Дрова и уголь в большинстве регионов остаются доступными видами топлива для отопления частных домов. Выбор печи обосновывается не только стоимостью топлива, но и небольшой ценой на установку.
Несмотря на многочисленные преимущества, печь с водяным контуром для обогрева дома может иметь ряд недостатков. Такой способ отопления не всегда является наилучшим вариантом. Рассмотрим особенности такой системы обогрева более подробно.
Особенности обогрева на базе печки
Печное отопление — традиция для русских деревень, прошедшая испытание временем. Многие деревенские дома и сегодня используют печи с плитой для приготовления еды и подом для выпекания хлеба.
Часть оснащена водяными контурами отопления, часть — нет. Владельцы загородных домов не торопятся выбрасывать старые котлы и менять их на новые. До сих пор не придумано более надежного и простого способа обогрева.
В таких печках сжигают топливо.
- уголь;
- торф;
- дрова;
- брикеты (евродрова).
Внутреннее устройство печки и система водяного отопления в доме одинаковы для разных типов топлива.
К преимуществам печного отопления относятся:
- Независимость от электричества.
- Отопление можно установить по достаточно доступной цене.
- Низкая цена древесного топлива и универсальность применения различных его разновидностей.
- предельная простота эксплуатации;
- Продолжительное сохранение тепла (в отношении построек из кирпича).
- Может использоваться как для обогрева, так и для приготовления пищи.
Если к дому подать газ из магистрали нельзя, дровяная печь станет лучшим вариантом для обогрева.
Исключение составляет ситуация, когда уголь и дрова отсутствуют в данной местности. В России такое явление встречается реже, чем обычное использование этих видов топлива.
К минусам печи стоит отнести также…
- Разогрев системы перед началом выделения тепла длится продолжительное время.
- Уменьшение свободного пространства в доме из-за громоздкости камина.
- большой вес печной конструкции из кирпича;
- Малое соотношение полезного действия из-за потери значительной части тепла через трубу.
- высокая пожароопасность при неправильной эксплуатации.
Вес кирпичной печи для дома с водяным отоплением варьируется от 1,5 до 10 тонн, в зависимости от конструкции и числа рядов. К этому весу нужно прибавить вес трубы.
Для установки такого оборудования нужен прочный и недешевый фундамент, что тоже можно считать недостатком этих отопительных систем.
Устройство печного водяного отопления
Для отопления в системе лучше всего одновременно с домом проектировать и строить печь. В уже построенном доме установить кирпичную печную конструкцию затруднительно, а порой и вовсе невозможно вследствие необходимости сделать прочный фундамент и перестроить стропильную систему.
Водяное отопление, работающее от печи, включает в себя:
- Прямо топок (из стали или красного кирпича).
- Теплообменники располагаются внутри или возле топки печи, а также в виде змеевика вокруг дымохода.
- Система отопления расположена по всему дому, а расширительный бак установлен на чердаке.
В некоторых ситуациях отопительную систему дополняют циркуляционным насосом и гидроаккумулятором. Такой вариант встречается редко из-за необходимости постоянной подачи электричества и увеличения общей стоимости системы.
Главное достоинство водяной печной системы отопления – низкая стоимость монтажа. Не стоит усложнять ее дорогими и ненадежными деталями.
Схема циркуляции воды в контуре
В домах система водяного отопления устанавливается с помощью естественной или принудительной циркуляции теплоносителя. При использовании дровяной печи оптимальным вариантом является естественная циркуляция.
Рекомендуется устанавливать водяное печное отопление лишь в домах с одним этажом и площадью не более 150 квадратных метров. 2В таком варианте получится создать его с помощью гравитации, не прибегая к дополнительным насосам.
Для обогрева коттеджа из нескольких этажей предпочтительнее использовать мощный котел. Строительство печи для такого дома будет требовать больших затрат, а объемы закладываемого топлива будут значительными. Такой подход не рекомендуется из-за возросшего риска пожара.
Классическая система печного отопления с естественным движением воды включает в себя:
- теплообменника в составе печки;
- контура из металлического трубопровода;
- В помещениях часто устанавливают мощные трубы вместо радиаторов.
- расширительного бачка.
Для самостоятельного монтажа водяного отопления в загородном доме эта схема предпочтительна. Монтаж и расчет системы легче осуществить, чем при использовании насоса для перемещения воды.
Автоматизированный бойлер постоянно греет воду при необходимости, а дровяная печь протапливается раз или два раза в сутки. В эти моменты теплоноситель в топке нагревается и отдает тепло помещениям. После этого гонять его по трубам бессмысленно, поскольку вода не будет подогреваться в холодной топке.
Выбирая печь на дровах или угле, владельцы частных домов обычно стремятся к автономному отоплению. Установка насосного оборудования, нуждающегося в электропитании, подрывает эту автономность.
Печь — кирпичная или металлическая
Кирпичная печь прогревается медленнее, но сохраняет тепло дольше. Стальная аналог нагревается быстро, но так же быстро остывает после прекращения горения топлива. Большая емкость теплоносителя в водяном контуре частично решает эту проблему.
Чем больше воды нужно хранить в системе, тем выше её себестоимость из-за материалов.
Стальная печь с водяным отоплением мощностью от 5 до 15 кВт весит от 100 до 300 килограммов без топлива и воды. Такой буржуйку можно ставить на усиленные лаги без опаски. Фундамент из бетона требуется заливать, когда печь весит более 700–800 килограммов. Кирпичная печка не обойдется без бетонных работ.
Кирпичная печь тяжелее, дороже в установке и по стоимости, чем металлическая. Но у нее выше КПД и меньше вероятность замерзания контура с разрывом труб из-за образования льда внутри. Если все делается капитально для постоянного проживания, лучше остановить выбор на кирпичном варианте.
Трубы — нержавейка или металлопластик
При строительстве системы отопления на базе водогрейного котла обвязку разрешается выполнять стальными, металлопластиковыми и полипропиленовыми трубами. Если же воду будет нагревать дровяная печь, контур с теплоносителем от нее следует создавать только из нержавеющей стали.
Металлопластик предназначен для работы с теплоносителем, нагреваемым до 90–95 °С. В кратковременном режиме он выдерживает нагрев до 110–120 °С. Автоматика котлов и бойлеров не позволяет воде прогреться до таких температур. Для теплых полов вода нагревается до 30–45 °С, а для батарей – до 60–65 °С.
В случае с дровяной печкой температуры под сотню – вовсе не редкость. Монтаж обвязки этой печи с использованием металлопластиковых труб небезопасен. Наиболее подходящим материалом для обвязки является нержавеющая сталь.
Патрубки, идущие от топки змеевика для подключения труб контура, будут нагреваться до очень высоких температур. От открытого огня их отделяет менее полуметра. Подключение к ним любых пластиковых труб опасно из-за риска их расплавления.
Теплоотдача — радиаторы или регистр
Тепло от печи подаётся в отопительную систему частями в течение нескольких часов, пока горят дрова или уголь в топке. При недостатке воды в системе дом быстро остывает. Поэтому в деревнях подобный обогрев часто выполняют из толстых стальных труб, а не радиаторов, которые привычнее горожанам. Отопительный регистр для дровяных печей идеально подходит для этой задачи.
Труба из нержавеющей стали диаметром 80–120 мм, проложенная по дому, – отопительный регистр с подачей от печи и обраткой к ней. В комнате, расположенной дальше от топки, эти линии соединяются. В остальных помещениях трубопроводы укладываются вдоль внешних стен в виде двух линий.
Регистр кажется менее привлекательным по внешнему виду, чем радиатор. В то же время первый вариант заметно экономичнее и легче изготовить самостоятельно, чем второй. Его можно реализовать, если есть навыки работы со сварочным оборудованием.
Площадь теплоотдачи для такого контура определяется умножением числа PI на диаметр и длину трубы. При расчётах необходимо учитывать тепловой напор в подаче и обратке, а также расстояние между трубопроводами по вертикали.
Часто расчеты не проводятся, а труба диаметром 80–100 мм укладывается по периметру всего жилого дома с замкнутым концом в комнате дальше от входа. Регулировка тепловыделения происходит «на глаз» и методом проб и ошибок путем добавления того или иного количества топлива в топку.
Контуры из регистров вместе с водяными печами популярны потому что их не нужно проектировать. Достаточно подобрать подходящую трубу и соединить её сваркой.
Подбираем теплообменник для топки
Для печи теплообменник можно изготовить из меди, стали или чугуна. Медный вариант стоит отбросить из-за высокой стоимости. Самостоятельное создание такого устройства очень сложно.
Чугун превосходит сталь по техническим характеристикам. Но изготовление теплообменника для дровяной печки из него своими руками затруднительно. Можно использовать старую батарею, но уплотнитель между её секциями будет гореть в топке. Это грозит нарушением герметичности и выходом воды в топочную камеру.
Если теплообменник изготавливают из чугунной батареи, то предпочтительны модели МС-110-300 или МС-90-300. Их размеры невелики и позволяют разместить в топке. Площадь нагрева у каждой модели будет примерно 0,14–0,16 м². 2.
Эти данные позволяют рассчитать количество секций для заданного контура. Для каждых 10 квадратных метров жилья необходимо 1 киловатт, что эквивалентно примерно 0,1 метра. 2 площади нагрева теплообменника из чугуна.
Применение чугунной батареи в качестве теплообменника сопряжено с трудностями при чистке ее от сажи внутри топки. Периодическая очистка топочной камеры затрудняется из-за рельефных ребер на «чугунке».
Лучшим вариантом теплообменника выступает стальной.
- змеевика из нескольких трубок;
- рубашки из листовой стали.
Изготавливают их из стали марки Ст10…Ст20 толщиной 4–5 миллиметров. При использовании труб — диаметром 30–50 миллиметров.
Трубочный тип передачи тепла обладает большей эффективностью, однако его производство сложнее.
Для вычисления теплообменника нужно применить формулу.
Qy=K*(Tcp-Tk)
где:
- KДля низкоуглеродистых сталей показатель теплопроводности составляет 15–20, а для серого чугуна – 50.
- TcpСредняя температура нагревательной среды в топке равна (Tmax+Tmin)/2.
- Tk – средняя температура теплоносителя (Tподачи+Tобратки)/2.
При горении дров в печи температура Tcp составит (700+300)/2=500 °С, а Tk=(80+60)/2=70 °С. Тогда Qy=15*(500-70)=6450 ккал/час. Это эквивалентно приблизительно 7,5 кВт/час на каждый квадратный метр теплообменника, обращенного к огню.
Расчеты для угля таковы: Tcp=(1000+600)/2=800 °С и Tk=70 °С. Qy=15*(800-70)=10 950 ккал/час=12 734 Вт/час. Квадратный метр поверхности теплообменника обеспечит около 12,7 кВт/час.
Затем разделение потребной мощности отопления для определенного дома на рассчитанное значение происходит с учетом целей использования разных видов топлива.
Например, для коттеджа в 150 м2Требуется около 15 кВт тепла. При отоплении дровами понадобится теплообменник с площадью теплообмена 2 квадратных метра. 2. Это та поверхность, что обращена к пламени и нагревается.
Для трубчатого змеевика длину определяют с использованием следующей формулы:
S=2*3,14*D*L
где:
S – расчетная площадь;
D – диаметр трубок;
L – нужная длина.
Вычисление параметров рубашки из стали — задача более простая. Она чаще всего состоит из двух прямоугольников по сторонам топки.
Выбор самого оптимального варианта
В готовом доме установить массивную кирпичную печь затруднительно. В такой ситуации водяное отопление целесообразнее реализовать с помощью стальной буржуйки, которая допускается к установке на усиленный деревянный пол без бетонирования фундамента.
Если возможно обустроить прочную основу, лучшим выбором станет кирпичная печь.
Установка циркуляционного насоса и/или гидроаккумулятора в отопительный контур – это бессмысленное расходование денег и не принесёт дополнительной пользы. Это лишь усложнит монтаж системы. При отключении электроэнергии эти устройства создадут проблемы, тогда как вариант обогрева без них при таких ситуациях продолжит спокойно отапливать дом.
Выводы и полезное видео по теме
Выбор конструкции теплообменника для печи на дровах.
Анализ кирпичного отопительного агрегата с водяным нагревом для частного дома.
Кирпичная печь для обогрева и приготовления пищи: устройство и последовательность кладки.
Водяное отопление на базе дровяной печи назвать идеальным и высокоэффективным сложно. Но такой способ обогрева частных домов самый надежный, а также дешевый и простой в реализации. Дополнять контур циркуляционным насосом и автоматикой не нужно, так как они работают от электросети и делают всю систему неавтономной, снижая один из основных плюсов.