Печь – традиционное устройство для отопления частных домов, работающее на твердых видах топлива, чаще всего дровах и угле. Классическая конструкция печи может быть улучшена с помощью контура водяного отопления.
Модернизация повышает КПД печи, позволяет создавать комбинированные системы отопления, улучшает процесс передачи тепла отдельным помещениям. Материал статьи дает обзор устройства печей с водяным контуром, описывает варианты схем систем отопления, оценивает преимущества и недостатки, дает рекомендации по выбору оборудования.
Содержание
Устройство печи с водяным контуром
Классическая конструкция печи состоит из топки, разделенной колосниками на топливник и зольник, окруженной стенками из кирпича или металла. При сгорании топлива тепло передается в помещения посредством лучистой теплоотдачи от ограждающих поверхностей печи. Применение печей вызвано обычно объективными причинами:
- Отсутствие иных видов топлива, кроме дров и угля, а именно природного газа и электричества необходимой мощности;
- Относительная дешевизна дров во многих регионах нашей страны;
Внедрение в конструкцию печи водяного контура во многом улучшает показатели работы отопления. Металлический теплообменник позволяет отбирать часть тепла при сгорании топлива и обеспечивать его транспортировку посредством жидкого теплоносителя – воды или антифриза.
Печи с водяным контуром делятся на 2 вида:
- Кирпичные;
- Металлические.
Кирпичные печи возводятся самостоятельно или с привлечением специалистов. Металлические печи производятся из стали или чугуна, могут сооружаться самостоятельно, но для этого требуются профессиональные навыки электросварщика. Причем модели промышленного производства обладают лучшими характеристиками по сравнению с самодельными – они выполняются из жаропрочных сталей, тщательно рассчитываются проектировщиками.
Кирпичные печи разогреваются большее количество времени, но и отдают тепло в течение продолжительного промежутка времени. По сути своей кирпичная кладка частично выполняет функции теплоаккумулятора.
Теплообменные аппараты для водяных контуров печей выполняются обычно из стали. Теплообменники обладают большим разнообразием форм и размеров, отличаются по месту размещения. По форме это могут быть прямоугольные емкости, соединенные круглыми или профильными трубами, змеевики, регистры и так далее. Толщина стали для их изготовления составляет не менее 3 – 5 мм.
В кирпичных печах теплообменники размещают чаще всего в топках. При этом не рекомендуется размещать аппараты в зонах, непосредственно обтекаемых пламенем, особенно в печах с использованием угля в качестве топлива. Температура в этих зонах достигает крупных значений и срок службы металла значительно сократится. Размещают теплообменники в краевых зонах пламени и по пути движения раскаленных продуктов сгорания.
В металлических печах теплообменники зачастую выполняются в виде водяных «рубашек», опоясывающих топочное пространство камеры сгорания. По сути своей печи с водяным контуром являются аналогом твердотопливного котла.
Теплообменники оборудуются резьбовыми патрубками для присоединения трубопроводов системы отопления. Дымоудаление осуществляется с помощью естественной тяги, то есть требуется сооружение дымовой трубы. Регулирование количества воздуха, подаваемого на горение, производится шибером дымохода и заслонкой на заборе воздуха.
Кроме водяных контуров отопления печи могут оборудоваться дополнительными элементами:
- Дверца с огнеупорным стеклом – создается печь-камин;
- Бак приготовления горячей воды;
- Варочная плита;
- Духовой шкаф.
С увеличением числа опций увеличиваются габариты и вес печи, возрастает стоимость. Некоторые модели печей заводского изготовления оснащаются ТЭНами, встраиваемыми в теплообменник (с возможностью снятия и замены). Обычно они не могут полностью покрыть всю тепловую мощность печи и служат дополнительным или резервным источником тепла.
Схемы систем отопления для печи
Схемы систем отопления для печи с водяным контуром делят на 3 типа:
- Открытая;
- Закрытая;
- Комбинированная.
Открытая система реализует в своей работе естественную циркуляцию теплоносителя – за счет разницы плотностей холодной и горячей воды. Сооружается она по классическому принципу – от печи поднимается разгонный вертикальный стояк высотой не менее 2,5 метров. На верхней точке стояка устанавливается расширительный бак открытого типа.
Далее трубопровод с уклоном не менее 2 мм на 1 метр направляется к приборам отопления – радиаторам. Обвязка радиаторов выполняется обычно по однотрубной схеме, реже – по двухтрубной. При этом диаметр трубопроводов должен быть не менее 32 мм, диаметр вертикального разгонного коллектора – от 50 мм. Рекомендуемый материал трубопроводов – сталь, причем в зоне обвязки печи – только сталь или медь.
Закрытая система подразумевает установку обязательных элементов – циркуляционного насоса, мембранного расширительного бака и группы безопасности. Группа безопасности состоит из предохранительного сбросного клапана, термоманометра (или простого манометра), воздухоотводчика.
Кроме этого, в закрытой системе отопления появляется возможность установки теплоаккумулятора. Это устройство качественно повышает общий КПД системы, выравнивает тепловой режим, аккумулирует тепло при циклическом режиме работы печи.
В закрытой системе обвязку печи также рекомендуется выполнять из стальных или медных трубопроводов. Обвязку радиаторов зачастую выполняют из полимеров – стабилизированного полипропилена, металлопластика. Диаметр труб при этом меньше, чем в системе с гравитационной циркуляцией и составляет 20 – 25 мм. Обвязка радиаторов производится по однотрубной или двухтрубной схеме.
Такая система может работать как при наличии электричества (по закрытому принципу), так и при его отсутствии (открытая схема). Более подробно об этой схеме можно прочитать тут.
Во всех случаях системы отопления оборудуются кранами для слива теплоносителя, особенно это актуально для домов с непостоянным пребыванием людей. При отрицательных температурах воду рекомендуется слить. Другой вариант – использовать в качестве теплоносителя незамерзающие жидкости – антифризы.
Достоинства и недостатки водяной печи отопления
Водяные печи отопления обладают следующими достоинствами:
- Полная энергонезависимость – для открытой и комбинированной схемы;
- Повышенный КПД по сравнению с традиционными печами;
- Привлекательный внешний вид заводских моделей, оригинальная конфигурация в качестве камина;
- Более равномерное распределение тепла по отдельным помещением посредством жидкого теплоносителя;
- Многофункциональность – возможность приготовления пищи, нагрева воды.
Наряду с преимуществами печи водяного отопления имеют весомые недостатки:
- Ручное обслуживание печи – загрузка топлива, чистка от золы и сажи;
- Циклический режим работы, при этом практически отсутствует регулировка температурного режима;
- Высокая пожароопасность;
- Возможность попадания в помещения угарного газа;
- Крупные габариты кирпичных печей, необходимость сооружения фундамента;
- Наличие горячих поверхностей у металлических печей.
Выбор печи с водяным контуром
Выбор печи с водяным контуром имеет свои особенности. Здесь мы опустим вопрос расчета и сооружения кирпичной печи с теплообменником – выполнить самостоятельно весь комплекс довольно проблематично, лучшим решением будет приглашение специалистов в этой сфере. Причем строительство кирпичной печи рекомендуется изначально с теплообменником – с нуля, потому что встроить потом теплообменный аппарат не просто – это проблематично в монтаже, может внести изменения в технические и тепловые характеристики самой печи.
Что касается металлических печей, то здесь лучше обратиться к изделиям промышленного производства. Они обладают более привлекательным внешним видом, изготовлены из качественных материалов, в любом случае имеют больший КПД по сравнению с самодельными.
Тепловая мощность заводских изделий указана в паспортах оборудования. Здесь нужно обратить внимание на разделение мощности. Суммарная мощность делится на 2 части – производительность теплообменника и конвективно-лучевая мощность корпуса печи. Например, для печи мощностью 20 кВт она может составлять 12 кВт для корпуса и 8 кВт для теплообменника.
От разделения мощности зависит будущая конфигурация системы отопления – размещение печи, мощность и количество радиаторов. При этом печь выступает мощным отопительным прибором и размещается обычно в самом большом помещении. Мощность теплообменника распределяется по отдельным приборам отопления.
Печи с водяным контуром – рациональное решение по улучшению характеристик классической печи. Модернизация позволяет более качественно отапливать помещения, снизить потребление топлива. Выбор и установка этого оборудования зависят от желания владельца частного дома, доступности и стоимости топлива, требуемого функционала и режима работы оборудования.