Печь с водяным контуром для отопления дома

Типы отопительных печей

Все современные отопительно-варочные печи, у которых имеется встроенный водяной контур, условно делятся на системы с дополнительным фундаментом и не имеющим его. Последняя конструкция является мобильной и наиболее популярной у современного потребителя. Она более компактна и успешно справляется со всеми функциями аналогичной стационарной установки.

Отвод теплой воды из печки для бытовых нужд или в систему отопления частного дома осуществляется через блок соединительных патрубков. Температура и давление контролируется визуально по панели с соответствующими датчиками. Все дровяные топочные установки, где есть водяной контур, имеют конвекционную решетку для выхода теплого воздуха и дымоход удаления продуктов сгорания.

Что собой представляет отопление с помощью водяного контура

Причина устойчивого предпочтения, которое владельцы частных домов отдают печному варианту отопления, заключается в экономичности эксплуатации – доступности дров, топливных брикетов или угля.

Недостаток состоит в ограниченности обрабатываемого пространства, который можно исключить путем устройства водяной и воздушной системы на основе кирпичного агрегата.

Принцип функционирования воздушного отопления на базе печи или камина заключается в передаче теплого потока, подогретого до рабочей температуры в теплообменнике или в котле. Воздух поступает либо сразу в помещение, либо через воздуховоды.

Благодаря относительно небольшому пути он не успевает потерять температуру. В результате достигается равномерное распределение тепла по дому.

Камеру для нагрева воздуха устраивают над топкой, чтобы горячая верхняя поверхность топки и дымоход передавали ей максимальное количество тепла. Циркуляция воздуха происходит естественным образом или с помощью вентиляторов.

Естественная циркуляция происходит в результате разницы плотности холодного и горячего воздуха. Холодный воздух, попадая в нагревательную камеру, вытесняет горячий в воздуховоды.

Такой способ не требует наличия электроэнергии, однако при недостаточно быстром движении воздуха через камеру нагревания он сильно раскаляется, что может вызвать проблемы.

Принудительная циркуляция происходит с применением вентиляторов или насосов. Однако нагрев помещений происходит более быстро и равномерно. При принудительной вентиляции, регулируя ее режим, можно легко управлять объемом подаваемого воздуха в различные помещения, тем самым определяя микроклимат отдельных комнат дома.

По типу подачи холодного воздуха системы делятся на две разновидности:

• С полной рециркуляцией. Нагретые воздушные массы чередуются с охлажденными в пределах одного помещения.  Минус схемы в том, что качество воздуха падает при прохождении каждого цикла нагрева/охлаждения.
• С частичной рекультивацией. Производится забор части свежего воздуха с улицы, который подмешивается к части воздуха из помещения. После нагрева смесь двух воздушных порций поставляется потребителю. Преимущество в стабильном качестве воздуха, недостаток в энергозависимости.

Понятно, что к первой группе относятся канальные системы с естественным движением воздушного теплоносителя. Ко второй относят варианты с принудительным перемещением воздуха, для движения которого необязательно устраивать сеть воздуховодов.

Основные преимущества воздушного отопления по сравнению с водяным:

• высокий КПД;
• безаварийность;
• отсутствие радиаторов в помещениях.

Устройство контура с принудительным движением позволяет обойтись без сооружения системы воздуховодов. Вдобавок, эту разновидность можно совмещать с кондиционированием, увлажнением и ионизацией воздуха.

Повышение КПД самопроизвольно увеличит скорость движения воздушного потока: чем быстрее нагревается воздух, тем интенсивней происходит смена остывшей и нагретой воздушной массы.

Основные недостатки воздушного отопления по сравнению с водяным:

• при использовании печи температура подаваемого воздуха имеет значительный диапазон, в отличие от использования других средств нагрева;
• воздуховоды имеют большой диаметр, поэтому монтаж необходимо осуществлять на этапе строительства;
• желательно расположение печи в подвальном помещении, иначе необходимо применение вентиляторов, которые издают шум.

Движение воздуха в помещении имеет отрицательную сторону – поднимает пыль, однако использование фильтров на выходе из воздуховода позволяет эффективно эту пыль отлавливать, таким образом, уменьшая общее количество пыли в доме.

Другой особенностью воздушного отопления имеющую положительную и отрицательную стороны является скорость передачи тепла. С одной стороны – помещения нагреваются быстрее, чем при отоплении с помощью водяного контура, с другой стороны отсутствует тепловая инерция – как только печь или камин гаснет, то помещение сразу начинает остывать.

В отличие от водяного отопления монтаж системы воздушного отопления не представляет никакой сложности. Все элементы (трубы, отводы, вентиляционные решетки) достаточно просто можно соединить без сварочных работ. Существуют гибкие воздуховоды, которые могут принимать любую форму, в зависимости от геометрии помещений.

Несмотря на это, системы воздушного отопления на базе печей или каминов не получили пока широкого распространения. Гораздо чаще в индивидуальном малоэтажном строительстве для обогрева помещений применяют водяной контур.

Использование воды в качестве теплоносителя имеет один минус – в случае перемерзания системы отопления повредится трубопровод и приборы. Особенно сложно восстановить в этом случае теплообменник, интегрированный в печь.

Это проблема актуальна для домов, которые в зимний период могут не отапливаться длительное время. Один из способов предотвратить повреждение системы – использовать вместо воды антифриз, предназначенный для отопительных систем.

Для жилых помещений в качестве антифриза используют жидкости на основе пропиленгликоля, как нетоксичного вещества в отличие от этиленгликоля.

Однако у идеи использования антифриза существуют свои минусы:

• антифриз на основе пропиленгликоля дорого стоит (от 80 р/литр);
• удельная теплоемкость антифриза меньше чем у воды (ориентировочно на 15%), поэтому необходима большая мощность печи и большая площадь поверхности устройств обогрева помещений;
• у антифриза более высокая динамическая вязкость, чем у воды, поэтому необходим более мощный циркуляционный насос, а естественная циркуляция невозможна;
• при нагревании антифриз расширяется до 40%, поэтому необходимо использовать большой расширительный бак закрытого типа;
• пропиленгликоль очень текуч, поэтому проникает через соединения в системе отопления, через которые не проникает вода;
• пропиленгликоль несовместим с оцинкованными трубами, потому что при контакте присадки антифриза утрачивают свойства;
• при закипании антифриза (что вероятно при использовании печей) происходит необратимая химическая реакция, в результате чего всю систему придется сливать и заливать антифриз заново.

Для антифриза систему отопления необходимо рассчитывать заранее – использование его в проектах, реализованных для воды довольно проблематично.

Причем проект с применением антифриза будет значительно дороже, чем система водяного отопления. Поэтому его использование пока не получило широкого распространения в частных домах при печном отоплении, а для предотвращения перемерзания используют другие методы.

Слив воды из контура и рубашки или регистра печи является наиболее частым решением проблемы при длительном отсутствии хозяев дома. Помимо дополнительной работы к минусам этого метода нужно отнести доступ воздуха к металлическим элементам системы с внутренней стороны и, как следствие, распространение коррозии.

Также в качестве решения проблемы на короткий промежуток времени, применяют интеграцию в отопительный контур электрического котла небольшой мощности. Его работа на минимальном уровне потребления энергии в состоянии временно поддержать положительную температуру воды.

Схемы систем отопления для печи с водяным контуром делят на 3 типа:

1. Открытая;
2. Закрытая;
3. Комбинированная.

Открытая система реализует в своей работе естественную циркуляцию теплоносителя – за счет разницы плотностей холодной и горячей воды. Сооружается она по классическому принципу – от печи поднимается разгонный вертикальный стояк высотой не менее 2,5 метров. На верхней точке стояка устанавливается расширительный бак открытого типа.

Подводные камни водяных контуров печей

По этой причине для реализации полноценного отопления их приходится устанавливать в центре дома, однако и тогда некоторые комнаты остаются без нормального температурного режима. И даже применение воздушных систем с распределением воздуха посредством разветвлённых каналов не всегда технически оправдано.

Неравномерное распределение тепла, выброс отработанных газов, не полностью отдавших тепловую энергию – эти факторы существенно снижают КПД традиционных устройств.

Решение выглядит просто. Отопительные печи с водяным контуром комплектуются «рубашкой» или «змеевиком-регистром», которые располагаются в горячей зоне. Циркулирующий внутри этих элементов теплоноситель нагревается и уносит тепло по трубам к отопительным приборам. А уже те отдают тепловую энергию в комнатах.

Кстати, некоторые контуры могут использоваться для получения горячей воды.

В данной схеме на втором этаже работают радиаторы, но на первом – камин обогревает и воздухом.

Подобные отопительные агрегаты производятся на базе традиционных дровяных моделей, однако много деталей и решений они позаимствовали от котлового оборудования.

Это ключевой элемент, предназначенный для теплообмена между продуктами горения и жидкостью. Есть два варианта его исполнения:

• из трубы,
• из листового металла.

В обоих случаях используется стальной прокат с толщиной стенок не менее 3 мм. Из труб, профильных или круглого сечения (диаметр 32-50 мм) варят змеевики, а также сложные пространственные регистры.

Те, что располагаются в топке отопительно-варочной печи, часто выполнены так, что могут нести чугунную плиту.

Изделия из трубы могут находиться непосредственно в камере, но иногда кирпичная печь с водяным контуром имеет теплообменник, расположенный за камерой (там, где обычно располагается духовка) или в дымоходах.

Из металлических листов собирают коробчатые изделия с двойным полым корпусом и патрубками подачи и обратки (зазор между внешним и наружным кожухом обычно составляет от 30 до 40 мм). Это так называемые «тепловые плащи» или «тепловые рубашки». Они обычно с трёх сторон накрывают топливную камеру и являются её стенками.

Обратите внимание! Между кирпичной кладкой и контуром из металла должен оставаться зазор размером 1-2 см, который необходим для свободного температурного расширения деталей.

Тепловая рубашка до кладки кирпича – вид сзади. Видим продольный проём для отвода дыма из топки.

Система разводки и способ подключения радиаторов могут быть использованы любые. Нет никаких ограничений по материалам трубопровода, спецификации отопительных приборов и запорно-регулирующей арматуры. Для отдачи тепла могут применяться секционные и панельные радиаторы, хорошо подойдут также водяные конвекторы.

Обратите внимание! Отопительная печь с водяным контуром имеет довольно высоко расположенный патрубок обратки, поэтому сделать эффективную гравитационную систему на первых этажах не всегда удаётся.

Довольно часто в качестве отопительных приборов используются самодельные изделия из трубы большого диаметра (тоже называются регистрами). Они примечательны тем, что располагаются горизонтально, и нижние точки подключения у них могут находиться высоко, что позволяет организовать систему без нагнетающего насоса (так как нет контруклонов).

Змеевиковые регистры из гладких труб имеют очень небольшое гидравлическое сопротивление, что очень полезно для гравитационной системы.

Защита от перегрева

Печь с водяным контуром можно эксплуатировать, только если в её системе установлен расширительный бак или ёмкость-гидроаккумулятор. Также в обязательном порядке следует применять предохранительные клапаны и манометры для контроля.

В некоторых заводских печах используется очень интересное решение: внутри контура располагается медная трубка малого диаметра, через которую может циркулировать холодная водопроводная вода. То есть при повышении температуры теплоносителя выше установленной для системы нормы, срабатывает клапан, и вода изнутри охлаждает перегретую систему отопления.

Нужен ли насос

Как мы уже заметили, гравитационная система возможна, но её реализация часто затруднена. Упростить задачу помогают циркуляционные насосы, которые служат для транспортировки жидкости. Насос может примерно на четверть повысить КПД системы, но тогда печи с водяным контуром нужно будет подключать к электрической сети.

Обратите внимание! Чтобы избежать неприятностей, связанных с нестабильным электроснабжением, циркуляционный насос подключают параллельно основной гидравлической системе (через байпас). Так при перебоях с электричеством дровяные печи с водяным контуром могут работать и в автономном режиме.

Насос на байпасе может быть выключен, но отопление будет работать по прямому участку трубы.

Жидкость, передающая тепло, выбирается в зависимости от нескольких потребительских показаний. Это может быть как дистиллированная вода, так и различные антифризы. Для дачных домов, безусловно, предпочтительнее будет незамерзающий теплоноситель, который не нужно зимой постоянно сливать.

Установка контура в основном производится на стадии строительства печи или камина, тем более что тогда производится расчет именно под такую конструкцию.

Но иногда можно с минимумом переделок усовершенствовать уже эксплуатируемый теплогенератор. Проще всего работать с отопительно-варочными моделями, где легко получить доступ к внутреннему пространству топки, если снять плиту.

Но топка – это не единственное место для установки регистра или рубашки.

Обратите внимание! Если дровяная печь с водяным контуром в топливной камере не сможет работать из-за ограниченного внутреннего пространства, то теплообменник можно установить вместо духовки или, например, в колпак. Часто такое решение является более эффективным.

Плюсами печного водяного отопления являются следующие моменты:

• Равномерное распределение тепла, в том числе в удалённые/изолированные комнаты.
• Увеличенный КПД и, как следствие, меньший расход топлива, возможность отапливать большие объекты.
• Банные печи с водяным контуром и баком (и подобные изделия с ёмкостью для воды) могут работать на снабжение дома горячей водой.
• Отопительное устройство можно возводить в любом месте здания, а не только в центре.
• Наружные поверхности всех металлических моделей (и чугунных печей с водяным контуром в частности) не так сильно нагреваются.
• Устройства продолжаю греть не только через радиаторы, но и своим обычным конвективным способом.
• Стоимость топлива для нагрева носителя самая низкая.

К недостаткам дровяной печи с жидкостным теплообменником можно отнести:

• Дополнительные материальные затраты на выполнение разводки отопления.
• Отсутствие в некоторых случаях возможности организовать систему, независимую от электроснабжения.
• По сравнению с котлами КПД всё-таки ниже.
• Сложно контролировать нагрев носителя. Как правило, нет возможности автоматикой регулировать тепловую производительность системы.

Печную систему с регистром или рубашкой можно сделать самостоятельно, но тут нужно разбираться не только в устройстве печей и каминов, но также знать все нюансы по реализации разводки водяного отопления. Особенно сложно домашним мастерам бывает грамотно рассчитать конфигурацию системы, сделать её эффективной и безопасной. Поэтому хотя бы с проблемами конструирования стоит обратиться к специалистам.

Во многих частных домах приоритетным остается отопление дровами и печи. У кого-то печь металлическая, у кого-то кирпичная, но объединяет их одно — не самый удобны это вид обогрева. Слишком много внимания и мало комфорта. Выход — печное отопление с водяным контуром.

Для начала давайте разберемся в терминологии. Когда говорят «печь», чаще всего имеют в виду отопительный прибор, сложенный из кирпича, который топится дровами. Но часто так называют и металлическую печь на дровах или на угле. Принципы работы у кирпичных и металлических агрегатов одинаковый, меняется способ передачи тепла.

Печное отопление с водяным контуром может быть сделано на основе печей любого вида.

В нашей стране традиционно дома отапливались кирпичными печами, но постепенно этот вид обогрева вытеснили водяные системы. Все это потому, что наряду с достоинствами имеет простое печное отопление массу недостатков. Сначала о достоинствах:

• Печь большую часть тепла передает тепловым излучением, а оно, как выяснили ученые, лучше воспринимается нашим организмом.
• Русская или какая иная отопительная печь имеет колоритный внешний вид, часто есть возможность наблюдать за открытым пламенем.
• Можно сделать кирпичную печь с дымоборотами для более полного использования вырабатываемого тепла.
• Отопление этого типа энергонезависимое — не зависит от наличия электричества.
• Есть модели печей для отопления второго этажа (за счет отопительного щитка с дымовыми каналами).Печное отопление

Сегодня печное отопление воспринимается больше как экзотика, так как встречается очень нечасто. Нельзя поспорить, что находится возле теплой печки очень приятно. Создается какая-то особая атмосфера. Но имеется и множество серьезных недостатков:

• Неравномерность прогрева — возле печи жарко, в углах — холодно.
• Большая площадь, занимаемая печью.
• Отапливаются только те комнаты, в которые выходят стенки печи.
• Невозможность регулировать температуру отопления в отдельных помещениях.
• Низкий КПД. Для обычных печей 60% — это уже очень хороший показатель, в то время как современные отопительные котлы выдавать могут 90% и выше (газовые).
• Необходимость частого обслуживания. Растопить, регулировать заслонки, вычищать угли — все это регулярно и постоянно. Не всем это доставляет удовольствие.Принцип организации дымооборотов — горизонтальных и вертикальных

• Печь большую часть тепла передает тепловым излучением, а оно, как выяснили ученые, лучше воспринимается нашим организмом.
• Русская или какая иная отопительная печь имеет колоритный внешний вид, часто есть возможность наблюдать за открытым пламенем.
• Можно сделать кирпичную печь с дымоборотами для более полного использования вырабатываемого тепла.
• Отопление этого типа энергонезависимое — не зависит от наличия электричества.
• Есть модели печей для отопления второго этажа (за счет отопительного щитка с дымовыми каналами).

• Неравномерность прогрева — возле печи жарко, в углах — холодно.
• Большая площадь, занимаемая печью.
• Отапливаются только те комнаты, в которые выходят стенки печи.
• Невозможность регулировать температуру отопления в отдельных помещениях.
• Низкий КПД. Для обычных печей 60% — это уже очень хороший показатель, в то время как современные отопительные котлы выдавать могут 90% и выше (газовые).
• Необходимость частого обслуживания. Растопить, регулировать заслонки, вычищать угли — все это регулярно и постоянно. Не всем это доставляет удовольствие.

Обычное печное отопление: достоинства и недостатки

Водяные печи отопления обладают следующими достоинствами:

1. Полная энергонезависимость – для открытой и комбинированной схемы;
2. Повышенный КПД по сравнению с традиционными печами;
3. Привлекательный внешний вид заводских моделей, оригинальная конфигурация в качестве камина;
4. Более равномерное распределение тепла по отдельным помещением посредством жидкого теплоносителя;
5. Многофункциональность – возможность приготовления пищи, нагрева воды.

Наряду с преимуществами печи водяного отопления имеют весомые недостатки:

1. Ручное обслуживание печи – загрузка топлива, чистка от золы и сажи;
2. Циклический режим работы, при этом практически отсутствует регулировка температурного режима;
3. Высокая пожароопасность;
4. Возможность попадания в помещения угарного газа;
5. Крупные габариты кирпичных печей, необходимость сооружения фундамента;
6. Наличие горячих поверхностей у металлических печей.

Предотвращение перемерзания системы отопления

Далее трубопровод с уклоном не менее 2 мм на 1 метр направляется к приборам отопления – радиаторам. Обвязка радиаторов выполняется обычно по однотрубной схеме, реже – по двухтрубной. При этом диаметр трубопроводов должен быть не менее 32 мм, диаметр вертикального разгонного коллектора – от 50 мм. Рекомендуемый материал трубопроводов – сталь, причем в зоне обвязки печи – только сталь или медь.

Закрытая система подразумевает установку обязательных элементов – циркуляционного насоса, мембранного расширительного бака и группы безопасности. Группа безопасности состоит из предохранительного сбросного клапана, термоманометра (или простого манометра), воздухоотводчика.

Схема закрытой системы отопления печи с водяным контуром

Кроме этого, в закрытой системе отопления появляется возможность установки теплоаккумулятора. Это устройство качественно повышает общий КПД системы, выравнивает тепловой режим, аккумулирует тепло при циклическом режиме работы печи.

В закрытой системе обвязку печи также рекомендуется выполнять из стальных или медных трубопроводов. Обвязку радиаторов зачастую выполняют из полимеров – стабилизированного полипропилена, металлопластика. Диаметр труб при этом меньше, чем в системе с гравитационной циркуляцией и составляет 20 – 25 мм. Обвязка радиаторов производится по однотрубной или двухтрубной схеме.

Схема комбинированной системы отопления печи с водяным контуром

Такая система может работать как при наличии электричества (по закрытому принципу), так и при его отсутствии (открытая схема). Более подробно об этой схеме можно прочитать тут.

Во всех случаях системы отопления оборудуются кранами для слива теплоносителя, особенно это актуально для домов с непостоянным пребыванием людей. При отрицательных температурах воду рекомендуется слить. Другой вариант – использовать в качестве теплоносителя незамерзающие жидкости – антифризы.

Подача тепла в систему отопления от печей и каминов происходит порционно, что усложняет задачу расчета параметров элементов отопительного контура. Проводить работы по переделке контура довольно проблематично, поэтому при недостатке опыта в этой сфере лучше обратиться к специалистам, имеющим навыки решения таких задач.