Кирпичная печь с водяным контуром для отопления

Несмотря на все свои многочисленные достоинства, кирпичная печь постепенно превращается в раритет – вместо нее в подавляющем большинстве случаев применяют печи из стали и чугуна.

Режим работы печи

При сгорании любого вида твердого топлива выделяется много раскаленных газов, которые сначала нагревают топку, затем дымоходы и грубу печи. Температура в топке достигает 1000 градусов, в дымоходах 500–700 градусов, в грубе 200–400 градусов. Обязательным условием нормальной работы является достаточная температура выходящего из трубы дыма, если она ниже 150 градусов, то на внутренних стенках трубы выпадает конденсат. Ведь дым невысокой температуры не может согреть стенки выше значения точки росы, то есть температуры, приводящей к конденсации водяного пара.

Хорошая кирпичная печь рассчитана так, чтобы дым, пройдя по всем каналам и дойдя до трубы, смог поднять температуру внутренней поверхности трубы выше точки росы. Поэтому установка любого водяного регистра снижает сначала температуру проходящих через него газов, а затем и температуру стенок дымовой трубы, это необходимо учитывать при определении мощности топки и теплового излучения самой печи.

Преимущества и недостатки печного отопления

Обычная дровяная печь или камин нагревают помещение за счёт сочетания радиационного и конвекционного теплообмена. Прогревшиеся массивные стены печи излучают тепловую энергию, передавая её воздуху и предметам обстановки помещения. Холодный воздух постепенно замещается нагретым.

Печное отопление обладает рядом несомненных преимуществ:

  • не требует подключения к электрическим и газовым коммуникациям. Топливо: дрова, уголь, брикеты из торфа – как правило, дешёвое и экологически чистое, его сжигание не наносит вреда окружающей среде;
  • радиационный теплообмен является наиболее комфортным;

Интересно! Радиационный (он же лучистый) теплообмен – единственный вид теплообмена, который происходит без участия теплоносителя.

Камин с теплообменником: причины популярности

В основных случаях печи-камины используются для установки в загородном доме. Они комфортабельны, относятся к безопасным, и самое главное великолепно вписываются в любое пространство. Кроме того такая конструкция станет отличным решением для поселков или деревень, где часто случаются перебои с электроэнергией или нет газа. Камин с теплообменником рассчитан даже на самостоятельное подключение к системам отопления. Так же это отличный вариант для нагрева воды и применения в бытовых нуждах.

Среди преимуществ камина с теплообменником стоит отметить длительный срок службы и надежность

Печи-камины с теплообменником обладают 7 достоинствами в применении:

  • Их можно совместить с любой системой отопления в доме;
  • Доступная ценовая политика;
  • Возможность автономной работы;
  • Уютный и красивый вид;
  • Возможность использовать дрова в качестве основного топлива;
  • Можно разместит в углу;
  • Способны быстро прогреть помещении не зависимо от сезона.

Если говорить о функциональности при использовании таких печей в доме или даче, то они так же включают ряд положительных свойств, а именно отопление, возможность приготовит пищу, экономичность, надежность, и конечно же красота. Одна такая конструкция способна заменить плиту для готовки и стать главным элементом дизайна.

Воздушное отопление

Для начала следует отметить, что не только люди, уже владеющие печками, переделывают их под отопительные системы, но и в частных новых домах устанавливают такое оборудование. Связано это с дешевизной дров, хотя в хорошо продуманной схеме печного отопления можно топить и другими видами твёрдого топлива, к примеру, опилками, топливными брекетами или углём.

Печка без водяного контура может прогревать ограниченное пространство в комнате. Но даже установив такое дополнение, конструкция не сможет обеспечить максимального захвата здания, что и является основным недостатком этой системы. Это касается только системы воздушного типа, поскольку альтернативой является водяная схема, которая полностью может обеспечить отопление в доме любой квадратуры и этажности (при правильном конструировании и монтаже всех необходимых комплектующих).

Печное отопление дома воздушного типа работает по определённому принципу. Оно заключается в распространении горячего воздуха по комнате, подогретого в печке. Подогретый кислород может поступать либо сразу же в помещение, либо по воздуховодам отдельно распространяться по комнатам. Благодаря тому, что путь от печки до выходной точки не будет иметь большой длины, воздух не успеет остыть.

Читайте также:  Дымоход для буржуйки и технология его изготовления

В связи с этим и не рекомендуется устанавливать такие системы в больших зданиях, поскольку такой теплоноситель не имеет способности долго сохранять тепло. Используя в этой схеме воздуховоды, можно достичь максимально эффективного распространения воздуха по всему помещению.

Ёмкость для нагрева воздуха располагается сверху топки. Соответственно, воздух будет нагреваться максимально эффективно. Как известно, сверху печка нагревается больше, чем в остальных её частях. Кроме того, тепло будет передаваться и из дымохода таким образом.

Циркуляция теплоносителя происходит естественным путём. Но для более высокой эффективности работы системы некоторые умельцы устанавливают вентиляторы. Таким образом, скорость его движения будет быстрее, соответственно, он будет менее остывать при выходе из воздуховода.

Естественная циркуляция является последствием разной плотности горячего и холодного воздуха в системе. При попадании в камеру нагрева холодный воздух вытесняет горячий. Но при этом могут возникнуть проблемы, так как при естественном (очень медленном) движении теплоноситель может сильно нагреваться. Во избежание появления таких сложностей и устанавливаются вентиляторы или другие электрические комплектующие.

Функционал и разновидности

Теплообменник на дымоход купить можно из такого материала как нержавеющая сталь, однако при наличии желания и грамотном подборе, изучении ряда инструкций и руководств, сделать его можно и прямо дома своими руками с помощью сварочного аппарата.

Теплообменник – труба, которая за счёт ряда своих уникальных конструктивных особенностей и материалов изготовления способен не отдавать, а собирать, накапливать и распространять тепловую энергию, которая в обратном случае, ранее просто выходила через дымоход на улицу.

Теплообменник, печь с которым будет более эффективным, отличается наличием и ещё одной не менее полезной функции, с его помощью можно вручную регулировать и сокращать количество поступающих в топку воздушных масс. Если теплообменник способен выполнять данную функцию и обладает такой особенностью, его название меняется на рекуператор, он повышает КПД и эффективность любого отопительного оборудования.

Теплообменник, баня с которым будет отапливаться в разы быстрее, рекомендуется устанавливать именно на дымоход, так как через него выводятся все продукты горения, в том числе и прогретые воздушные массы, которые он сможет при таком способе размещения перехватывать. Также как вариант можно установить теплообменник, представленный в виде змеевика, он монтируется из стали, а точнее рубчатых элементов и плотно примыкает к внутреннему пространству дымоходной вытяжки.

Важно чтобы теплообменник банный или змеевик имел небольшой шаг и при этом отличался большим диаметром трубопроводов, таким образом, его эффективность и продуктивность работы повысится в разы.

Банная печь теплообменник для которой может относиться к определённой категории, может быть как воздушным, так и водяным, при этом вторая разновидность в разу эффективней – это связанно с тем, что вода лучше сохраняет тепло и быстрее его распространяет по трубам дома.

Бак, теплообменник которого будет размещаться прямо в дымоходе, и примыкать к нему, чаще всего используется именно воздушный, так как такая конструкция отличается сложным строением, а создание в вытяжной системе элемента с циркулирующей водой достаточно сложный, дорогостоящий и трудоёмкий процесс. Воздушный теплообменник на дымоход устанавливается в разы быстрее, проще, при этом его эффективность также находится на высоком уровне.

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

Обычно печь передаёт жар от сгорающего топлива, непосредственно нагревая кирпичи. Метод простой и надежный. Но мало эффективный, поскольку такая печь может обогреть небольшую площадь. Да и само тепло попусту «вылетает в трубу» — в буквальном смысле. Теплообменник для дровяной печи повышает площадь отапливаемых помещений. Такая конструкция позволяет получить горячую воду дополнительно к теплу.

Теплообменник для кирпичной печи относится к приборам непрямого нагрева воды. Принцип его работы — жидкость циркулирует в замкнутом пространстве устройства, в результате естественной конвенции. Под воздействием тепла, вода нагревается.

Более горячие слои поднимаются наверх, их место занимают холодные слои. Перемешивание воды под воздействием тепла называется циркуляцией. Нагревшаяся вода или любой другой жидкий теплоноситель, поднявшись, отдаёт тепло воде. Сама печь не является теплообменником, поскольку создает тепло.

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

Функции

  • Чаще всего используются теплообменники для получения второго нагревающего контура. Без него топливо сгорая, нагревает стенки топки. Взаимодействуя с воздухом, нагретые кирпичи отдают тепло. Но оно по газоходу улетает.
  • С помощью теплообменника в кирпичной печи, горячий воздух отдает излишки тепла циркулирующей жидкости. Позволяет повысить экономичность, получая на выходе двойной коэффициент на одну топливную единицу.
  • Используется теплообменники в печах для бани, гаража, дома. В каждом перечисленном варианте у теплообменника своя функция — нагрев воды для душа, нагрев теплоносителя для отопления и тому подобное. Различные конструкции повышают области применения.
Читайте также:  Альтернативные виды отопления своими руками

Виды

Виды теплообменников разделяются по конструкции, месту расположения и по материалу изготовления. Для каждого конкретного случая можно подобрать совокупность этих видов.

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

Совмещая конструкцию и материал, правильно разместив — можно неплохо поднять КПД кирпичной печи. Стоит рассмотреть — как сделать теплообменник для печи без лишних затрат. Разбирая виды существующих конструкций можно подобрать самый оптимальный теплообменник для той или иной планировки.

Материал изготовления

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками
  1. Медь. За счёт своей пластичности, медь наиболее оптимальна при изготовлении теплообменника. Медная трубка проста для изгибания, придания любой формы.У неё высокий коэффициент теплопроводности — более 380. Но медь так же недостаточно жаропрочный материал и дорого стоит.
  2. Нержавейка. Тоже достаточно пластичный и отзывчивый материал. Хотя имеет более низкий коэффициент теплопроводности.

    Зато устойчив к перепаду температур. Из него можно сварить любой вариант конфигурации. ВАЖНО: Нельзя использовать оцинкованную сталь, при нагревании она выделяет в воздух ядовитые соединения цинка.

  3. Металлопластик. Легкодоступный практичный материла. Легко можно найти, но у него низкий коэффициент теплопроводности! Практически на два порядка ниже, чем у меди.

    Зато этот материал долговечный, устойчивый к температурным перепадам.

Как правильно выбрать?

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

При выборе основополагающую роль играет цена на теплообменник для печи. От выбора материала зависит конструктивное решение. Второй по важности аспект — возможность изготовления.

И окончательно завершает выбор, место, где печь будет стоять. Учитывать надо что именно требуется достичь. Нужна отопительно-варочная печь или обогрев гаража, будет ли это каменка для бани или печка для отопления деревенского дома. Для каждого варианта есть свои особенности и тонкости.

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

Главное: точно рассчитать какую площадь надо отапливать, нужна ли попутно горячая вода, сколько единиц топлива возможно тратить в отопительный сезон и многое другое. Итог всех прикидок должен быть один — ориентируясь на финансы, доступные материалы, нужды, подобрать максимально подходящую конструкцию.

Что лучше в разных вариантах:

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

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.

Принципы функционирования отопления

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.

Чем и как соединять выносной бак и теплообменник

Хотя температура воды в теплообменнике при любой его конструкции не поднимается выше 100oC, патрубки могут нагреваться до более значительных температур – они контактируют со стенкой печи. Потому желательно примерно 40-50 см от них устанавливать металлические трубы. Наверное, все та же нержавейка будет предпочтительнее: черный металл будет ржаветь, медь и алюминий – возможно, но достаточно проблематично. Далее можно использовать металлопластиковые трубы для горячей воды, возможно использование гофрированных   или гибких шлангов в обмотке (которыми подключают бойлеры). Диаметр — дюймовые или ¾ дюйма. Меньший нежелательно – вода будет плохо циркулировать: в теплообменнике будет кипеть, а в баке останется холодной.

Для уплотнения резьбовых соединений применяйте специальные средства, которые выдерживают высокие температуры (например, тангит). При использовании фитингов стандартные прокладки заменяйте самодельными из паронита.

Подсоединяя теплообменник на трубе или в печи с выносным баком, обязательно сделайте в самой нижней точке системы кран для слива. Он пригодится, когда будете консервировать систему на зиму: чтобы все не разорвало от замерзшей воды, ее (воды) не должно остаться ни капли. Если же баня у вас отапливаемая, кран все равно нужен  — если вода застаивается, она приобретает неприятный запах.

Укладка кирпичных рядов

Кирпичная «обшивка» печи должна иметь толщину в полкирпича. Ее возводят на некотором расстоянии (до 100 мм) от стального корпуса, чтобы тот не прогорел из-за перегрева. Чем большим будет это расстояние, тем дольше прослужит печь; но если есть необходимость быстрого нагрева кирпичного футляра, зазор сокращают до минимума – 10 мм.

Швы допускается делать шириной от 2 до 5 мм, идеальный вариант – 3 мм.

Без достаточного опыта нанести столь тонким слоем раствор при помощи кельмы бывает непросто, поэтому начинающему лучше делать это прямо рукой.

Кирпичи перед нанесением раствора для улучшения адгезии лучше смочить.

Металлическая печь обложенная кирпичом

Укладка кирпичных рядов

Ряд №1 необходимо проверить строительным уровнем – он должен быть строго горизонтальным.

Во 2-м ряду необходимо оставить несколько отверстий через которые в пространство между печью и кирпичной стенкой будет засасываться холодный воздух. Для устройства таких продухов от кирпичей не обязательно откалывать четвертинки – можно просто повернуть их на 90 градусов (тычком наружу).

После укладки второго ряда вдоль углов будущего футляра необходимо строго вертикально натянуть капроновый шнур – для этого нужно вбить гвозди в потолок и в шов между 1-м и 2-м рядами. Это будут ориентиры, которые помогут вывести углы без перекосов.

Если при забивании гвоздя в потолок он несколько отклонится в сторону, его легко можно будет поправить молотком, попутно проверяя вертикальность натянутого шнура отвесом.

Еще лучше – установить рейку-порядовку. Имеющиеся на ней риски помогут выкладывать ряды строго горизонтально, так что постоянный контроль строительным уровнем не потребуется.

Особенности устройств, используемых в бане

По конструкции описываемые устройства можно разделить на встроенные им прикрепленные к дымоходу. Изделия второго типа часто называют устройствами самоварного типа.

Особенности устройств, используемых в бане

Встроенные конструкции состоят из небольшого бачка емкостью до 5 литров. Он устанавливается между топкой и кожухом теплогенератора.

К теплообменнику при помощи труб происходит подключение емкости объемом до 100 литров. После нагрева отопительной установки происходит подъем горячей воды по трубе. Остывший теплоноситель поступает обратно в теплообменник. Благодаря этому во внешней емкости поддерживается нужная температура теплоносителя.

Устройства самоварного типа представляют собой герметичную емкость, опоясывающую дымоход. В процессе нагрева жидкости в таком случае происходит использование тепла от продуктов сгорания, движущихся по трубе.

Особенности устройств, используемых в бане