Печь с водяным контуром для отопления дома: какую печь выбрать и почему + лучшие решения по проектированию

Дрова и уголь остаются наиболее доступными видами топлива для отопления частных коттеджей во многих регионах. Однако обогрев печи выбран не только из-за дешевизны и доступности энергоносителя, но и из-за невысокой стоимости его обустройства.

При этом, помимо множества достоинств, печь с гидравлическим контуром для отопления дома также имеет множество недостатков. Этот вариант не всегда оптимален. Попробуем разобраться в нюансах такой системы отопления.

Особенности печного отопления

Печное отопление – норма для русских деревень, надежность и практичность которого проверены веками. Даже сегодня во многих деревенских домах есть печи с печами для приготовления пищи и очаг для выпечки хлеба.

Некоторые из них оснащены гидравлическим контуром системы отопления, другие – нет. Но хозяева сельских домов не спешат выбрасывать их и заменять на современные котлы. Более простого и безотказного способа обогрева пока не придумали.

Без водяного контура вокруг дома дровяная печь может обогреть только небольшое пространство вокруг себя. Для отопления одной-двух комнат такой вариант приемлем, но для большого коттеджа больше нет

В качестве топлива в таких деревенских печах сжигают:

  • каменный уголь;
  • торф;
  • дрова;
  • брикеты (евро дрова).

Принципиальной разницы между этими видами топлива с точки зрения устройства печи внутри и разводки системы водяного отопления в частном доме нет. Некоторые из них отдают больше тепла, а другие дольше горят. Но конструкция топки и расположение труб с теплоносителем в помещениях во всех случаях одинаковы.

Делая выбор в пользу печного отопления, не забывайте о нормах пожарной безопасности при строительстве печей из кирпича – только их неукоснительное соблюдение минимизирует риск возникновения пожара

К преимуществам печного отопления можно отнести:

  • отсутствие зависимости от наличия электроэнергии в сети;
  • относительно невысокая стоимость системы отопления;
  • невысокая стоимость твердого топлива и возможность использования разных видов;
  • исключительная простота использования;
  • длительное тепловыделение (для кирпичных конструкций);
  • универсальность – подходит как для разогрева, так и для приготовления пищи.

Если частный дом нельзя подключить к магистральному газу, для его обогрева лучшим выбором будет дровяная печь.

Единственное исключение – когда уголь или дрова недоступны в определенной области. Но такой вариант в России – скорее исключение, чем норма.

Два основных недостатка печей с гидравлическим контуром – невозможность автоматизации работы и проблема регулирования теплопередачи в отдельных помещениях

Кроме того, среди недостатков обогрева печи следует отметить:

  • длительный прогрев системы перед началом теплопередачи;
  • потеря массы полезного пространства в доме из-за размеров печи;
  • большой вес конструкции печи из кирпича;
  • низкий КПД из-за утечки в трубу значительного количества тепла;
  • высокий риск возгорания из-за неправильной эксплуатации.

Кладочная печь для отопления и приготовления пищи частного дома с водяным отоплением в зависимости от конструкции и количества рядов может весить от 1,5 до 10 тонн. Также сюда добавляется вес трубки.

Основа для такой массы требует мощной и дорогой стоимости, что тоже можно назвать минусом рассмотренных систем отопления.

Устройство печного водяного отопления

Топка для рассматриваемой системы отопления в идеале должна быть рассчитана и построена одновременно с домом. Если жилой дом уже построен, в него будет сложно встроить конструкцию печи из кирпича. А часто это совершенно невозможно из-за необходимости создать прочный фундамент и перестроить стропильную систему.

Водяная печь в частном доме может быть изготовлена ​​не только из кирпича, но и из стали в виде печи с теплообменными трубами вокруг топки для подогрева теплоносителя

Водяное отопление печным состоит из:

  • непосредственно к плите (металлической или кирпичной);
  • теплообменник в топке или вокруг нее, а также в виде змеевика вокруг дымохода;
  • разнесены по дому с теплоносителем и расширительным бачком на чердаке.

Кроме того, в некоторых случаях эта система отопления дополняется циркуляционным насосом и гидроаккумулятором. Однако такой обширный вариант используется очень редко, так как требует бесперебойного питания и приводит к удорожанию всей схемы.

И главное преимущество водонагревательного отопления – это невысокая стоимость устройства. Дополнять его дорогими и отказоустойчивыми элементами не стоит.

Схема циркуляции воды в контуре

Система водяного отопления в домах выполняется с естественной (гравитационной) или принудительной циркуляцией теплоносителя. Если она сделана на основе дровяной печи, лучше отдать предпочтение первому варианту.

Схема подключения с естественной циркуляцией воды дешевле принудительного аналога, к тому же в отличие от него не требует питания

Водяное печное отопление рекомендуется оборудовать только в одноэтажных домах площадью до 150 м2. В этом случае его можно сделать гравитационным без дополнительных насосов.

Если необходимо отапливать коттедж в пару или несколько этажей, лучше сделать это на базе более мощного котла. Топку для таких построек придется строить только огромной, что дорого реализовать. И объемы топлива придется закачивать каждый раз, немалые. И делать это крайне не рекомендуется из-за повышенного риска возгорания.

Классическая система печного отопления с естественной циркуляцией воды состоит из:

  • теплообменник в составе печки;
  • контур из металлического трубопровода;
  • радиаторы (обычно заменяются на толстые трубы в комнатах);
  • расширительный бак.

Если вы решили нагреть воду в загородном доме своими руками, лучше оформить его по этой схеме. Монтаж и расчет этого варианта осуществить проще, чем принудительное движение воды.

Система с циркуляционным насосом больше подходит для котлов, на базе печки теряет большую эффективность по теплопередаче

Если котел автоматизирован и постоянно нагревает воду по мере необходимости, дровяная печь топится один-два раза в день. Именно в эти моменты нагревается теплоноситель в топке печи, отдавая тепло помещениям. После этого гнать его насосом по трубам контура бесполезно. В любом случае ничто в холодном очаге не нагреет воду.

Делая выбор в пользу дровяной или угольной печи, владельцы частных домов обычно рассчитывают получить автономную систему отопления. Если поставить насосное оборудование, которому для работы требуется питание от сети, об автономности будет сложно говорить.

Печь – кирпичная или металлическая

Кладочная печь дольше греется, но и дольше отдает тепло окружающему пространству. Напротив, стальной аналог быстро нагревается и так же быстро остывает после того, как закончится топливо. Частично эта проблема решается за счет наличия в водяном контуре больших объемов теплоносителя.

Однако чем больше воды необходимо хранить в системе, тем она дороже с точки зрения материалов.

Металлическую печь с водяным змеевиком для контура отопления в частных домах можно разместить прямо на деревянном полу без устройства специального фундамента

Печь стальная для нагрева воды мощностью 5-15 кВт – без топлива и воды, это конструкция весом 100-300 кг. Такую пузатую печь смело можно ставить на армированные бревна. Фундамент топки необходимо закладывать при весе печи более 700-800 кг. Теперь, если это кирпич, без бетонных работ точно не обойтись.

По сравнению с металлической печью каменная печь больше весит, дороже стоит и сложнее в установке. Однако он имеет больший КПД и меньший риск замерзания контура при разрыве труб из-за образования льда внутри. Если вы решили сделать все основательно для себя и постоянного проживания, рекомендуется остановить выбор на кирпичном варианте.

Трубы – нержавеющие или металлопластиковые

Если система отопления построена на базе водогрейного котла, допускается обвязка не только стальными трубами, но также металлопластиковыми и полипропиленовыми трубами. Однако если вода нагревается дровяной печью, контур с теплоносителем должен быть выполнен только из нержавеющей стали.

При большой кладке дров вода в змеевике печи печи может быстро нагреться до 100 градусов и закипеть, такие температуры долго выдерживает только сталь

Металлопластик рассчитан на работу с теплоносителем, нагретым до 90–95 ° С. Кратковременно выдерживает нагрев до 110-120 °. При этом автоматика котлов и котлов изначально не позволяет воде нагреться до таких уровней. Для теплого пола он нагревается до 30–45 °, а для батарей – до 60–65 ° С.

Однако в случае с дровяной печью температура ниже ста не только возможна, но и далеко не редкость. Не рекомендуется рисковать и играть в русскую рулетку, обвязав эту печь металлопластиковыми трубами. Лучше отдать предпочтение более надежной нержавеющей стали.

Кроме того, патрубки для соединения труб контура, выходящего из топки от батареи, обязательно нагреются до очень высоких температур. От открытого огня их отделяет менее полуметра. Подключать к ним какие-либо пластиковые трубы опасно из-за опасности их оплавления.

Отвод тепла – радиаторы или бревно

Тепло от печи в отопительный контур подается порциями по несколько часов, а в топке сжигает дрова или уголь. Если в системе отопления мало воды, дом быстро остынет. Поэтому в деревнях такое отопление обычно делают из толстых стальных труб, а не на основе более привычных горожан радиаторов. Дровяная печь для обогрева бревна просто идеальна.

Классическая схема отопления водяной плиты с естественной циркуляцией предполагает прямой контакт воды с атмосферой через расширительный бачок, а вот воздух в теплоносителе противопоказан обычным батареям

Проложенная через дом труба из нержавеющей стали диаметром 80-120 мм – это отопительное бревно, состоящее из подачи от печи и возврата к ней. В наиболее удаленном от очага помещении эти линии соединяются между собой, а в остальных помещениях устраиваются в виде двух труб по наружным стенам.

Регистр не так эстетичен, как радиатор. Но первый вариант намного дешевле и проще в изготовлении, чем второй. Для его реализации достаточно иметь опыт обращения со сварочным аппаратом.

Площадь теплообмена для такого контура рассчитывается путем умножения числа PI на диаметр и длину трубы. Кроме того, при расчетах необходимо учитывать разницу температур на подаче и возврате, а также расстояние между трубами по вертикали.

Однако часто такие расчеты не проводят, а берется труба диаметром 80-100 мм и прокладывается по периметру всего жилого дома с кольцом в подсобном помещении. В этом случае теплопередача регулируется «на глаз» и опытным путем в результате наложения того или иного объема топлива в топку.

Недаром так обычны контуры регистров, совмещенных с водяными духовками. Их даже не нужно рассчитывать, достаточно взять подходящую трубу и сварить сваркой.

Подбираем теплообменник для духовки

Теплообменник печки может быть изготовлен из меди, стали или чугуна. Медный вариант лучше сразу исключить из-за высокой цены. Самостоятельно паять такое устройство крайне проблематично.

Чугунные змеевики необходимо устанавливать внутри топки аккуратно: из-за термического удара часть их секций может оторваться от соседних элементов

Чугун по техническим параметрам превосходит сталь. Однако сделать теплообменник для дровяной печи своими руками представляется проблематичным. Для этого можно взять только старую батарею. Но здесь нужно учесть, что в очаге сгорит уплотнитель между его секциями. А это прямой путь к утечке и выбросу воды в камеру сгорания.

Если решено сделать теплообменник от чугунной батареи, лучше для этого взять модели МС-110-300 или МС-90-300. Они маленькие и легко умещаются в очаге. Их поверхность нагрева для каждой кромки будет примерно 0,14-0,16 м2.

Основываясь на этих цифрах, вы можете оценить, сколько секций необходимо для конкретной цепи. На каждые 10 квадратов площади дома потребуется 1 кВт, что будет примерно равно 0,1 м2 площади обогрева чугунного теплообменника.

Ребра чугунного радиатора обычно соединяются через термостойкие резиновые уплотнители. В духовке такая резиновая прокладка сгорит, ее нужно заменить асбестовым шнуром

Еще один момент использования чугунной батареи в качестве теплообменника – проблема очистки ее от копоти изнутри топки. Время от времени камеру сгорания нужно чистить и выступающие ребра «чугуна» будут этому сильно мешать.

Наиболее оптимальный вариант теплообменника – стальной в виде:

  • змеевик из нескольких трубок;
  • рубашки из листовой стали.

Изготавливаются из низкоуглеродистой стали Ст10… Ст20 толщиной 4-5 мм. Если брать трубы, то диаметр 30-50 мм.

стальной теплообменник проще сделать из листовой стали, однако в теплообмене будет участвовать только поверхность, обращенная внутрь печи к огню

Трубчатый вариант более эффективен с точки зрения теплопередачи, но и более трудоемок в изготовлении.

Для расчета теплообменника воспользуйтесь формулой:

Qy = K * (Tcp-Tk)

где это находится:

  • K – коэффициент теплообмена материала (для низкоуглеродистых сталей принято 15-20, для серого чугуна – 50);
  • Tcp – средняя температура теплоносителя в топке (Tmax + Tmin) / 2;
  • Тк – средняя температура теплоносителя (Т подача + Т обратка) / 2.

Если в печи топят дрова, то Ткп = (700 + 300) / 2 = 500 ° и Тк = (80 + 60) / 2 = 70 ° С. Следовательно, Qy = 15 * (500-70) = 6450 ккал / час. То есть будет выделено примерно 7,5 кВт / ч на квадратный метр поверхности теплообменника перед очагом пожара.

Для угля расчеты следующие: Tcp = (1000 + 600) / 2 = 800 ° C и Tk = 70 ° C. Qy = 15 * (800-70) = 10 950 ккал / час = 12734 Вт / сейчас . Один квадратный метр поверхности теплообменника даст около 12,7 кВт / ч.

Далее делим мощность, необходимую для обогрева данного дома, на расчетную цифру в зависимости от планов использования того или иного вида топлива.

Например, для коттеджа площадью 150 м2 потребуется около 15 кВт. Если он будет отапливаться дровами, потребуется теплообменник с площадью теплообмена 15 / 7,5 = 2 м2. Это поверхность, которая обращена к пламени и нагревается.

Если выбран трубчатый змеевик, его длина рассчитывается по формуле:

S = 2 * 3,14 * D * L

где это находится:

S – расчетная площадь;

D – диаметр труб;

L – желаемая длина.

еще проще рассчитать параметры кожуха из листовой стали, обычно он состоит из двух прямоугольников по бокам камеры сгорания.

Выбрать лучший вариант

В уже построенном доме будет сложно поставить огромную печь из кирпича. В этом случае водяное отопление лучше всего организовать на основе металлической печи, которую можно поставить на усиленный деревянный пол, не закладывая фундамент.

Однако если есть возможность сделать фундамент по назначению, следует отдать предпочтение более надежной конструкции печи из кирпича.

Водяной контур вокруг дома для дровяной печи лучше всего делать из толстых стальных труб и с естественной циркуляцией теплоносителя

Установка циркуляционного насоса и / или гидроаккумулятора в рассматриваемом отопительном контуре – пустая трата денег и нулевые дополнительные преимущества. Они только усложнят монтаж системы. А если свет выключен, эти устройства создадут проблемы. Тогда как вариант отопления без них в случае проблем в электросети продолжит спокойно обогревать дом.

Выводы и полезные видео по теме

Выбираем форму теплообменника для дровяной печи:

Обзор кирпичной печи для водяного отопления в коттедже:

Устройство кирпичной отопительно-варочной печи с разбором порядка строения:

на основе идеальной и высокоэффективной дровяной печи сложно определить водяное отопление. Но этот вариант отопления частного дома самый надежный, а также самый дешевый и простой в реализации. Только не обязательно дополнять такую ​​схему циркуляционным насосом и автоматикой. Они работают как сеть и делают всю систему неавтономной, выравнивая ее одним из главных преимуществ.

Источник – https://sovet-ingenera.com/otoplenie/pechi/pech-s-vodyanym-konturom-dlya-otopleniya-doma.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: