В ряде регионов дрова и уголь продолжают быть самыми доступными источниками энергии для отопления загородных домов. Выбор печного обогрева обусловлен не только его экономичностью и широкой доступностью, но также небольшой стоимостью установки.
Тем не менее, помимо множества положительных моментов, системы отопления с печью, оснащенной водяным контуром, имеют и свои недостатки. Не всегда такой подход оказывается лучшим вариантом. Давайте подробнее рассмотрим особенности данной системы отопления.
Краткое содержание статьи
Особенности обогрева на базе печки
Печное отопление стало стандартным для деревенских районов России, его надежность и эффективность испытаны временем. Во многих домах на селе можно встретить печи с варочной плитой и местом для выпечки хлеба.
Некоторые из них имеют водяной контур, а другие – нет. Однако владельцы таких домов не спешат заменять их на современные котлы, поскольку нет более надежного и безпроблемного способа отопления.
Дровяная печь, не имеющая водяного контура, может обогревать лишь небольшой участок вокруг себя. Этот подход приемлем для обогрева одной или двух комнат, но для больших домов уже не подходит.
В таких деревенских печах в качестве топлива обычно используются:
- уголь;
- торф;
- дрова;
- брикеты (евродрова).
С точки зрения конструкции и распределения системы водяного отопления, между этими типами топлива нет существенной разницы. Некоторые из них производят больше тепла, другие же горят дольше. Однако в любом случае конструкция топки и распределение труб с теплоносителем остаются одинаковыми.
При выборе печного отопления важно учитывать правила противопожарной безопасности при установке кирпичных печей – строгое соблюдение этих норм существенно снижает риск пожара.
Достоинствами печного отопления являются:
- независимость от электросетей;
- относительно невысокая цена системы отопления;
- доступность твердого топлива и возможность использовать различные его виды;
- простота в эксплуатации;
- долгое время теплоотдачи (для кирпичных моделей);
- многофункциональность – печь служит не только для отопления, но и для готовки.
Если нет возможности подключиться к газоснабжению, то дровяная печь является идеальным решением для обогрева дома.
Единственное исключение, когда дрова или уголь не доступны, что в России случается достаточно редко.
Основными недостатками печей с водяным контуром являются: отсутствие автоматизации и сложности с регулировкой температуры в отдельных помещениях.
Также можно отметить следующие минусы печного отопления:
- долгое время разбора системы до начала теплоотдачи;
- значительная потеря полезного пространства в помещении из-за громоздкости печи;
- вес печной конструкции из кирпича;
- низкий КПД из-за потери большого объема тепла в дымоход;
- высокий риск возгорания при неправильной эксплуатации.
Кирпичная печь, предназначенная для отопления с водяным контуром, в зависимости от конструкции и количества рядов может весить от 1,5 до 10 тонн. Также следует учитывать вес дымохода.
Таким образом, нужна надежная и прочная основа для такой конструкции, что может привести к значительным затратам, что также можно считать недостатком таких систем отопления.
Устройство печного водяного отопления
Идеально, если печь для описанной системы отопления проектируется и строится одновременно с домом. Если здание уже построено, установка кирпичной печи может оказаться затруднительной, а порой даже невозможной, из-за необходимости создания прочного фундамента и изменения стропильной системы.
Печь для водяного отопления в загородном доме можно изготовить не только из кирпича, но и из металла в виде буржуйки с теплообменниками вдоль топки для нагрева теплоносителя.
Система водяного отопления на основе печи состоит из:
- собственно печи (металлической или кирпичной);
- теплообменника внутри или вокруг топки, а также в виде змеевика вокруг дымохода;
- разнесенного по всему дому контура с теплоносителем и расширительного бака на чердаке.
В некоторых случаях эта система может быть дополнена циркуляционным насосом и гидроаккумулятором. Однако такой вариант встречается крайне редко, так как он требует постоянного электроснабжения и увеличивает общие затраты.
Главное преимущество водяного печного отопления – это его невысокая стоимость. Не стоит добавлять к нему дорогостоящие и менее надежные компоненты.
Схема циркуляции воды в контуре
Системы водяного отопления могут быть с естественной (гравитационной) или принудительной циркуляцией теплоносителя. Если вы используете дровяную печь, то лучше выбрать первичный вариант.
Система с естественной циркуляцией намного дешевле, чем принудительная, и в отличие от последней не зависит от электричества.
Водяное печное отопление целесообразно устанавливать только в одноэтажных домах площадью не более 150 м². В этом случае можно обойтись без насосов и использовать гравитационную систему.
Если необходимо отапливать многоквартирный коттедж, лучше использовать мощный котел. Печь для таких зданий должна быть очень большой, что сделает проект дорогим. Также необходимость закладывать большое количество топлива в печь увеличивает риск возгорания, что не рекомендуется.
Классическая система с естественной циркуляцией воды включает:
- теплообменник в составе печи;
- контур из металлических труб;
- радиаторы (часто подменяются толстыми трубами в помещениях);
- расширительный бачок.
Если вы планируете установить водяное отопление в загородном доме своими руками, рекомендуется придерживаться этой схемы. Проектирование и монтаж данного варианта проще, чем с принудительной циркуляцией воды.
Циркуляционный насос лучше подходит для котлов, но с печью он теряет свою эффективность в теплоотдаче.
Хотя автоматизированный бойлер подогревает воду по мере необходимости, дровяная печь используется для отопления лишь один-два раза в день. В такие моменты теплоноситель в печи нагревается, чтобы затем передать тепло в дом. После этого нет смысла продолжать движение воды по трубам контура, поскольку в остывшей печи она не подогреется.
При выборе печи на дровах или угле домовладельцы рассчитывают на автономность всей системы отопления. Установка насосов, требующих электричества для работы, ставит под сомнение такую автономию.
Печная конструкция — кирпичная или металлическая
Кирпичная печь долго нагревается, но и тепло отдает медленно. Металлическая печь, наоборот, быстро прогревается и также быстро остывает после сжигания топлива. Частично эту проблему можно решить благодаря наличию в системе водяного контура значительных объемов теплоносителя.
Однако с увеличением объема воды увеличиваются и затраты на материалы.
Металлическую буржуйку с водяным змеевиком можно устанавливать прямо на деревянный пол без специального фундамента.
Стальная печь мощностью от 5 до 15 кВт весит от 100 до 300 кг без топлива и воды, такую конструкцию можно смело ставить на усиленные лаги. Фундамент необходим, если вес печи превышает 700–800 кг; в случае кирпичной конструкции без бетона не обойтись.
В сравнении с металлической печью, кирпичная система тяжелее, дороже и сложнее в установке, но она имеет более высокий КПД и меньший риск замерзания контура из-за льда. Если вы планируете серьезные вложения с перспективой постоянного проживания, оптимально будет выбрать кирпичную печь.
Трубопровод — нержавейка или металлопластик
При проектировании системы отопления на основе котла, можно использовать не только стальные трубы, но и металлопластиковые или полипропиленовые. Однако для подключения теплоносителя к дровяной печи следует применять только нержавеющие трубы.
При большом количестве закладываемого топлива, температура воды в змеевике может быстро достигать 100 градусов и закипеть, только сталь может выдержать такие температуры длительное время.
Металлопластиковые трубы подходят для работы с теплоносителем, нагреваемым до 90–95 °C и могут кратковременно переносить нагрев до 110–120 °C. Однако автоматика котлов и бойлеров обычно настроена на нагрев воды до таких высоких температур. Для теплых полов температура составляет 30–45 °C, для радиаторов – до 60–65 °C.
Однако это не означает, что высокие температуры до 100 °C — это нечто необычное для дровяной печи. Рискуя, устанавливать металлопластиковые трубы, нельзя. Наилучший выбор – нержавеющая сталь.
Кроме того, патрубки, выходящие из змеевика, испытывают очень высокие температуры, при этом расстояние до открытого огня составляет менее полуметра. К подобным патрубкам не стоит подсоединять пластиковые трубы из-за риска их расплавления.
Теплоотдача — радиаторы или регистр
Тепло от печи в систему отопления поступает периодически в течение нескольких часов, пока продолжается горение дров или угля. При недостатке воды в системе, помещение будет быстро остывать. Поэтому в сельских районах отопление чаще всего осуществляется с использованием толстых стальных труб, а не привычных многим радиаторов. Отопительный регистр прекрасно подходит для дровяных печей.
Классическая схема водяного отопления с естественной циркуляцией предполагает, что вода контактирует с атмосферой через расширительный бак, однако для обычных радиаторов наличие воздуха в теплоносителе нежелательно.
Труба диаметром 80–120 мм из нержавеющей стали, проложенная в доме, представляет собой отопительный регистр, включающий подачу от печи и обратку. В отдаленной от печки комнате эти трубы соединяются, а в остальных помещениях располагаются в виде двух параллельных трубопроводов вдоль внешних стен.
Данный регистр не так эстетичен, как радиатор, но значительно дешевле и проще в самостоятельном изготовлении. Для его создания достаточно навыков работы со сварочным аппаратом.
Площадь теплоотдачи такого контура определяется умножением числа Пи на диаметр и длину трубы. Также при расчетах учитываются тепловые потери в подаче и обратке, а также вертикальное расстояние между трубами.
Тем не менее, нередко такие расчеты опускаются, и в качестве трубы выбирают диаметр 80–100 мм, прокладывая её по периметру всего жилого здания с закольцовыванием в дальней комнате. Регулировка теплоотдачи осуществляется на глаз и опытным путем, в зависимости от объемов топлива, загруженного в топку.
Не случайно контуры из регистров вместе с водяными печами настолько популярны. Их не требуется даже рассчитывать, достаточно взять подходящую трубу и сварить её.
Выбор теплообменника для печной топки
Теплообменник в печи может быть изготовлен из меди, стали или чугуна. Однако медные конструкции стоят значительно дороже и их трудно собрать самостоятельно.
При установке чугунных радиаторов внутри топки следует быть осторожным – из-за температурного шока некоторые секции могут отделиться от других.
Несмотря на то, что чугун в плане технических характеристик превосходит сталь, создание теплообменника своими руками из чугуна может быть проблематичным. Можно использовать старую батарею, но при этом стоит учитывать, что герметизирующие элементы между секциями могут выгорать в печи, что приведет к утечке воды в топку.
Если решено сделать теплообменник из чугунной батареи, рекомендуется использовать модели МС-110-300 или МС-90-300. Они компактны и удобно разместятся внутри топки, а площадь поверхности нагрева для каждого ребра составляет примерно 0,14–0,16 м².
С учетом этих параметров можно подсчитать, сколько секций потребуется для конкретного контура. На каждые 10 квадратных метров площади дома необходимо 1 кВт, что примерно равно 0,1 м² поверхности теплообменника из чугуна.
Ребра чугунного радиатора обычно соединяются с помощью прокладок из термостойкой резины. Однако в печной топке такая резина сгорит, поэтому её следует заменить асбестовым шнуром.
Еще одна проблема при использовании чугунной батареи как теплообменника заключается в сложности очистки от сажи внутри топки. Периодическая чистка топочной камеры необходима, а рельефные ребра чугунного радиатора могут усложнять этот процесс.
Наиболее оптимальным вариантом теплообменника считается стальной, выполненный в следующих формах:
- змеевик из нескольких трубок;
- рубашка из листовой стали.
Для их изготовления используют низкоуглеродистую сталь Ст10…Ст20 толщиной 4–5 мм. Если речь идет о трубках, их диаметр составляет 30–50 мм.
Создать стальной теплообменник проще всего из листовой стали, но теплообмена будет способствовать только поверхность, обращенная к огню внутри топки.
Трубчатый вариант более эффективен в плане теплообмена, но требует больше усилий при изготовлении.
Для расчета теплообменника можно воспользоваться следующей формулой:
Qy=K*(Tcp-Tk)
- K – коэффициент теплопередачи материала (для низкоуглеродистых сталей обычно 15–20, а для серого чугуна – 50);
- Tcp – средняя температура в топке (Tmax+Tmin)/2;
- Tk – средняя температура теплоносителя (Tподачи+Tобратки)/2.
Если в печи сжигаются дрова, то Tcp=(700+300)/2=500 °C и Tk=(80+60)/2=70 °C. В результате получаем Qy=15*(500-70)=6450 ккал/час, что соответствует примерно 7,5 кВт/час на квадратный метр поверхности теплообменника, обращенной к огню.
Для угля расчеты будут следующими: Tcp=(1000+600)/2=800 °C и Tk=70 °C. Тогда Qy=15*(800-70)=10 950 ккал/час=12 734 Вт/час. На квадратный метр поверхности теплообменника получится около 12,7 кВт/час.
Далее необходимо разделить требуемую для обогрева дома мощность на рассчитанную величину, в зависимости от предполагаемого топлива.
Например, для коттеджа площадью 150 м² потребуется около 15 кВт. Если отопление будет осуществляться дровами, то нужен теплообменник с площадью теплообмена 15/7,5=2 м², то есть это та поверхность, которая будет находиться напротив пламени и нагреваться.
Если выбран вариант трубчатого змеевика, то его длину можно рассчитать по формуле:
S=2*3,14*D*L
S – расчетное значение площади;
D – диаметр труб;
L – требуемая длина.
Параметры рубашки из стального листа значительно проще вычесть, так как она чаще всего состоит из двух прямоугольников по бокам топочной камеры.
Выбор самого оптимального варианта
Установка массивной кирпичной печи в уже построенном доме может представлять определенные трудности. В таком случае оптимальным решением будет создание водяного отопления на основе металлической буржуйки, которую можно установить на усиленный деревянный пол без необходимости заливки фундамента.
Однако, если есть возможность построить надёжный фундамент, то предпочтение следует отдать более качественной кирпичной печи.
Для дровяной печи лучше всего использовать водяной контур из толстых стальных труб с естественной циркуляцией теплоносителя.
Установка циркуляционного насоса и/или гидроаккумулятора в данном отопительном контуре нецелесообразна и ведет к дополнительным расходам без ощутимой пользы. Эти устройства усложняют установку системы и могут вызвать проблемы при отключении электроэнергии. В то же время, альтернативный вариант обогрева без них продолжит функционировать даже в условиях перебоев с электричеством.
Выводы и полезное видео по теме
Выбор формы теплообменника для дровяной печи:
Обзор кирпичной печи для водяного отопления в частном доме:
Конструкция отопительно-варочной печи из кирпича с анализом порядовки:
Назвать систему водяного отопления на основе дровяной печи идеальной и высокоэффективной сложно. Однако данный способ отопления частных домов является наиболее надежным, а также недорогим и простым в реализации. При этом добавлять в систему циркуляционные насосы и автоматику не стоит, так как они требуют электричества и делают систему неавтономной, лишая её одного из ключевых преимуществ.
