Печь на дровах с водяным контуром своими руками

17.11.2018 0 Автор Stroitel

Содержание

В прошлом веке частные одноэтажные жилища зачастую обогревались дровяной печкой, совмещенной с регистрами (батареями) и самотечной системой. Внутри отопителя ставился железный бак – котел с водой, нагреваемой пламенем топки. Данная схема сохраняет привлекательность благодаря энергонезависимости и нетребовательности к качеству твердого топлива. Наша задача – помочь хозяину выбрать печь для дома с водяным отоплением, рассказать о трудностях подключения и эксплуатации.

Разновидности печей с водяным контуром

Для реализации печного обогрева, совмещенного с радиаторной системой, подойдут следующие источники тепла:

  • металлические – стальные и чугунные буржуйки со встроенным змеевиком под нагрев теплоносителя;
  • каминные топки с теплообменником – водяной рубашкой;
  • отопительные и варочные печи из кирпича со встроенным котлом.

Примечание. Буржуйки для бань, оборудованные баком либо водяным контуром, конструктивно похожи на перечисленные агрегаты. Приспособить банную печку для нужд парового отопления теоретически возможно, но чересчур хлопотно и неудобно с точки зрения эксплуатации.

печь на дровах с водяным контуром своими рукамиНаполненные водой трубы проходят над пламенем и получают максимум тепла

Сюда же стоит причислить альтернативный вариант — стальные отопители на дровах, изготовленные своими руками. Подобные изделия заслуживают внимания, поскольку не уступают заводским по надежности и теплоотдаче, зато обходятся гораздо дешевле. Внешний вид буржуйки не всегда играет важную роль.

Предлагаем рассмотреть печки каждой группы отдельно, заостряя внимание на недостатках и достоинствах, важных для домовладельца.

Недостатки металлических буржуек

В дровяных печах заводского изготовления теплоноситель подогревается тремя способами:

  1. В верхней зоне топливника либо рядом с выходом дымовых газов установлен водотрубный теплообменник.
  2. Одна из стенок камеры сгорания (верхняя или боковая) контактирует с водяной прослойкой, напоминающей рубашку твердотопливного котла.
  3. Несколько труб с теплоносителем огибают полукруглые стенки топливника. Снизу и сверху концы сварены в общие коллекторы, как показано на чертеже.

печь на дровах с водяным контуром своими рукамиМодификация конвективного обогревателя «Бренеран» (аналог хорошо известного «Булерьяна») с водотрубным теплообменником

Справка. Пример изделия с частичной водяной рубашкой — печь для отопления дома «Термофор Гидравлик», с боковыми трубами – переделанные конвекционные отопители «Бренеран – Акватэн».

Производители зачастую снабжают печки дополнительным нагревателем – ТЭНом мощностью 1…15 кВт. Цель – поддержать температуру теплоносителя и воздуха в частном доме после выгорания порции твердого топлива. Некоторые модели оборудованы варочной панелью на 1—2 конфорки.

Реальное преимущество металлических отопительных агрегатов – низкая стоимость изделия и быстрота монтажа по сравнению с кладкой кирпичной печи. Пример: цена отопителя «Бренеран – Акватэн» мощностью 3.5 кВт — приблизительно 270 у. е. (без дымохода). При монтаже буржуйки своими руками вы потратите еще 50—100 у. е. на материалы, используемые для установки и обвязки.

печь на дровах с водяным контуром своими рукамиСерия отопителей «Гидравлик» известного бренда «Термофор» оснащается водяной рубашкой и трубами, опоясывающими топку

Замечание. Стоимость дымоходной трубы, необходимой для любой печки, не учитывается. Цена сильно зависит от высоты подъема, конструкции канала и схемы прокладки.

Теперь разберемся с недостатками:

  • что бы ни утверждали производители и продавцы, максимальный КПД воздушно-водяных печей на дровах и угле составляет 60%;
  • агрегат одинаково быстро нагревается и остывает;
  • теплообменника обычно хватает на обогрев 2—3 небольших комнат (по 1 радиатору в каждой);
  • водяному контуру жизненно необходима система циркуляции.

печь на дровах с водяным контуром своими рукамиНепросто сохранять чистоту и красоту возле печки, служащей основным источником тепла в доме

Разъясним последний пункт. Если течение воды через змеевик прекратится, элемент перегреется. Сначала теплоноситель закипит, потом испарится и разорвет ближайшее слабое соединение. Позже теплообменник прогорит и окончательно выйдет из строя.

Справедливости ради упомянем вопрос эстетики. Постоянно используя буржуйку для отопления жилища, вы не получите красивой картинки, которую любят показывать производители на фото. Печка довольно быстро загрязнится, в помещении появится древесная и угольная пыль.

Каминные топки — плюсы и минусы

Прямоугольная печь с водяным контуром, изготовленная в виде камина, конструктивно гораздо ближе к ТТ-котлу. Боковые стенки топливной камеры омываются теплоносителем, лицевая и верхняя часть подогревает воздух помещения. Днище получает мало теплоты, поэтому в расчет не принимается.

Позитивные стороны каминных топок, оснащенных теплообменной рубашкой:

  • эффективность сжигания топлива – до 70%;
  • приемлемая стоимость (сравнительно с кирпичными сооружениями);
  • простой и быстрый монтаж;
  • печь – камин, оборудованный прозрачной дверцей, отлично впишется в интерьер жилой комнаты.

Справка. Каминная водяная топка «Термофор Аквариус» с теплоотдачей 12 кВт обойдется в 530 у. е. Дополнительные затраты оценить сложно – их величина зависит от способа декоративного оформления камина. Бюджетный вариант: помещаете отопитель на прочное основание, подключаете к радиаторной сети, а отделку выполняете самостоятельно либо откладываете на потом.

печь на дровах с водяным контуром своими рукамиКотловой бак опоясывает камеру сгорания по бокам и частично — сверху

Минусы металлических топок сходны с недостатками печей:

  • камин быстро разогревается и охлаждается, нуждается в непрерывной циркуляции теплоносителя;
  • обеспечивает теплом ограниченное число батарей;
  • из-за перепада температур на внутренних стенках образуется конденсат и откладывается сажевый налет;
  • полное сходство с натуральным камином достигается за счет оформления – декоративной кирпичной кладки либо гипсокартонной обшивки.

Используя каминную топку в качестве основного источника тепловой энергии, не рассчитывайте на длительное горение с 1 закладки. Пример: полезный объем камеры сгорания вышеупомянутого «Аквариуса» — всего 62 литра, но полностью забить топливник дровами не получится. Придется подкидывать поленья каждые 3—4 часа.

печь на дровах с водяным контуром своими рукамиСо временем стенки топливника покрываются сажевым налетом, а панорамное стекло – копотью

Примечание. Большинство стальных печей страдает аналогичным недостатком – в режиме интенсивного горения только успевай подбрасывать дровишки.

Сильные и слабые стороны кирпичных отопителей

Теплообменники устанавливаются внутрь печки двумя способами – в топливнике либо газоходе, на пути раскаленных продуктов горения. Каждый вариант отличается своими нюансами:

  • котел в камере сгорания быстро прогревается под воздействием пламени, но образует конденсат и сажу на стенках;
  • в случае закипания и образования пара бак может разорваться прямо в топливнике;
  • теплообменник внутри дымооборотов гораздо безопаснее, но греется медленнее, поскольку снимает меньше тепла.

Справка. Змеевик, помещенный в газоход, должен иметь вдвое большую теплообменную площадь, нежели сравнимый по мощности котел в топке.

печь на дровах с водяным контуром своими рукамиРасположение водяного контура внутри камеры сжигания (слева) и дымоходных каналах (справа)

Главный недостаток любого кирпичного отопителя – высокая стоимость материалов и кладочных работ. Предположим, вы решите сэкономить и сложить печку самостоятельно. Здесь потребуется опыт, время и техническая возможность — начинать строительство посреди обжитого дома непросто. Оптимальный вариант – закладывать фундамент и печь на этапе возведения стен.

За что же ценятся каменные печки со встроенным теплообменником:

  • срок службы несравнимо больше любого теплогенератора – минимум 50 лет;
  • способность накапливать тепло, долго обогревать смежные помещения после затухания;
  • максимальный КПД – 70…75%;
  • в натопленной печи хорошо выгорает сажа, образующаяся на стенках бака и в дымоходе;
  • определенные печные сооружения – канальная «голландка», «шведка», колпаковая конструкция Кузнецова – могут спокойно отапливать двухэтажный дом.

Интересный факт. Секцию водонагревателя можно добавить в любое сооружение из кирпича. Толковый мастер – печник знает, как изменить схему и порядовки для внедрения теплообменного регистра.

Советы по выбору печи

Рекомендация номер один: для нагрева теплоносителя в сети водяного отопления используйте твердотопливный котел. Если необходимо, купите модель длительного горения с объемом загрузочной камеры более 100 литров. Современные ТТ-котлы направляют 75—80% энергии сжигания на разогрев воды и почти не поднимают температуру окружающего воздуха.

Если в силу разных причин вы хотите ставить печь с теплообменником, прислушайтесь к следующим советам:

  1. Чугунная или стальная буржуйка хорошо подойдет для небольшой дачи площадью 40—80 м². Отопителя хватит на конвекционный обогрев центральной комнаты, в соседних помещениях расположите батареи.
  2. Каминная топка либо железная печка, оснащенная панорамным стеклом, станет удачным украшением гостиной. Одно условие: применяйте изделие в качестве дополнительного источника тепла, а основную нагрузку возложите на газовый либо дровяной теплогенератор. Тогда удастся сохранить чистоту и порядок возле буржуйки.

    печь на дровах с водяным контуром своими рукамиПример схемы совместного подключения камина, газового двухконтурного котла и радиаторного отопления

  3. На этапе строительства дома однозначно закладывайте печь из кирпича. Это лучший вариант по сравнению с железными отопителями.
  4. Теоретически мощности каминной топки хватит на отопление квадратуры 100—120 м². Практика показывает: без помощи второго теплогенератора ее придется загружать дровами с интервалом 3—4 часа. Поэтому рассчитывайте на меньшую площадь обогрева.

Важный момент. Все дровяные отопители, оборудованные водным контуром, объединяет одна особенность: из-за интенсивного отбора теплоты поверхности регистра и стенки дымохода обильно покрываются сажей. Единственный выход – топить печку на максимуме, дабы сажевый налет выгорал от высокой температуры. Поддерживать такой режим не всегда удобно.

Как подобрать конструкцию и рассчитать площадь теплообменника в кирпичном варианте печи:

  1. Если регистр находится внутри топливника, 1 м² его площади способен передать воде до 10 кВт теплоты. Пример: нужно обогреть помещения 80 квадратов – потребуется около 8 кВт энергии и поверхность теплообмена 0.8 м².
  2. Змеевик в дымоходном канале не столь эффективен. Рассчитывайте на теплоотдачу 400—500 Вт с 1 м² регистра.печь на дровах с водяным контуром своими руками
  3. Для удобства чистки котел лучше сделать плоским – в виде бака с подводящими патрубками. Ребристые конструкции из круглых трубопроводов обслуживать непросто. Для монтажа внутри газохода сварите регистр из профильных труб.
  4. Материал теплообменника – низкоуглеродистая сталь марки Ст10…Ст20 толщиной 4—5 мм. Допускается применять жаростойкую и нержавеющую сталь 2—4 мм, но ее нужно варить в среде инертного газа — аргона.
  5. Использовать готовые чугунные батареи категорически не рекомендуется. Причины: металл дает трещины от температурного шока, а уплотнение между секциями со временем выгорит, появится течь.

Совет. Не завышайте теплообменную площадь контура «про запас». Тело печи получит гораздо меньше теплоты, а вода в регистре начнет перегреваться и закипать. Не рискуйте и не закладывайте в дымоход трубы из гофрированной нержавейки – ее реальную площадь определить сложно.

Домашние умельцы постоянно выдвигают различные идеи по усовершенствованию отопителей. Заслуживает внимания вариант со стальными плоскими батареями, применяемыми в качестве печных водонагревателей. Обзор мастера смотрите на видео:

Схемы подключения теплообменника

В рамках данной публикации мы не станем описывать варианты изготовления печек, а сразу перейдем к обвязке. Если вы желаете самостоятельно сделать водонагревательную печь, рекомендуем ознакомиться с отдельными руководствами:

  • самодельный обогреватель для гаража на твердом топливе и отработке;
  • инструкция по каминной и печной кладке;
  • схема и порядовка варочной плиты с водяным котлом.

Если вы приобрели заводскую печь с теплообменником, внимательно изучите прилагаемую инструкцию. В документации всегда указаны диаметры патрубков и способы соединения водяного контура с отопительными приборами. Обычно применяется 2 схемы:

  1. Открытая система с гравитационным (конвективным) течением теплоносителя.
  2. Радиаторная сеть закрытого типа с принудительным движением воды от насоса.

печь на дровах с водяным контуром своими рукамиИспользовать в данной схеме циркуляционный насос не обязательно, но принудительное движение воды заметно ускоряет прогрев

Примечание. В самотечных схемах нередко используются циркуляционные насосы, установленные на байпасе. Цель – уменьшить перепад температур между подачей и обраткой, повысив скорость теплоносителя и эффективность нагрева. При отсутствии электроэнергии система продолжит работу в гравитационном режиме.

Самотек организуется за счет увеличения диаметров магистралей и уклонов горизонтальных участков. Минимальное сечение разводящего коллектора при гравитационной схеме – 32 мм (дюйм с четвертью), величина наклона – 3…5 мм на 1 погонный метр. Открытый расширительный бак стоит в верхней точке, туда уходит весь воздух, попадающий в систему.

Верхняя разводка подающей линии изображена чисто условно. Трубопроводы закрытой системы можно прокладывать над полом и другими удобными способами

При закрытой схеме, показанной выше на рисунке, теплоноситель находится под давлением (минимум 1 Бар «на холодную») и движется под напором насоса. Мембранный расширительный бачок располагается в нижней точке и подключается к обратной магистрали через отсекающий кран. Обязателен монтаж группы безопасности с воздухоотводчиком, манометром и сбросным клапаном.

Совет по выбору схемы. Покупая печку вместо высокотехнологичного котла, домовладелец, очевидно, рассчитывает на автономную работу отопления. Отсюда вывод: для совместной работы с водогрейной печью лучше всего подойдет самотечная схема. После отключения света циркуляция в контуре не прекратится и теплообменник не прогорит.

Пример гравитационной схемы, работающей от кирпичной стационарной печки

Заключение

Вариант объединения водяных отопительных систем с печами нельзя назвать идеальным. Более того, мы настоятельно рекомендуем избегать подобных схем и устанавливать нормальные котлы. Исключение – особые обстоятельства и условия проживания, например, перебои с электроэнергией либо покупка готового дома с дровяной печкой, куда уже встроен водогрейный бак.

Суть печного отопления заключается в прямом нагреве помещений источником тепла за счет конвекции и инфракрасного излучения, исходящего от горячих стенок. Важное условие, оно же — главный недостаток: отопитель должен находиться в обогреваемой комнате. Вот почему у домовладельцев нередко возникает желание сделать печь с водяным контуром, соединенным с удаленными радиаторами, чтобы равномерно отапливать весь дом. Стоит отметить, что данный вопрос — непростой и не всегда решаемый. Так что давайте рассмотрим разные варианты реализации этой идеи на практике.

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.

Примечание. Отдельная проблема — организация подогрева воды в кирпичной печи, работающей на дровах и угле. Если она уже построена, то переделать конструкцию бывает довольно трудно, а то и невозможно.

Существует несколько разновидностей самодельных теплообменников и вариантов их монтажа:

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

Бак-котел для нагрева теплоносителя

Справка. Простейшее, но не самое эффективное решение, которое вы можете взять на вооружение, реализовано в некоторых дровяных печках для бани. Металлический бак с водой монтируется сверху корпуса либо подвешивается сбоку, если топливник имеет прямоугольную форму.

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.

Плюсы и минусы различных теплообменников

Установка бака внутрь кирпичной печи практикуется мастерами десятками лет. Это проверенный и надежный способ, позволяющий постоянно нагревать воду и даже организовать ее естественную циркуляцию, только потребуется проложить трубы большого диаметра (около 50 мм) с соблюдением уклонов. Правильно сделанный бак-котел очень редко прогорает, потому что вмещает большой объем теплоносителя, который его охлаждает.

Недостаток варианта – значительные размеры емкости. Она влезет лишь в отопитель, сложенный из кирпича, а в металлических буржуйках слишком мало места. В отличие от бака, размеры и форму регистра из стальных труб можно менять и встраивать в любую печку, но тут возникают другие проблемы:

  1. При установке внутрь топливника змеевик постоянно подвергается воздействию высоких температур (в пике до 1000 °С) и конденсата с сажей, а потому прослужит 4—6 лет, после чего прогорит. Нержавеющие либо жаропрочные трубы продержатся дольше – до 10 лет.
  2. Более надежный способ — вмонтировать водяной контур внутрь дымоходного канала, где температура ниже. Но тогда упадет интенсивность нагрева и для организации нормального отопления теплообменник придется увеличить в размерах. Получается замкнутый круг.
  3. Циркуляция теплоносителя внутри регистра должна быть безостановочной. Иначе вода закипит, превратится в пар, а он своим давлением разорвет трубопровод в слабом месте – где-нибудь на стыке. Значит, организовать самотек нереально, а работу циркуляционного насоса придется подстраховать блоком бесперебойного питания на случай отключения электроэнергии.
  4. Вместительность металлических отопителей сильно ограничена, так что вставить туда добротный теплообменник не получится. Практика показывает, что стальная заводская печь с водяным контуром может обслужить не больше 2 радиаторов общей мощностью до 4 кВт.

Разновидности сварных регистров

Важный момент. Любые теплообменники, монтируемые внутрь топливника, забирают приличную часть выделяющегося тепла. Это снижает и без того невысокую теплоотдачу печки плюс уменьшает длительность горения с одной закладки дров или угля.

Экономайзер (слева) и обычный бачок для монтажа на дымоход (справа)

Самоварный теплообменник (экономайзер) лишен всех перечисленных недостатков. Он представляет собой водяную рубашку для дымоходной трубы и отнимает теплоту отходящих газов. А их температура в печах, функционирующих на дровах или отработке, достигает 300 °С. Такое решение зачастую используется в банных отопителях, чтобы греть воду для помывки. Комбинированный вариант – бак, сквозь который пропущена дымоходная труба.

Идею с экономайзером по понятным причинам нельзя реализовать на кирпичной печке. Но для Булерьяна, Бренерана или другой стальной буржуйки независимо от ее размеров такой вариант хорошо подойдет. И последний, самый эффективный метод – устройство водяной рубашки вокруг корпуса обогревателя. По сути, она превращает любую металлическую печь или камин в отопительный котел. Одна беда – вариант довольно сложен в исполнении.

Железная печка конструкции Бутакова с конвекционным кожухом и водяным контуром на задней стенке топливника

Вывод. Лучший способ получить горячую воду от стального отопителя на дровах или отработке (такие применяются в гаражах) – сделать теплообменник самоварного типа или емкость на дымоходной трубе. Для кирпичной печи вариантов немного – встраивание емкости либо регистра.

Оригинальная конструкция наружного теплообменника с импровизированным экономайзером продемонстрирована на видео:

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Для экономайзера и бака, вмонтированного в дымоходный канал, где температура ниже, принимайте значение удельной теплоотдачи не 10, а 6 кВт с 1 м² поверхности.
  4. 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

Примечание. При расчете отапливаемой площади не нужно брать все 100 или 200 квадратных метров дома, отнимите от них помещения, которые печь обогревает напрямую.

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.

Встраиваем бак в кирпичную печь

Первое и важное правило: планировать монтаж водяного контура необходимо еще до постройки отопителя из кирпича. Переделать готовую конструкцию практически невозможно, придется ее снова разобрать как минимум наполовину. Это касается всех чисто отопительных печек – русской, голландки и шведки, не имеющих варочной поверхности.

В этом случае регистр монтируется в дымооборот печки, а не в топливник

Справка. Если у вас дома или на даче выложена отопительно-варочная плита, то переделать ее иногда возможно. Поднимите чугунную поверхность с конфорками и оцените, можно ли под нее поставить котел и какую форму ему придать. Обязательно посоветуйтесь с мастером – печником.

Предлагаем вариант простой плиты с нагревательным котлом, установленным на пути продуктов горения, но за пределами топливника. Благодаря этому бак изготавливается из металла толщиной 3 мм, чего достаточно для долгой и надежной работы. Схематично агрегат выглядит так:

Совет. Если вы подобрали другую конструкцию, где емкость монтируется в топливник, то ее стенки, обращенные к пламени, делайте из металла толщиной 5 мм, остальные – 3 мм. Для изготовления регистра используйте трубы с толщиной стенки 3,5 мм, а при установке не связывайте его со стенками печки, поскольку у металла и кирпича разные коэффициенты расширения.

Порядок кладки варочной плиты

При монтаже оберните бак асбестовым шнуром и зафиксируйте его на нужном ряду кладки. Такая же изоляция асбестом делается на патрубках подачи и возврата теплоносителя, проходящих сквозь стену печи. Как правильно выполняется кладка в соответствии с порядовками, подробно описывается в другом материале.

Кладка печи с водяным контуром, находящимся в камере сгорания, описывается в следующем видеоролике:

Делаем контур для стальной печки

Чтобы изготовить теплообменник самоварного типа на дымоход, подберите 2 трубы: одна по диаметру должна равняться размеру патрубка печки, а вторая – на 3—4 см больше (например, 102 и 133 мм).

Самодельный теплообменник самоварного типа

Дальше действуйте в таком порядке:

  1. Определите теплообменную площадь, как описано в предыдущем разделе, после чего отрежьте обе трубы по расчетному размеру.
  2. В кожухе водяной рубашки проделайте 2 отверстия 20—30 мм и приварите к ним патрубки подачи и обратки с резьбами.
  3. Вставьте одну трубу в другую и сварите между собой, сделав перемычки из стальной полосы. Из нее же изготовьте верхнюю и нижнюю крышку для самодельного водяного контура.
  4. Проверьте агрегат на герметичность и установите на дымоход как можно ближе к масляной или дровяной печи. Больше подробностей об изготовлении показано на видео.

В отличие от внутренних водяных контуров, экономайзер без проблем подключается к различным системам отопления – с принудительной и естественной циркуляцией теплоносителя. Во втором случае важно выполнить уклон магистралей 2 мм на 1 м. п. трубы и поставить в верхней точке открытый расширительный бак.

Заключение

О том, насколько полезна в эксплуатации самодельная печь с водяным контуром, судить нелегко. По отзывам пользователей, в небольших дачных домиках и гаражах такие агрегаты работают безукоризненно. Надо учитывать и тот факт, что мастер, изготовивший отопитель своими руками, не станет его критиковать, а постарается найти позитивные стороны. Ясно одно: налицо экономия средств при равномерном обогреве всех комнат здания. А вот в домах площадью свыше 100 м² стоит задуматься об установке твердотопливного котла.

Печь с названием буржуйка появилась в нашей стране с началом Гражданской войны в ХХ веке. Буржуйкой её прозвали за округлую форму, напоминающую живот, и способность пережигать запас дров на 15–20 минут. Отдав все тепло стенам, буржуйка быстро остывает. Кстати, в США эту же печь назвали толстобрюхой. Популярность в нашей стране буржуйка получила за простоту изготовления. Печь делают из газового баллона, из обрезка трубы, из металлической бочки, сваривают из листов стали или чугуна. Из подручных материалов легко собрать времянку с водяным контуром, которая верой и правдой прослужит годы и десятилетия.

Что такое буржуйка с водяным контуром: достоинства и недостатки популярной печки

Печка-буржуйка характеризуется высокой теплоотдачей и скоростью горения топлива. Эти качества ей придают материалы, из которых делается топка (чугун, сталь, железо). Буржуйка быстро разгорается и нагревается, а если к ней подсоединён водяной контур, то тёплые дымовые газы по пути ещё и успевают подогреть воду для бытовых нужд.

При выборе материала, из которого лучше сделать буржуйку, нужно руководствоваться следующими показателями:

  1. Теплопроводность — свойство металлов, жидкостей и газов проводить через себя тепло. Чем быстрее передаётся тепло, тем быстрее нагревается или охлаждается предмет. У пенопласта низкая теплопроводность — 0,036–0,050 Вт/м*С. Взяв его в руки, мы сразу почувствуем, что он тёплый, потому что пенопласт тепло не передаёт, а накапливает. Если взять металлический брусок, то ощутим холод из-за высокой теплопередачи.
  2. Теплоёмкость — свойство материала накапливать тепло. Самая высокая теплоёмкость у воды, на втором месте воздух, в конце списка чугун, сталь и железо. Поэтому металлическая печка быстро нагревается и столь же стремительно остывает. В городских домах батареи центрального отопления заполнены водой, которая долго отдаёт тепло, обогревая жильё.

Список материалов, которые применяются при создании буржуйки:

  1. Сталь.
  2. Чугун.
  3. Железо.
  4. Латунь.
  5. Алюминий.
  6. Медь.

На нашем сайте есть немало статей, в которых описаны инструкции по изготовлению печей. В следующем материале вы найдёте руководство по монтажу печи-буржуйки, работающей на отработанном масле:

Таблица: теплопроводность, теплоёмкость и температура плавления популярных материалов для создания буржуйки

Медь — самый теплопроводный материал из всех, приведённых в таблице. Её недостатки — стоимость и температура плавления. Такие же ограничения у алюминия и латуни. При высоких температурах чугунная или стальная буржуйка только покраснеет, но будет выполнять свою работу, а медная, алюминиевая или латунная — расплавятся.

Печки-буржуйки чаще всего делают из стали, потому что она имеет высокую температуру плавления и самую большую теплоёмкость среди всех доступных материалов

Изготовление печки из стали, железа и чугуна оправдано из-за распространённости этих материалов. С точки зрения теплопроводности и теплоёмкости им нужна доводка. Тепловую энергию печки целесообразнее использовать для нагрева воды, иначе она просто уйдёт в дымоход. Для ограничения потерь тепла также очень важно добиться полного сгорания топлива.

Идеальный вариант работы буржуйки — когда из трубы выходит едва тёплый воздух, а вся энергия направляется в горячее водоснабжение и отопление дома.

Таблица: достоинства и недостатки печки-буржуйки

Как видно из таблицы, у буржуйки есть масса недостатков, поэтому если вы решитесь на установку этой конструкции, придётся учитывать все её слабые стороны.

Для гаража также можно смастерить простую печку на солярке. В нашем материале предлагается три конструкции. Более подробно здесь:

Конструкция печи-буржуйки: особенности, принцип действия, устройство теплообменников

Буржуйка с водяным контуром работает следующим образом:

  1. В топку загружают дрова.
  2. Разжигают огонь, тепло передаётся напрямую баку с водой или змеевику рекуператора.
  3. В систему отопления или водоснабжения поступает горячая вода.
  4. Остатки тепла и горючих газов через дымоход удаляются из помещения.
  5. Пепел через колосники падает в зольник.

В конструкции агрегата с водяным контуром использованы два принципа сбора энергии:

  1. Прямой сбор тепловой энергии. Контур теплообменника находится внутри печки. От контакта открытого пламени и трубок бойлера сразу начинается теплопередача. Вода в радиаторе закипает и поступает в систему отопления. Оттуда её направляют в трубы водоснабжения. Теплообменник испытывает большие перепады температуры (контраст между температурой воды и жара внутри печи).

    Теплообменник прямого сбора тепловой энергии располагается прямо в активной зоне

  2. Сбор вторичного излучения обогревателя. Контур бойлера расположен вне обогревателя. Находясь снаружи, он собирает вторичное тепловое излучение нагретой металлической поверхности. Степень нагрева теплообменника ниже, чем в предыдущем случае, перепады температур не столь значительны. Вода в контуре устройства начинает нагреваться после разогрева печурки.

    Водяной контур теплообменника нагревается за счёт вторичного излучения тепловой энергии от корпуса печи

Фотогалерея: распространённые виды теплообменников

Внутри бойлера образуются минеральные соли. Поэтому вместо воды целесообразнее использовать антифриз или тосол, в которых содержатся присадки, препятствующие образованию минеральных осадков.
Самые распространённые конструкции теплообменников:

  • встроенный в печку бак с водой — ёмкостной бойлер;
  • трубный котёл — бак в виде водяной рубашки вокруг печки или дымохода — ёмкостной теплообменник;
  • магистральные бойлеры — спираль змеевика или водовод, проходящий в активной зоне теплопередачи.

Расчёт основных параметров буржуйки с водяным контуром

Для просчёта размеров печки с водяным контуром необходим рисунок, чертёж или эскиз будущего устройства. Это поможет избежать ошибок при изготовлении.

Выбрав подходящий проект, определяем параметры: длину, высоту, ширину. Считаем размеры топочного отделения, длину и диаметр трубы, высоту над полом.
Для буржуйки характерны высокие температуры внутри котла, потому следует использовать металл толщиной более 3 мм. Или раз в 2–3 года проводить плановый ремонт.

Подготовительные работы перед сборкой обогревателя

Буржуйка является источником повышенной пожароопасности. Поэтому размещая её в углу помещения или около стены, необходимо:

  1. Повесить на печь защитные экраны.
  2. Поднять её от пола, а пол под ней возле дверей топки и зольника защитить кафельной плиткой или асбестовыми плитами.

    Стены и пол в месте установки буржуйки должны защищаться несгораемыми материалами, а сама печка —подниматься на теплоизолирующее основание

  3. В стене разметить отверстие дымохода. Наметить его крепление на внешних стенах.
  4. Наметить расположение расширительного бака.
  5. Провести магистрали с водой.
  6. Выбрать модель бойлера.

Отбор тепла водяным контуром из активной зоны котла понижает температуру горения, снижает тепловое излучение печи. Теплообменник влияет на процесс горения как ведро воды на костёр. Внутри топки появляется холодная зона рекуператора, которая не даёт топливу полностью сгореть, вызывая образование сажи в дымопроводе и дыма над печной трубой. Буржуйка будет постоянно дымить.

Необходимые материалы и инструменты

Для изготовления печурки-времянки понадобятся следующие инструменты и материалы:

  1. Болгарка.
  2. Электро- или газосварка.
  3. Электрическая дрель и свёрла.
  4. Слесарный инструмент: плоскогубцы, молоток, напильник, шлифовальная бумага, линейка, метчик.
  5. Сантехника: фитинги-американки, гайки под фитинги, шарнирные краны, переходники.
  6. Уплотнитель или силикон для фитингов.
  7. Металлический лист из легированной стали.

В качестве основы для изготовления печи могут использоваться:

  1. Металлические бочки объёмом от 20 до 200 л.
  2. Автомобильные диски от 2 шт.
  3. Баллоны из-под пропана или углекислоты.
  4. Толстостенные металлические трубы диаметром от 150 до 350 мм.
  5. Металлические фляги для воды на 20, 30 или 40л.

    Одним из самых популярных решений для изготовления буржуйки своими руками является переделка старого газового баллона

Если указанные материалы есть под рукой, значит, уже 2/3 конструкции будущей печки готово. Осталось лишь собрать всё в единое устройство.

Изготовление обогревателя и устройство магистрального бойлера на дымоходе буржуйки

Выбираем доступный материал для изготовления устройства. Учитываем, что для алюминиевого рекуператора материала нужно в два раза больше, чем для медного из-за свойств теплопроводности.
Для установки печи с теплообменником высотой в 500 мм понадобится:

  1. Медная или алюминиевая трубка диаметром 16 мм длиной 50 м.
  2. Газовый баллон или баллон из-под сжатого газа.
  3. Труба для дымохода диаметром 150–210 мм.

Пошаговая инструкция изготовления времянки с бойлером:

  1. Обрезаем газовый баллон. Подвариваем ножки.

    Сначала у газового баллона необходимо срезать верхнюю часть

  2. Вырезаем отверстие для дымохода диаметром 150–210 мм.
  3. Делаем отверстия для колосника диаметром 30 мм (24–25 шт.) в нижней части баллона. Приток воздуха через топочное отделение должен соответствовать диаметру дымохода.

    В нижней части баллона делаются отверстия для удаления золы и образования тяги

  4. Металлический лист сгибаем и привариваем к нижней части или к ножкам. Так мы формируем зольник. Если помещение позволяет, можно сделать коробку для сбора золы и поставить под буржуйку.

    К поверхности, где просверлены отверстия, привариваем металлическую коробку для устройства зольника

  5. Изготавливаем дверцу печки. Паяем ручку к крышке. Крепим навес. Прикрепляем крышку к топке. Дополнительного воздуховода не нужно, достаточно притока воздуха через отверстия колосника.

    Для горения топлива достаточно воздуха, который будет поступать через отверстия колосника

  6. На трубу дымохода аккуратно наматываем трубку теплообменника (медь или алюминий). Чтобы он не пружинил, его стоит припаивать через один виток к дымопроводу. Для этого воспользуемся сваркой.
  7. Закончив сборку теплообменника, на концах трубок с помощью фитингов крепим переходники с кранами. На нижнем патрубке устанавливаем тройник с шарнирным краном для слива и заправки воды в теплообменник.
  8. Проводим гидравлические испытания. Следует набрать воду в получившуюся систему и провести испытания под давлением в 4–6 атмосфер. Избыточное давление позволяет испытать прочность всех узлов, соединений и проверить герметичность.

Видео: буржуйка с водяным контуром

Устройство ёмкостного теплообменника на дымоходе буржуйки

Собираем ёмкостной рекуператор, пользуясь схемой.

С помощью печки-буржуйки очень удобно наполнять горячей водой накопительный бак

Пошаговая сборка печки с водяной рубашкой:

  1. Берём трубу диаметром 250–300 мм или пользуемся углекислотным баллоном.
  2. Взяв толстый лист металла, вырезаем болгаркой две металлические квадратные пластины. Размер пластин чуть больше диаметра баллона (350х350 мм).

    Отверстия под топку и поддувало вырезаются одно под другим при помощи болгарки

  3. Проделываем внутри пластин отверстия под дымоход (118 мм). В баллоне болгаркой вырезаем вверху и внизу отверстия такого же диаметра. Делаем из баллона трубу.
  4. Припаиваем к углекислотному баллону две гайки диаметром 35–50 мм. Верхнюю в 3–5 сантиметрах от одного конца. Вторую на таком же расстоянии от нижнего края.
  5. Тщательно обвариваем внешние стороны обеих гаек.

    В нижней и верхней части углекислотного баллона привариваются гайки к которым будут подводиться трубы с теплоносителем

  6. Привариваем к трубе расширительного бака металлические пластины.
  7. Внутри пластин прожигаем сквозные отверстия. Обрабатываем отверстие напильником.
  8. Вставляем дымоход в получившуюся конструкцию.
  9. Привариваем его к пластинам или к краям баллона. Обрезаем лишнее. Обрабатываем швы напильником.

    На финальном этапе крепится дымоход, а сварочные швы обрабатываются напильником

  10. Заправляем систему водой, проверяем наличие утечек. Проводим гидравлические испытания, как в предыдущем случае. Рекомендуемое давление 2–4 атмосферы.

    Необходимо проверить все места соединений при рабочем давлении в 2–4 атмосферы

  11. Присоединяем теплообменник к водяной системе, заправляем воду, разжигаем печь.

Водонагреватель в бане вполне можно снабжать горячей водой через теплообменник печи

Особенности эксплуатации печки с водяной рубашкой

  1. Желательно установить в гидросистему датчик температуры и давления.
  2. Необходимо регулировать тягу в колосниках и в дымоходе.
  3. Водяной контур в обоих типах теплообменников нужно снабдить расширительным бачком.
  4. Водяная система магистрального типа нуждается в циркуляционном насосе, установленном на обратке, т. е. на нижней трубке.
  5. Устройству с ёмкостным баком необходим циркуляционный насос, если диаметр отводов меньше 75 мм.
  6. Необходимо предусмотреть место слива воды.
  7. Нельзя топить печь без воды — теплообменник может прогореть.
  8. После эксплуатации необходимо сливать воду.

Изменение температуры в теплообменнике происходит за счёт скорости горения печи. Тепло переходит в излучение, вода нагревается в дымоходе, а ещё через полчаса и в трубах. Система инерционна из-за высокой теплоёмкости воды, поэтому нужен большой запас топлива.

Буржуйка — огнеопасная конструкция, необходимо завести и разместить рядом огнетушитель и багор.

Чистка и ремонт печи

При регулярном использовании нужна чистка дымохода. Появление слоя сажи в 2–3 мм снижает тягу и уменьшает теплоотдачу.
Можно разбирать дымовую трубу и чистить её ершом, но это трудоёмко и не всегда возможно. Если буржуйка эксплуатируется ежедневно, то следует чистить дымоход огнём:

  • раз в неделю протапливать печку осиновыми дровами. У осины высокая температура горения, которая сжигает сажу в дымопроводе. Подкладывать понемногу, после основного розжига;
  • после разжигания огня вместе с дровами добавлять хорошо просушенные картофельные очистки. На одну засыпку требуется примерно половина ведра. Достаточно делать это раз или два раза в неделю и дымоход будет чист от сажи. Этот метод не сработает, если дымоход уже зарос слоем сажи в 1–2 см, в этом случае очистки только размягчат сажу, а счищать её со стенок трубы придётся ершом или металлическим скребком;

    Сжигание картофельных очисток вместе с дровами защищает дымоход от образования налёта сажи

  • использовать специальные дрова или гранулы, которые добавляются в топку во время горения. Самое известное средство — «полено Трубочист». Его сжигают вместе с дровами примерно один раз в полгода. Лучше всего класть его на горячие угли, оставшиеся после топки печи. Отличительной особенностью этого изделия является то, что оно продолжает действовать в течение двух недель после применения, постепенно размягчая сажу на стенках трубы.

    Полено сгорает в печи примерно за 1,5 часа и действует потом в течение двух недель, размягчая и удаляя сажу со стенок дымохода

Основными мероприятиями по ремонту печи являются:

  1. Ремонт трубы. Труба дымохода — самое слабое место у буржуйки. Если она прогорает — её нужно менять.
  2. Ремонт теплообменника. Магистральный теплообменник можно снять, отпаяв его от корпуса печи. А вот ёмкостной контур придётся сваривать заново через несколько лет.
  3. Устранение дефектов корпуса печи. Если прогорает стенка или задняя поверхность, обычно на этот участок наваривают металлическую заплату. Щели можно заварить обрезками металлических прутов.

Все операции довольно просты и понятны, поэтому обслуживание печи-буржуйки не доставит больших проблем.

Видео: печка-буржуйка для гаража и чистка дымохода

Уже третью сотню лет служит нам печь, изобретённая Бенджамином Франклином. Она по-прежнему проста в изготовлении и неприхотлива в работе. Буржуйка с водяной рубашкой — это не только отопление и приготовление пищи. Это горячая вода в доме, на садовом участке, в гараже, на складе или на стройке. Новые технологи придали этой печке актуальность и в наши дни.

Оцените статью:

(0 голосов, среднее: 0 из 5)

Недостатка доступного твердого топлива в России нет и не предвидится. Печь с водяным контуром стоит много дешевле котла: цены на отечественные отопительные печи с водяным регистром начинаются от 16 000 руб; усредненная по моделям стоимость такой печи ок. 40 000 руб. Более-менее приличный котел на ту же тепловую мощность стоит втрое-впятеро дороже. Дрова в отдаленных регионах зачастую бесплатны – лесники только рады будут, если кто-то валежник уберет. Древесное топливо экологично: время роста дерева до пригодности в дело соответствует времени протекания естественных климатических циклов, а при сжигании дров выделяется ровно столько углекислого газа, сколько дерево его изъяло на построение себя. Если топить ископаемым топливом, то рассредоточенный по большой площади и растянутый во времени суммарный выброс парниковых газов от множества домовых печей природа «переваривает» много легче и быстрее, чем залповый от ТЭЦ той же мощности.

Построить кирпичную или изготовить металлическую печку дело довольно хитрое, но станочного парка и производственных условий не требующее. См. напр., видео проект кирпичной печи с контуром водяного отопления для частного дома:

Видео: пример проекта печи с водяным контуром для частного дома

Покупная печь относительно недорога, но доставка тяжелого и объемистого предмета в места отдаленные может обойтись больше его стоимости: за морем телушка полушка, да рубль перевоз. В таком разрезе вопрос: «А нельзя ли сделать печь с водяным контуром своими руками?» вполне правомерен. Но, к сожалению, конструкция печи сложилась в те времена, когда о водяном отоплении еще и не думали. Современные высокотехнологичные печи работают на тех же принципах, как и круизные лайнеры плавают точно так же, как триремы времен Архимеда. Построить или правильно выбрать для покупки печь с контуром водяного отопления возможно, но при этом нужно учесть ряд специфических моментов, о чем и написана эта статья.

Примечание: первый из этих моментов – эстетический. Не надейтесь, что печка, питающая батарею отопления, будет выглядеть так, как показано слева на рис.:

Бытовые печи с водяным контуром

В лучшем случае вы получите то, что в центре. А может быть, и то, что справа. Поэтому, если для вас печь еще и украшение дома, нужно трижды и трижды подумать – а поставить ли все-таки для отопления котел? Печь ему помехой отнюдь не будет, см. в конце.

О недостатках и достоинствах кирпича

Кирпичная печь – сложное тяжелое сооружение, требующее под себя отдельного фундамента и производства в доме капитальных строительных работ. Встроить водяной контур в кирпичную печь гораздо сложнее, чем в стальную, см. далее. Но в то же время:

  • Кирпичная печь поддерживает в доме оптимальную влажность: поглощает избыток паров воды из прохладного воздуха и отдает их при нагреве во время топки.
  • Она же устанавливает в помещении оптимальное для здоровья температурное поле: от стен к центру все теплее.
  • Сокращает теплопотери дома: потоки нагретого печью воздуха создают перед окнами нисходящую тепловую завесу, много более эффективную, чем восходящая от регистров (батарей отопления) под окнами.
  • Выравнивает микроклимат в доме: летом поглощает некоторую часть избыточного тепла и через фундамент отводит его в грунт. Зимой таким же образом немного подогревает дом.
  • По причине в пред. пункте стабилизирует осадку здания, делает его более надежным, устойчивым и долговечным.

Примечание: в истории строительства известно немало случаев, когда крепкие дома, переведенные с печного на центральное отопление, после демонтажа печей начинали разрушаться.

В чем суть проблемы

Отопительный котел придуман именно для того, чтобы заменить печь как теплогенерирующий прибор в системах отопления (СО). Котел – устройство непрерывного действия требующее от пользователя, в идеале, только периодической догрузки топлива и сезонного ухода. Его принципиальное отличие от печи – автоматика, поддерживающая оптимальный для заданного режима работы режим горения. Автоматика не обязательно электронная; она может быть энергонезависимой комбинацией биметаллических пластинок, пружин и рычагов.

Печь – прибор периодического действия с ручным управлением, потому она и дешевле. Дело не в коробочке с автоматикой. Дело в самих основах подхода к конструированию и производству. Конкретно – в способах организации полного сжигания топлива. Если продолжить судостроительную аналогию, то котел уже не водоизмещающее судно, а глиссер. Который тоже может плавать, как пароход, но полностью свои качества покажет, только выйдя на реданы. Однако для глиссирования нужна относительно спокойная вода; правильно построенная и налаженная СО, образно говоря, для котла таковой и является. Печь (продолжая ту же аналогию) под управлением опытного экипажа может идти полным ходом на значительном волнении. Благодаря такому запасу эксплуатационной выносливости и возможно приспособить печь под водяное отопление. Полный ход (все та же аналогия) будет тише, чем у глиссера (предельная тепловая эффективность 60-65% против 80-95%), но, «идя на экономической скорости в спокойной воде», удельный расход топлива на отопление единицы кубатуры дома может не превысить такового котла.

Примечание: тепловая эффективность теплогенерирующих приборов – полный аналог КПД для ДВС.

Покупать или строить?

В продаже имеются только металлические печи с водяным контуром. Фундамент и разгром в доме для установки металлической печи не нужны, но и полезными качествами кирпичных она не обладает. В энергоэффективном доме (см. далее) можно ставить только металлическую печь. Выпускают такие многие печные фирмы, в т.ч. зарубежные ABX (Чехия), MBS (Сербия), EdilKamin (Италия). Тут, во-первых, нюанс: не спутайте с банной печью, снабженной водогрейкой для ГВС; для отопления банные печи непригодны. Отличия, если в спецификации не указано, что печь именно отопительная – банная печь всегда с каменкой. Второе – та же печь, но с водяным контуром, в продажу часто идет как котел. Как отличить от настоящего котла? По наличию варочной поверхности и топочной дверцы со смотровым стеклом. Котел не предназначен для посиделок у огонька. Третье – EdilKamin построены по схеме с водяной рубашкой и не предназначены для использования в качестве основных отопительных приборов; это фактически печь-камин с водяным контуром, см. ниже. И, наконец, российские печи с водяной рубашкой Бренеран (признак – «Аква» в названии) должны устанавливаться в нежилом помещении или в отдельной котельной, но для дачи Бренераны самое то: именно Бренеран Акватэн стоит до 20 000 руб. (без доставки). О других отечественных печах с водяным контуром см. видеообзоры:

Видео: обзоры печей с водяным контуром


Кроме того, если вы намерены купить печь для водяного отопления, учтите:

  1. Для фабричных печей с водяным контуром действительны все указанные далее эксплуатационные ограничения;
  2. Если отопительный котел часто продается с полным комплектом штатной обвязки, то печь – всегда без нее. Подбор и монтаж обвязки – особая непростая тема, а ее стоимость может перекрыть разницу в цене печи или котла;
  3. В продаже имеются также каминные топки с водяным контуром. Это ни в коем случае не основные отопительные приборы, что бы там не обещали в рекламе! Каминная топка с водяной рубашкой (как и печь EdilKamin) включается в действующую локальную (домовую) СО с котлом для экономии штатного топлива или в СО энергоэффективного дома, см. далее.

Примечание: включать дополнительные теплогенерующие приборы в действующую СО нужно с несколькими степенями защиты от их нежелательного влияния друг на друга, см. напр. ролик ниже:

Видео: об опасности камина с водяным контуром

Подвал как критерий решения

В целом, если ваш дом с подвалом, в первую очередь нужно рассмотреть вопрос о приобретении и установке котла. Подвал всегда даст возвышение регистров над отопительным прибором, необходимое для построения простой, недорогой и энергонезависимой гравитационной СО (см. далее). Тепло от печи (камина) без водяного контура для стряпни и/или любования огоньком под коньячок с икоркой даром не пропадет: автоматика котла его «учует» и сэкономит штатное топливо.

Сопутствующие ограничения

Вспомним поговорку «лохматых» годов: бесплатный сыр бывает только в мышеловке. Отопительная печь с водяным контуром строится и эксплуатируется с серьезными ограничениями сравнительно с простой:

  1. Теплообменник нельзя замуровывать в тело (строение) кирпичной печи: разность ТКР (коэффициентов термического расширения) его и строения печи очень скоро выведет из строя и то, и другое;
  2. Если топка с водяной рубашкой, то добиться оптимального по расходу топлива хода печи/камина невозможно. Поэтому приборы такого типа могут служить только дополнительными в действующей локальной СО;
  3. Теплообменник печи с водяным контуром должен целиком обтекаться топочными или дымовыми газами;
  4. Запускать печь/камин с водяным контуром при порожней СО недопустимо. Если это отопительно-варочная печь, используемая круглогодично, в ней должен быть переключатель хода зима-лето, а теплообменник должен устанавливаться только в зимней части строения печи;
  5. Подпускать воду в СО снизу, т.е. сразу в печь, можно, только если она (печь) стальная и подпитка снизу указана как штатная в спецификации производителя. СО с кирпичной печью подпитывается холодной водой только и только сверху, от расширительного бака;
  6. Поскольку в СО с периодически топящейся печью теплообменник испытывает регулярные знакопеременные термические нагрузки, строить с печью СО закрытого типа с избыточным давлением недопустимо;
  7. По причине в пред. пункте строить СО с печью постоянно заполненной антифризом бессмысленно: дорогой теплоноситель еще до окончания текущего отопительного сезона состарится, деградирует и пропадет;
  8. По окончании отопительного сезона теплоноситель (вода) из СО обязательно сливается. Это необходимо для образования в трубах плотной пленки гидроокиси железа, предотвращающей их дальнейшую коррозию;
  9. Перед началом след. сезона система заполняется водой, герметизируется и опрессовывается подкачкой воздуха с расширительный бак до 2,2 ати;
  10. Заполнение системы нужно производить при наружной температуре не ниже 15 градусов;
  11. Отопительный прибор запускается не ранее чем через сутки после опрессовки системы, но и не ранее, чем температура теплоносителя сравняется с комнатной;
  12. Дровяная печь с водяным контуром должна протапливаться с промежутками между топками не более 12 час независимо от теплоемкости строения печи и внешних условий, т.е. печи нельзя давать полностью остывать. Объясняется это невысокой теплотворной способностью дров и высокой вероятностью выпадения кислотного осадка из древесных дымовых газов.

Примечание: строить с печью СО типа ленинградка нельзя – для лениградки нужны избыточное давление и принудительная циркуляция.

Печь и СО

Главное, что нужно знать, если вы решите строить печь с водяным контуром сами: для полного сгорания топлива в топке печи и достижения ею предельной тепловой эффективности температура под сводом топки, где догорают пиролизные газы, должна составлять не менее 1100 градусов. В то же время для пиролиза, полностью «высасывающего» из топлива летучие компоненты, оптимальна температура 400-600 градусов, а для загорания остаточного аморфного углерода топлива – 600-800. Температура внешней поверхности теплообменника в принципе нужна повыше, это позволяет выполнить его меньших размеров (см. далее), но стального не более 400 градусов, а чугунного не более 600 (при давлении в системе, равном атмосферному), чтобы исключить вскипание теплоносителя. Характерный размер теплообменника, устанавливаемого в топке печи – 0,3-0,5 м; устанавливаемого в дымовых каналах – 1-2 м. Еще одно: если температура в дымовых каналах упадет ниже 200 градусов, высока вероятность выпадения в печи кислотного осадка. Если печь топится бросовым (некондиционным) топливом, никогда полностью не сгорающим – также усиленное осаждение сажи в печи и дымоходе.

Зная эти обстоятельства, и возможно успешно построить печь с водяным контуром для отопления дома. Задача такова: встроить в печь теплообменник, принимающий достаточное количество тепла, но не сбивающий температуру в месте установки ниже допустимой. Печь для этого проектируется заведомо завышенной мощности: на 10-15% больше, чем нужно для обогрева дома. Эти 10-15% надо отдать на поддержание правильного хода (режима работы) печи с учетом теплоотдачи на сторону. Благодаря более равномерному распределению тепла в доме его теплопотери, зависящие от разности температур внутри и снаружи, падают, и экономия топлива за сезон составит 20-25%; до 30% в комбинированной СО (см. далее). Чистый выигрыш по затратам на топливо за сезон – 10-20%, а проигрыш сравнительно с отоплением от хорошего котла – 5-10%.

Примечание: печь с отопительным контуром позволяет построить относительно недорогую и доступную для монтажа своими силами гравитационную СО в доме без подвала, см. далее. Котел для гравитационной СО обязательно должен стоять в подвале, а если его нет – нужна энергозависимая СО с принудительной циркуляцией, также см. далее.

Еще о сложностях с кирпичом

У кирпичной печи есть одно, с точки зрения СО, «недружественное» качество: их тепловые постоянные времени (это то, что в просторечии называется тепловой инерцией) примерно равны. Тепловая инерция металлической печи на порядок меньше, чем у СО. Если система выйдет из режима, «вогнать» ее туда обратно возможно оперативной регулировкой хода печи. С кирпичной печкой так получится далеко не всегда: все оно вместе может «зациклиться» на неэкономичном и даже аварийном режиме (выражаясь «по-умному» – оказаться в метастабильном состоянии). Тогда придется или мерзнуть, дожидаясь следующей топки, или даже срочно гасить печь. Средство почти исключить «зацикливание» – топить печь 3 раза в сутки с промежутком 7-9 час (спозаранку, в середине дня и на ночь), а в самые холода – 4 раза с промежутком 6 час.

О печах на тлении

Если поискать в каталогах продукции отопительные печи длительного горения с водяным контуром, то таких не найдется. Года 3-4 тому назад мелькала угольная печка «Беспризорница», но сейчас и ее не видно. И это неспроста.

Печь длительного горения «вытаскивает» тепло из топлива медленно и постепенно. С другой стороны, эти печи критичны к температуре газов над массой топлива; для разных конструкций она колеблется в пределах 600-1000 градусов. Немного ниже – печь гаснет и спекшуюся массу из нее очень трудно выковырять. Выше – переходит на пламенное горение, для нее аварийное, а хозяевам грозящее большой бедой. Пламенная печь в том и другом случае просто съест больше топлива.

Иными словами, тепловой баланс в печи длительного горения должен поддерживаться гораздо точнее, чем в пламенной. «Лишнего» тепла (пригодного для использования) печь «на тлении» либо дает недостаточно для поддержания минимально необходимой температуры обратки в СО, либо вспыхивает. Поэтому печи длительного горения с водяным контуром и ручной регулировкой режима пригодны как водогрейные для ГВС, также понемногу накапливающей тепло в изолированном расходном баке. А чтобы приспособить печку длительного горения для отопления, ее нужно снабдить хотя бы простейшей автоматикой, оперативно регулирующей подачу воздуха. И получится… котел длительного горения. Которые давно уж выпускаются промышленностью и успешно эксплуатируются. Что же касается самодельной печи на тлении для отопления, то это как раз тот вариант, ради которого не стоит ломать ни голову, ни руки.

Строим печку

Браться самому за постройку печи с отопительным контуром имеет смысл, если у вас в достатке дешевых или даровых дров. На более энергичном топливе (напр., на угле) печь со значительным отбором тепла на сторону приобретет свойства, близкие к печи длительного горения, см. выше. Чтобы она работала правильно, проект нужно тщательно рассчитать, промоделировать, довести на опытном образце и подвергнуть всесторонним испытаниям. Кроме того, печь на дровах с водяным контуром нужно строить кирпичную. Все есть яд, и все есть лекарство – ее большая тепловая инерция сделает конструкцию не столь чувствительной к согласованию параметров теплообменника и строения печи. Далее мы рассмотрим особенности изготовления того и другого, учет которых позволит упростить расчеты или построить печь без них по известному образцу.

Регистр

Сердце печи – теплообменный регистр или просто регистр. Первое, с чего начинается его изготовление – расчет площади теплового контакта. Потом выбирается конфигурация регистра (см. далее), его материал и место расположения в печи. Затем под регистр проектируются либо топка, либо канальная система, а уж по ней вся печь. В последнем случае нарушается общепринятая схема проектирования печи – от топки к трубе, поэтому может понадобиться перерасчет на стадии проектирования.

Площадь теплоконтакта

Регистр должен принять от печи столько тепла, сколько необходимо по расчету для отопления дома, исключая комнату с печью. Тепловой поток в регистр определяется на первый взгляд несложно: Q = kS(ΔT), где:

Q – тепловой поток, Вт/с;

k – коэффициент теплопередачи для материала теплообменника заданной толщины;

S – площадь теплового контакта регистра с теплоотдающей зоной печи;

ΔT – эффективная разность температур теплоотдающей зоны и теплоносителя в регистре.

Последний параметр самый каверзный, т.к. ΔT есть сложная функция зависимостей изменения температуры как в пространстве, занятом регистром, так и во времени на протяжении топки и последующей теплоотдачи печи. С достаточной в нашем случае точностью можно считать при расположении регистра в топке ΔT=800 градусов, при его размещении в колпаке колпаковой печи ΔT=550 градусов и в дымовых каналах канальной ΔT=350 градусов. Тогда 1 кв. м регистра из стали толщиной 3 мм передаст теплоносителю 12, 8,25 и 5,25 кВт соотв., а чугунный со стенками в 4 мм – вдвое меньше.

Материал и форма

В топке печи тесно, и там помещают регистр из достаточно хорошо проводящей тепло стали. Подойдет обычная конструкционная толщиной 3-4 мм; в зоне, где выше 1000 градусов, правильно сконструированный теплообменник не окажется. В каналы нужно ставить кислотоустойчивый чугунный регистр. Колпаковые печи с отопительным контуром без точного расчета строить не надо: циркуляция газов под колпаком дело тонкое. Если наугад сделанный регистр ее собьет, КПД печи сильно упадет и чистить ее придется очень часто.

Теплообменные регистры для печей с водяным контуром

Крышеобразный регистр-«домик» (поз. 1 и 2 на рис.) имеет наибольшую относительно его размеров и расхода материала принимающую тепло поверхность, но топка под него нужна высокая, чтобы «горячий» коллектор подачи не охлаждал зону догорания пиролизных газов. При проектировании печи с таким регистром за уровень свода топки принимают воображаемую плоскость, секущую места перелома вертикальных ветвей труб в сходящиеся. Величина принимающей поверхности регистра-домика считается равной геометрической площади его наружной поверхности.

Регистр, сварной из стального листа (поз. 3) – не вариант. Его принимающая тепло поверхность почти вдвое меньше геометрической, а термические напряжения с больших контактирующих с пламенем плоскостей «перетекут» на швы и скоро выведут регистр из строя.

Чертежи теплообменника (теплообменного регистра) для печи с водяным контуром

В низкую топку нужно ставить более металлоемкий коробчатый регистр (поз. 4), причем от его верха до свода топки должно остаться не менее 15 см. Чертеж коробчатого регистра «на все случаи жизни» дан на рис. справа. При его техническом проектировании расчетную величину принимающей поверхности умножают на 1,25.

В качестве чугунного регистра подойдет старая батарея-«гармошка», поз. 5 на рис. выше. Величина излучающей поверхности одной секции чугунных батарей (в данном применении – принимающей тепло) есть в справочниках по теплотехнике и коммунальному хозяйству. Любой поисковик выдаст сводку сразу, нужно только промерить имеющуюся у вас и определиться по таблице, какого она типоразмера. А по поверхности одной секции находится или необходимое их число, или общая площадь наличной батареи.

Постройка печи

Топка печи с водяным контуром обязательно должна быть шамотной, легко нагревающейся и хорошо держащей тепло. Печь с кирпичной топкой регистр выстудит и заставит дымить, даже если он где-то далеко в каналах. В последнем случае (чугунный регистр в канальной печи) желательно все тепловое ядро ее строения выложить шамотным, а регистр ставить поближе к хайлу (выходу из топки в первый колодец), чтобы температура на ближнем к топке его конце была не ниже 400 градусов.

Строительство печи с водяным контуром

Печь с водяным контуром строится «от регистра». После закладки фундамента печи и кладки ее постели (первые 2-4 сплошных ряда кладки строения печи) регистр промеряют к месту (слева на рис.), монтируют и жестко крепят в системе, и вокруг него возводят печь (в центре). Крепить регистры временно (справа) и окончательно монтировать систему после постройки печи нельзя – очень легко повредить и то, и другое! Также недопустимо крепить регистр в печи любым способом: он должен свободно в ней лежать. Выходы труб регистра за пределы строения печи ни в коем случае не замазываются! Их после полной просушки печи плотно набивают асбестовым шнуром, чтобы получилось газоплотное соединение. Если в печь будет «сифонить» воздух, она обязательно задымит, а наружу из нее пойдет угар. Дополнительно о постройке печи с крышеобразным регистром в топке см. сюжет

Видео: кирпичная печь с водяным контуром

Чугунный регистр из старой батареи маломощный. Печь с ним более подойдет для отопления дачи, напр., с жилой мансардой. Всесезонная домовая печь с контуром отопления будет представлять собой уже весьма солидное сооружение.

Схемы устройства таких печей даны на рис.:

Схемы печей с водяным контуром и переключением хода зима-лето для отопления дачи и жилого дома.

Слева – дачная. Поскольку дачные печи топятся в основном бросовым топливом, на котором предельной экономичности печи все равно не добьешься, печь целиком кирпичная. Для перехода на летний ход верхнюю задвижку открывают, а нижнюю закрывают. В домовой печи справа на рис. (переключатель зима-лето условно не показан) применены стальные регистры большой площади в каналах. Чтобы исключить выпадение кислотного дождя (при правильной топке печи, разумеется) все ее тепловое ядро выполнено шамотным, т.е. повышенной теплоемкости. В таком исполнении вероятность образования кислотного конденсата минимальна.

Печь в системе

Правильно построить отопительную печь с водяным контуром мало. Под нее нужно еще и правильно разработать СО, и надлежащим образом включить в нее печь.

Пройдемся вкратце по способам организации СО. Будет ли наша система однотрубной, 2-трубной, последовательной, параллельной или смешанной, вопрос важный, но другой – с точки зрения эффективности использования тепла печи для отопления дома. С точки зрения возможностей, стоимости, удобства, простоты и энергонезависимости сопряжения печи и СО важнее разобрать системы:

  • Открытую гравитационную (самотечную).
  • Открытую с принудительной циркуляцией.
  • Закрытую без избыточного напора.

Самотечная

Чисто термосифонных СО (наподобие систем охлаждения ДВС первых автомобилей) не существует – потери в длинных трубопроводах СО подавят термосифонную циркуляцию. Чтобы СО все-таки работала, на помощь ей нужно призвать некоторую, вполне определенную долю силы тяжести (в чисто термосифонной циркуляции доля гравитационного напора может быть сколь угодно малой).

Принцип действия гравитационной СО показан слева на рис.:

Устройство открытой грвитационной системы отопления

Если система задействована от печи в доме, выполнить условие, указанное в центре, невозможно, даже если батареи подвесить под потолком. В таком случае выручить может СО с высокорасположенным проточным расширительным баком (справа на рис.), он создаст необходимый для термосифонной циркуляции теплоносителя дополнительный напор. В централизованных СО система с проточным расширителем не применяется, т.к. требует большего расхода материалов, трудозатрат на обслуживание и, при массовом использовании, дает большие потери теплоносителя. Но в частном доме все это с лихвой компенсируется простотой, дешевизной и стабильностью работы данной СО. Изюминка ее – расширительный бак. Требования к нему таковы:

  • Емкости 200 л с избытком хватит для дома до 120-150 кв. м жилых.
  • Сделать бак удобно из бочки, поставленной на попа, т.е. вертикально.
  • Подпитка и запитка СО – только верхние через бак.
  • Бак должен быть надежно теплоизолирован: чтобы циркуляция пошла, воде в нем достаточно остыть всего на 1-2 градуса, а теплопотери от неизолированного бака будут чрезмерно велики.
  • Наполняется бак наполовину, как и обычный расширительный.
  • Чтобы избежать испарения теплоносителя и засорения его пылью, бак должен быть закрыт плотной крышкой с теплоизоляцией и воздушным дренажем.
  • Выходной патрубок выступает над днищем на 5-7 см, чтобы избежать засорения труб шламом.
  • Устье входного патрубка располагается не ниже 15 см над выходным, но не выше 20-25 к зеркалу воды при минимальном ее уровне, иначе возможно подсасывание воздуха в систему (вода из входного патрубка бьет ключом и может затянуть в выходной воздух).

Резервный (аварийный) электрокотел для систем водяного отопления с печью

Примечание: поскольку постоянно топить кирпичную печь и заправлять СО с ней антифризом нельзя, а зимняя дача с печью, кроме того, может быть оставлена на несколько дней, весьма желательно включить в систему аварийный электрокотел (см. рис. справа). Он поддержит температуру воды в системе выше точки замерзания; как правило – на уровне 5 градусов Цельсия. Правда, и электричества резервный котел скушает в сутки немало.

С насосом

СО с принудительной циркуляцией строят только с металлическими печами, если того требует спецификация изготовителя печи. Интенсивность теплоотдачи от кирпичной печи для этого слишком мала: и в доме будет холодно, и печь выстудится, а неиспользованное тепло улетит в трубу в виде несгоревшего топлива.

Для СО с печью, во-первых, из возможных схем систем с принудительной циркуляцией теплоносителя (см. рис.), нужно выбирать схему с высокорасположенным расширительным баком (выделено красным). При пропадании электропитания она обеспечит минимальную циркуляцию для того, чтобы система не разморозилась. Если резервного электрокотла нет, печь при этом нужно все время подтапливать, но понемногу, чтобы вода в системе не вскипела. Поэтому в такой СО необходим датчик температуры воды на подаче.

Схемы систем отопления открытого типа с циркуляционным насосом

Во-вторых, циркуляционный насос обязательно должен быть снабжен байпасом (обводным шунтом; bypass по англ. – обход) с обратным клапаном, см. рис. ниже. Без байпаса замерзнет и система, и насос, т.к. малюсенький термосифонный напор не продавит сквозь него воду.

Схема действия и внешний вид циркуляционного насоса системы отпления с байпасом (обводным шунтом)

Закрытая

Достаточно дорогие закрытые СО с мембранным расширительным баком применяются с печами довольно часто, т.к. компактны, работают и с металлической, и с кирпичной печью и относительно легко вписываются в интерьер дома: вся обвязка СО может располагаться в шкафчике рядом с печью (см. рис. в начале). Устройство закрытой СО, задействованной от печи, особенностей не имеет; обязательно наличие автоматического или ручного вентиля для обезводушивания системы, см. след. рис..

Устройство систем отопления закрытого типа

Варианты использования

Как видим, работ, хлопот и затрат на полноценное отопление дома от печи с водяным контуром более чем достаточно. Попробуем разобраться, в каких же случаях ее использование может оказаться целесообразным.

Вариант 1: энергосберегающий дом с теплоаккумулятором. В таких домах даже воздух вентиляции проводят через рекуператор, чтобы выходящий подогревал входящий. Сердце такого дома – теплоаккумулятор. Они бывают краткосрочного (до 2-3 суток) и длительного действия. Краткосрочные заполняются высококипящей теплоемкой негорючей жидкостью; в долгосрочных используются расплавы минеральных солей.

Вариант этот очень дорогой: даже один только суточный теплоаккумулятор стоит дороже хорошего котла с обвязкой и резервным электропитанием. Дом на 40-50 квадратов жилых с долгосрочным аккумулятором стоит несколько млн. USD, но дело и не в этом. Лучшие из современных теплоаккумуляторов на солях держат тепло до 3-4 мес. и окупиться хоть когда-нибудь способны только в краях, где суммарный годичный расход тепла в доме на все нужды, кроме отопления, превосходит таковой на обогрев дома за отопительный сезон. Нам до них далеко – географически и климатически. В средних широтах при относительно недорогом топливе теплоаккумулятор может в принципе сделать дом энергонезависимым, если будет хранить тепло год или более. Поэтому данный вариант рассматриваем только для общего развития.

Варианты использования печи с водяным контуром для отопления дома

Вариант 2: есть довольно обширный дом без подвала, есть доступное или даровое бросовое топливо, по качеству непригодное для котла, но кондиционное любого вида недоступно или дорого. В таком случае на печи с водяным контуром возможно построить комбинированную СО (в центре на рис.): удаленные комнаты подогреваются до комфортной температуры избыточным теплом от печи с чугунным регистром. Способности принимать тепло батареи-гармошки хватит на 1-3 комнаты, т.к. частично они греются и теплом непосредственно от печи. По той же причине вероятность размораживания системы крайне мала. Сама СО – простейшая открытая гравитационная.

Вариант 3: есть действующая СО с принудительной циркуляцией котлом в подвале, но штатное топливо для него дорого, а бросовое есть в наличии. Включаем в систему регистры прочих теплогенерирующих приборов. Параллельно, через обратные клапаны (справа на рис.), чтобы не сбивали с режима друг друга и всю систему. Расход штатного топлива за сезон резко уменьшается: избыточное тепло от прочих приборов теперь не уходит в окна и вентиляцию, а идет в трубу. Не в дымовую, а в отопительную, и гораздо сильнее помогает котлу экономить штатное топливо. Это единственное на сегодняшний день всегда и везде оправданное решение о приобретении или постройке печи (камина, печи-камина) с водяным контуром.