Во многих частных домах дровяное отопление и печи остаются приоритетом. У кого-то печь металлическая, у кого-то кирпичная, но их объединяет одно – этот вид отопления не самый удобный. Слишком много внимания и мало комфорта. Мощность – печное отопление с гидравлическим контуром.
Печное отопление с гидравлическим контуром – возможность сочетать традиции и комфорт
Для начала разберемся с терминологией. Когда говорят «печь», очень часто имеют в виду отопительный прибор из кирпича, который топят дровами. Но часто это еще называют металлической печью на дровах или угле. Принципы работы для кирпичных и металлических агрегатов одинаковы, меняется способ теплопередачи. В металле больше конвективная составляющая (большая часть тепла переносится воздухом), а в кирпиче преобладает тепловое излучение – от стен печи и отапливаемых стен дома. В нашей статье мы в основном говорим о кирпичных печах, но большую часть информации можно применить к металлическим и деревянным (угольным) агрегатам. Обогрев печи гидравлическим контуром может осуществляться на базе любого типа печи.
Обычное печное отопление: достоинства и недостатки
В нашей стране дома традиционно отапливались каменными печами, но постепенно этот вид отопления был заменен водяными. Все потому, что у простого печного отопления, помимо достоинств, много недостатков. Сначала по существу:
- можно построить кладочную печь с каминами для более полного использования выделяемого тепла.
- Отопление такого типа не является непостоянным, оно не зависит от наличия электричества.
- Есть модели печей для обогрева второго этажа (благодаря отопительной панели с дымовыми каналами).
Отопительная печь - Русская или другая печь имеет колоритный вид, часто можно наблюдать открытый огонь.
- Печь передает большую часть тепла за счет теплового излучения и, как выяснили ученые, лучше воспринимается нашим телом.
Сегодня печное отопление воспринимается скорее как экзотика, так как встречается очень редко. Нельзя утверждать, что находиться возле горячей плиты очень приятно. Это создает особую атмосферу. Но есть и много серьезных недостатков:
- Отапливайте только те помещения, где выступают стены печки.
- Низкая эффективность. Для обычных печей 60% – это уже очень хороший показатель, тогда как современные отопительные котлы могут производить 90% и более (газ).
- Невозможность регулировать температуру отопления в отдельных помещениях.
- Большая площадь, занимаемая духовкой.
- Необходимость частого обслуживания. Плавка, регулировка амортизаторов, чистка углей – все это регулярно и постоянно. Не всем весело.
Принцип организации дымовых потоков: горизонтальный и вертикальный - Неравномерное отопление: жарко у плиты, холодно в углах.
Как видите, недостатки существенные, но некоторые из них можно нивелировать, если в духовку встроить теплообменник, который подключен к системе водяного отопления. Такую систему еще называют печным водяным отоплением или печным отоплением с водяным контуром.
Водонагреватель для отопления
При организации водяного отопления от печи в топку встраивается теплообменник (водяной контур), который соединяется с радиаторами с помощью труб. В системе циркулирует охлаждающая жидкость, которая передает тепло от печи к радиаторам. Это решение повышает комфорт проживания зимой. Дело в том, что радиаторы можно установить в любом помещении, то есть плита может стоять в одном помещении, а все остальные помещения будут отапливаться батареями, по которым протекает нагретая вода.
Печное отопление с гидравлическим контуром: пример системы с накопителем горячей воды (бойлер)
При этом остаются оставшиеся недостатки обогрева печи, но добавляются достоинства нагрева воды: можно регулировать температуру в каждом помещении (в определенных пределах), большая инерция сглаживает неровности температурного режима. Кстати, такая же схема работает с металлическими печами на дровах или угле.
Типы систем
Существует два типа систем водяного отопления: принудительная и естественная циркуляция (СЕ). Естественное циркуляционное отопление не является летучим (для работы не требуется электричество), теплоноситель циркулирует за счет естественных физических процессов. Недостатком такого способа отопления является необходимость использования труб большого диаметра, то есть объем системы будет большим и будет иметь большую инерционность. При включении плиты это не очень хорошо – долго будет прогреваться. Но после истощения в доме дольше остается тепло.
Еще один недостаток – для создания условий движения теплоносителя подводящий патрубок приподнят – до потолка или до уровня радиаторов (в крайнем случае). При отоплении двухэтажного дома труба поднимается от котла, разливается по радиаторам, затем спускается в обход батарей нижнего этажа.
Простейшая схема систем естественной циркуляции
Еще один важный недостаток – относительно невысокий КПД систем отопления с ЕС – теплоноситель движется медленно, мало тепла.
Отопление печи с гидравлическим контуром и принудительной циркуляцией отличается наличием циркуляционного насоса (фото ниже), который работает постоянно. Его задача – водить воду с определенной скоростью. Изменяя эту скорость, вы можете изменить интенсивность обогрева помещения. Это приводит к тому, что при прочих равных такой нагрев более эффективен. Но для работы системы нужен блок питания – насос должен работать постоянно. Когда он останавливается, система закипает и дает сбой. Если перебои в подаче электроэнергии случаются редко, достаточно иметь источник бесперебойного питания с комплектом аккумуляторных батарей. Если свет выключают часто и на длительное время, вам также придется установить генератор, а общая стоимость такого решения значительна.
Схема топочного отопления с гидравлическим контуром и циркуляционным насосом
Также существует третий тип системы: смешанная или комбинированная. Все рассчитано на естественную циркуляцию, но установлен циркуляционный насос. Пока есть электричество, отопление работает принудительно (с помпой), при выключенном свете теплоноситель движется сам по себе.
Аккумулятор тепла
Поскольку печь не греется постоянно, а имеет циклический алгоритм работы, в доме жарко или холодно. И наличие радиаторов от этого не сильно щадит. Хотя различия не так уж и важны, они все же есть. Тем более ночью не жарко, да и не очень хочется вставать и тонуть. Для решения этой проблемы устанавливается мощная духовка, а в систему встроен теплоаккумулятор. Это большая емкость, наполненная теплоносителем, которая находится между плитой и отопительной системой.
Печное отопление с гидравлическим контуром и тепловым аккумулятором
То есть есть две отдельные независимые цепи. Первый передает тепло от духовки и обычно осуществляется с естественной циркуляцией. Второй выталкивает охлаждающую жидкость в радиаторы и обычно там циркуляционный насос.
Такой способ устройства нагрева водонагревателя хорош тем, что пока топится плита, вода в баке активно нагревается. При правильном расчете он нагревается до 60-80 ° С, чего достаточно, чтобы поддерживать нормальную температуру радиаторов примерно 10-12 часов. При этом нет ни особой жары, ни сильного холода. Атмосфера достаточно комфортная.
Установка в систему теплового аккумулятора (иногда также называемого пуффером или накопительным баком) также снижает риск закипания системы. Второй контур конечно никогда не закипает, но чтобы первый не закипал, необходимо правильно его рассчитать – чтобы даже в режиме естественной циркуляции теплоноситель двигался с достаточной скоростью и не успевал перегреться.
Регистр духовки
Для нагрева теплоносителя в духовку встроен водяной контур (также называемый регистром, теплообменником, змеевиком, водяной рубашкой). Форма его может быть любой, но чаще всего делают прямоугольные плоские емкости или серию труб, соединенных в одну систему (например, радиаторы).
Пример гидравлической схемы духовки
Для подключения теплообменника к системе внутри него привариваются два патрубка: один вверху для всасывания горячей воды, второй внизу для откачки охлажденной воды из возвратного патрубка.
Часто возникают вопросы по подбору водяного контура для духовки. Ориентировочно его можно рассчитать исходя из теплопотерь здания. Считается, что для передачи 10 кВт тепла необходим теплообменник площадью 1 кв. Но при этом необходимо учитывать время работы духовки – ведь она не греется постоянно. Еще не очень холодно – один раз в сутки около 1,5 часов, когда холодно – два раза. За это время необходимо, чтобы плита успела нагреть всю воду в теплоаккумуляторе. Следовательно, расчет площади теплообменника основан на дневном количестве тепла, необходимом для компенсации потерь тепла.
Например, пусть теплопотери дома составляют 12 кВтч. Это будет 288 кВт в сутки. Печка прогревается, пусть будет 3 часа, за это время должно накопиться все необходимое тепло. Итак, необходимая мощность водяного контура для духовки составляет 288/3 = 96 кВт. Чтобы перевести его в площадь, делим на 10, получаем, что для этих условий площадь бревна должна составлять 9,6 м2. Какую форму вы выберете в этом случае, зависит от вас. Важно, чтобы внешняя поверхность бревна была не меньше.
Строительство печи вокруг теплообменника
Ну и еще пара очков. Во-первых, мощность печи должна быть больше, чем обнаруженная мощность теплообменника. В противном случае необходимое количество тепла просто не будет выделяться. Второй нюанс: емкость теплового аккумулятора тоже должна совпадать – она должна быть примерно на 10-15% больше. В этом случае исключается вскипание теплоносителя.
Только помните, что теплоемкость воды и антифриза очень разная. Аккумулятор с антифризом в качестве теплоносителя должен быть значительно больше, чем бак для воды (в той же системе).
Что еще стоит помнить, что теплоаккумулятор желательно хорошо утеплить, чтобы тепло оставалось дольше. В этом случае отопление печи водяным контуром обойдется еще дешевле.
есть возможность установить полено для обогрева в имеющуюся духовку
Правильнее, конечно, построить печь вокруг искусственного бревна. Но, если печь уже стоит, можно еще включить водяной контур. Правда, поторопиться придется – они немалые по размеру и еще как-то выдерживать придется. Так что задача не из легких. Также не забывайте, что вам еще нужно сделать два вывода – подключить подающий и обратный трубопроводы.
Оптимальный вариант – сделать водяной рубашку в виде печи (это металлическая с конфорками)
Также не очень просто найти место для расположения бревна. Его прямой контакт с огнем очень нежелателен, но он должен находиться в среде горячего газа. В этом случае можно надеяться, что теплообменник проработает долгое время.
