Печное отопление с водяным контуром своими руками: схемы, чертежи, монтаж

Создание печного отопления с водяным контуром своими руками – задача выполнимая, требующая, однако, определенных знаний и навыков. В данной статье мы подробно рассмотрим особенности проектирования, монтажа и эксплуатации такой системы, предоставив пошаговые инструкции и рекомендации, которые помогут вам самостоятельно реализовать этот проект и создать в своем доме уютную и теплую атмосферу. Мы изучим различные типы теплообменников, схемы подключения, а также важные аспекты безопасности, чтобы ваше печное отопление с водяным контуром работало эффективно и безопасно на протяжении многих лет.

Печь с водяным контуром: плюсы и минусы

Обычная печь распределяет тепло неравномерно, создавая зоны перегрева вблизи себя и холодные зоны на удалении. В отличие от нее, печь с водяным контуром обеспечивает более равномерное распределение тепла по всему дому, позволяя одной печи обогревать несколько помещений. По принципу работы она схожа с твердотопливным котлом, но имеет одно важное отличие: помимо нагрева теплоносителя и водяного контура, она также нагревает стенки и дымовые каналы, которые тоже участвуют в отоплении.

Ключевым элементом такой печи является теплообменник (змеевик), который устанавливается в топливной камере и подключается к системе водяного отопления.

Преимущества печи с водяным контуром:

• Экономичность: Не требует приобретения дорогостоящего оборудования и комплектующих, как в случае с котлом.
• Долговечность: Правильно построенная печь прослужит долго, требуя лишь незначительного косметического ремонта.
• Индивидуальный дизайн: Возможность создания печи любого дизайна, формы, размера и декора, в соответствии с вкусом и финансовыми возможностями владельца.
• Комплексный обогрев: В отличие от твердотопливного котла, печь с водяным контуром обогревает не только теплоноситель, но и окружающее пространство за счет нагрева стенок и дымохода.
• Возможность модернизации: Змеевик можно установить даже в уже существующую печь, включая варочную.

Недостатки печи с водяным контуром:

• Уменьшение топливной камеры: Установка теплообменника в топливной камере уменьшает ее объем. Эта проблема решается на этапе строительства печи путем увеличения размеров топливника. В уже построенных печах это может привести к необходимости частичной загрузки топлива.
• Повышенная пожароопасность: Наличие открытого огня и хранение дров рядом с печью повышают риск пожара. Необходимо соблюдать правила пожарной безопасности и не оставлять печь без присмотра.
• Риск отравления угарным газом: Неправильная эксплуатация печи может привести к попаданию угарного газа в помещения, что представляет серьезную опасность для здоровья.

Если дом не используется постоянно, особенно в зимний период, рекомендуется использовать незамерзающую жидкость в системе отопления, чтобы предотвратить ее замерзание и повреждение.

Как работает печь

Вода поступает в теплообменник (змеевик), который находится непосредственно в топливной камере печи. В процессе сгорания топлива, будь то дрова, уголь или другие виды твердого топлива, выделяемое тепло нагревает змеевик, а следовательно, и находящуюся в нем воду.

Нагретая вода, благодаря естественной конвекции или принудительной циркуляции с помощью насоса, перемещается по трубам к радиаторам отопления, установленным в различных помещениях дома. В радиаторах тепло от воды передается воздуху, тем самым обогревая комнаты. Остывшая вода возвращается обратно в теплообменник для повторного нагрева, и цикл повторяется. Таким образом, обеспечивается непрерывный процесс отопления помещений с помощью печи с водяным контуром.

Печное отопление с водяным контуром своими руками — поэтапное строительство

Самостоятельное создание печного отопления с водяным контуром – это выполнимая задача, требующая, однако, тщательной подготовки и соблюдения технологии. Рассмотрим поэтапный процесс возведения такой конструкции.

Первый и крайне важный шаг – подготовка основания, или фундамента. До начала кладки печи необходимо обустроить прочное и надежное основание. Для этого выкапывается углубление (котлован) глубиной от 15 до 20 сантиметров. Дно котлована послойно заполняется строительным мусором, таким как битый кирпич, щебень и бутовый камень. Каждый слой тщательно утрамбовывается.

После этого подготовленная основа заливается цементным раствором для создания монолитной плиты. Важно отметить, что готовый фундамент должен немного выступать над уровнем пола (на несколько сантиметров), образуя своего рода цоколь. Поверх затвердевшей цементной стяжки обязательно укладывается гидроизоляционный слой, который предотвратит проникновение влаги и разрушение конструкции. Этот этап является основополагающим для долговечности и надежности всей отопительной системы.

Основные особенности кладки кирпича

Кладка кирпичной печи – процесс, требующий внимания к деталям и соблюдения определенных правил. От качества выполнения кладки напрямую зависит эффективность и долговечность отопительного прибора. Рассмотрим основные особенности этого процесса.

• Для строительства печи необходимо использовать только высококачественные материалы. Для возведения основных стен подойдет обычный, хорошо обожженный кирпич, однако для топки, подвергающейся воздействию высоких температур, следует применять огнеупорный (тугоплавкий) кирпич. Это обеспечит надежность и долговечность наиболее нагруженной части конструкции.
• Перед началом кладочных работ кирпичи необходимо подготовить. Для этого их замачивают в воде на некоторое время. Критерием готовности кирпича к работе является прекращение выделения пузырьков воздуха из него. Эта процедура обеспечивает лучшее сцепление кирпича с раствором.
• Важным моментом является правильная перевязка рядов и углов кладки. Это обеспечивает прочность и монолитность конструкции.
• Цементный раствор наносится равномерно на всю поверхность ряда. Толщина слоя раствора должна составлять приблизительно 5 миллиметров. Непосредственно перед укладкой кирпича рекомендуется слегка обновить раствор на его торце для улучшения адгезии.
• При кладке топки рекомендуется наносить глиняный раствор не мастерком, а руками. Это позволяет более качественно заполнить швы и избежать пустот.
• Для поддержания аккуратного внешнего вида кладки и предотвращения растрескивания швов, каждые пять рядов необходимо удалять излишки раствора и протирать швы влажной губкой.

В процессе кладки необходимо постоянно контролировать вертикальность стен и горизонтальность рядов с помощью строительного уровня. Это обеспечит правильную геометрию печи и ее устойчивость.

Монтируем и устанавливаем оборудование

Создание системы отопления с водяным контуром на базе печи – задача, требующая определенных навыков и знаний. Возможно ли выполнить монтаж такой системы своими силами? Да, возможно, при наличии опыта в печном деле и кирпичной кладке. Ключевым элементом системы является змеевик (теплообменник), который можно приобрести в готовом виде или изготовить самостоятельно из труб или листового металла. Самостоятельное строительство печи предоставляет возможность создать уникальную конструкцию, идеально адаптированную к планировке и особенностям вашего дома. Однако, при недостатке опыта в данной области, рекомендуется доверить проектирование и монтаж профессионалам. Печное отопление – это потенциально опасная система, поэтому квалифицированный подход к ее созданию крайне важен.

Существует два основных способа установки теплообменника:

• Установка змеевика непосредственно в процессе кладки печи. Этот способ является предпочтительным, так как позволяет изначально учесть размеры и расположение теплообменника в конструкции печи.
• Встраивание теплообменника в уже существующую печь. Этот вариант более трудоемкий, поскольку требует частичной разборки кладки и может привести к уменьшению объема топливной камеры.

Подключение системы отопления к змеевику осуществляется через специальные патрубки, которые устанавливаются в стенку печи. Водяной контур, как правило, выполняется по двухтрубной схеме, разводка труб может быть верхней или нижней.

Для обеспечения безопасной и эффективной работы системы отопления необходимо полностью укомплектовать водяной контур. В верхней точке магистрали устанавливается расширительный бак, который компенсирует тепловое расширение воды. Обязательно наличие предохранительного и воздушного клапанов, а также группы безопасности с манометром для контроля давления в системе. В местах подключения радиаторов к печи рекомендуется установить запорные вентили, позволяющие отключать отдельные радиаторы при необходимости.

Основные требования при установке

При монтаже системы отопления с водяным контуром, интегрированной в печь, необходимо соблюдать ряд важных требований, обеспечивающих безопасность и эффективность работы системы. Несоблюдение этих правил может привести к аварийным ситуациям и повреждению оборудования.

1. Для предотвращения закипания воды в теплообменнике (змеевике), необходимо обеспечить достаточный объем воды внутри него. Рекомендуемая толщина водяной прослойки в змеевике составляет не менее 40 миллиметров. Это обеспечит эффективный теплообмен и предотвратит образование пара.
2. Важное значение имеет толщина стенок теплообменника. Минимальная толщина стенок должна составлять 5 миллиметров. В случае использования угля в качестве топлива, этот показатель необходимо увеличить, так как уголь создает более высокую температуру горения, что может привести к прогоранию тонких стенок теплообменника.
3. Не допускается плотное прилегание теплообменника к стенкам топливной камеры печи. Между ними необходимо оставить зазор не менее 2 сантиметров. Этот зазор компенсирует тепловое расширение металла теплообменника при нагревании и предотвращает деформацию конструкции.
4. Особое внимание следует уделить пожарной безопасности. При наличии деревянных элементов в конструкции печи или вблизи нее, необходимо обеспечить достаточный воздушный зазор между ними и нагревающимися частями печи. Перегрев деревянных конструкций может привести к возгоранию. По этой причине дерево не является оптимальным материалом для облицовки печи. Рекомендуется использовать огнеупорные материалы, такие как кирпич, камень или специальные термостойкие плиты. Соблюдение этих мер предосторожности позволит избежать пожара и обеспечит безопасную эксплуатацию печного отопления.

Змеевики из труб

Змеевики, изготовленные из труб, являются распространенным решением для организации водяного отопления от печи. Они обеспечивают эффективный теплообмен и могут быть адаптированы под различные конструкции печей.

На приведенном изображении представлен один из вариантов конструкции змеевика. Подобные змеевики часто устанавливаются в печах, предназначенных не только для обогрева помещения, но и для приготовления пищи, поскольку над ними легко обустроить варочную поверхность. Такая конструкция позволяет совместить функции отопления и готовки, что особенно актуально для небольших домов или дач.

Использование профильной трубы вместо традиционных П-образных элементов в верхней и нижней частях змеевика существенно упрощает процесс его изготовления. Профильные трубы, имеющие прямоугольное сечение, обеспечивают большую жесткость конструкции и облегчают сварку. При необходимости, вертикальные трубы также могут быть заменены профильными, что позволяет добиться оптимальной конфигурации змеевика в зависимости от конкретных условий.

В случае, если печь, в которую планируется установка змеевика, не имеет варочной поверхности, для повышения коэффициента полезного действия теплообменника рекомендуется добавить несколько горизонтальных труб. Это увеличит площадь теплообмена и, соответственно, количество тепла, передаваемого воде. Подвод и отвод теплоносителя (воды) могут быть выполнены с разных сторон змеевика. Конкретное расположение патрубков зависит от конструкции печи и особенностей самого змеевика, что позволяет гибко адаптировать систему под различные условия монтажа.

Обменник из листовой стали

Теплообменники, изготовленные из листовой стали, также являются распространенным вариантом для печного отопления с водяным контуром. Они обладают рядом преимуществ, таких как относительная простота изготовления и возможность создания конструкций различных форм и размеров.

Для изготовления стального теплообменника рекомендуется использовать листовую сталь толщиной не менее 5 миллиметров. Это обеспечит достаточную прочность и долговечность конструкции, особенно при высоких температурах. Для подвода и отвода теплоносителя (воды) обычно используются патрубки диаметром 5 сантиметров. Размеры теплообменника подбираются в зависимости от габаритов топливной камеры печи, чтобы обеспечить оптимальный теплообмен.

При установке стального теплообменника в печь с варочной поверхностью специалисты рекомендуют проектировать конструкцию таким образом, чтобы горячие газы омывали верхнюю часть змеевика. После этого газы направляются в дымооборот, расположенный перед змеевиком. Такая схема обеспечивает более эффективный нагрев теплообменника и, следовательно, более высокий КПД системы.

Из листовой стали можно изготовить теплообменник в виде так называемой «книжки» или регистра. В этой конструкции стенки теплообменника соединяются между собой с помощью труб или профиля. Особенностью такого регистра является отсутствие верхней полки. Для улучшения циркуляции теплоносителя внутри регистра в его верхней части добавляются соединительные трубы. Подвод и отвод воды обычно располагаются сзади или сбоку теплообменника. Варочная поверхность устанавливается непосредственно над регистром, что позволяет эффективно использовать тепло отходящих газов для приготовления пищи. Этот вариант конструкции позволяет максимально эффективно использовать пространство и тепло печи.

Процесс установки

Процесс установки теплообменника в печь во многом схож с монтажом любой другой отопительной системы. Однако существует одна особенность, касающаяся расположения «обратки» – она должна находиться выше уровня подачи.

Циркуляция теплоносителя в системе отопления с печным теплообменником может быть организована тремя способами: естественная (гравитационная), принудительная (с использованием насоса) и комбинированная.

При естественной циркуляции трубы монтируются с максимально возможным уклоном, обеспечивающим движение воды за счет разницы плотности горячей и холодной воды. Для улучшения циркуляции на выходе труб из печи устанавливается так называемый «коллектор разгона». Он представляет собой вертикальный участок трубы высотой 100–150 сантиметров, который затем переходит в наклонный участок, ведущий к радиаторам. Этот вертикальный участок создает дополнительное давление, способствующее циркуляции.

Принудительная циркуляция обеспечивается установкой циркуляционного насоса, который создает необходимое давление в системе. Использование насоса позволяет увеличить КПД системы примерно на 30%. Однако специалисты не рекомендуют полагаться исключительно на принудительную циркуляцию, так как в случае отключения электроэнергии или поломки насоса циркуляция воды прекратится, что может привести к закипанию теплоносителя и повреждению системы.

Комбинированная циркуляция сочетает в себе преимущества обоих предыдущих вариантов. Система оснащается как трубами, установленными под уклоном для естественной циркуляции, так и циркуляционным насосом, подключенным по параллельной магистрали. В нормальном режиме циркуляция осуществляется с помощью насоса, обеспечивая высокую эффективность. В случае отключения электроэнергии или выхода насоса из строя вода начинает циркулировать естественным образом, предотвращая перегрев и повреждение системы. Таким образом, комбинированная система является наиболее надежной и безопасной.

Видео: печка из кирпича с водяной рубашкой