Піч з водяним контуром для опалення будинку

Переваги та недоліки пічного опалення

Звичайна дров'яна піч або камін нагрівають приміщення за рахунок поєднання радіаційного та конвективного теплообміну. Прогрівшись масивні стіни печі випромінюють теплову енергію, передаючи її повітрю і предметів обстановки приміщення. Холодне повітря поступово заміщається нагрітим.

Пічне опалення має ряд безсумнівних переваг:

не вимагає підключення до електричних і газових комунікацій. Паливо: дрова, вугілля, брикети з торфу - як правило, дешеве і екологічно чисте, його спалювання не завдає шкоди навколишньому середовищу;
радіаційний теплообмін є найбільш комфортним;

Цікаво! Радіаційний (він же променистий) теплообмін - єдиний вид теплообміну, який відбувається без участі теплоносія.

Піч з водяним контуром для опалення будинку

Російська піч обігрівала будинки багатьох поколінь наших предків

більшість печей для будинку (тривалого горіння або звичайних) багатофункціональні, можуть бути використані не тільки для опалення, але і для нагріву води і приготування їжі (як всередині печі, так і на вручений поверхні);
в жарку пору року масивна цегляна піч для будинку сприяє кондиціонування приміщення: за рахунок того, що вона завжди побудована на окремому фундаменті, надлишок тепла виводиться в землю;
піч або камін створюють особливу атмосферу в домі і в багатьох випадках є елементом, визначальним стиль інтер'єру.

Камін створює особливу атмосферу в домі і задає стиль інтер'єру

Однак поряд з перевагами пічному опаленню притаманні і недоліки:

розміри - потужність опалювальних печей для будинку залежить від їх габаритів;
інерційність - традиційна піч для будинку з цегли вимагає дуже багато часу для розігріву і виходу в робочий режим. Правда, сучасні чавунні печі для дому, печі-каміни, буржуйки і булерьян практично позбавлені цього недоліку;
висока тепловіддача через низький ККД (коефіцієнт корисної дії) - велика кількість теплової енергії йде через димохід в атмосферу;
неможливість забезпечити рівномірний прогрів будинку. Гаряче повітря поступово витісняє холодний, але відбувається це нерівномірно - температура може бути занадто високою поруч з піччю і занадто низькою на відстані від неї;

Факт! Піч може обігріти тільки ті приміщення, які примикають до неї безпосередньо. Тому у віддалених від неї частинах будівлі часто доводилося влаштовувати додатковий опалювач.

Принцип пічного опалення - гаряча піч випромінює теплову енергію в навколишній простір (променистий теплообмін), потім холодне повітря заміщається нагрітим (конвекційний теплообмін)

необхідність постійного обслуговування - піч вимагає закладати дрова, чистити зольники від шлаків і димоходи від сажі та сміття, підтримувати процес горіння, регулювати тягу;
складність управління - управляти процесом згоряння палива в печі складніше, ніж в котлах;
необхідність хорошої тяги - тяга потрібна для інтенсивного горіння, а також для виведення чадних газів;
пожежонебезпека - для забезпечення пожежної безпеки необхідна ізоляція димоходів, особливо для печі в дерев'яному будинку. Додатковий фактор пожежонебезпеки створюється тим, що миттєва зупинка процесу горіння в печі неможлива;
необхідність постійного поповнення і зберігання запасу палива, а також утилізації відходів: шлаку і золи.

Для забезпечення роботи печі потрібно її постійне обслуговування: закладка дров, чистка зольників і димоходів, контроль за процесом горіння, регулювання тяги

Піч з водяним контуром для опалення будинку: переваги

Як уже було згадано, звичайна піч не в змозі забезпечити рівномірний прогрів всіх приміщень в будинку. У сучасних печах і камінах цю проблему частково вирішують, монтуючи конвекційну камеру, до якої підключають систему повітропроводів. В результаті потік теплого повітря від печі не полишений сам на себе, а переміщається в обмеженому просторі труб і регулюється засувками, заслінками, гратами та іншими додатковими пристроями.

Однак повітровідвідні канали громіздкі, з'їдають корисний простір, зі збільшенням їх довжини і кількості поворотів зростають тепловтрати. Вони потребують спостереження і обслуговуванні: періодичного очищення від пилу, сажі та кіптяви. Сам повітря має низьку питомою теплоємністю, для передачі тепла в віддалене від печі приміщення потрібно примусове нагнітання нагрітих повітряних мас вентилятором. Тому вода, як теплоносій, у багатьох відносинах краще повітря.

Комбінована система опалення котеджу із застосуванням печі-каміна з водяним контуром і сонячних колекторів

Факт! Питома теплоємність води майже в 4 рази перевищує питому теплоємність повітря. Досить порівняти 4,187 кДж / (кг × К) і 1,055 кДж / (кг × К).

Гарячу воду легко транспортувати по трубопроводах невеликого діаметра, передаючи при цьому теплову енергію на значні відстані. Крім того, вода - нешкідливе, негорючий, нетоксичний, хімічно нейтральний і завжди доступне речовина.

Принцип роботи пічного опалення з водяним контуром

Принцип роботи системи опалення простий - теплоносій (в даному випадку, вода) під час згоряння палива нагрівається, потім поширюється по трубах, віддаючи при цьому тепло навколишньому простору.

Схема підключення каміна з водяним теплообмінником в закриту систему опалення з бойлером-накопичувачем: 1 - змішувальний клапан; 2 - циркуляційний насос; 3 - розширювальний бак; 4 - аварійний клапан; 5 - топка з теплообмінником; 6 - бойлер-накопичувач; 7 - радіатори опалення

Прообраз сучасних твердопаливних котлів і печей на дровах тривалого горіння для будинку знайомий багатьом - це «шведка». У шведську піч вбудований металевий резервуар, який перед закладанням дров і розпалюванням наповнюється холодною водою. І, хоча вода в процесі топки нагрівається довго, так само довго вона віддає тепло - через багато часу після того, як полум'я згасне.

Поступово ємність для води була перетворена в теплообмінник, в результаті чого з'явилася можливість підключати систему магістралей для опалення будинку та гарячого водопостачання.

Сучасні опалювальні печі з варильною поверхнею або духовкою виглядають стильно і чудово вписуються в будь-який інтер'єр

Конструкція печей з водяним опаленням

Відмінною особливістю будь-якої печі для опалення будинку, оснащеної водяним контуром, є теплообмінник, який інакше називають змійовиком, радіатором або котлом. Це пристрій здатний забезпечити нагрів необмеженої кількості води. Габарити і форма бака залежать від обсягу камери згоряння і можуть варіюватися в найширших межах.

теплообмінник

У деяких модифікаціях печей для опалення будинку теплообмінник встановлюється безпосередньо в топку, але при такому способі існує небезпека протікання теплоносія (тобто, води) або навіть вибуху при його перегрів і закипании. Крім того, в цьому випадку неминуче зменшується ємність камери згоряння. Більш безпечним варіантом є вмонтовувані теплообмінника в ковпак димоходу. При цьому велика частина гарячого повітря, що піднімається з топки, буде нагрівати теплоносій, а не випаровуватися через трубу на вулицю.

Схема установки печі-каміна з водяним контуром для гарячого водопостачання

Розрахунок потужності і розмірів теплообмінника

Самостійний розрахунок потужності і розмірів теплообмінника досить складне завдання для того, хто не є інженером-теплотехніком, але в більшості випадків можливе зробити приблизну оцінку.

Корисна порада! Практикою доведено, що при висоті стель від 2,5 до 2,7 м на 10 м 2 площі будинку потрібно від 1 до 1,2 кВт потужності опалювальної системи.

Звичайна піч для будинку на дровах протягом години виділяє приблизно 6,5 тисячі кКал, що досить для прогрівання невеликого дачного будинку. Наявність водяного контуру підвищить рівень комфорту вдвічі. Після розрахунку тепловтрат можна розрахувати потужність самого теплообмінника. Теплос'ема з кожного квадратного метра його площі варіюється в межах від 5 до 10 кВт. Цей факт і лежить в основі визначення потрібної потужності.

При виборі теплообмінника для печі або каміна необхідно враховувати параметри будови і системи опалення в ньому

Насправді, немає потреби занурюватися в складні формули. Досить звернутися до фахівців, які керуючись вже готовими таблицями, підберуть теплообмінник для печі приватного будинку, що відповідає заданим параметрам будови і системі опалення в ньому.

Перш ніж визначитися з конструкцією регістра (він же теплообмінник) печі для дому, слід вирішити, з якого матеріалу він буде зроблений. Існує кілька варіантів:

Цегляна піч-голландка одна з найпростіших печей з хорошими ККД і тепловіддачею

сталь - найбільш доступний і легкообрабативаемий матеріал. Теплообмінники рекомендують робити з жароміцної сталі товщиною від 3 до 5 мм, використовуючи при цьому безшовні труби. При цьому слід підтримувати такий режим опалення, при якому утворюється якомога менше конденсату, і ніколи не зливати теплоносій, тому як сталеві вироби схильні до корозії;
жаростійкий нержавіюча сталь - кращий, але і найдорожчий матеріал для радіатора печі для приватного будинку.

Корисна порада! Сама відповідна сталь для теплообмінника - марки AISI 304. При виготовленні деталей бажано використовувати лазерну різку і зварювання в аргонової середовищі.

Конструкція печі-каміна з водяним контуром

конструкція

Теплообмінник - в залежності від його матеріалу - може бути виготовлений з круглих або профільних прямокутних труб, металевого листа, а також з поєднання цих деталей. Місцезнаходження та спосіб установки визначається його формою:

теплообмінник з листової сталі - може бути поміщений в найспекотніший місце, тобто - в топку. Для виготовлення використовується сталевий лист 3 ÷ 4 мм завтовшки в поєднанні з трубами діаметром 40 ÷ 50 мм для підключення прямого та зворотного магістралей. Щоб уникнути утворення парових пробок верхня труба для подачі води повинна бути в найвищій точці теплообмінника, бо при проникненні парової пробки в систему опалення виникає небезпека гідроудару. Що в свою чергу призведе до руйнування труб або радіаторів. Щоб вода в теплообміннику НЕ закипіла, його внутрішній зазор повинен бути не менше 30 мм;

Сталеві труби для виготовлення теплообмінника печі

теплообмінник з труб - робиться з труб: круглих діаметром 40 ÷ 50 мм або прямокутних профільних перетином 40 × 60 або 60 × 60 мм. Також може бути розташований в топці (за умови, що зроблений не з міді), просторове рішення залежить від конкретної печі. Головне - пристрій не повинно загороджувати дверцята для закладки палива, колосники і димооборотние канали. Якщо піч є опалювальної-вручений, то труби теплообмінника прокладають тільки уздовж бічних площин топкової камери;
трубчастий плоский регістр - найчастіше розташовуються в димооборотних каналах або ковпаку печі, де умови більш щадні, тому можуть прослужити довше, ніж радіатори, що знаходяться в топці. Розміри їх дуже значні, тому що знаходяться вони в місцях, де знімання низький, і повинні бути прораховані заздалегідь, бо не повинно виникати перешкод для виходу димових газів.

Розміщувати піч в будинку необхідно з дотриманням правил пожежної безпеки

теплообмінник після виготовлення повинен бути двічі обпресувати тиском в 6 бар: до установки в піч, а також після неї;
теплообмінник монтується відразу після влаштування фундаменту під піч, після чого виконують її кладку;
абсолютно не рекомендоване вмуровують теплообмінник в кладку печі! Між ним і стінками повинен бути зазор в 10 ÷ 15 мм, що компенсує теплове розширення;

Елементи комбінованої системи опалення котеджу з каміном і сонячними колекторами

при монтажі труб слід залишати зазор в 5 мм і заповнювати його азбестовим шнуром або іншим жароміцним ущільнювачем;
відрізок труби на виході повинен мати довжину не менше 10 ÷ 15 см. Це дозволить нарізати нову різьбу в разі її пошкодження;
труби опалення з'єднуються з теплообмінником тільки з використанням жароміцного ущільнювача;
реконструкцію готової печі з метою встановлення в неї з боку підводу води повинен робити тільки фахівець.

Для облаштування печі краще скористатися послугами досвідченого пічника

Експлуатація печі-каміна з водяним контуром опалення

Для безаварійної роботи опалювальної системи необхідно також дотримуватися правил експлуатації:

Не застосовувати препарат піч з незаповненим теплообмінником: він швидко прогорить.
Під час роботи печі не відключати теплообмінник від системи опалення. Вода при нагріванні розширюється, і підвищений тиск може викликати вибух.
Чи не подавати холодну воду в розігрітий теплообмінник. Температурні деформації можуть привести до його пошкодження.
Для підвищення ефективності опалювальної системи можна використовувати циркуляційний насос.
При необхідності в контурі печі з водяним опаленням використовувати антифризи.
У найнижчій точці опалювальної системи повинен бути влаштований кран для зливу води.

Щоб опалювальна система функціонувала безперебійно, дотримуйтесь правил експлуатації

Основні недоліки печі для дому з водяним опаленням

Основні недоліки водяної системи опалення пов'язані з фізичними властивостями теплоносія, тобто води. Замерзаючи при 0 ° С, вода (точніше, вже лід) досягає максимального обсягу при -4 ° С. Розширення замерзлої в трубах води може привести до їх розриву. Щоб уникнути цього необхідно зливати воду з опалювальної системи, якщо вона не експлуатується в холодну пору року, або замінювати на спеціальний антифриз.

Котли тривалого горіння на дровах для будинку: пристрій і разновідності.Как влаштовані котли тривалого горіння на дровах для будинку. Види дров'яних котлів тривалого горіння.

Щодо розміщення сучасної цегляної печі краще подумати ще на стадії проектування будинку, так як вона передбачає облаштування димаря і повітропроводів

Сучасна цегляна піч з водяним контуром для опалення будинку - це складна інженерна теплотехнічна конструкція. Її установка вимагає розробки окремого проекту ще на стадії задуму всієї будови в цілому і, швидше за все, не обійдеться без залучення фахівців.