Особенности водяного отопления от печи своими руками

Виды печи с водяным контуром для отопления

Данный вид оборудования изготавливают в двух вариантах. Берут уже смонтированную печь и устанавливают в нее змеевик. Такой вариант считается самум трудоемким, из-за чего используется реже. Это связано с тем, что изготавливая змеевик, необходимо опираться на имеющиеся уже габариты топливника.

Источник теплоты выкладывают своими руками в соответствии с размерами регистра. Сложенная правильным образом печка послужит гарантией того, что простоит длительное время и прослужит надежно.

Стенки должны иметь толщину, непосредственно соответствующую виду применяемого топлива, а конкретнее его теплотворным способностям. Таким образом, к примеру, если производится топка только дровами, то стенки можно выполнить и менее трех миллиметров. В случае использования угля лучше сделать стенки толщиной минимум пять миллиметров. В таком случае нужно оставить также зазор между стенкой и регистром приблизительно в пределах десяти-двадцати миллиметров. Делать это нужно для того, чтобы нивелировать тепловое расширение применяемого металла, сохраняя таким образом его целостность.

Характеристики системы

При традиционном типе обогрева помещения (например, каменная печь) дисперсия тепла происходит неоднородно – около печи воздух нагревается сильно, а дальше идет градация температуры вплоть до холода в дальних углах помещения.

Кирпичные же печи с водяным отоплением своими руками используют теплообменник, устроенный в топливном отсеке, чтобы рационально разделять тепловую энергию между всеми зонами жилища, что способствует и увеличению КПД.

Плюсом к этому идет возможность обогрева сразу нескольких помещений. вплоть до целого дома. К тому же печь с теплообменником не только играет роль обогрева дома, но иприменяется как варочная аппаратура, поскольку приспособление для обмена тепла может монтироваться внутри плиты на кухне дачи.

Применение водяного контура превращает печку в котел, работающий на твердом топливе. Отличается от обычных котлов такая конструкция лишь тем, что кроме воды нагревается еще и сама печь, также участвующая в системе обогрева помещения. Печь с водяным отоплением обеспечит передачу энергии от теплообменника к батареям отопления во время топки, а когда огонь в печи уже не горит, отопительные кирпичи будут отдавать свое тепло воздуху в доме.

Отопительные печи подобного рода все чаще используются в деревнях и селах, где нет центрального газоснабжения, и отопление печью является единственным выходом.

Печное отопление с водяным контуром не требует дорогих отопительных котлов и закупки недешевого горючего.

Хороши такие печи и при установке в домах типа дачи.

Основной минус такой печи – это уменьшение объема топки за счет монтажа обменника тепла. Для компенсации этого факта применяется уменьшение размеров теплообменника и, соответственно, увеличение объема печного пространства, а также установка печи длительного горения. Другой недостаток – ослабленный нагрев корпуса печи из-за траты энергии горения на кипячение воды. Таким образом, наиболее сильно прогревается верх – там, где материал корпуса вбирает в себя тепло от горячего дыма. И третий минус – замерзание теплоносителя в трубах при расположении системы в редко используемых домах, таких как дачи.

Воплощается в жизнь отопительная схема из печи и водяного контура тремя путями:

покупка готовой печи такого типа, произведенной на заводе и готовой к применению, и подключение ее к имеющейся в доме системе водяного обогрева;
найм профессионального печника, который соберет печь с водяным контуром из кирпича или разработает для вас чертежи и порядовки;
конструирование печи своими руками.

Последние два метода предполагают приобретение или изготовление своими руками печного котла и теплообменника, без которых водяной контур не сможет функционировать.

Монтаж печи и отопительной системы своими руками

Самостоятельная укладка печи не такая сложная, хотя можно применить и готовую уж металлическую конструкцию. Однако печь, выложенная из кирпича, выглядит намного эстетичней. Если работник умеет обращаться с этим материалом, то кладку печи для системы отопления можно выполнить самостоятельно.

Процесс начинается с выбора подходящего кирпича. В данном случае нужно брать только красный керамический кирпич, который предварительно был обожжен. Кирпич при этом рекомендуется выбирать только высококачественный. Для того, чтобы выполнить укладку печи, не подойдут:

кирпич недоженный бледно-розового цвета;
кирпич передоженный с наличием на поверхности стекловидной пленки.

У нормального материала имеется красный равномерный цвет, а при простукивании раздается металлический звук. не достаточно при работе использовать тлько красный кирпич, поскольку он немного слабоват для топи.

Для топки в данном случае можно применять тугоплавкий огнеупорный кирпич:

для топки камнным углвм лучше взять шамотный кирпич;
для топки дровами или торфом – белый гжельский или боровичский кирпич.

Один из самых важных этапов заключается в замешивании раствора, особенно если это делается своими руками. Сегодня в продаже можно найти готовые уже сухие смеси. Их нужно всего лишь развести с помощью воды. Но такой раствор можно сделать и самостоятельно, применяя для этого простейшие ингредиенты. При эток порядок действий должен быть следующим:

Тщательно просеивается песок.
В емкость укладывается глина для рствора и заливается водой, а зате, разминается руками.
Образовавшийся глиняный раствор оставляют на три дня, а по истечении этого времени желательно его процедить через сито. У смеси должна быть консистенция как у густой сметаны.
Далее делается пробный раствор. В случае, если используется тощая глина, то нужно замешать различные 4 пробные порции, каждая по 0,5 литра. В этот глиняный раствор добавляют песок. Каждая часть глины имеет следующие пропорции – 1, 0,75, 0,25 и 0,1, а если используемая глина жирная, то следующие – 2, 1,5, 1 и 0,5. Затем проверяется, какой нужно использовать кладочный раствор для отопительной печи. У каждой части отщипывается кусок и из него делается шарик, имеющий диаметр 5 сантиметров. Далее шарик вращают между гладкими планками и сжимают. Таким образом, оценивают результат: если у шарика образовываются крупные трещины, а само он сжимается на 1/3, то это говорит о средней пластичности. Именно такой раствор должен использоваться для устройства печи.
Выполнив проверку, готовится раствор в установленными пропорциями, ориентируясь на его количество на сто штук кирпичей. На это уходит два ведра глины и полтора ведра песка. Смесь ка следует перемешивают. Смесь должна не растекаться по мастерку для кладки, а плавно с него сползать.

Для самостоятельной кладки печи предполагается, что швы будут иметь толщину не больше 3-4 миллиметров. Сегодня довольно много вариантов кладки печи из кирпича для системы отопления в частном доме. Среди общих требований, которые к ним предъявляются, можно выделить следующие:

армирование каждого четвертого ряда кладки с помощью металлических стержней;
все внутренние детали печи должны выполняться скругленными и без выступов, а значит, запрещается использование кирпичей со сколами;
для частного одноэтажного дом труба должна находиться от колосниковой трубы на высоте как минимум 5 метров;
при прохождении кровли необходимо выполнить кирпичную “распушку”, а точнее постепенное наращивание из кирпичей;
обязательно нужно установить над выходом у дымовой трубы оголовник, защищающий от снега, влаги и мусора и усиливающий тягу.

Процесс установки водяного контура

Регистра для водяного печного отопления

Для эффективной работы оборудования для отопительной водяной системы необходимо установить так называемый регистр, который представляет собой котел или теплообменник. Его также часто называют змеевиком. Такой регистр ставя в печной топливник.

Схема водяного печного отопления для частного дома состоит из следующих элементов:

камера горения;
зольник;
герметичная дверца для печи;
люк для очистки печи;
специальная поверхность для разогрева печи;
инжектор;
шибер;
отсекатель;
конвективные трубы;
колосник.

Изготавливая емкость самостоятельно, важно учесть, что в целях соединения деталей применяют только сварку. Подключая трубы отопления, нужно использовать специальные элементы соединения в виде фитингов, муфт и прочего

Применение именно конструкции такого вида для дома даст возможность сэкономить на котле, для которого материалы изготовления обойдутся гораздо дешевле, нежели если купить уже готовый. Наиболее оптимальный вариант – применение обычной трубы из металла для водяного отопления, в которой просто проделываются отверстия для выходов и входов трубопровода.

Подготовка к строительству и проектировка печного водяного отопления

Первым делом требуется разработка проекта, который лучше обсудить с соответствующими специалистами в данной области. Для печного отопления в доме с водяным контуром, как правило, предполагается расположение печи в центральном участке в доме и таким образом, чтобы топка выходила, например, на кухню либо иное нежилое помещение, а корпус ж е должен находится именно в жилом помещении. Такое размещение позволяет обогревать одновременно несколько комнат эффективно

Величина печи определяется габаритами самого дома. При этом один метр печной площади способен обогревать около 35 квадратных метров в доме, следовательно, по данному показателю можно рассчитывать ее величину для конкретного сооружения или дома.

В определенных случаях приобретают регистр для готовой уже печи, однако, такое бывает достаточно редко. Зачастую первым делом изготавливают или приобретают регистр необходимой площади, и уже после по нему собирается печь заданной величины.

Регистр может быть выполнен из листа или из труб, но в любом случае толщина металла должна быть как минимум 3-5 миллиметров. Более тонкий метал прогорит быстро, из-за чего придется поменять теплообменник, что приведет к большим финансовым расходам.

В топливное отделение устанавливают регистр, оставляя при этом между стенками и ним зазор небольшого размера для компенсации температурного расширения и обеспечения более эффективной передачи тепла. К тому же, необходимо обеспечить доступ, чтобы проводить периодическую чистку топки, поскольку зола и иные продукты сгорания понижают уровень КПД обогревателя.

Важнейшим условием для работоспособности системы является постоянный процесс циркуляции в трубах воды, для чего их нужно располагать обязательно под уклоном, также желательно при этом устанавливать циркуляционный насос, позволяющий гарантировать бесперебойную стабильную работу и не дающий закипать теплоносителю.

Завершив проектирование работы, рекомендуется показать выполненную схему соответствующим специалистам, так как любая ошибка может сделать всю конструкцию нестабильной, и поэтому пренебрегать правилами безопасности ни в коем случае нельзя.

Кирпичная печь на дровах

Если в качестве нагрева обогрева жилища используется печное отопление, то главный вопрос, который необходимо решить, куда установить теплообменник или парогенератор. Существует несколько вариантов. Генератор может представлять собой змеевик или бойлер.

Чтобы вода в генераторе быстро нагревалось его можно установить прямо в топку. Вода закипит быстро, но оборудование вскоре придёт в негодность. Оно будет находиться под постоянным воздействием огня.

Змеевик встраивают в кирпичные стенки печи, заливая его строительным раствором. Прослужит такая конструкция долго. Вода будет поглощать тепло, которое передаётся через кирпичные стенки. Она быстро закипит. Данный вариант конструкции имеет некоторые недостатки. Если произойдёт поломка в змеевике, то устранить её будет невозможно. Придётся разбирать стенку печи и устанавливать новый теплообменник.

Не рекомендуют устанавливать парогенератор близко к стене. В нишу может попадать копоть и грязь. Следует предусмотреть возможность очистки поверхности змеевика и самой ниши. Паропровод может соединяться с бойлером или напрямую отводить пар к радиаторам или к системе «тёплый пол».

Систему необходимо оснастить контрольными приборами, чтобы регулировать температуру и давление пара. Оптимальная температура на выходе 150 0С. Давление у выхода в паропровод 170 кг/м2. При монтаже магистрали не рекомендуют использовать фитинги. Соединяют трубы сварочными швами.

Как сделать печь своими руками

Схема узлов кирпичной печки со сварным водяным контуром

Иногда возникает необходимость оборудовать кирпичную печь своими руками и встроить ее в нишу или установить на квадратный или прямоугольный фундамент. В первую очередь делают разметку для печи и заливают фундамент. После его высыхания выкладывают два ряда кладки из кирпича по схеме порядовки с целью выровнять неровный фундамент и сделать основание для агрегата. Далее понадобится выложить ряды на глиняный раствор и закончить выкладку, учитывая в процессе толщину швов между рядами.

Когда корпус будет готов, останется установить дверцы, топку, варочную панель, теплообменник и другие детали. После окончания работ печь обязательно протапливают полностью и проверяют ее работоспособность.

Монтаж водяного контура

Как создать встроенный отопительный водяной контур печи для отопления частного дома? Для этого потребуется определиться с конструкцией регистров. Выбор невелик. Устанавливается в топочной камере или трубная гребёнка, или плоская конструкция, выполненная буквой П. для нагрева в ней воды при горении дров.

Исходя из того, что теплообменники станут работать в топке с постоянным соприкосновением металла к открытому пламени, потребуется выполнять толстостенную конструкцию с качественной сваркой швов. Кроме того, водяные камеры должны иметь достаточную ёмкость, чтобы не создать кипения воды и это учитывается в размерах регистра.

Предусмотреть место на температурное расширение металла, на возможность нагрева кирпичей за экраном, всё это является продуманной конструкторской разработкой. Создать регистр при кладке печной конструкции намного проще, чем монтировать его в уже готовую печь. Но выполняется печь для водяного отопления и тем, и другим способом.

Созданный дополнительный контур нагревает дом только во время топки, а в дальнейшем если в схеме отопления установлен циркуляционный насос, то подача тепла продолжается до остывания воды в системе. В то же время печь отдаёт тепло от нагретых кирпичей. значительно повышая КПД топлива.

Использовать печь для водяного отопления дома можно как на дровяных, так и на каменноугольных печах. Только при топке с повышенной температурой обязательна футеровка топочной камеры и первого колена дымохода огнеупорным кирпичом. Особые требования предъявляются и к толщине материала регистра.

Печь прослужит долго. если соблюдаются требования:

стенки топочной камеры с водяным обогревом должны быть толще, чем обычные конструкции;
особое внимание должно быть уделено качеству сварки с проведением опрессовки до окончания монтажа;
печь не должна иметь зазоров, так как повышенное сопротивление в топочной камере может стать источником поступающего угарного газа.

Расчет размеров регистра

Чтобы своими руками сделать для печки водяной контур, нужно определить его размеры, а точнее, — площадь теплообменной поверхности. Для этого воспользуйтесь следующим алгоритмом:

Выясните, какова площадь отапливаемых комнат и умножьте ее на 0,1 кВт. Если вы проживаете в одном из холодных северных регионов, умножайте квадратуру помещений на 0,2 кВт. Для дома 100 м² понадобится соответственно 10 и 20 кВт тепловой энергии.
Из практических наблюдений следует, что регистр, установленный прямо в топливник, способен передать теплоносителю до 10 кВт теплоты с каждого квадратного метра своей поверхности. Поделите значение потребности в тепле на эту цифру и получите площадь радиатора.
Для экономайзера и бака, вмонтированного в дымоходный канал, где температура ниже, принимайте значение удельной теплоотдачи не 10, а 6 кВт с 1 м² поверхности.
Зная площадь, размеры прямоугольной емкости рассчитать нетрудно. А вот длина труб, из которых варится регистр, вычисляется по формуле: L = S / πD (S – площадь, D – диаметр трубы).

Схема кирпичной печи с водогрейным котлом, размещенным в топке

Если в качестве примера взять комнаты дачи с квадратурой 100 м², то теплообменная поверхность встроенного в топку радиатора должна составлять не меньше 1 м². При монтаже в газоход эта площадь увеличится до 10 / 6 = 1,67 м².

2 Разновидности теплообменников

Для автономной системы отопления с использованием печки применяют два вида теплообменников: плоские и трубчатые. И у первых, и у вторых есть свои преимущества и недостатки.

Теплообменники плоского типа являются практическим вариантом для загородных домов, бань, коттеджей и т. п. Их изготовление очень простое, ровно так же, как и эксплуатация. Устройства имеют и вертикальное, и горизонтальное расположение. КПД на высоком уровне. Благодаря плоской конструкции устройства вода быстро нагревается, а её количество довольно большое для того, чтобы отопить дом или принять водные процедуры.

Существенным недостатком конструкции является низкий уровень теплоотдачи от стен печи. Устройство в виде буквы П устанавливается по всему периметру печи, поэтому эффективность такой конструкции небольшая. Целесообразно устанавливать её только тогда, когда печкой пользуются постоянно для варочных или других целей. Тогда комната будет успевать прогреваться.

Трубчатый теплообменник отличается от плоского монтажом и размерами самой конструкции. Основным преимуществом является возможность лёгкого демонтажа и проведения профилактических работ.

Печной теплообменник трубчатого типа изготавливается из бесшовной трубы. Это обеспечивает надёжность и долговечность работы конструкции. Она имеет ещё и достаточно большой уровень безопасности.

При конструировании и изготовлении теплообменника трубчатого типа нужно помнить, что его форма должна точно повторять форму печного проёма — так можно добиться идеальной теплоотдачи.

Общие сведения об устройстве печей

Ранее в частных домах рассчитывались и монтировались гравитационные водяные системы, не требующие установки циркуляционных насосов. В них даже предусматривалась возможность нагрева воды для ГВС с помощью дополнительного змеевика, устанавливаемого в расширительный бак открытого типа. В качестве примера на фото представлена схема такой системы.

Система отопления с печью

1 — печь для отопления дома с водяным отоплением; 2, 4 – соответственно, обратный и подающий трубопроводы; 3 — приборы отопления; 5 — труба для перелива; 6 — открытый расширительный бак; 7 – уравнивающий бачок; 8 – водопровод; 9, 10 – соответственно, трубы холодной и горячей воды; 11 – стояк подающий; 12 – стояк обратный.

Подобные схемы по сей день актуальны ввиду своей энергонезависимости, а потому имеют право на жизнь. В более современных схемах применяется принудительная система циркуляции с насосом, таких схем существует множество и подбирать их следует индивидуально для каждого конкретного случая.

С давних времен печное отопление действовало только в тех помещениях здания, в которых непосредственно находился источник тепла. Печкой обогревались 2—3 комнаты, куда выходили ее нагретые поверхности, а остальные помещения нагревались по остаточному принципу, за счет поступающего в них теплого воздуха.

С появлением систем, использующих для транспортировки и передачи тепловой энергии воду, традиционные печи для обогрева дома претерпели некоторую модернизацию. Она заключалась в том, что в печку начали встраивать теплообменник, наполненный водой, нагреваемой в процессе ее нагревания.

Теплообменники, используемые для этой цели, бывают двух видов:

змеевик, сваренный из стальных труб;
полый теплообменник из листового металла коробчатой формы.

Нагревательный элемент устанавливается внутрь источника тепла тоже двумя способами:

Непосредственно в камеру сгорания, при этом нагрев теплоносителя осуществляется напрямую от пламени в топке.
В систему газоходов, отбирая теплоту от проходящих по ним раскаленных дымовых газов.

Схема подключения печи к системе отопления

Производительности теплообменника должно быть достаточно для компенсации тепловых потерь здания. Потребность в тепловой энергии определяется укрупненно, из расчета, что на 10 м2 площади требуется 1 кВт мощности нагревателя. Последний можно тоже подобрать укрупненно, руководствуясь таким правилом: 1 м2 площади поверхности змеевика или коробчатого нагревателя, установленного непосредственно в топку, вырабатывает 7 кВт энергии. Если же он расположен в газоходах и теплоноситель в системе прогревается продуктами сжигания, то мощность принимается меньше в 2 раза.

Есть ли недостатки у камина?

После проведения определенных расчетов выяснилось, что камины с водяным отоплением имеют недостатки:

Высокая стоимость.
Плохой уровень автоматизации.
Низкий КПД.

Подключение камина с водяной рубашкой в общую сеть с газовым котлом

Если сравнивать камин с электрическим котлом, то его монтаж обходится достаточно дорого. Но дороговизна окупится в течение нескольких лет проживания в доме. Плохой уровень автоматизации обуславливается тем, что запуск устройства производится только вручную.

Низкий КПД заставляет задуматься о дополнительном обогреве жилья. При минусовой температуре такой камин не справится со своей работой.

Этот материал отлично дополнят следующие публикации:

Камин в деревянном доме: можно или нельзя устанавливать?
Как работает биокамин: рассмотрение конструкции и принципа действия

Печи с водяным контуром

В последнее время пользуются популярностью такие системы отопления, как комбинированная система водяного и печного отопления. Печное отопление с водяным контуром работает благодаря печи, к которой подключено водяное отопление.

Еще одним преимуществом такой комбинированной системы считается то, что она подойдет для одновременного обогрева нескольких комнат. Печь, которая подключена к водяному контуру работает аналогичным образом, как котел на твердом типе топлива. Если сравнивать такие две системы, то первая нагревает не только теплоноситель, но и стенки и каналы для дыма, которые играют немаловажную роль для обогрева дома. Тепло передается к радиаторам отопления во время топки, но и после этого печь продолжает отдавать тепло, до тех пор, пока полностью не остынет.

Устанавливается такой компонент в топливник, и к нему подключают всю систему отопления. Теплообменник может различаться своими конструкционными особенностями, но самое главное, чтоб он не препятствовал циркуляции теплоносителя и нагревал его до максимальной температуры.

Установка теплообменника в печку

Теплообменник изготавливается обычно для определенной печи. Материалом для его изготовления может служить сталь листового типа или трубы из металла. Стальные регистры пользуются большей популярностью, так как они изготавливаются довольно просто и быстро. Еще одним преимуществом стальных регистров является то, что их легко очистить от нагара. Есть и недостаток у стальных змеевиков – у них маленькая площадь нагрева. В этом плане более выгодными будут змеевики, сделанные из металлических труб.

Способы решения задачи

Очевидно, что для подогрева теплоносителя и подачи его в радиаторную систему дровяную печку нужно снабдить дополнительным теплообменником. Есть два пути: приобрести для дома готовую металлическую либо чугунную печь длительного горения со встроенным водяным контуром, либо изготовить ее своими руками. Мы изначально идем по второму пути — прикладываем труд, но экономим средства.

Существует несколько разновидностей самодельных теплообменников и вариантов их монтажа:

Бак – котел, встраиваемый прямо в топливник или в один из дымоходных каналов.
Регистр, сваренный из труб, иногда – в виде змеевика. Тоже ставится внутрь камеры сгорания либо в газоход.
Теплообменник самоварного типа (техническое название – экономайзер). Устанавливается сугубо на дымоход для отбора теплоты у отходящих газов.
Полноценная водяная рубашка. В упрощенном исполнении подобная печь-камин с водяным контуром показана выше на схеме.

Бак-котел для нагрева теплоносителя

Водяной контур можно изготовить из таких материалов:

черная или нержавеющая сталь;
чугун;
медь.

Стальные теплообменники практичны и недороги, а потому наиболее популярны. Цена меди слишком велика, а вот температура плавления – низкая, отчего при горении угля подобная конструкция может «поплыть». Что же касается чугуна, то самостоятельно отлить из него регистр не получится, разве что вмонтировать в газоход старую отопительную «гармошку» МС-140, как показано на фото. Но помните: батарея моментально лопнет при подаче холодного теплоносителя в раскаленную печку либо в результате замерзания воды во время длительного простоя.