Как сделать отопительно-варочную печь с котлом водяного отопления

Вы даже не представляете с какими трудностями можете столкнуться, решившись на печное отопление с водяным контуром в деревянном доме! Бытует «заезженный» стереотип о том что печью сложно отопить дом, если не провести водяной контур по всему дому, но это не так! Водяной контур в печи вызывает массу проблем как при установке, так и при эксплуатации.

Конструкция и принцип действия

Печь с водяным контуром достаточно быстро нагревает помещение благодаря теплоносителю. Это может быть вода или другая жидкость, которая движется в системе. Нагревается она теплом от самой печки. Таким образом и функционирует система.

Чтобы система могла работать, в обязательно порядке необходимо устанавливать металлическую ёмкость, которая будет выполнять функции теплообменника. Выглядит она как обычный резервуар со штуцерами с подведёнными к ним трубкам. Современные прототипы таких устройств делаются из металла и огнестойкого кирпича, может оснащаться различными декорациями сверху, цветной плиткой и т. п.

Конструкция может выполняться двумя способами:

  1. 1. Теплообменник находится в топке. Такая конструкция предназначена для обогрева больших площадей, отличается продолжительной работой и долговечностью. Но есть и недостатки. К ним можно отнести близкое расположение к огню, что способствует прогоранию металлических частей. Если не очищать дымоход от сажи, то КПД постоянно будет падать.
  2. 2. Теплообменник в дымоходе. Простота в использовании и эксплуатации, высокая производительность и продолжительный срок службы у этого агрегата тоже есть. Но обогреть большие помещения вряд ли удастся с помощью такого устройства.

Принцип работы

Кроме печи, нагревательным элементом системы с водяным контуром, является теплообменник, который встраивается в топку или дымоход. Вода, проходящая через регистр, нагревается, а затем поступает в трубы и радиаторы, отдавая тепло. За счет разницы температур на входе и выходе из теплообменника жидкость циркулирует в контуре.

Для оптимальной работы в систему встраивают циркулярный насос, который позволяет более равномерно распределить нагретую жидкость по трубам.

Водяной контур необходимо отпрессовать и удалить воздух. Нагреваясь, вода увеличивается в объеме и чтобы система не взорвалась необходимо предусмотреть расширительный бочок. При использовании контура закрытого типа, резервуар может быть в любом месте, в открытой системе расширительный бочок устанавливается максимально высоко.

Принцип работы

Для стравливания давления в системе, в ней должен быть предусмотрен автоматический воздухоотводчик для выпуска лишних газов из теплоносителя и предохранительный клапан. Устройства можно объединить в комплекс безопасности, включив в нее манометр.

Таким образом, если включить в систему обогрева дома печь длительного горения на дровах из кирпича с водяным контуром можно существенно сэкономить на отоплении.

Важно! Наличие водяного контура необходимо учитывать на этапе проектировании системы отопления в доме.

Особенности устройства печного отопления с водяным контуром

При обычном печном отоплении (отопительная или русская печь) тепло распространяется неравномерно – возле печи жарко, а чем дальше тем холоднее. Водяное же отопление, с помощью теплообменника вмонтированного в топливник печи или дымоход, позволяет более рационально распределить тепло по всему помещению и увеличить КПД. Кроме того, таким образом можно отапливать сразу несколько комнат или даже весь дом. Причем такая печь может быть не только отопительной, но и отопительно-варочной. Теплообменник водяного контура можно также установить в кухонной плите.

При использовании водяного контура печь превращается в разновидность твердотопливного котла, с той лишь разницей, что кроме нагревания теплоносителя, в этом случае, нагреваются  еще и дымовые каналы и стенки печи, которые также участвуют в нагреве помещения. Печное водяное отопление будет обеспечивать передачу тепла от теплообменника к радиаторам в период топки, а нагретая поверхность корпуса печи будет отдавать тепло и в остальное время.

Печи с водяным отоплением, в настоящее время, используют всё чаще, особенно в сельской местности, в районах, где нет газа и печное отопление используется традиционно или же для отопления загородных домов или дач. При использовании такого вида отопления нет необходимости покупать дорогостоящие котлы промышленного изготовления. Это наиболее экономный вариант отопления дома с помощью твёрдого топлива. Но такое отопление имеет и свои минусы и их необходимо учесть, выбирая такой способ отопления дома.

Главными недостатками печи с водяным контуром можно считать то, что:

  • Теплообменник (регистр, печной котел) уменьшает полезный объем топливника. Чтобы это компенсировать, при кладке топливника можно подобрать необходимую ширину теплообменника и печи или устраивать печь длительного горения, а в случае монтажа теплообменника в уже существующую печь кратковременного отопления, придётся просто чаще подкладывать топливо при её топке.
  • Наружные стенки топливника такой печи будут нагреваться слабо, так как тепловая энергия горения дров будет расходоваться на нагрев теплообменника и теплоносителя в нем. Нагреваться будет, главным образом, верхняя часть печи, где располагаются ее дымовые каналы (дымообороты).
  • Несколько ухудшатся условия сжигания топлива, так как теплоноситель, циркулирующий в металлическом регистре будет забирать тепловую энергию, снижая тем самым температуру в топливнике. Особенно это заметно в начале топки.
  • Если в доме зимой проживают нерегулярно, то вода в системе водяного отопления может замерзнуть. В этом случае ее лучше заменить на незамерзающую жидкость или вообще отказаться от водяного контура.
  • Поверхность регистра необходимо периодически очищать от сажи, чтобы не снижалась эффективность передачи тепла водяному контуру.
Читайте также:  12 лучших печей для бани и сауны рейтинг 2020

Возможны три варианта устройства печного отопления с водяным контуром:

  • купить готовую металлическую печь или печь-камин такого типа и смонтировать под нее систему водяного отопления или подключить к уже имеющейся;
  • нанять специалиста-печника, который сложит такую печь из кирпича;
  • соорудить печь с водяным отоплением своими руками.

В последних двух случаях необходимо будет приобрести или изготовить самостоятельно печной котел или теплообменник, который является обязательным элементом водяного контура.

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.

Примечание. Как правило, водяная система отопления устраивается только в той части здания, куда не выходят поверхности нагрева самой печи. В остальной части дома действует прямой печной обогрев.

Особенности обустройства водяной системы с печным котлом отопления

Прокладка сети трубопроводов по дому позволяет обеспечить теплом все помещения, а не только кухню с печью. Современные приборы уже оснащены конвекционными воздушными каналами для подключения воздуховодов. В этом случае теплоноситель циркулирует по системе и обогревает помещения.

Кроме воздушного применяется водяной теплоноситель, имеющий массу преимуществ перед воздушным:

  1. Вода – самый дешевый и возобновляемый ресурс. Трубопроводы для жидкости намного меньше в сечении, занимают меньше места.
  2. Жидкость имеет меньшую сопротивляемость и циркулирует по туннелям с любым количеством поворотов, чего нельзя сказать о теплых воздушных потоках.
  3. Теплоемкость водяного теплоносителя выше, чем у воздушного.

Совет! При формировании сети с удаленными радиаторами отопления, большим количеством изгибов и поворотов циркуляцию теплоносителя повышают посредством установки насоса. Кроме оперативной транспортировки и лучшего прогрева, насос поможет сэкономить топливо.

Недостаток сетей с водяным теплоносителем – высокая температура замерзания. При показателях -0 С жидкость превращается в лед и система может заморозиться. Также нельзя забывать о коррозии металла, жесткая вода оседает накипью на внутренних туннелях, что вызывает образование каверн трубопровода, снижение теплоэффективности сети.

Особенности обустройства водяной системы с печным котлом отопления

Чтобы снизить риски, печное отопление с водяным контуром в деревянном доме или прочих строениях требует мер профилактики:

  • консервация сети на зиму путем слива теплоносителя – это для домов сезонного проживания;
  • применение антифризов, присадок – допустимо в герметичных контурах;
  • установка электрического котла в качестве резервного источника тепла.

Совет! Электрические котлы небольшой мощности потребляют немного энергии и могут стать неплохим резервным источником тепла для домов постоянного проживания в дневное время зимой. Уходя на работу, запустить котел в минимальном режиме, вечером – протопить печь.

Печное отопление с водяным контуром своими руками — поэтапное строительство

Сначала, прежде чем начать возводить печку, необходимо подготовить фундамент. Для этого необходимо выкопать котлован, глубина которого равна 150–200 миллиметрам. На дно слоями засыпать битый кирпич, щебёнку и бут. Затем всё залить цементным раствором. Фундамент должен возвышаться над полом на несколько сантиметров. На стяжку уложите гидроизоляционный материал.

Процесс строительства печи с водяным контуром

Основные особенности кладки кирпича

Печное отопление с водяным контуром своими руками — поэтапное строительство

Печь необходимо строить из качественных материалов. Стены можно возводить из кирпичей с нормальным обжигом, а вот для топочной части приобретайте тугоплавкие кирпичи.

  • Прежде чем начать кладку, кирпичи необходимо смочить. Для этого погрузите их на некоторое время в воду. Когда от них перестанут выходить пузырьки воздуха, можно начинать кладку.
  • Все ряды и углы обязательно привязываются.
  • Цементный раствор наносите сразу на весь рад. Его слой должен быть около 5 миллиметров. Освежайте раствор на торце прямо перед укладкой на него кирпича.
  • Когда дойдёте до топочной части, не наносите глину мастерком. Делайте это руками.
  • Каждые пять рядов аккуратно срезайте излишки цемента со швов и протирайте их влажной губкой.
  • Стены печки должны быть вертикальными и горизонтальными. Используйте строительный уровень постоянно во время кладки, чтобы проверять это.
Читайте также:  Как нужно проверять клапана и другие компоненты на газовом котле?

Нюансы подключения камина и водная разводка

Уже мороз был на носу, а теплообменника все не было. Оказалось потом, что подключение теплообменника не представляло сложности, то все соединилось по закрытой схеме. Но после подключения и впоследствии все работало идеально.

Схема учитывала:

  1. Насосы
  2. Трехходовой клапан на 55 гр
  3. Расширительный бак 50 л
  4. Каминная топка
  5. Радиаторы
  6. Теплоаккумулятор на 300 л

На фотографии видна бойлерная, отсюда и будет осуществляться вся разводка. Разводка будет делаться в подполье, сначала утеплив трубы. Трубы из полипропилена, они достаточно долговечны и не боятся перепадов температуры, главное достоинство еще и в том, что очень хорошие швы, которые практически не текут. Далее видна спальня, по схеме с разводкой батарей уже ясно, как и куда должны пойти трубы. Труб в итоге получилось немало, диаметр главных составляет 40 мм.

Показаны и радиаторы, они подключались с помощью белого полипропилена. На каждом радиаторе стоят краны, это сделано для того, чтобы была возможность снять любой радиатор без отключения системы.

По плану место камина — между двумя окнами на первом этаже, там, где на фотографии установлены доски. По фотографии видно, что особо с размером камина не разгонишься, и по факту таких топок не было замечено, именно в данным размерах и с такими показателями.

Дымоход был поставлен сендвич с флюгером, высота не очень большая, но ветреность достаточная, флюгер отрабатывает все, как положено, камин разжигается в любую погоду. И проверки проводились уже много раз, а также при разной погоде.

Изоляции за топкой не было спроектировано, но водная рубашка не будет давать нагреваться стенкам более 90 градусов. Это и есть еще один из преимуществ водных каминов в плане безопасности. Изоляция позднее все-таки была смонтирована, и потом — кафель поверх. Конвекционная составляющая топки небольшая, почти вся мощность устраняется на нагревание воды, и малая часть уходит через стекло. В бойлерной конструкция занимает немного места.

Для каминов с водной рубашкой лучше подойдет трубчатый теплообменник. Это бак с трубчатой спиралью внутри, все теплообменники подбираются по мощности и по виду места, в котором будут работать. На всех теплообменниках имеется потеря КПД, и от этого никак не уйти. Жидкость в открытом контуре может понемногу уходить, для этого была сделана подпитка из основного контура. Подпитка самостоятельно работает по принципу бака, уровень жидкости снизился — жидкость пошла, увеличилась — клапан закрылся. Ну и на случай аварии слив происходит уже за борт. И как результат, все работает отлично, в эксплуатации нет никаких проблем.

Через четыре месяца с момента частой эксплуатации, камин показал себя с лучшей стороны. Его эксплуатировали в режиме ВКЛ, ВЫКЛ, но было пару недель, когда топка трудилась в режиме нон-стоп, без перерывов.

Как избежать проблем печного отопления с водяным контуром в деревянном доме?

Начнем с того, что отделим «мух» от «котлет». Дело в том что печь и котел — это разные вещи. Печь с водяным контуром это скорее должен быть котел. А когда просто в печку встраивают регистр получается то, что получается — печь разрушается, трубы не греют, замкнутый круг протопки печи по 2-3 раза в день.

Печь.

Печь создана для того чтобы вобрать тепло от горения дров в кирпичи. И долго-долго его отдавать. Поэтому теплоемкость печи — один из основных ее показателей.

Хорошая печь при одной протопке в сутки, стоящая в доме который подходит к ней, а она подходит для него (по объему, площади помещений и другим тепловым показателям) — обогреет такой дом.

Котел.

Котлы делаются так, чтобы задерживать как можно больше тепла внутри. Для чего? Для того чтобы максимально отдавать его теплоносителю системы водяного отопления.

Именно поэтому технически печь и котел — диаметрально противоположные вещи. В доме с котлом теплоносителем является вода (антифриз) и, можно сказать, сами трубы, хотя этим обычно пренебрегают.

А в доме с печью  теплоносителем является сама печь.

Встраивая водяной контур в печь мы мешаем «мухи и котлеты». Как выйти из положения?

  • Сделать котел или печь-котел.

Коротко говоря печь-котел, это двухконтурная печь с водяным контуром. Она удерживает больше тепла внутри, держит его дольше после протопки — тем самым сохраняя его для теплоносителя. Теплоноситель в такой печи дольше стынет.

  • Повысить теплоемкость теплоносителя.

Для этого необходимо сделать теплоаккумулятор — утепленный бак с большим количеством воды. Когда вода нагреется, она, при большом объеме, долго будет остывать. И не просто остывать — а отдавать тепло в дом. Объем теплоаккумулятора надо рассчитывать индивидуально, но, как говорится, чем больше, тем лучше.

  • Встроить насос и термодатчик.

Для того, чтобы повысить эффективность печи и надежность надо поставить электронасос на теплоноситель. Этим мы решим много проблем. Во-первых эффективность — вода в регистре не будет перегреваться, ведь наибольший эффект отопления достигается при температуре носителя от 60 до 80 градусов. При таком нагреве надо «выдернуть» его как можно быстрее в батареи дома. Таким образом и печь не будет перегреваться — повысим ее надежность. И эффективность отопления дровами вырастет очень значительно.

Читайте также:  Как узнать, какие панельные радиаторы отопления лучше

С насосом еще при протопке теплоноситель быстрее «обойдет» вкруговую всю систему и его температура будет держаться дольше на высоких градусах — больше тепла придет в дом.

  • Встроить в систему электрокотел с термодатчиком.

Такое решение не только сделает отопление Вашего дома удобным. Не надо будет вставать по ночам в морозы и добавлять дров, когда теплоноситель остынет. А такое поверьте, вполне вероятно. Электрокотел будет автоматически включаться при падении температуры теплоносителя. Это опять же сбережет печь от сажи, уберет проблемы с протопкой.

Электрокотел будет включаться при падении температуры теплоносителя и выключаться при ее критических числах. А насос будет включаться при высоких температурах чтобы быстро доставлять тепло в дом.

При всем удобстве это не помешает Вам экономить, ведь в любом момент можно затопить печь и котел выключится очень быстро…

Как правильно сделать печь камин с водяным контуром?

Чтобы правильно выложить каминопечь, надо принимать во внимание все вышеперечисленное в статье. Я бы советовал избегать использования воды при отоплении дома печью, для этого надо детально проанализировать Вашу ситуацию.

Если все же встраивать регистр в кирпичную печь, то делать ее надо по типу котла. Для этого нужно делать полностью двухконтурную печь – футеровать шамотом не только топку камина, но и канал где находится регистр. Это повысит теплоемкость и надежность печи. Печь не будет бояться «перетопов», теплоноситель будет медленнее остывать, потому что снизится показатель отдачи тепла «от стенок»/«внутри» (теплоноситель).

Так же такие печи лучше делать гибридными, т.е. встраивать в систему с электрокотлом и термодатчиком – для поддержания температуры теплоносителя. Это оздоровит печь: уменьшит количество конденсата, упростит растопку холодной печи, да и печь не будет так остывать. В такой системе желательно делать давление и насос. Здесь мы уходим от полной автономности. К тому же если рассматривать электричество как дополнительное отопление, то его можно реализовать лучшим образом – чтобы не делать водяной контур. И при расчетах, получится что это может быть эффективнее и дешевле.

Из чего состоит

Корпус

Металлический кожух аквакамина внутри полый. Между наружной и внутренней стенками циркулирует вода. Именно здесь начинается ее нагрев, а затем она поступает в верхний регистр теплообменника. Вследствие такого технического решения внешняя оболочка даже теоретически не может нагреться выше 100 °С, поэтому вполне пожаробезопасна.

На верхней плоскости иногда располагают варочную плиту. Такая конструкция актуальна для небольших дачных домиков, где кухня, столовая и гостиная совмещены в одной комнате.

Геометрия корпуса зависит только от фантазии дизайнера. Главное, чтобы в нем поместилась камера сгорания.

Камера сгорания

Обычные камины имели низкий КПД на уровне 20 % из-за несовершенного отбора тепла при горении топлива. Обогрев комнаты происходил за счет инфракрасного излучения пламени. Спереди был большой портал, чтобы лучи от огня могли согреть максимальную площадь помещения.

Дополнительно небольшое количество тепла нагревало воздух в доме за счет конвективной теплопередачи от раскаленного корпуса. Остальные 80 % тепла улетало через дымовую трубу вместе с продуктами горения — раскаленными газами.

Конструкция аквакаминов предусматривает возможность изменения скорости горения топлива регулированием поступления приточного воздуха в нижнюю часть топки. Портал закрыт жаропрочным стеклом. Оно перекрывает бесконтрольный доступ воздуха к огню, что делает аквакамин пожаробезопасным.

Чтобы уменьшить вероятность возникновения сквозняков, предусматривают поступление воздуха в топку по трубе. Снаружи устанавливают мелкую решетку от грызунов и кошек. Перед камином имеется регулировочный шибер.

Сверху портала находится система «чистое стекло» — продольная щель с направляющими для небольшого количества приточного воздуха из комнаты. Поток холодного воздуха «стекает» по внутренней части стекла, препятствуя загрязнению копотью.

Теплообменник (контур водяного отопления)

В верхней части топки располагается регистр труб для отбора тепла от раскаленных газов. Внутри труб протекает теплоноситель — вода. Если мощность аквакамина очень велика, то дополнительные регистры располагают вдоль боковых и задней стенок топки. Для улучшения теплообмена и увеличения КПД должен быть циркуляционный насос. В результате эффективность аквакамина повышается до 80 %.

При нагревании вода увеличивает свой объем, поэтому необходима установка расширительного бачка. При открытой системе отопления его устанавливают в самой верхней точке — обычно на чердаке. При закрытой — бачок мембранного типа монтируют в любом удобном для обслуживания месте. Рядом монтируют манометр, а также предохранительный клапан.

Дымоход

Для отвода газообразных продуктов горения применяют керамику или металл. Керамические дымоходы долговечны, но дорого стоят и отличаются трудоемкостью монтажа.

Труба дымового канала глазурована при изготовлении. Это препятствует налипанию сажи, облегчает очистку. Она отделена от корпуса дымохода термостойкой теплоизоляцией. Внизу расположена емкость для сбора конденсата.

Основные характеристики керамических дымоходов:

  • срок службы — свыше 25 лет;
  • стекловидная поверхность препятствует отложению сажи;
  • пожаробезопасны;
  • не прогорают;
  • значительная масса должна опираться на фундамент;
  • высокая стоимость комплектующих;
  • сложный монтаж.

Металлические дымоходы значительно дешевле, их проще собрать. При нарушении режима эксплуатации могут прогореть.

Стальные трубы собраны по схеме «сэндвич». Внутренняя труба из технической нержавейки отделена от наружной волоконно-базальтовой термоизоляцией. Отдельные блоки состыковывают при помощи жароустойчивого герметика.

Характеристики металлических дымоходов:

  • стоимость закупки и монтажа меньше, чем у керамики;
  • есть возможность сборки своими руками;
  • малый вес, поэтому фундамент не нужен;
  • нельзя допускать прорыва пламени в дымоход.