Сооружение теплообменника для печного отопления

При сгорании топлива в печи полезное тепло направляется в воздух или утекает через дымоход. Маломощного отопительного агрегата в ряде случаев не хватает для эффективного прогревания теплоносителя. Печные котлы оправданы по нескольким причинам:

• полноценный прогрев дальних помещений – не нужно подключать дополнительные электрические приборы;
• создание тепловой завесы – окна не потеют, дом не подвергается процессам гниения;
• улучшение циркуляции внутри системы отопления – сохраняется разность температур на различных участках теплоносителя;
• устранение коррозии на металлических частях печи.

Совместить печной обогрев с радиаторной разводкой в доме можно при помощи встроенного в отопительную или варочную поверхность котла.

Особенности дровяного котла отопления с водяным контуром

Правильный котёл обладает следующими характеристиками:

1. Безопасность. Стенки и дверца котла не должны нагреваться выше 150 °C.
2. Лёгкость эксплуатации. В конструкции котла не допускается «заумных» систем, большого количества задвижек.
3. Долговечность. Печь должна служить без ремонтов длительное время.
4. Управляемость. Интенсивность пламени регулируется не только количеством дров.
5. Эффективность. По максимуму использовать тепло от сгорания топлива.

Для того, чтобы построить котёл есть два пути — постройка нового или встраивание теплообменника в уже имеющуюся печь.

Кирпичная печь-котёл состоит из:

• Топливника — в нём сжигаются дрова, которые греют теплоноситель.
• Теплообменника — где циркулирует теплоноситель, который отдаёт жар из камеры сгорания к батареям.
• Дымовых каналов — они служат для удаления продуктов горения.
• Фурнитуры — дверцы, поддувало, колосниковая решётка, шиберы или вьюшки.

В практике встречаются различные виды организации твердотопливных печей-котлов.

1. Топливник, вокруг которого смонтирован теплообменник. Продукты горения уходят прямо в трубу. Преимущества этой схемы — простота и дешевизна. Сложить такой котёл сможет человек, не обладающий навыками каменщика. Температура теплоносителя быстро набирается и падает в зависимости от интенсивности пламени, поэтому возле котла приходится постоянно дежурить.
2. Теплообменник также смонтирован в топку котла, но продукты горения двигаются дальше по дымовым каналам. Этот прибор работает не только как котёл, но и как обычная отопительная дровяная печь. Это повышает КПД.
3. Топливник и теплообменник в печи разделены. Теплообменник находится на пути движения горячих газов, и эффективно забирает у них температуру. Эта схема воплощена в колпаковых печах. И.В. Кузнецов развил теорию «горячего ядра», размещение теплообменника в этой точке повышает КПД котла.

Разновидности теплообменников для печи

При создании автономной системы отопления используется два типа теплообменников: плоские и трубчатые.

Теплообменник плоского типа

Печные котлы с теплообменником плоской конфигурации – практичный вариант для загородных домов, частных дач и бань. Их легко изготавливать, устанавливать и обслуживать.

Такие устройства монтируются вертикально и горизонтально, имеют высокий коэффициент полезного действия. Плоская конструкция котла отличается большим объемом камеры, что обеспечивает быстрый нагрев воды, необходимой для отопления и проведения водных процедур.

Существенным недостатком оборудования является снижение тепловой отдачи от стеновых конструкций печи. Теплообменник представлен в П-образной форме, монтируется по всему периметру топки. Это приводит к снижению температуры нагрева внешних стен печи и увеличению времени на обогрев помещения. Это проблематично только в тех случаях, когда отопительная печь установлена внутри жилых помещений, где процесс топки осуществляется постоянно.

Увеличить скорость нагрева плоского котла можно несколькими способами: удлинить каменку и расположить ее над топкой или использовать дымоход из металла, предварительно увеличив его длину.

Теплообменник трубчатого типа

Трубчатый котел в печку отличается типом и размерами конструкции, способом монтажа. При необходимости ремонта или замены теплообменник можно легко демонтировать из печи.

Чтобы изготовить трубчатый регистр для печи из кирпича, используются бесшовные водяные трубы, поэтому он считается самым надежным, безопасным и долговечным.

При выборе или изготовлении теплообменника нужно помнить, что его конструкция и габариты должны полностью соответствовать форме топки, что позволит нагревать максимальное количество воды. Качественно выполненный регистр обеспечивает большую площадь теплового обмена.

Установка печи со встроенным котлом

Наиболее оптимальным вариантом для бани станет печь, в которую заведомо, еще на этапе возведения, вмонтирован специально подготовленный водяной котел. В таком случае печь приобретает свои специфические особенности в плане конструкции, что в значительной степени повышает эффективность всей системы и ее компактность.

Кладка кирпичной печи с водяным котлом

Схема устройства твёрдотопливного котла.

Кладка кирпичной печи с водяным котлом производится в следующей последовательности:

1. Заливается фундамент под местом расположения печи.
2. Пока фундамент сохнет, смешивается раствор глины и песка в соотношении 1:2. В зависимости от жирности глины эту пропорцию можно изменять. До начала приготовления смеси глина отмокает в воде в течение 10-12 часов (большие комки глины необходимо при этом размять руками). Перед началом кладки песок и глина тщательно перемешиваются.
3. На высохший фундамент выкладывается гидроизоляция — обычно рубероид с размером будущей печи.
4. Поверх гидроизоляции наносится слой раствора, выравнивается и укладывается первый слой кирпича. Следует учесть, что для внешнего слоя лучше использовать красивый кирпич, он будет выглядеть более эстетично. Внутренние слои можно формировать из бракованных или битых кирпичей.
5. Каждый слой кирпича тщательно покрывается раствором.
6. На необходимой высоте делается отделение для золы и непосредственно топка.
7. В отделении для золы размещается лист металла, для того чтобы в дальнейшем удобно было выгребать зольные остатки. Тут же устанавливается дверца поддувала.
8. За топкой, в передней части дымохода, устанавливается водяной котел. Для него сооружаются кирпичные выступы с металлическими уголками. Необходимо использовать уровень, чтобы предотвратить образование воздушных пробок. В самой топке закрепляется дверца для загрузки топлива.
9. Поверх котла ставится металлическая плита, формируется дымоход и система прочистки. Будет нелишним сделать отдельную дверцу для чистки котла от нагара.
10. На полу перед топкой закрепляется металлический лист, чтобы соблюсти правила противопожарной безопасности.

Схема устройства котла.

При первой растопке сделанной печи необходимо следить за исправностью системы и отсутствием течи. Помещение необходимо проветривать, так как зачастую при первой протопке возникают неприятные запахи выгорающих промышленных смазок и нагревающейся глины. Она производится не менее часа с максимально возможным количеством топлива.

Кирпичная печь с самодельным котлом — это один из лучших способов обогрева небольших загородных домов, который позволит насладиться теплом холодными зимними вечерами и сохранит ваш бюджет.

Разводка отопления

Простейшая и безотказная схема отопления для частного дома — однотрубная, с естественной циркуляцией. Так называемая гравитационная система отопления использует свойство жидкостей при нагреве увеличиваться в объеме.

Плотность при этом уменьшается, и теплоноситель вытесняется в верхнюю точку контура; остывая, он возвращается по опоясывающей дом трубе в котел.

Как выглядит более детальное описание схемы?

• От теплообменника контур поднимается вертикально вверх, формируя так называемый разгонный коллектор. В его конечной точке монтируется открытый расширительный бачок отопления.
  Он служит для компенсации теплового расширения теплоносителя; туда же вытесняется воздух из системы отопления.
• От расширительного бака основной контур возвращается к теплообменнику по периметру дома, попутно отдавая тепло радиаторам.
  Для естественного движения остывающей воды необходим постоянный уклон по всей длине розлива. Чем ниже конечная часть контура — тем быстрее циркуляция в нем.

Контур выполняется трубой диаметром не меньше 32 миллиметров: сопротивление движению воды растет при уменьшении внутреннего сечения трубы. Радиаторы врезаются параллельно ей и снабжаются дросселем на подающей нитке, отсекающем вентилем на обратной и воздушником в любой из верхних пробок. Подключение — нижнее или диагональное.

Принципиальная схема однотрубного отопления с естественной циркуляцией.

Зачем они нужны

Естественно, многие люди могут задаваться вопросом, зачем усложнять жизнь, когда можно обеспечивать отопление дровяной печью, то есть по старинке. У таких изделий есть как минимум один существенный недостаток – они прогревают только прилегающие к ним помещения, прим этом весьма неравномерно. Но как же быть с удаленными помещениями?

Тут пытливые умы могут вспомнить про электрообогреватели различных видов, но это тоже не лучший выход:

• Во-первых, как гласит инструкция, одна розетка способна выдержать напряжение лишь в 3, 5 кВт, в то время как мощные обогреватели требуют 7 кВт. И это только одно устройство, а суровые российские зимы требуют мощного обогрева.
• Во-вторых, такое оборудование требует подключения к трем фазам. Это заставляет устанавливать дополнительные щиты и полностью переделывать электрическую сеть.
• Наконец, в-третьих, цена за такое отопление очень высока. Круглые сутки будет потребляться масса электроэнергии, что выльется во внушительные счета.

Вышеописанные факторы свидетельствуют о том, что печь для дачи с котлом из кирпича является оптимальным решением.

Установка теплообменника в топку

Устанавливаемые в топку котлы отличаются разнообразием конструкций и не требуют большого объема топки. Представленный на фото теплообменник модели паук имеет симметричное двухстороннее строение, может состоять из разного количества ребер . Он достаточно компактен. Через его проемы открытый огонь отлично нагревает стенки печи.

Особенности

• возможность обогрева больших площадей;
• несколько вариантов строения котла (в виде широкого бака или плоской емкости );
• плоские котлы и баки имеют больший объем, чем конструкции из труб, и позволяют использовать часть воды для санитарных нужд;
• затрудненная , но тем не менее реальная возможность встраивания в уже сложенную печь.

Трубчатый теплообменник наиболее популярное решение для встройки в топку. Он может :

• иметь различные простые и сложные формы, габариты;
• устанавливаться по наружной стороне топки или двум — трем сторонам;
• легко выниматься из печи для профилактического осмотра и ремонта.

Выбирайте бесшовные модели. Их отличительный признак — отсутствие продольной линии сварочного шва. Шовные трубы часто трескаются при нагреве.

Монтаж

Теплообменник ставится на нижний ряд кирпичей в топке и обкладывается шамотным камнем. Размер конструкции подбирают с учетом параметров топки. Должно остаться достаточно места для закладки дров. Регистры не должны прикасаться к стенам топочной камеры, но и слишком большое расстояние не пойдет на пользу. В топке оставляют отверстие для входного патрубка и затем выкладывают свод.

Особенности кладки кирпичной печки с встроенным котлом

Вот как производится кладка печей с водяным котлом:

• Шаг 1. Заливается фундамент: подушка, арматура, цемент – все, как обычно.
• Шаг 2. Готовится раствор по пропорции 1:2 глины и песка. Конечно, пропорция может немного меняться в зависимости от жирности самой глины, причем саму ее обязательно нужно замочить на всю ночь, а большие комки – размять руками. На утро глина с песком нужно смешать дрелью со специальной насадкой.
• Шаг 3. На готовый фундамент кладется слой гидроизоляции – просто кусок рубероида по размеру рассчитанной печи.
• Шаг 4. На рубероид нужно нанести слой раствора, разровнять его – и можно класть контуры печи из хороших красивых кирпичей. А внутрь можно класть и брак, и бой.

Этапы конструирования кирпичной печки с встроенным котлом

• Шаг 5. Сверху снова все покрывается слоем раствора. Делается топка и отделение для золы.
• Шаг 6. Ставится дверца для поддувала и кладется лист металла – чтобы потом золу было удобно выгребать из поддувала.
• Шаг 7. Дверца крепится проволокой к кладке, и кладется контур поддувала – тот отсек, куда и попадает обычно зола.
• Шаг 8. Устанавливается котел, для которого заранее желательно сделать специальные кирпичные выступы, а на них – положить уголки под котел. Здесь же ставится топочная дверца, а в ней – делается специальное отверстие для проволоки, которой дверца и крепится к стенам печи. Сам котел ставить нужно по уровню – так, чтобы в нем не смогли образовываться воздушные пробки. После чего ставится топка и задняя часть печки – уже с дымоходом и прочисткой.
• Шаг 9. Выкладывается дымоход, плиты и можно начинать топить.

Вот такие самодельные печи кирпичные с котлом – один из самых лучших вариантов для небольших бань, которые используются время от времени. Дешево, сердито и долговечно.