Камин для отопления с водяным контуром и с воздуховодом

Печь является одним из самых древнейших способов для человека обогреть свое жилище. Печное отопление с водяным контуром стало результатом усовершенствования и модернизации классического отопления с помощью печи.

Отопление с естественной циркуляцией

Пример однотрубной системы с естественной циркуляцией

Системы с естественной циркуляцией или как их еще называют самотечные применяются довольно давно. Из самого названия мы понимаем, что работают они без помощи специальных приборов (насосов), а их работа происходит в силу природных физических закономерностей.

Все мы наверное помним еще из школьных уроков физики, что нагретая жидкость или газ всегда движутся вверх. Как раз этот принцип и лежит в основе такого отопления. Нагреваясь в котле, вода начинает свое движение вверх по трубам. Достигнув самого дальнего отопительного прибора, начинает спускаться вниз обратно к котлу, где снова нагревается и циркулирует вверх. При монтаже системы с самоциркуляцией обязательно создается уклон на участке обратного хода воды. А на подаче теплоносителя, в самой высшей точке системы требуется установить расширительный бачок, который будет осуществлять функцию буфера, компенсирующего увеличение объема жидкости.

Преимущества самотечного отопления

Как уже было замечено, самотечные системы водяного отопления дома используются довольно давно и успели себя зарекомендовать, так как обладают определенными преимуществами:

Отопление с естественной циркуляцией
  • Дешевизна. Ведь данная система не требует установки дополнительного оборудования.
  • Простота монтажа и ремонта (возможно даже собственноручно выстроить систему отопления в собственном доме).
  • Работа в отсутствии электричества. Какое-то время, пока температура котла не опустилась ниже 50 градусов, жидкость будет продолжать циркулировать по системе.
  • Практически полная бесшумность работы, опять таки в силу отсутствия насоса.

Недостатки самотечного отопления 

Но при всех вышеперечисленных преимуществах у отопительных систем с самоциркуляцией есть немало минусов, которые делают нецелесообразным использование данного способа обогрева дома на сегодняшний день.

  • Невозможность использовать такой вид систем для больших помещений. Уже даже для двухэтажного частного дома будет затруднена циркуляция воды.
  • Разница температур в приборах отопления. Чем дальше от котла находится помещение, тем холоднее там будет. Причем разница порой может быть существенной — до 5 градусов.
  • Затруднена регуляция нагрева. Во-первых, система начнет работать только при нагреве котла до 50 градусов, соответственно, вы не сможете сделать мощность отопления в доме ниже этой отметки. Во-вторых, даже при установке теплорегуляторов погрешность температуры будет составлять от 3 до 5 градусов, что является довольно существенным.

Такие системы постепенно утрачивают свою актуальность и  с каждым годом их заменяют более современные принудительные системы. Рекомендуем вам делать водяно отопление с естественной циркуляции только в том случае, если хотите все попроще.

Принцип работы и недостатки конструкции

Отопительная печь с теплообменником и водяным контуром функционирует следующим образом: в топливнике печи установлена металлическая трубчатая конструкция, через которую проходит теплоноситель. Вода в нем нагревается под воздействием тепла от горящего топлива. Нагретый теплоноситель поступает по трубопроводу к радиаторам отопления, смонтированным в доме, остывшая вода вновь попадает в теплообменник.

Принцип работы и недостатки конструкции

Если в системе не предусмотрена принудительная циркуляция теплоносителя, сечение труб должно быть относительно большим. Такой обогрев подходит для небольших одноэтажных домов. В остальных случаях не обойтись без установки циркуляционного насоса.

Принцип работы и недостатки конструкции

Печь с водяным отоплением имеет определенные недостатки. Если установка змеевика предусмотрена заранее, чтобы не потерять полезное пространство в топке, ее размеры увеличивают, что ведет к увеличению габаритов всей конструкции. В случае, когда теплообменник монтируют в готовую печку, объем топливника резко уменьшается – дрова придется подкладывать чаще, мелкими порциями.

Принцип работы и недостатки конструкции

Принцип работы  отопительных печей с водяным отоплением

Печки с водяным контуром имеют теплообменник встроенный в топку или в канал дымохода. Есть модели способные работать  в режиме циркуляции пара.

Читайте также:  Как выложить портал для камина своими руками

Выпускают печи из чугуна,  котловой стали,  рассчитанной на  работу в условиях высокого давления пара. Применяют их в качестве основного источника   отопления или в качестве  дополнительного оборудования.

Внутри печи установлен теплообменник. Через каналы резервуара нагревания проходят разогретые газы и передают тепло воде. Печь с котлом водяного отопления  может иметь в своей конструкции сразу несколько резервуаров, это значительно повысит ее КПД. В одном  резервуар  вода нагревается, во втором при  усиленном нагревании происходит парообразование.

Схема печки с водяным контуром

Для обогрева большого дома с традиционным печным отоплением понадобилось бы 2 – 3 печи, при этом расход дров или угля был бы очень высоким. Альтернативным и более экономным вариантом стали  печи с водяным отоплением  со специальным водогрейным котлом вмонтированным в топку. При такой системе отопления  даже при очень больших морозах будет достаточно двухразовой растопки водяной печи.

Принцип работы  отопительных печей с водяным отоплением

Такие  отопительно¬варочные печи могут прогревать  помещение даже в перерывах между двумя топками. Остывая,   трубы  отдают тепло в течение 5-6 ч, тем самым прогревая помещение даже без расхода топлива. КПД  печей с водяным отоплением составляет  80-85 процентов.

Если взять, как пример, печь с водяным контуром  размером 1020 х 1020 мм с железным котлом  длиной —  75 см, шириной — 48 см,  высотой — 30 см.  То КПД  этой печи при правильной эксплуатации достигает 85 процентов. Теплоотдача  при двухразовой топке для такой печи составит около 7600 Вт ( 6 500 ккал/ч ), а теплоотдача  котла — 17500 Вт (15 000 ккал/ч).

Подсчитав общую теплоотдачу печи с водяным котлом, получим   около 25000 Вт ( 21 500 ккал/ч ). Использование такой печи с котлом позволит  обогревать помещение до 300 квадратных метров при сильных морозах.

Достигается большая теплоотдача печи с водяным отоплением за счет того,  что нагревается большая поверхность водяного котла. Горячие газы  омывают со всех сторон корпус металлического котла, но при этом еще хорошо нагреваются и внутренние стенки отопительной камеры, это позволяет  при перерыве между топками  в  7- 8 часов поддерживать водяной котел в нагретом состоянии.

При использовании  печи с водяным контуром экономия дров по сравнению с обычными твердотопливными водяными котлами в два и больше.

Особенности печного котла

Котел представляет собой регистр из стального листа или толстостенных бесшовных труб, внутри которых циркулирует вода, а снаружи производится подогрев от топки. Толщина стенки составляет 5 мм. Если сделать ее меньше 4 мм, внутри теплообменника образуется пар, вызывающий гидравлические удары. Для топки углем требуется еще большая толщина стенки.

Печь с водяным контуром для отопления дома проектируется и возводится под определенный размер регистра.

Возможна его установка в существующую печь, но это связано с проблемами точного выбора теплообменника и частичной разборкой кладки. Старую печь проще полностью разобрать, поскольку в ней многие части потребуется заменить.

Котел занимает часть пространства топки, ее рекомендуется делать расширенной. Целесообразно возводить кирпичные печи с водяным отоплением для дома, работающие в режиме длительного горения, где воздух для поддерживания горения поступает сверху вниз, и подкладывать дрова приходится значительно реже.

Теплообменник должен обладать производительностью, способной компенсировать потери тепла в отапливаемых помещениях. 1 м2 поверхности регистра вырабатывает 7 кВт энергии.

Еще одним способом увеличения объема топливника является размещение регистра в дымоходе. В результате увеличивается срок службы котла, поскольку он уже не контактирует с открытым пламенем. Теплообмен при этом снижается в 2 раза. Тогда 1 м2 площади поверхности теплообменника будет вырабатывать 3,5 кВт энергии. Но при этом он не будет закрывать варочную плиту, и процесс приготовления пищи на ней ускорится.

Печь сама выделяет тепло. Поэтому радиаторы отопления устанавливаются в комнатах, где нет поверхностей нагрева от кирпичной кладки.

Котел можно изготовить самостоятельно, но лучше приобрести заводскую модель, у которой гарантия надежности выше. Трубные конструкции обладают большей поверхностью теплообмена, чем из листовой стали.

Читайте также:  Мини-печь для дачи – отличный вариант для отопления садового домика

К установке регистра предъявляются следующие требования:

  • перепад по высоте между патрубками входа и выхода должен быть как можно больше;
  • регистр не должен мешать загрузке дров в топливник;
  • толщину стенок рубашки выбирают как можно больше.

Отзывы потребителей говорят о том, что при естественной циркуляции котел должен располагаться ниже батарей, что не всегда можно сделать. У некоторых пользователей возникали проблемы с загрузкой дров.

Принцип работы печного отопления

В современных условиях система печного отопления постоянно совершенствуется и особой популярностью стало пользоваться печное отопление с водяным контуром.

Название говорит само за себя – такой способ совмещает в себе принципы как водяного котла, так и печного отопления.

Схема водяного печного отопления

Принцип работы печного отопления

Эта система имеет одно большое преимущество – распределение тепла по всей площади помещения происходит равномерно. Также она позволяет обогреть несколько помещений одновременно.

Принцип ее работы схож с работой котла на твердом топливе. Однако существенным отличием является то, что наравне с теплоносителем системы отопления нагреваются дымовые каналы и стенки. Даже после полного сгорания топлива, печь продолжает отдавать тепло до тех пор, пока не остынет.

Строительство каминов с водяным контуром

Все работы можно разделить на два этапа:

  • Возведение корпуса источника тепла, то есть самого камина;
  • Монтаж теплообменника.

Строительство корпуса камина

Возведение корпуса камина следует начать с поиска парадной схемы кладки. При выборе материалов отдайте предпочтение тем, которые позволяют возвести камин с водяной рубашкой. Для обеспечения герметичности применяются обычно стальные листы. 

Возведение камина начинается с монтажа фундамента. Для его заливки потребуется:

  • Доски для монтажа опалубки;
  • Рубероид;
  • Щебень;
  • Песок;
  • Цемент.

Размер основания должен быть несколько больше габаритов будущего камина. Для обеспечения гидроизоляции готового фундамента на него укладывается рубероид. После этого можно приступать к кладке. Для строительства корпуса применяется огнеупорный кирпич, топка собирается из жаростойкого шамотного сорта. Специальная глиняная смесь используется в роли раствора. Изготавливать ее самостоятельно не рекомендуется. Специалисты используют готовые дозированные составы.

Собирать кладку следует из горизонтальных основных рядов. На этом этапе важно следить за точным позиционированием в горизонтальной плоскости. После этого собирается зольник, далее мастера выкладывают топку камина. Финальная часть укладки значительно отличается от строительства классического камина. На этом этапе требуется укладка теплообменника. 

Организация теплообменника

Точные размеры резервуара определяются конструкцией камина. Для повышения эффективности рекомендуется использовать теплообменники в виде змеевика. Такие конструкции состоят из секций и регистров, собраны в виде лабиринта.

После изготовления теплообменника он встраивается в тело камина. После этого формируются специальные подставки, на которые резервуар будет опираться. Монтаж производится таким образом, чтобы сгоны теплообменника были вне камина. Это позволяет обеспечить возможность ремонта в случае поломки.

После монтажа теплообменника завершается сборка топливной камеры камина. Она перекрывается кладкой с обязательной организацией дымового отверстия. В заключении возводятся дымоход.

После того как кладка полностью высохнет, на это потребуется не менее 10 дней, система впервые может быть наполнена водой. При первичном запуске необходимо проверить на отсутствие течей. В открытой системе течи приводят к снижению объема воды, в закрытой же они станут причиной отсутствия циркуляции.

Если камин будет использоваться в качестве резервного источника тепла, должна быть предусмотрена система включения и отключения контуров от него. Использование перепускного клапана позволяют прекратить подачу воды.

Основные виды систем отопления

Обогревательная система частного дома может иметь некоторые разновидности. Какую из них выбрать – каждый решает сам, исходя из своих потребностей и возможностей.

Основные виды систем отопления

Виды водяной отопительной системы:

Основные виды систем отопления
  1. Естественная циркуляция теплоносителя – достаточно дешевый и простой способ обогреть свой дом. Монтаж такой системы прост, а необходимые для него материалы доступны для каждого. Принцип работы состоит в подогреве воды в котле, которая потом поднимается и движется по трубопроводу, поступая во все отопительные радиаторы. При этом охлажденная жидкость возвращается снова в котел, нагревается и снова поднимается по трубам, обогревая помещение. Весь этот процесс происходит сам собой, без какой-либо дополнительной аппаратуры.
  2. Принудительная водяная циркуляция – ее отличие от предыдущего способа в наличии циркуляционного насоса. Именно он перекачивает теплоноситель по системе, обеспечивая качественный обогрев всему зданию. Особенно такая система удобна в многоэтажных домах, позволяя при наличии определенных датчиков регулировать температуру помещения в каждой комнате по отдельности. Недостаток системы – зависимость от электричества.
Основные виды систем отопления

Установка естественной системы обогрева должна происходить таким образом, чтобы трубы укладывались с небольшим уклоном, хотя бы на 5 градусов. Без этого приема, функционирование системы будет не таким эффективным.

Основные виды систем отопления

Кстати, при желании систему с естественной циркуляцией можно спокойно преобразовать в принудительную с насосом, добавив в ее схему всю необходимую регулирующую аппаратуру.

Основные виды систем отопления

Основные виды систем отопления

Эффективно ли использование каминов в доме?

Любой камин – это, в первую очередь, декоративный элемент интерьера, который, благодаря современным разработкам, способен эффективно участвовать в обогреве помещений. Так, отопление дома камином с воздуховодом отличается простым строением и столь же простым принципом работы, а потому стоит недорого. Однако низкий КПД контура иногда ставит под сомнение всю целесообразность возведения подобной конструкции.

Читайте также:  Как правильно выбрать и смонтировать трубу для бани?

Принцип работы камина с водяным контуром, как и строение самого нагревательного элемента, сложнее, по сравнению с предыдущим вариантом, что и объясняет высокую стоимость, как оборудования, так и монтажных работ. Однако КПД в 70% каминов с водяным контуром делают данное оборудование прекрасным альтернативным источником тепла в доме, когда основной нагревательный элемент (котел), отключен. Как правильно провести монтаж камина с водяным контуром поможет разобраться видео:

Расчет мощности и размеров теплообменников

Мощность теплового обменника зависит от материалов, из которых он изготовлен. Если деталь чугунная, лучшим выбором станут модели серий МС-110-300 и МС-90-300. Благодаря небольшим размерам они легко помещаются в топку, площадь их нагрева для каждого ребра составит 0,14-0,16 м2. Если учесть эти цифры, можно рассчитать, сколько секций нужно, чтобы обогреть каждый контур. Для каждых 10 квадратных метров помещения понадобится 1 кВт, равный примерно 0,1 м2 площади от общего нагрева теплового обменника.

При сооружении печи из кирпича с котлом водяного отопления своими руками следует учитывать множество факторов и рассчитывать проект в комплексе. Любой вид материалов и конструкций имеют свои достоинства и недостатки.

Смонтировать регистр с водой в печь можно несколькими способами:

  • Внутри очага;
  • В дымоходе;
  • В теле печи, рядом с очагом.
Расчет мощности и размеров теплообменников

В зависимости от места расположения, выбирают материал для теплообменника и его форму:

  • Медные – эффективные, благодаря высокой теплопроводности металла, но из-за низкой температуры плавления меди, необходимо постоянная циркуляция воды в системе;
  • Стальные – для котлов применяются жаропрочную сталь с толщиной стенки 4-5 мм. Для долгой службы стальных конструкций воду из них сливать не рекомендуется.
  • Нержавеющая сталь – дорогой, но наиболее подходящий материал для котла. К недостаткам можно отнести только трудоемкость изготовления.

При выборе вида материала и места установки теплообменника стоит помнить, что расположив водяной контур в очаге, в летнее время вся система будет нагреваться, чтобы этого избежать придется выводить отдельные батареи для снятия лишнего тепла.

При установке теплообменника в дымоходе, в конструкцию печи вносят дополнительные заслонки, которые не нагревают котел во время летней эксплуатации печи. При этом следует учитывать, что теплообменник должен быть большего объема, чем при встраивании его в очаг. Кроме этого, котел не должен снижать пропускную способность дымовых каналов.

Выводы и полезное видео по теме

Выбор формы теплообменника в дровяную печку:

Обзор кирпичной печи для водяного отопления в коттедже:

Устройство отопительно-варочной печки из кирпича с разбором порядовки конструкции:

Назвать водяное отопление на основе дровяной печи идеальным и высокоэффективным сложно. Но этот вариант обогрева частных домом самый надежный, а также дешевый и простой в реализации. Только дополнять такой контур циркуляционным насосом и автоматикой не надо. Они работают от электросети и делают всю системы неавтономной, нивелируя ее один из основных плюсов.