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.
Преимущества и недостатки водяного контура
Преимущества печного отопления:
- Нагрев обеспечивается традиционным российским топливом — дровами, не требуется электроэнергии или газа, что позволяет обустраивать независимое собственное отопление.
- Совмещение функций обогрева, горячего водоснабжения и приготовления пищи.
- Возможность использования в качестве камина.
Преимущества водяного контура:
- Возможность равномерного обогрева большого помещения путем правильного размещения радиаторов.
- Теплоотдача воды значительно выше, чем у воздушного конвекционного потока за счет высокой удельной теплоемкости (4,2 кДж/кгхград);
- Возможность доставки теплоносителя на значительные расстояния, обеспечивая теплом удаленные помещения дома.
- Абсолютная безвредность воды для человека и ее негорючесть.
Нельзя не отметить и определенные недостатки таких видов отопления:
- Инерционность системы, т.е. необходимость времени для заполнения системы водой и ее первоначального разогрева.
- Сложность регулировки температуры в помещении.
- Необходимость постоянного участия человека для закладки дров.
- Невозможность использования печи при отсутствии воды в водяном контуре, что автоматически «включает» отопление летом при приготовлении пищи.
- опасность замерзания воды зимой внутри системы, если печь длительное время не используется. Это требует сливать ее на время бездействия и заполнять заново при возникновении потребности в отоплении.
- Коррозионная активность воды увеличивается при ее насыщении кислородом, а вода с повышенной жесткости вызывает появления накипи внутри труб и приборов, что вызывает необходимость периодического контроля состояния металлических элементов.
Кроме того,при обширной отопительной системе циркуляция теплоносителя обеспечивается насосом, а для него нужна электроэнергия
В таких случаях исчезает важное преимущество — электрическая независимость печного отопления. Не следует также забывать о необходимости надежного и безопасного дымохода
Сооружение варианта для отопления теплицы
Для повышения урожая в холодное время года для теплицы необходимо предвидеть дополненное отопление. В отличие от обогрева при помощи электричества, использование самодельных котлов отопления будет более выгодным с финансовой стороны.
Рис. 3 Котел для теплицы
Оптимальным вариантом станет сооружение в теплице печи с выходящим дымоходом, что вполне можно сделать своими руками. Чертежи для этого также можно легко найти во всемирной паутине.
Процесс сооружения оборудования в теплице состоит из следующих этапов:
- В тамбуре теплицы необходимо выложить кирпичную печь.
- По всей длине теплицы вверху конструкции или под грядками устанавливается дымоход.
- Выход для трубы необходимо сделать с другой стороны теплицы. Таким образом, угарный дым будет уходить, но тепло оставаться внутри теплицы.
Возможен также другой вариант самодельного котла для теплицы:
- Подбор бочки большого объема и ее окрашивание изнутри, что позволит избежать коррозии.
- Проделывание в бочке отверстий для дымохода, печи, дополнительного бочка и сливочного крана.
- Установка топки внутри бочки.
- Вывод из бочки дымохода.
- Установка дополнительного расширительного бачка на бочку.
- Сварка отопления для теплицы из профильной трубы.
- Раскладка труб внутри конструкции теплицы.
- Приобретение насоса для циркуляции воды в системе теплицы.
Подобный вариант для теплицы может работать как на дровах, так и на другом виде топлива. Для контроля температуры внутри теплицы самодельные котлы отопления можно оснастить электронным датчиком температуры, а само цифровое табло разместить непосредственно в доме.
Автономное обогревание в виде самодельных котлов отопления пользуется спросом, как у владельцев частных домов, так и среди жильцов многоэтажных зданий. Это позволяет значительно сэкономить на покупке дорогостоящего оборудования, а также контролировать сам процесс обогрева. Самодельные котлы отопления могут работать на дровах, угле или другом виде топлива, что позволяет использовать подобные агрегаты в разных сферах.
Пеллетные котлы российского производства
Жаротрубный котел
Выбор материала
Для устройства печи используется хорошо обожженный полнотелый глиняный кирпич. Возможно использование обычного строительного полнотелого кирпича из глины при условии облицовки топливника огнеупорным кирпичом. Раствор для кладки применяется из жирной глины с добавлением мелкого песка.
Часть дымохода, расположенная над уровнем кровли, должна быть выполнена из силикатного кирпича на цементном растворе. Температура дымовых газов в этом месте дымохода уже невелика, а воздействие тепла и атмосферной влаги (а также воздействие ветра и осадков) быстро разрушит глиняный кирпич.
Для изготовления дверец, колосников, задвижек применяются готовые изделия из чугуна, производимые на предприятиях, специализирующихся на выпуске такой продукции.
5 Модернизация конструкции
При обзоре недостатков печных отопительных систем упоминался тот факт, что такая конструкция не способна обогреть отдаленные комнаты, т. к. вся тепловая энергия концентрируется только в одном пространстве. Современные печи практически лишены такой проблемы, т. к. производители оснащают их специальными конвекционными воздушными каналами, которые взаимодействуют с воздуховодами. Потоки теплого воздуха распространяются по комнатам, вызывая обогрев окружающего пространства. В отдельных постройках такая конфигурация является очень эффективной.
В качестве носителя тепла в таких конструкциях используется воздух, принимающий энергию от печи, а затем перемещающий ее непосредственно к удаленному помещению. Для эффективной работы установки необходимо обустроить сложную систему воздуховодов, что влечет за собой несколько недостатков:
- 1. В первую очередь, воздуховод является крупногабаритным изделием, которое портит эстетичность помещения.
- 2. Во-вторых, устройство создает интенсивное сопротивление движению нагретого воздуха, особенно если в системе присутствует масса поворотов. В связи с этим при обустройстве системы предъявляются разные ограничения по длине.
- 3. В-третьих, у воздуха имеется низкая удельная теплоемкость, поэтому чтобы транспортировать какой-то объем тепловой энергии, нужно большое количество теплоносителя. В результате возникает необходимость прокладывания нескольких воздуховодов внушительного диаметра или запускать принудительную циркуляцию с помощью вентиляторов.
- 4. Ну и самым ключевым недостатком воздуховодов является то, что по магистрали передается очень много пыли, сажи и прочего мусора, который имеется в печи.
Типы систем
Печь с принудительной циркуляцией эффективнее и быстрее прогревает помещение Печь из кирпича с котлом водяного отопления, сделанная своими руками или покупная, может работать на системе с принудительной или естественной циркуляцией. У каждого из двух типов есть свои особенности и различия, которые нужно учитывать.
Принудительная циркуляция
Система такого типа дополняется циркуляционным насосом, который отвечает за перемещение носителя тепла по печным трубам. Благодаря подключению системы к электричеству уровень напора в радиаторе можно контролировать при помощи вентилей. Это также дает возможность снижать количество топлива для нагревания теплоносителя. Принудительная циркуляция достаточно экономична, но ее главный недостаток — зависимость от электропитания. В случае отключения электричества она не будет работать.
Естественная циркуляция
При естественной циркуляции нельзя регулировать температуру, вдобавок система сложна в монтаже Система с естественной циркуляцией работает на основе применения законов физики. В процессе функционирования теплоноситель перемещается по трубам из-за различий плотности холодной и горячей воды. Главное преимущество системы — энергонезависимость, поэтому ее часто создают в домах, где возникают перебои с электроэнергией. Из ее недостатков отмечают необходимость использовать тяжелые трубы из металла, например, чугунные, которые сложно монтировать. Также в системе нет возможности регулировать уровень прогрева каждого помещения.
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.
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.
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:
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:
Список материалов, которые применяются при создании буржуйки:
| Материал | Теплопроводность, Вт/м* o С | Теплоёмкость, Дж/кг* o С | Температура плавления, o С |
| 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
Как видно из таблицы, у буржуйки есть масса недостатков, поэтому если вы решитесь на установку этой конструкции, придётся учитывать все её слабые стороны.
Как сделать печь с водяным контуром самостоятельно
Кирпичную печь с водяным контуром можно сложить своими руками. В качестве примера можно предложить конструкцию площадью 1×1,15 м, высотой 2,4 м. Такая печь может развить в номинальном режиме мощность до 5,7 кВт, а при усиленной топке — до 17 кВт. Она способна отопить дом площадью до 190 м².
Материалы и инструмент
Для самостоятельного изготовления надо заранее позаботиться о материале:
- красный кирпич — 720-730 шт;
- шамотный кирпич типа ША-8 — 70-75 шт;
- дверца для топки21×25 см;
- дверца поддува14×25 см;
- дверца для чистки14×14 см (7 штук);
- 2 колосниковые решетки25×30 см;
- чугунная плита71×41 см;
- листовая сталь для водного контура толщиной 4-5 мм;
- задвижки размерами 13×25 и 13×13 см;
- стальная полоса 50×5 мм длиной 0,4 м и две полосы длиной 1 м;
- стальной уголок 50×50 мм длиной 2 м (2 штуки);
- лист стальной для установки перед топкой размером 1×0,5 м.
Инструмент:
- болгарка;
- электродрель;
- мастерок;
- кельма;
- шпатель;
- терка;
- полутерок;
- правило;
- киянка;
- молоток;
- напильник;
- стамеска;
- ножовка по металлу;
- отвес;
- строительный уровень;
- металлическая линейка;
- рулетка.
Чертежи и схемы
Перед началом работ необходимо разработать проект печи, чертежи с деталировкой, схему послойной укладки кирпича. Отдельно составляется проект печного теплообменника, для рассматриваемого примера он показан на чертеже. Общий вид со всех сторон предлагаемой печи показан на фото.
Пошаговая инструкция
Возведение отопительной печи осуществляется в следующем порядке:
- Заливка фундамента с армированием стальными стержнями, уложенными в виде решетки. Уровень фундамента опускается на 4-6 см ниже уровня напольного покрытия.
- Укладывается 2 слоя красного кирпича на цементно-песчаный раствор. Основная задача — обеспечение идеальной горизонтальной поверхности.
- Последующие ряды кирпича ложатся на глиняный раствор, в соответствии с послойной схеме укладки. Толщина шва составляет 3-4 мм.
- Поверх 2-го ряда начинается формирование зольной камеры, а на лицевой стороне — проема для дверцы. Под этот элемент отводится 3 ряда кирпичей.
- Начиная с 4 ряда, обустраивается топливная камера из шамотного кирпича. Для монтажа колесниковой решетки в кирпичах вытачиваются пазы. Внизу топливной камеры крепится основание теплообменника.
- На 5-м ряду устанавливаются дверцы для чистки.
- В 6-м ряду формируется горизонтальный канал для увеличения печной тяги. На этом же ряду закрепляется топочная дверца, которая перекрывается 8-ым рядом.
- В 9-м ряду отводится труба от теплообменника.
- Начиная с 10-го ряда, производится изменение пространства внутри печи за счет укладки кирпичей вдоль и поперек.
- Чугунная плита монтируется поверх 11-го ряда кирпичей, а с 12-го по 17-ый ряд формируется варочная камера. Перекрытие ее осуществляется стальными полосами.
- С 20-го по 30-ый ряд — формирование каналов дымохода. Для его чистки на 21-ом ряду устанавливаются специальные дверцы. На 23-ем ряду дымоход разделяется на 4 канала.
- Перекрытие печи монтируется на 33-м, а завершается на следующем ряду кирпичей.
- Кладка печи завершается на 35-ом ряду.
При установке печи следует учитывать некоторые особенности:
- Под дверцу и сверху нее прокладывается полотно из асбеста. Сбоку закрепляются отрезки стальной проволоки длиной не менее 35 см, концы которой входят между кирпичами.
- Топочная камера обязательно выкладывается шамотным, огнестойким кирпичом.
- При формировании варочной камеры под плитой оставляются зазоры для компенсации теплового расширения металла.
- При установке теплообменника, между ним и кирпичной кладкой должен оставаться зазор не менее 5 мм. Зазор 6-8 мм оставляется в отверстиях, где выводятся трубы.
- Очистные дверцы дымохода устанавливаются так, чтобы была возможность доступа к любой его части.
- Дымоход можно выложить из кирпича или установить готовую, покупную конструкцию (обычно в виде сэндвич-трубы).
Собственную отопительную систему в частном или загородном доме можно соорудить на базе печи с водяным контуром. Такую печь можно собрать своими руками при наличии навыков каменщика. Самый простой вариант — просто установить уже готовую металлическую печь. При соблюдении всех рекомендаций система позволит отопить дом даже площадью более 150 м².
Как спроектировать и на что обратить внимание
Возведение печи начинается с проектировки. Сначала разрабатывается и изготавливается теплообменник, затем, исходя из его размеров, происходит укладка печи. Главная задача – сделать кирпичный котёл максимально производительным. Для этого требуется соблюдение нескольких условий:
- продукты горения должны покидать печь с минимальной температурой. Количество тепла, отдаваемого газами внутри печи, определяет КПД конструкции;
- рекомендуется располагать теплообменник вне топливного резервуара, так как топка – это самое горячее место в печи. Соответственно, теплообменник будет забирать тепло. В свою очередь, это снизит КПД печи;
- водяной поток в теплообменнике нужно направить таким образом, чтобы он протекал навстречу теплу. Это обеспечит более эффективный нагрев, за счёт сохранения температур между средами;
Для изготовления теплообменника, лучше всего использовать жаростойкую нержавейку. Можно использовать и более дешевый вариант: коррозионно-нестойкую сталь, но это скажется на качестве конструкции.
Когда месторасположение печи определено и заложен фундамент, можно приступать к порядовке конструкции с котлом. Порядовка представляет собой план установки кирпичей, который позволит определить, где должны находиться: поддувало, топливный резервуар, панель для варки, дымоход и так далее.
Вы можете найти подробный план в интернете. Множество специалистов (и просто умелых печников) выкладывают свои схемы и чертежи в свободный доступ.
Как вариант — установка колпакового дымохода, с размещенным в нем теплообменником, который выполнен в форме регистра (трубы, сваренные в один большой контур).
Такая схема позволит:
- задерживать газы из печи в колпаке;
- обеспечивать бесперебойное горение в топливном резервуаре;
- создать естественную циркуляцию тепла.
2 Различная циркуляция теплоносителя
Более дорогие насосы или вентиляторы, а также другое оборудование для такой системы дают возможность регулировать подачу воздуха в определённые комнаты. Таким образом, в каждой из них можно изменять микроклимат.
Забираться холодный воздух может также по-разному. По этому критерию устройства можно разделить на два вида:
- 1. Полная циркуляция одной массы воздуха. Нагретый и холодный воздух смешивается только в одном помещении. Большим недостатком подобной схемы является плохое качество воздуха после прохождения нескольких циклов нагрева и охлаждения.
- 2. Частичная рециркуляция. Такая схема имеет свои плюсы и минусы. Ощутимым преимуществом является постоянный забор свежего воздуха из улицы. Частично он смешивается с основной массой, поэтому качество кислорода в комнате довольно высокое. Недостаток — постоянная необходимость в тратах на электроэнергию.
Разумеется, что для реализации первого варианта не нужно покупать дополнительное оборудование, насосы или помпы, а циркуляция воздуха будет происходить естественным путём. Для второго варианта нужно в обязательном порядке устанавливать насосы, но при этом сеть воздуховодов делать не нужно.
Основные преимущества воздушного отопления над водяным следующие:
- минимальные риски возникновения аварийных ситуаций;
- высокий КПД;
- батареи в помещениях не нужно устанавливать.
Если планируется установка печки без принудительной циркуляции воздуха, то нужно особо тщательно подойти к её кладке, поскольку только это может существенно увеличить производительность воздушной системы в последующем.
Увеличение коэффициента полезного действия ускорит процесс циркуляции теплоносителя, так как воздух будет прогреваться гораздо быстрее, а смена горячего кислорода на холодный и наоборот будет происходить чаще.
Кроме преимуществ над водяным отоплением, воздушное имеет и свои недостатки:
- воздуховоды, как правило, имеют очень большой диаметр, поэтому весь монтаж осуществляется на этапе строительства здания;
- нагретый воздух от печи имеет большой диапазон, если сравнивать с другими приборами для нагрева;
- иногда есть необходимость в применении вентиляторов, которые выдают много шума, поэтому лучше располагать печку в подвальном помещении.
Скорость передачи тепла в этой схеме имеет как положительную, так и отрицательную сторону. Плюсом печи для отопления частного дома такого типа является быстрота прогревания помещения в отличие от водяного контура. Минус — это отсутствие инерции, то есть при отключении печи воздух в комнате быстро начинает остывать.
Монтаж системы на воздухе не представляет собой никакой сложности в отличие от водяного отопления. Вентиляционные шахты достаточно быстро и просто монтируются без необходимости проведения сварочных работ. К тому же есть гибкие воздуховоды, которые принимают любую форму в зависимости от геометрии помещений.
