В прошлом веке частные одноэтажные дома часто отапливались дровяной печью, подключенной к регистрам (обогревателям) гравитационной системы. Внутри каменки находился железный бак — котел с водой, нагреваемой пламенем топки. Эта схема остается привлекательной благодаря своей энергетической независимости и низкому спросу на твердое топливо. Наша задача — помочь хозяину выбрать печь для дома с водяным отоплением, рассказать о сложностях с подключением и эксплуатацией.
Печи с водяным контуром – 3 разновидности
Для осуществления печного отопления совмещенного с радиационной системой частного дома используются 3 вида печей с водяной рубашкой:
- металл — стальные и чугунные печи со встроенным змеевиком для нагрева теплоносителя;
- каминные топки с теплообменником — водяной рубашкой;
- Отопление и приготовление кирпичной печью со встроенным бойлером.
Внимание. Банные печи, оборудованные баком и змеевиком, конструктивно аналогичны вышеперечисленным устройствам. Теоретически приспособить печь к паровому отоплению можно, но это слишком громоздко и неудобно в эксплуатации.
Трубы, наполненные водой, проходят над пламенем и получают максимальное тепло
Также стоит рассмотреть альтернативный вариант — самодельные стальные дровяные обогреватели. Такие изделия примечательны тем, что они одинаково надежны и теплоэффективны, но при этом намного дешевле. Внешний вид печки не всегда играет значительную роль.
Предлагаем рассматривать печи из каждой группы отдельно, акцентируя внимание на преимуществах и недостатках, которые важны для домовладельца.
Недостатки металлических буржуек
В заводских котлах на дровах теплоноситель нагревается тремя способами:
- Водяной теплообменник устанавливается в верхней части камеры сгорания или около выхода выхлопных газов.
- Одна из стенок камеры сгорания (верхняя или боковая) контактирует с водяной рубашкой, аналогичной той, что есть в твердотопливных котлах.
- Несколько шлангов для охлаждающей жидкости обвивают полукруглые стенки камеры сгорания. Концы привариваются к общим коллекторам снизу и сверху, как показано на рисунке.
Модификация конвекционного нагревателя «Бренеран» (аналог известного нагревателя «Булериан») с водяным трубчатым теплообменником.
Ссылка. Примером изделия с частичной водяной рубашкой является отопительная печь для дома «Термофор Гидравлик», с боковыми трубами — конвекционные конвекционные обогреватели «Бренеран — Акватен».
Производители часто оборудуют печи дополнительным нагревателем — ТЭНом мощностью 1 … 15 кВт. Применяется для поддержания температуры теплоносителя и воздуха в частном доме после сжигания порции твердого топлива. Некоторые модели оснащены варочной панелью с 1-2 конфорками.
Реальным преимуществом металлических отопительных приборов является невысокая стоимость изделия и скорость монтажа по сравнению с кирпичной печью. Пример: цена каменки Breneran Aquaten мощностью 3,5 кВт составляет около 270 у.е. (нет дымохода). Если вы установите радиатор своими руками, вы потратите еще 50-100 долларов на материалы, используемые для монтажа и прокладки трубопроводов.
Серия обогревателей «Гидравлик» известной марки «Термофор» оснащена водяной рубашкой и трубами, окружающими печь.
Внимание. Стоимость дымохода, который необходим для любой печи, в цену не входит. Цена сильно зависит от высоты подступенка, конструкции канала и планировки дымохода.
Теперь разберемся с недостатками:
- что бы ни говорили производители и продавцы, максимальный КПД водовоздушных плит на дровах и угле составляет 60%;
- аппарат так же быстро нагревается и остывает;
- Теплообменника обычно достаточно для обогрева 2 или 3 небольших комнат (1 радиатор на комнату);
- Система циркуляции воды необходима для циркуляции воды.
Непросто содержать в чистоте и красоте печь, являющуюся основным источником тепла в доме.
Поясним последний момент. Если поток воды через змеевик прекратится, компонент перегреется. Сначала закипит теплоноситель, затем он испарится и разорвет ближайшее слабое соединение. Позже теплообменник перегорит и со временем выйдет из строя.
Честно говоря, коснемся эстетической проблемы. Вы не получите красивую картинку, которую производители любят показывать на фотографиях, постоянно используя печь для обогрева дома. Печь быстро пачкается, в комнате будет дровяная, угольная пыль и запах дыма.
Каминные топки — плюсы и минусы
Прямоугольная печь с водяным контуром, выполненная в виде камина, конструктивно намного ближе к котлу ТТ. Боковые стенки топливной камеры нагреваются теплоносителем, а передняя и верхняя часть нагревает воздух в помещении. Дно мало нагревается, поэтому не учитывается.
Положительные стороны каминных топок, оборудованных водяной рубашкой теплообменника.
- КПД сгорания топлива до 70%;
- приемлемая цена (по сравнению с кирпичными установками);
- легкий и быстрый монтаж;
- Печь-камин, оснащенная прозрачной дверцей, отлично впишется в интерьер гостиной.
Ссылка. Водокаминная топка «Термофор Водолей» с тепловыделением 12 кВт будет стоить 530 у.е. Дополнительные затраты сложно подсчитать, их размер зависит от того, как оформлен камин. Бюджетный вариант: вы ставите радиатор на устойчивое основание, подключаете его к радиаторной сети и декорируете самостоятельно или оставляете на потом.
Бак котла окружает камеру сгорания по бокам и частично сверху.
Недостатки металлических каминов аналогичны недостаткам кухонных плит:
- камин быстро нагревается и быстро остывает, требует постоянной циркуляции теплоносителя;
- подает тепло к ограниченному количеству аккумуляторов;
- конденсация и отложение сажи на внутренних стенах из-за перепада температур;
- Полное сходство с натуральным камином достигается за счет отделки — декоративной кирпичной кладки или облицовки гипсокартоном.
При использовании каминной топки в качестве основного источника тепловой энергии не ждите, что одна каминная топка будет гореть в течение длительного периода времени. Пример: полезный объем топочной камеры упомянутого Водолея составляет всего 62 литра, но полностью заполнить топку дровами невозможно. Журналы нужно добавлять каждые 3-4 часа.
Со временем стенки топки покрываются отложениями сажи, а панорамное остекление — копотью.
Внимание. Большинство стальных печей страдают одним и тем же недостатком — в режиме интенсивного горения необходимо класть дрова.
Сильные и слабые стороны кирпичных отопителей
Теплообменники устанавливаются внутри топки двумя способами — в камере сгорания или в газоходе по пути раскаленного отходящего газа. У каждого варианта есть свои нюансы:
- котел в камере сгорания под воздействием пламени быстро нагревается, но на стенах образуется конденсат и сажа;
- в случае закипания и образования паров бак может лопнуть прямо в камере сгорания и разрушить кладку;
- Теплообменник внутри дымохода намного безопаснее, но он нагревается медленнее, поскольку получает меньше тепла.
Ссылка. Змеевик, размещенный в дымоходе, должен иметь поверхность теплообмена в два раза больше, чем у сопоставимого котла в топке.
Расположение водяного контура в камере сгорания (слева) и дымоходных трубах (справа)
Главный недостаток любого кирпичного радиатора — дороговизна материалов и кладочных работ. Допустим, вы решили сэкономить и построить печь самостоятельно. Это потребует опыта, времени и технических навыков — начать строительство посреди многоквартирного дома непросто. Лучше всего поставить фундамент и печь на место во время возведения стен.
Почему ценятся каменные печи со встроенным теплообменником:
- Срок их службы несравнимо больше, чем у любого другого теплогенератора — не менее 50 лет;
- способность аккумулировать тепло, долгое время отапливать соседние помещения после их истечения;
- максимальная эффективность 70 … 75%;
- в разогретой печи хорошо сжигать копоть, которая образуется на стенках бака и в дымоходе;
- Некоторые кирпичные печи — Голландские, Шведские, Кузнецовские колоколообразные — легко обогреют двухэтажный дом.
Любопытство. Секцию водяного отопления можно добавить к любой кирпичной печи. Мастера умных печей знают, как изменить планировку и ряды для установки теплообменника водяного регистра.
Советы по выбору печи
Рекомендация номер один: используйте твердотопливный котел для нагрева вашей системы водяного отопления. При необходимости приобретите модель длительного копчения с объемом загрузочной камеры более 100 литров. Современные котлы ГВС используют 75-80% энергии сгорания для нагрева воды и не повышают температуру окружающей среды.
Если по разным причинам вы хотите установить плиту с теплообменником, обратите внимание на следующее:
- Чугунная или стальная плита — хороший выбор для небольшого загородного дома площадью 40-80 м². Радиатора достаточно для конвекционного отопления центрального помещения, с радиаторами в соседних помещениях.
- Каминная топка или чугунная печь с панорамным остеклением станут хорошим украшением вашей гостиной. Одно условие: использовать изделие как дополнительный источник тепла, а основную нагрузку на газовый или дровяной теплогенератор. Благодаря этому вы сможете содержать камин в чистоте и порядке.
Пример схемы подключения камина, газового комбинированного котла и радиаторного обогревателя.
Важная заметка. Все дровяные отопительные приборы, оборудованные водяным контуром, объединяет одно: из-за интенсивного отвода тепла поверхности регистра и стенки дымохода обильно покрываются копотью. Единственный выход — максимально нагреть ТЭН, чтобы высокая температура сожгла нагар. Поддерживать такой режим не всегда удобно.
Как подобрать конструкцию и рассчитать площадь теплообменника для кирпичного утеплителя:
- Если разместить регистр внутри камина, то 1 м² его поверхности может передать воде до 10 кВт тепла. Пример: для помещения площадью 80 квадратных метров требуется около 8 кВт энергии и площадь теплообмена 0,8 м².
- Змеевик в дымоходе не так эффективен. Следует рассчитывать на мощность нагрева 400-500 Вт на 1 м² поверхности.
- Для облегчения очистки котел лучше всего сделать плоским — в виде бака с подающими трубами. Конструкции из круглых оребренных труб труднее чистить. В случае установки в дымоходе труба из профильных труб должна быть сварной.
- Материал теплообменника — низкоуглеродистая сталь Ст10 … Ст20 толщиной 4-5 мм. Допускается использование жаропрочной и нержавеющей стали толщиной 2-4 мм, но ее необходимо сваривать в среде инертного газа — аргона.
- Категорически не рекомендуется использовать сборные чугунные батареи. Причины: металл дает трещины от температурного шока, а уплотнение между секциями со временем выгорит, протечек не будет.
Кончик. Не стоит переоценивать площадь теплоотдачи в контуре «про запас». Корпус электрокаменки будет получать гораздо меньше тепла, а вода в регистре может перегреться и закипеть. Гофрированные дымоходные трубы из нержавеющей стали использовать нельзя — определить их реальную поверхность и качество сложно.
Домашние мастера постоянно придумывают различные идеи по усовершенствованию радиаторов отопления. Обращает на себя внимание вариант использования стальных плоских батарей в качестве печных водонагревателей. Вы можете увидеть обзор мастера на видео:
Схемы подключения теплообменника
В целях данной публикации мы не будем описывать, как устроены печи, а сразу перейдем к обвязке. Если вы хотите сделать водонагреватель своими руками, рекомендуем ознакомиться с отдельными руководствами:
- Самодельный твердотопливный обогреватель и мусор для гаража;
- инструкция по кладке каминов и печей;
- схема и схема подключения печки с водонагревателем.
Если вы приобрели заводскую плиту с теплообменником, внимательно прочтите прилагаемые инструкции. В документации всегда указываются диаметры соединений и способы подключения водяного контура к электрокаменке. Обычно используются две системы:
- Открытая система с гравитационным (конвекционным) потоком теплоносителя.
- Холодильная установка закрытого типа с принудительной подачей воды через насос.
В системе такого типа нет необходимости в циркуляционном насосе, но принудительный поток воды значительно ускоряет нагрев.
Внимание. Байпасные циркуляционные насосы часто используются в контурах с самотеком. Цель состоит в том, чтобы уменьшить разницу температур между подающей и обратной линиями, увеличить скорость теплоносителя и эффективность нагрева. В случае отключения электроэнергии система продолжит работу в гравитационном режиме.
Самотечное течение организовано за счет увеличения диаметров труб и уклона горизонтальных участков. Коллектор самотечного потока имеет минимальную площадь поперечного сечения 32 мм (дюйм и четверть дюйма) и наклон от 3 до 5 мм на погонный метр. Открытый расширительный бак находится в самой высокой точке, куда уходит весь воздух, поступающий в систему.
Группа безопасности не отображается на стороне питания, но должна присутствовать.
В замкнутом контуре, показанном на схеме выше, теплоноситель находится под давлением (минимум 1 бар в холодном состоянии) и течет под головкой насоса. Мембранный расширительный бак расположен в самой нижней точке и подключен к обратному потоку через запорный клапан. Группа безопасности с воздухоотводчиком, манометром и сливным клапаном обязательна.
Консультации по выбору программы. Покупая водонагреватель для дома, домовладелец, очевидно, ожидает, что система будет работать автономно. Делается вывод, что гравитационный цикл лучше всего работать совместно с водонагревателем. После отключения электроэнергии циркуляция не прекращается, и теплообменник не горит.
Пример гравитационного цикла, обслуживаемого кирпичной стационарной печью
Заключение
Вариант совмещения систем водяного отопления с плитами не идеален. Более того, мы настоятельно рекомендуем избегать таких систем и устанавливать обычные котлы. Исключение составляют особые обстоятельства и условия проживания, такие как отключение электричества или покупка дома с дровяной печью, в которой уже есть контур горячего водоснабжения.