Печь с котлом водяного отопления: что надо знать о конструктивных особенностях

Печь, сложенная из кирпича – всеми любимый, надежный и экономный вариант отопления небольшого коттеджа или дачи. Однако она не способна полноценно прогреть загородный дом большой площади; в этом случае на помощь может прийти усовершенствованная печь с котлом водяного отопления. Разбираемся, какими особенностями обладает конструкция, какие моменты нужно учесть при выборе формы и места размещения теплообменника.

Как работает система водяного отопления с печью

Кирпичная печь, дополненная водяным контуром, позволяет быстро и равномерно прогреть помещения достаточно большого (до 100 квадратов) дома; ее целесообразно ставить в доме с мансардой или вторым этажом. Принцип работы прост: тепло, выделяемое при сгорании топлива, нагревает теплоноситель (в частных системах это вода), который циркулирует по помещениям и распределяет тепловую энергию.

Чтобы система работала эффективно, она должна быть построена по определенным правилам. Проще всего реализуется водяной контур с естественной циркуляцией воды. Он основан на физическом явлении расширения воды (как и любой жидкости) при ее нагревании.

Основой системы является печь с теплообменником. Функции теплообменника выполняет металлическая емкость, оснащенная патрубками (штуцерами) и соединенная с трубами системы. Разогретая вода распределяется по контуру отопления, а циркуляция становится возможной из-за разницы удельного веса горячей и остывшей воды.

Также в систему водяного отопления входят следующие элементы:

• Циркуляционный насос. Увеличивает скорость движения теплоносителя по контуру, от чего тепловая энергия распределяется быстрее и равномернее.
• Расширительный бак. Накопительная емкость, предотвращающая повреждения в системе, когда повышается давление.

При обустройстве водяного отопления с печью можно ориентироваться на стандартные схемы разводки. Но печь является специфическим источником тепла; она медленно нагревается и остывает, а тепло выделяется неравномерно. Поэтому для качественного обогрева жилья необходимо учитывать эти особенности.

Плюсы и минусы системы

Кирпичная печь с встроенным котлом водяного отопления обладает следующими преимуществами:

• Система более энергоэффективна; КПД конструкции со встроенным теплообменником в разы больше, чем у традиционной печки, обогревающей одну-две, и далеко не самые большие, комнаты.

• Система экономна в работе. Печь из кирпича остывает медленно; после того, как дрова прогорят, трубы будут оставаться горячими в течение двух-трех часов. Дров потребуется меньше, затраты на приобретение топлива снизятся.
• Незначительные финансовые вложения. Водяной контур устанавливают одновременно с кладкой печи. Изготовленный своими руками теплообменник обойдется на порядок дешевле покупного котла.
• Местонахождение печи не влияет на качество обогрева; вы можете установить радиаторы в любом месте.
• При продуманном расположении котел маскируется печной конструкцией и никак не влияет на комфорт помещения.

Стоит помнить о следующих минусах конструкции:

• Для самостоятельной сборки печи с теплообменником необходим опыт, и он достаточно специфический. Если вы никогда не делали кирпичную кладку и не монтировали системы отопления, первый опыт вряд ли будет полностью удачным.
• Установку водяного конура в готовую печь нельзя назвать хорошей идеей. На практике возникает много дополнительных проблем, а стоимость разборки, сборки и монтажа котла сопоставима со стоимостью новой печной конструкции.

• Кирпичная печь с водяным контуром нуждается в тщательно проработанном проекте с учетом размеров всех помещений, которые предполагается обеспечить теплом. Она по-прежнему остается пожароопасным объектом, поэтому при ее эксплуатации необходимо придерживаться всех правил пожарной безопасности.
• Сохраняется риск отравления угарным газом, чего поможет избежать сделанный по правилам дымоход.
• Тепло невозможно полностью распределить равномерно: в комнате около печки всегда будет теплее.

В целом, монтаж в доме отопительной системы, включающей печь, котел и батареи считается экономически выгодным решением. Одновременно такая конструкция обладает нюансами, о которых нельзя забывать во время проектировки и возведения. К наиболее важным относят следующие тонкости:

• У кирпича высокая тепловая инерция, и вы не сможете мгновенно остановить нагрев печи. Это может стать проблемой для замкнутого контура с циркулярным насосом. Если (даже ненадолго) пропадет электричество, то насос заглохнет, а теплоносителю в контуре достаточно будет одной минуты, чтобы закипеть. Нужна комбинированная система с искусственной и естественной циркуляцией воды.

• Печь с теплообменником нельзя использовать летом: она начнет нагревать контур, и вы не сможете находиться в доме из-за жары. Но и разжигать топку без воды в контуре нельзя: металл перегреется, что приведет к его прогоранию.
• Если система используется нерегулярно (например, на даче), то при больших перерывах воду сливают. Если забыть об этом, замерзшая вода благополучно испортит контур.
• С точки зрения безопасности эксплуатации печка с котлом водяного отопления уступает, например, газовому котлу с теплообменником, остановить работу которого можно одним перекрыванием крана.

Варианты расположения теплообменников

Печи с водяным контуром используются не только в жилых домах, но и в больших банях, оборудованных комнатой отдыха, отдельной душевой или, например, раздевалкой. Конструкция печи с котлом (теплообменником) чаще реализовывается двумя способами: котел монтируют непосредственно в топке или в дымоходе. Реже емкость с водой монтируют в теле печки, рядом с очагом.

Конструкция котла в топке более подходит для обогрева жилья большой площади. Ее КПД достигает 85-90%, что увеличивает продолжительность рабочего цикла. Минус заключается в непосредственном контакте металла с огнем. Результатом становится усиленное накопление сажи, а со временем – прогорание металла.

Сажа понижает КПД агрегата (в среднем на 10% из-за слоя в 1 мм). Поэтому вам придется ее регулярно чистить или смириться с ухудшением отопительных возможностей системы. Также стоит учитывать увеличение размеров печки с котлом внутри. Место для крупногабаритной конструкции найдется не на каждой кухне или в бане.

Вторая возможность для установки теплообменника предоставляется в дымоходе. У котла, встроенного в дымоход, возрастает срок службы, так как металл не контактирует с огнем и потому защищен от прогорания. Если подобная конструкция установлена в парной бани, она никак не влияет на скорость прогрева парной.

Смежные помещения обогреваются за счет тепла, которое, при обычных условиях, в прямом смысле вылетело бы в трубу. При такой организации контура отопления нагрев является неравномерным: горячие газы хуже нагревают воду, и остальные помещения обогреваются слабее, а для дальних помещений обогрев становится символическим.

Форма теплообменников

Печи с водяным контуром самостоятельного изготовления оборудуются несколькими типами теплообменников. При выборе и сооружении котла для печки принимают во внимание сложность изготовления (себестоимость и трудозатраты), а также возможности размещения.

Кроме того, выбор конструкции определяется назначением. К примеру, в бане желательно быстро нагревать достаточный для мытья объем, что предполагает интенсивную теплопередачу. А для отопительной системы жилого дома предпочтительна постепенная передача тепла от огня к воде.

Теплообменники различаются не только формой, но и материалом изготовления. Правильно совмещая форму, материал и размещение, можно значительно поднять КПД системы.

В конструкциях кирпичных печей возможны следующие разновидности теплообменников:

• Змеевик. Так называют трубу, которую сгибают под разными углами. Плюс змеевика состоит в быстром прогреве, минус – в том, что объем его обычно небольшой, и для больших площадей малопригоден. Его монтируют за топкой или внутри ее; если змеевик имеет вид спирали – то и на дымоход.
• Регистр. Теплообменник напоминает трубный радиатор, может состоять из труб разного диаметра. Его ценят за универсальность и энергоэффективность; место установки выбирают согласно общей схеме.
• Водяная рубашка. Разновидность трубчатого устройства, монтируется внутри топки или надевается на дымоход. Конструкция склонна к протечкам, зато отличается эффективностью; для монтажа не надо разбирать печь.
• Теплообменник плоского типа. Устанавливается в домах и банях, практичный вариант с точки зрения изготовления, монтажа и обслуживания. Имеет вид плоской емкости, устанавливается рядом с топкой. Для корректной работы необходимо соблюсти технические параметры: наклон и расположение прямой и обратной трубы. Оптимален для отопительного контура, так как нагревает воду максимально быстро.

Повышение эффективности системы

Выбирая конфигурацию котла в печь для отопления, оценивают множество факторов и учитывают их влияние в комплексе. Чтобы повысить эффективности работы теплообменника, при его конструировании принимают во внимание следующие идеи:

• Эффективность возрастает, если использовать материалы повышенной теплопроводности. Лучшими показателями теплопроводности обладает медь, но она стоит дорого. Поэтому оптимальным решением станет жаропрочная нержавеющая сталь.
• Обеспечивают максимально возможную площадь поверхности (при заданных габаритах).
• Рассчитывают оптимальный перепад высот между прямой и обратной трубой.
• Теплообменник не должен мешать горению топлива (при расположении в топке) и удалению газов (если его монтируют в дымоходе).
• Количество передаваемой энергии находится в прямой зависимости от площади теплообменника и разницы температуры между различными средами.

Коротко о главном

Если кирпичную печь дополнить водяным отопительным контуром, то такая система сможет существенно (до 100 квадратов) увеличить обогреваемую площадь дома любой конфигурации. Конструкция обладает высоким КПД и хорошей теплоотдачей, равномерно распределяет энергию по всем помещениям.

Чтобы выбрать или сделать качественный теплообменник, необходимо принимать во внимание его форму, место расположения и материал изготовления. Конструкция должна как можно точнее повторять форму и габариты топки (или дымохода); только в этом случае КПД системы будет максимальным.