Печь с водяным контуром: разбираем по косточкам, решения и реализация

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.

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:

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.

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.

Конструкция устройства

Решив оборудовать своими руками эконом-печь на воде, многие сталкиваются с проблемой, где взять чертежи устройства данной конструкции. В наш век технологий получение такой информации — сущий пустяк. Более того, поняв принцип действия такой печи, многие стараются создать собственный вариант, и порой такие попытки приводят к появлению очень эффективных образцов.

Детали могут отличаться, но основные узлы такого устройства неизменны.

Если постараться, то можно легко смастерить такую печурку у себя на даче

Вот перечень этих частей:

1. Парогенератор. Устройство, обеспечивающее поступление воды и преобразование её в пар. Принцип действия хорошо известен тем, кто знаком с самогоноварением.
2. Пароперегреватель. Это приспособление служит для перегрева пара выше температуры 500°C.
3. Вспомогательные узлы. Они могут быть различными в зависимости от конструкции, но соединительные шланги и трубки — это обязательные элементы любого подобного устройства.
4. Расширительный бачок или другая ёмкость для хранения воды.
5. Печь. Форма и материалы, из которых делают подобные печи, настолько разнообразны, что нет смысла перечислять их. По сути, любую печку, работающую на дровах, торфе или угле, можно использовать для переоборудования в паровую.

Какая бы конструкция ни была выбрана, она столь проста, что любой умелец сможет сделать своими руками печку на воде.

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.

Медные

Такой змеевик достаточно действенный, потому как его теплопроводность считается очень хорошей. Но у него есть один существенный недостаток – температура плавления составляет 1083 °С. При использовании агрегата с соблюдением установленных правил можно не беспокоиться о приведении устройства в негодность. Но в экстренных и непредвиденных обстоятельствах, жар может достигать 1200°С. А появляющийся при остывании конденсат имеет примеси опасных химических соединений, приводящих к образованию коррозии. Поэтому устанавливать такой тип теплообменника в кирпичную кладку строго запрещено.

Чугунные

Весьма восприимчивы к ржавлению, обладают повышенной ломкостью, а термические изменения, возникающие при охлаждении и разогреве, являются причиной появления расщелин, что приводит к выходу из строя теплообменника. Чугунный регистр, в связи с недостаточной обработкой металла, конструируется из литых запчастей, что снижает его надежность. Также из недостатков можно отметить – большой вес.

Стальные

Теплообменники из такого материала встречаются чаще из-за его доступности, а также возможности применения любой обработки. Согласно рекомендациям, контуры выполнены из жароустойчивой стали размером от 3 до 5 мм, прибегая к использованию труб без швов.

Из нержавейки

Стоимость такого теплообменника на уровне предыдущих вариантов, но по эксплуатационным характеристикам аппарат превышает их.

Они идеально подходят для бань, деревянных домов и коттеджей, поскольку обладают особой защитой от воздействия высоких температур, что увеличивает их срок службы.

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.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Нагреватель для бассейна изготавливается в следующем порядке:

1. 
   Сначала с помощью болгарки вырезают кусок металла прямоугольной формы.

2. Полученный лист металла сгибают в кольцо таким образом, чтобы получился цилиндр, и соединяют края кольца сварочным швом.
3. Затем из того же металла делают подставку для цилиндра, которая одновременно будет служить дном.
4. Цилиндр приваривают к подставке с помощью сварочного аппарата.
5. Стальную трубу сгибают по спирали вокруг цилиндра. Концы трубы выводят в одном направлении, они должны быть достаточно длинными, чтобы шланг не повредился от горячего огня в топке.
6. Получившийся змеевик фиксируют стальными трубками, нижние концы которых приваривают к металлическому дну агрегата.
7. На концы трубы крепят шланги и заводят их внутрь бассейна. Теперь осталось соединить насос с заборным патрубком и сделать подключение насоса к входному отверстию нагревателя.

В топку закладываются дрова, дожидаются, когда они хорошо разгорятся, и включают насос. Воды, циркулирующая по теплообменнику, нагревается от пламени в топке и подается в бассейн. В зависимости от его объема и мощности нагревателя вода нагреется до нужной температуры уже через 2-4 часа.

Чтобы снизить скорость остывания подогреваемой воды,
рекомендуется обшить стенки материалом с низкой теплопроводностью. Например, в качестве такого материала можно использовать деревянные доски.
Нагреватель на дровах для бассейна своими руками, видео-инструкция:

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.

Изготовление своими руками

Итак, решив сделать печь, работающую на воде, первым делом определяются с основной конструкцией будущего обогревателя.

С помощью такого метода, любую печь можно преобразить в эконом-вариант

Чаще всего такой обогреватель уже имеется и его надо просто модифицировать. Вот схема последовательности работ:

1. Находят ёмкость для воды и крепят её.
2. Изготовляют парообразователь.
3. Продумывают его крепление и способ нагревания, чтобы получать пар.
4. Делают пароперегреватель. Обычно это тонкостенная трубка из нержавейки с равномерно пропиленными отверстиями. Её обматывают сеткой из нержавейки — это устройство будет служить шумогасителем.
5. Продумывают схему соединения и крепления всех деталей. Пароперегреватель должен находиться на колоснике печи для того, чтобы к нему был хороший доступ кислорода. Многие придумывают дополнительные приспособления, чтобы он не забивался золой и доступ кислорода был постоянным.
6. Проверяют устройство на эффективность работы и пожаробезопасность. Отсутствие дыма из трубы при разгоревшейся печи говорит о правильной работе. Все резиновые, деревянные и пластмассовые детали устройства должны находиться на пожаробезопасном расстоянии от огня и раскалённых частей конструкции.

Более подробно о печи на воде в этом видео:

Установка подобной конструкции сможет сэкономить много средств. К тому же в качестве топлива вода в печи снижает загрязнение воздуха отходами сгорания. Даже самый простой способ модификации печки может привести к замечательному результату.

Например, некоторые дачники используют водяное поддувало. То есть, вставляют под топку металлическую ёмкость с водой. В результате испарения и нагревания такой несложный способ превращает обычную печку в водяную и улучшает её работоспособность во много раз.

Печное отопление в Украине, что называется, переживает второе рождение. Причины такого явления понятны без всяких объяснений. Именно поэтому харьковский рационализатор Олег Петрик предложил использовать технологии пылеугольных ТЭС для повышения эффективности домашних печей, причем для этого совсем не обязательно обладать навыками опытного слесаря.

Как можно поднять КПД угольной (дровяной) печи или твердотопливного котла без применения дополнительных энергоресурсов.

Принцип работы технологии достаточно прост: вода из резервуара (парогенератора) превращается в пар с высокой температурой (400 – 500 С) и подается непосредственно в пламя, выступая своеобразным катализатором горения, увеличивающим производительность отопительной установки.

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