атмосферы
- Присоединяем теплообменник к водяной системе, заправляем воду, разжигаем печь.
Водонагреватель в бане вполне можно снабжать горячей водой через теплообменник печи
Особенности эксплуатации печки с водяной рубашкой
- Желательно установить в гидросистему датчик температуры и давления.
- Необходимо регулировать тягу в колосниках и в дымоходе.
- Водяной контур в обоих типах теплообменников нужно снабдить расширительным бачком.
- Водяная система магистрального типа нуждается в циркуляционном насосе, установленном на обратке, т. е. на нижней трубке.
- Устройству с ёмкостным баком необходим циркуляционный насос, если диаметр отводов меньше 75 мм.
- Необходимо предусмотреть место слива воды.
- Нельзя топить печь без воды — теплообменник может прогореть.
- После эксплуатации необходимо сливать воду.
Изменение температуры в теплообменнике происходит за счёт скорости горения печи. Тепло переходит в излучение, вода нагревается в дымоходе, а ещё через полчаса и в трубах. Система инерционна из-за высокой теплоёмкости воды, поэтому нужен большой запас топлива.
Буржуйка — огнеопасная конструкция, необходимо завести и разместить рядом огнетушитель и багор.
Чистка и ремонт печи
- раз в неделю протапливать печку осиновыми дровами. У осины высокая температура горения, которая сжигает сажу в дымопроводе. Подкладывать понемногу, после основного розжига;
- после разжигания огня вместе с дровами добавлять хорошо просушенные картофельные очистки. На одну засыпку требуется примерно половина ведра. Достаточно делать это раз или два раза в неделю и дымоход будет чист от сажи. Этот метод не сработает, если дымоход уже зарос слоем сажи в 1–2 см, в этом случае очистки только размягчат сажу, а счищать её со стенок трубы придётся ершом или металлическим скребком;
Сжигание картофельных очисток вместе с дровами защищает дымоход от образования налёта сажи
- использовать специальные дрова или гранулы, которые добавляются в топку во время горения. Самое известное средство — «полено Трубочист». Его сжигают вместе с дровами примерно один раз в полгода. Лучше всего класть его на горячие угли, оставшиеся после топки печи. Отличительной особенностью этого изделия является то, что оно продолжает действовать в течение двух недель после применения, постепенно размягчая сажу на стенках трубы.
Полено сгорает в печи примерно за 1,5 часа и действует потом в течение двух недель, размягчая и удаляя сажу со стенок дымохода
Основными мероприятиями по ремонту печи являются:
- Ремонт трубы. Труба дымохода — самое слабое место у буржуйки. Если она прогорает — её нужно менять.
- Ремонт теплообменника. Магистральный теплообменник можно снять, отпаяв его от корпуса печи. А вот ёмкостной контур придётся сваривать заново через несколько лет.
- Устранение дефектов корпуса печи. Если прогорает стенка или задняя поверхность, обычно на этот участок наваривают металлическую заплату. Щели можно заварить обрезками металлических прутов.
Все операции довольно просты и понятны, поэтому обслуживание печи-буржуйки не доставит больших проблем.
Видео: печка-буржуйка для гаража и чистка дымохода
Уже третью сотню лет служит нам печь, изобретённая Бенджамином Франклином. Она по-прежнему проста в изготовлении и неприхотлива в работе. Буржуйка с водяной рубашкой — это не только отопление и приготовление пищи. Это горячая вода в доме, на садовом участке, в гараже, на складе или на стройке. Новые технологи придали этой печке актуальность и в наши дни.
Используемые источники:
- https://sovet-ingenera.com/otoplenie/pechi/pech-s-vodyanym-konturom-dlya-otopleniya-doma.html
- https://otivent.com/pech-dlja-doma-s-vodjanym-otopleniem
- https://aqua-rmnt.com/otoplenie/burzhuyka-s-vodyanyim-konturom-svoimi-rukami.html
