Печь из кирпича с котлом водяного отопления своими руками

Особенности кирпичных печей

Все виды конструкций подобного плана известны уже несколько сотен лет и давно доказали свою надежность. Но отдавая предпочтение такому отоплению нужно взвесить все за и против.

Чем хорош такой вариант

• Если пытаться обогреть дом при помощи обычной печи, работающей на твердом топливе, то в среднем 1м² конструкции способен обогреть 30м² площади стандартного дома с потолками до 3м. Соответственно получается, чем больше дом, тем больше нужно строить печь. Система же имеющая встроенные водяные регистры вырабатывает в 2,5 раза больше тепла и при этом может иметь достаточно скромные размеры.
• Если инструкция по укладке конструкций была выполнена в соответствии со всеми требованиями, то печь будет служить верой и правдой не один десяток лет. Профилактический осмотр и косметический ремонт под силу любому хозяину, в отличие от варианта с твердотопливным котлом.

Принцип нагрева регистров.

• На данный момент существует несколько распространенных проектов, если русская печь не для каждого помещения подойдет, плюс ее монтаж требует высокой квалификации, то шведские или голландские кирпичные печи с водяным отоплением своими руками, при большом желании, сложить можно.
• Еще одним положительным моментом такого отопления является то, что в данном случае совсем не обязательно строить сложные многоканальные конструкции, ели вопрос о наличии жарочной поверхности не стоит, то такую систему можно смонтировать на основе обычного камина.

Важно: если максимальное КПД традиционной кирпичной конструкции не превышает 50%, то при использовании хороших регистров, грамотной трубной разводки и врезанного в систему циркуляционного насоса для отопления. КПД может доходить до 85%, что вполне сопоставимо с современными твердотопливными котлами

Схема печи с котлом отопления.

• Не последнюю роль играет цена на стройматериалы и топливо. Саму конструкцию можно сложить из материала оставшегося после строительства дома. Что же касается топлива, то дрова, каменный уголь или брикеты не относятся к заоблачно дорогим видам и вполне доступны практически всем.
• Большинство конструкций оборудуется жарочной поверхностью и духовкой, что позволяет параллельно готовить пищу.

Изъяны системы

Чтобы запустить систему на проектную мощность потребуется время, в отличие от электрических агрегатов, на разогрев кирпичных стенок конструкции и теплоносителя в трубной разводке уйдет не менее получаса.

Схема отопления от камина.

• Если сравнивать с твердотопливными котлами сопоставимой мощности, то габариты таких конструкций будут намного больше. Плюс устанавливать их нужно, как правило, в центре жилища, что забирает достаточно много полезной площади.
• Любая твердотопливная отопительная система провоцирует образование достаточно большого количества пыли. Как вы не старайтесь, но убирать в помещении, где установлена кирпичная печь нужно будет намного чаще.
• Все конструкции подобного плана относятся к объектам повышенной пожарной опасности. Работать в автономном режиме они не могут. Помимо вероятности возникновения пожара, существует еще опасность распространения угарного газа при неправильной эксплуатации или закипания теплоносителя в системе, что также чревато неприятными последствиями.

Дата: 25 сентября 2021

Кладка топки и монтаж вертикального теплообменника

Змеевик котла монтируется на надежном основании из бетона. Но сначала на фундаменте нужно своими руками выложить зольник (поддувало), на котором будет стоять колосник. Установив теплообменник, приступают к кладке стенок топки из шамотного или печного камня. Толщина стенок равняется половине кирпича. Устанавливаются дверки:

1. Внизу у решетки колосника. Через нее чистят топливник от золы, а также используют для розжига.
2. Через верхнюю загружают топливо и тоже используют для удаления золы.

Твердое топливо допускается закладывать в котел в любом положении. Конструкция котла увеличивает время сгорания и уменьшает теплопотери. Высота дымохода от основания печи должна быть не менее 5 м.

Подготовительные мероприятия

Организация печного отопления подразумевает подготовку чертежей, выбор подходящего местоположения для труб и радиаторов, а также грамотный расчет мощности. Дальше изготавливается или покупается регистр и производится кладка конструкции со встроенным теплообменником.

Расчет мощности и габаритов

КПД теплообменника определяется материалами, из которых он изготовлен. Чугунные изделия серий МС-110-300 и МС90-300 обладают мощностью 0,14–0,16 кВт/кв. м для ребра. Учитывая такие цифры, можно спрогнозировать количество секций для обогрева каждого контура. На 10 кв. м площади нужно не меньше 1 кВт. Для здания на 60 кв. м. требуется регистр мощностью 5,5 кВт.

На КПД теплообменника влияют материалы, из которых он изготовлен.

Габариты печной системы составляют 1020x1160x2380 мм. Теплообменник имеет размеры 750x500x350 мм.

Необходимые материалы и инструменты

Для сборки печи нужно подготовить:

1. Достаточное количество шамотного и полнотелого кирпича с огнеупорными свойствами.
2. Топочную и поддувальную дверки.
3. Колосниковую решетку.
4. Стальные уголки и полосы.
5. Задвижки для печей и варочной камеры.
6. Предтопочный лист.

Принципы функционирования отопления

Отопление на основе печи с водяным контуром работает по принципу теплообмена. В топке печи от горячего воздуха нагревается вода, находящаяся в контуре. Она поднимается вверх по трубе и направляется в отопительную систему. Попадая в радиаторы (батареи), теплоноситель отдает свою тепловую энергию, а охлажденная жидкость обратно поступает в печной контур. Так обеспечивается замкнутый цикл системы.

Выделяется 2 основных типа данного отопления:

1. Самотечная система. В соответствии с физическими законами, нагретая вода поднимается вверх и самостоятельно устремляется в отопительную разводку, освобождая место для уже охлажденной жидкости. Такая система способна хорошо функционировать при небольшом количестве радиаторов и малой общей длине трубопровода.
2. Принудительная система. В радиаторах и по мере продвижения по трубам водный поток испытывает значительное сопротивление, что тормозит его. В разветвленных и достаточно длинных системах собственного давления часто оказывается недостаточно, а потому приходится к обеспечению принудительного движения теплоносителя. Для этого устанавливается электрический насос (чаще всего в обратной трубе).

Конструктивные особенности печи

Печь для водяного отопления отличается от обычной тем, что в нее встраивается водяной контур (теплообменник). Он содержит 2 патрубка: сверху — для подачи горячей воды в систему, снизу — для подключения обратной трубы с охлажденной жидкостью. Печь своим устройством должна обеспечить разогрев теплоносителя, проходящего по трубам.

Эффективность работы печи обеспечивается правильным выбором конструкции контура и места его расположения, с учетом следующих особенностей:

1. Конструкция. Печной теплообменник может изготавливаться из листового металла в форме емкостей (котлов), круглых или профильных металлических труб, сложных металлических конструкций (например, отопительная батарея).
2. Материал. Водяной контур изготавливается только из металла. По прочности и коррозионной стойкости идеально подходит чугун, но он сложен в обработке. Чаще всего используются стальные трубы или листы. Нельзя использовать в топке печи медь, т.к. ее температура плавления менее 1100ºС, а кратковременный разогрев в печи на дровах возможен до 1200ºС.
3. Размеры. Объем и протяженность контура должны обеспечивать горячей водой всю отопительную систему, с учетом постепенного ее охлаждения в каждом радиаторе. Точный расчет размеров теплообменника провести достаточно сложно, а потому этот процесс доверяется специалистам. Оценить размеры можно по необходимой мощности системы отопления. Практика показывает, что достаточная мощность обогрева составляет 1,1-1,3 кВт на каждые 10 м² площади помещения при стандартных потолках (высота 2,7-2,8 м). Теплообменник же в среднем отдает 6-8 кВт энергии с каждого своего 1 м² площади.

Также важно расположение контура в печи:

1. Самый эффективный разогрев теплоносителя обеспечивается при размещении контура непосредственно в топочной камере. Такой вариант монтируется при возведении новой печи или капитальной реконструкции с полной разборкой.
2. Для повышения долговечности теплообменника его можно отделить от топки тонкой перегородкой с хорошей теплопроводностью. В этом случае устраняется прямой контакт с открытым пламенем, и снижаются требования к материалу обменника. В таком случае для разогрева потребуется больше тепловой энергии.
3. Можно использовать значительную тепловую энергию отводящегося дыма. Установка контура в системе дымохода позволяет устранить необходимость уменьшения полезного объема топочной камеры.

Для обустройства водяного отопления используются печи разного типа. В частных домахпопулярны кирпичные печи с встроенным водяным контуром. В небольших домах можно использовать пиролизные печи длительного горения. В наше время можно просто установить покупную, готовую печь с водяным контуром.

Промывка теплообменника

Своевременная промывка и очистка таких устройств, позволяет служить таким приборам много лет безотказно. Особенно нуждаются в своевременной очистке теплообменники, которые в качестве теплоносителя используют разогретые газы от сжигания твёрдого топлива.

Как правило, в таких системах, пластинчатые каналы забиваются сажей, что резко снижает КПД такого устройства, а при чрезмерном забивании рабочих отверстий продуктами горения, устройство может полностью выйти из строя.

Для качественной очистки таких теплообменников, устройство полностью демонтируется и каналы, тщательно очищают от сажи с последующей промывкой пластин.

Контур, в котором циркулирует вода повышенной жёсткости, необходимо промыть специальным средством от накипи или раствором лимонной кислоты. При значительном слое известковых отложений, производят механическую очистку пластин. Для этой цели, коллектор срезается болгаркой по шву. Пластины очищаются от накипи, затем коллектор приваривается на прежнее место.

Подобным образом происходит очистка системы теплообмена “труба в трубе”. Если не удаётся химическим способом эффективно удалить накипь, труба разрезается, накипь удаляется механическим способом. Затем происходит сборка устройства.

Существует 2 типа теплообменников:

Поверхностный

Наиболее распространённый тип теплообменника, который получил распространение не только в системах отопления зданий, но и во многих производственных процессах. В качестве теплоносителя, который может быть использован для передачи тепла в таких устройствах, используется не только вода, но и водяной пар, различные минеральные масла и химические вещества.

Поверхностные модели разделяются на рекуперативные и регенеративные:

1. Рекуперативные – передают тепло через стенку теплоносителя.
2. Регенеративные – такие теплообменники функционируют в периодическом режиме. Сначала горячий теплоноситель нагревает поверхность теплообменника, затем к стенкам, которые аккумулировали тепло, подводится холодный теплоноситель.

Смесительный

При использовании такого вида устройств, происходит проникновение горячего теплоносителя в холодный. В результате такого смешивания, происходит прямая передача тепла. В системе отопления такой вид теплопередачи используется редко.

Обычно, смесительный способ, применяется при солнечном нагреве воды, когда теплоноситель из теплогенератора поступает в накопительную ёмкость, в которой происходит смешивание, горячей и холодной жидкости.

Легко ли сделать теплообменник своими руками и как установить отопление в доме: подавляющее большинство владельцев дач и загородных домов рано или поздно задаются вопросами.

Теплообменники – промышленные и бытовые технические устройства для передачи энергии между двумя средами с разной температурой. Среды называются теплоносителями и могут быть однородными (например, жидкость/жидкость) и разнородными (жидкость/газ). В быту это важная часть системы отопления. Он может быть нагревательным и охлаждающим. В большинстве случаев на границе двух сред имеется твердая перегородка с хорошей теплопроводностью. Среды никогда не соприкасаются между собой, передача энергии всегда идёт в одном направлении. Такие аппараты называются рекуперативными. В металлургической и химической промышленности есть также регенераторные устройства, в которых один и тот же теплоноситель то отдаёт, то забирает тепло. В отдельных случаях к ним относят смесители, в которых встречаются две струи газа или жидкости с разной температурой, но в техническом плане такое определение не выдерживает критики.

Варианты размещения теплообменника

Главный элемент печного агрегата имеет сложное строение. Его можно устанавливать как в дымоход, так и в топочную камеру.

В дымоход

При таком способе монтажа теплообменника топка будет накаляться равномерно и до предельного уровня. Интенсивность нагрева регулируется длиной змеевика.

Из-за отсутствия прямого контакта с огнем элемент дольше сохраняет эксплуатационные свойства. При этом установка теплообменника в дымоход приводит к увеличению габаритов свечи.

В уже готовое сооружение можно интегрировать регистр только после разборки дымохода. Чтобы избежать ошибок, нужно заранее спроектировать порядовку кладки.

В топку

Вариант повышает КПД печной системы, т. к. под воздействием дымовых газов труба будет накаляться до максимума. Внешние и внутренние змеевики слегка остужают наружные поверхности и поддерживают оптимальную степень нагрева.

Под воздействием газов труба печи будет сильно накаляться.

В теплообменнике есть 2 патрубка. Верхний совмещается с трубой и накопительным резервуаром, а нижний – с отопительным контуром.

Особенности системы

Обычная печь из кирпича состоит из таких компонентов, как камера для топки, зольник, колосники и дымоотводы. Эти компоненты простой русской печи наверняка знакомы любому жителю деревни. В визуальном плане современные типы печей практически ничем не отличаются от традиционных деревенских конструкций.

Основные характеристики печей с водяным отоплением

Традиционным печам свойственны такие характеристики, как:

• Простая деревенская печка за один час может выделить более 6500 Ккал тепла. Такого количества тепла вполне хватает, чтобы обогреть дом с небольшой площадью. Такая отопительная система будет идеальным решением для небольшого дачного домика. Печь с водяным отоплением, в которой главным компонентом является водяной котел, будет эффективней примерно в 2,5 раза. Посредством такой отопительной системы можно обогреть уже дом с куда большей площадью. Для того чтобы обогреть дом, потребуется такое же количества топлива, а значит, такая система будет более экономичной.
• Эффективной будет еще такая отопительная система, которая сочетает в себе печь и котел. Если работают одновременно обе системы, то их производительность увеличивается многократно. Тандем двух таких отопительных систем за один час работы может выделять более 21000 Ккал тепла. Такого количества тепла хватит на обогрев дома с площадью до 300 кв. метров.

Печь подключенная к водяному отоплению

• Чаще всего для такой отопительной системы используется такое топливо, как уголь или дрова. Цена на такое топливо не является высокой, а его транспортировка не должна вызывать особых трудностей. Дрова можно комбинировать одновременно с углем.
• Нет необходимости постоянно топить печи с водяным отоплением. Топливо можно закладывать в печь несколько раз в день. В помещении можно создать комфортные условия независимо от того, какая на улице погода или температура.
• Если сравнить коэффициент полезного действия традиционного печного отопления с комбинированной системой, то этот показатель повысится с 50% до 85%. Для отопления на дровах такой показатель можно назвать идеальным.
• Материалы, которые необходимы для организации такой отопительной системы, вполне доступны, и не входят в дорогую ценовую категорию.

Недостатки печей с водяным отоплением

Есть у печного отопления и свои недостатки, и было бы несправедливо их не перечислить.

Печь кирпичная с водяным отоплением может быть установлена не только в сельском или дачном доме, но и в элитных коттеджах. Обычно хозяева элитных домов стремятся к тому, чтобы такая печь для водяного отопления, помимо своих обычных функций, выполняла и декоративную роль. Во время эксплуатации такой комбинированной системы необходимо соблюдать некоторые правила безопасности и ухода за системой:

Печь для водяного отопления дома должна все время быть под контролем человека

Это касается не только вопроса загрузки топлива, но также и очистки зольной камеры.
Внимание к себе требуют также дымовые каналы. Перед тем, как развести огонь в рычаге, необходимо удостовериться в том, что задвижки дымового канала находятся в открытом положении.
Подобные системы можно использовать только в холодное время года

В теплый период года использовать такую печь отопления с водяным контуром для приготовления пищи будет нецелесообразным. Если необходимо приготовить пищу, то лучше для этих целей использовать другой альтернативный источник тепла.

Если вы хотите выполнить печи для водяного отопления дома на заказ, то лучше обратиться за помощью к профессионалам. Если же вашу печь изготовит неквалифицированный специалист, то не будет никаких гарантий, что печь будет функционировать нормально или будет полностью безопасной. Перегрев печи может вызвать некоторые проблемы, которые впоследствии приведут к полной поломке печи.

Обычная печь, как правило предназначена для обогрева небольшого помещения

Так как пламя имеет высокие температурные показатели, оно со временем нарушит целостность стенок котла. Это значит, что наступит время, когда теплообменник нужно будет поменять. Сделать это не так просто, так как нужно снять хорошую часть кладки.

Особенности кирпичных печей

Все виды конструкций подобного плана известны уже несколько сотен лет и давно доказали свою надежность. Но отдавая предпочтение такому отоплению нужно взвесить все за и против.

Чем хорош такой вариант

• Если пытаться обогреть дом при помощи обычной печи, работающей на твердом топливе, то в среднем 1м² конструкции способен обогреть 30м² площади стандартного дома с потолками до 3м. Соответственно получается, чем больше дом, тем больше нужно строить печь. Система же имеющая встроенные водяные регистры вырабатывает в 2,5 раза больше тепла и при этом может иметь достаточно скромные размеры.
• Если инструкция по укладке конструкций была выполнена в соответствии со всеми требованиями, то печь будет служить верой и правдой не один десяток лет. Профилактический осмотр и косметический ремонт под силу любому хозяину, в отличие от варианта с твердотопливным котлом.

Принцип нагрева регистров.

• На данный момент существует несколько распространенных проектов, если русская печь не для каждого помещения подойдет, плюс ее монтаж требует высокой квалификации, то шведские или голландские кирпичные печи с водяным отоплением своими руками, при большом желании, сложить можно.
• Еще одним положительным моментом такого отопления является то, что в данном случае совсем не обязательно строить сложные многоканальные конструкции, ели вопрос о наличии жарочной поверхности не стоит, то такую систему можно смонтировать на основе обычного камина.

Важно: если максимальное КПД традиционной кирпичной конструкции не превышает 50%, то при использовании хороших регистров, грамотной трубной разводки и врезанного в систему циркуляционного насоса для отопления. КПД может доходить до 85%, что вполне сопоставимо с современными твердотопливными котлами

Схема печи с котлом отопления.

• Не последнюю роль играет цена на стройматериалы и топливо. Саму конструкцию можно сложить из материала оставшегося после строительства дома. Что же касается топлива, то дрова, каменный уголь или брикеты не относятся к заоблачно дорогим видам и вполне доступны практически всем.
• Большинство конструкций оборудуется жарочной поверхностью и духовкой, что позволяет параллельно готовить пищу.

Изъяны системы

Чтобы запустить систему на проектную мощность потребуется время, в отличие от электрических агрегатов, на разогрев кирпичных стенок конструкции и теплоносителя в трубной разводке уйдет не менее получаса.

Схема отопления от камина.

• Если сравнивать с твердотопливными котлами сопоставимой мощности, то габариты таких конструкций будут намного больше. Плюс устанавливать их нужно, как правило, в центре жилища, что забирает достаточно много полезной площади.
• Любая твердотопливная отопительная система провоцирует образование достаточно большого количества пыли. Как вы не старайтесь, но убирать в помещении, где установлена кирпичная печь нужно будет намного чаще.
• Все конструкции подобного плана относятся к объектам повышенной пожарной опасности. Работать в автономном режиме они не могут. Помимо вероятности возникновения пожара, существует еще опасность распространения угарного газа при неправильной эксплуатации или закипания теплоносителя в системе, что также чревато неприятными последствиями.

Воздушный теплообменник

В случае, когда первичным теплообменником служит топка (стальные буржуйки, печи длительного горения — ПДГ, печи на отработанном масле — ПОМ), можно принять следующие меры для повышения эффективности «сухой» теплоотдачи.

Сквозные вертикальные и горизонтальные прямые каналы (трубы)

Стальные трубы навариваются прямо на топку. Лучше устанавливать их вертикально — это улучшит проходимость воздуха. Подходит при наличии подручного материала — обрезков труб (форма сечения не имеет значения). Диаметр 50–200 мм. Оригинальным решением топки будет сварить стенки из равных отрезков трубы.

Изогнутые и закруглённые каналы

Идеальный вариант — «обернуть» в 1–2 витка всю топку. Для этого потребуется навык и время, но эффект будет гораздо выше, чем от простых прямых каналов. Чем больше разница уровней забора и выхода воздуха, тем лучше будет работать канал. Если вывести забор на улицу, эффект будет максимальным, т. к. при разогретой топке за счёт разницы температур возникнет тяга, которая обеспечит постоянный поток в «автоматическом» режиме.

Лабиринты с переборками в ёмкости

Для реализации такого теплообменника нужно устроить на верхней стенке дополнительный стальной короб высотой около 100 мм и толстыми стенками. В этом коробе следует расположить стальные 5–8 мм переборки таким образом, чтобы получился «лабиринт». В начале и конце его должны располагаться входные отверстия под сечение воздуховода. Сверху «лабиринт» также накрывается крышкой. В этом варианте теплообменником служит пространство между стенкой топки и стенками короба. Такие теплообменники можно устроить и на боковых стенках стального реактора.

Сквозные каналы в реакторе, интегрированные в топку

Такие каналы закладываются в проект при создании печи, затем ввариваются в стенки. Они могут быть расположены рядом в верхней части топки. Диаметр от 50 мм.

В любом из видов ВТ используется явление конвекции*, однако в большинстве случаев из-за высокой температуры в реакторе естественного движения воздуха недостаточно и его нагнетают принудительно — вентиляторами. Этот способ ещё называют инжектирование.

* Конвекция — способ передачи тепла потоками или струями.

Инжектирование можно производить любым доступным способом — встраивая воздушный насос в канал или просто направляя его на теплообменник. «Сухие» теплообменники — самые простые и доступные устройства отопления.

Достоинства воздушных теплообменников:

1. Не требуется герметичность соединений.
2. Может работать без инжекторов.
3. Простота монтажа и доступность подручного материала.

Недостатки воздушных теплообменников (ТО):

1. Требуется значительный (от 100 мм) диаметр воздуховода.
2. Низкая теплоёмкость среды (воздуха).
3. Малая дальность переноса температуры.

Что такое «печь»

Печи используются в качестве отопительного прибора, выложенного кирпичом, топливом для которого служат дрова. Помимо дров для металлических печей используются также угли. Работает печь, вне зависимости от материала, по аналогичному принципу. Разными будут только методы, которыми распространяется тепло.

Так, металлическая печь нагревает воздух, а печи из кирпича передают тепло, нагревая стены – сначала самого прибора, затем дома.

Что касается печей, работающих на основе водяного контура, то такое устройство может быть и каменным, и металлическим. Таким образом, выделяют два типа печей с водяным контуром.

Минусы

Наряду с положительными моментами, печи имеют и ряд недостатков.

Первое – тепло не будет распространяться равномерно, углы комнаты прогреваются хуже.

Второе – печь занимает довольно большую площадь, оставляя мало свободного места.

Третье – сложно обогреть одной печью весь дом, особенно если он большой и если в нем много комнат.

К тому же, отсутствует возможность установления и поддержания нужной температуры, если говорить о конкретных комнатах.

Также коэффициент полезного действия печи редко превышает 50 процентов, в то время как газовый котел  выдает до 90 процентов тепла.

К недостаткам можно также отнести тот факт, что печь нужно довольно часто обслуживать. Растопка, регулирование заслонок, вычищение углей – вот необходимый список действий, которые нужно регулярно повторять. Это отнимает время и требует некоторых усилий.

Таким образом, этот обогревательный прибор имеет недостатки, но их вполне можно устранить.  К тому же, водяной контур позволяет преодолеть их часть.

Для чего нужен отопительный контур

Кирпичная печь отлично обогревает частный деревенский дом площадью до 50 м2. В традиционном деревенском срубе ее располагают посреди одной общей комнаты, разделенной перегородками на кухню и комнаты. В каждом помещении находится нагретая стенка печи, что позволяет равномерно их обогреть.

Современные частные дома имеют совершенно другую планировку, и комнаты могут находиться на значительном удалении и даже на разных этажах. В этом случае потребуется установка дополнительных источников отопления, например, электрических обогревателей. Но цена на электроэнергию нынче высока, поэтому более практично установка радиаторов водяного отопления.

В них по трубам поступает горячий теплоноситель — вода, которая поступает в котёл, вмонтированном в кирпичную печь. При горении дров в такой печи нагреваются не только ее стенки, но и теплоноситель, и во всех помещениях дома устанавливается комфортная температура. Коэффициент теплоемкости воды высок, и система отопления довольно долго остается горячей, даже если топить печь всего раз в день, при этом достигается существенная экономия, ведь цена такого отопления невысока.