Піч з водяним контуром для опалення будинку

Піч з водяним контуром для опалення будинку: варіанти реалізації

Пічне опалення – це класика для холодної Росії, але чомусь часто воно розглядається лише як альтернатива центрального опалення, електричного або газового. Між тим, піч з водяним контуром для опалення будинку може забезпечити його мешканців не тільки бажаними ватами теплової енергії, але і гарячою водою для побутових і санітарно-гігієнічних потреб.

Сучасну піч-камін з успіхом застосовують для опалення приватного будинку

Переваги і недоліки пічного опалення

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

Пічне опалення володіє рядом 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.

Російська піч обігрівала будинку багатьох поколінь наших предків

• більшість печей для дому (тривалого горіння або звичайних) багатофункціональні, можуть бути використані не тільки для опалення, але і для нагрівання води та приготування їжі (як всередині печі, так і на варильної поверхні);
• у жаркий час року масивна цегляна піч для дому 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, що визначає стиль інтер’єру.

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

Однак поряд з перевагами пічного опалення властиві 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 й виходу на робочий режим. Правда, сучасні чавунні печі для дому, печі-каміни, буржуйки і булерьян практично позбавлені цього недоліку;
• висока тепловтрата через низький ККД (коефіцієнт корисної дії) — велика кількість теплової енергії йде через димар в атмосферу;
• неможливість забезпечити рівномірний прогрів будинку. Гаряче повітря поступово витісняє холодне, 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 додаткову грубку.

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 димарі 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 небезпеки 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 її потрібно постійне обслуговування: закладка дров, чистка зольников і димоходів, контроль за процесом горіння, регулювання тяги

Піч з водяним контуром для опалення будинку: переваги

Як вже було згадано, звичайна піч не в змозі забезпечити рівномірний прогрів всіх приміщень у 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 наданий самому собі, а переміщається в обмеженому просторі труб і регулюється засувками, заслінками, решітками та іншими додатковими пристроями.

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

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

Факт! Питома теплоємність води майже у 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, негорюче, нетоксичний, хімічно нейтральна і завжди доступне речовина.

Принцип роботи пічного опалення з водяним контуром

Принцип роботи опалювального контуру 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 як для дому знайомий багатьом – це «шведка». У шведську піч вбудований металевий резервуар, який перед закладкою дров і розпалюванням наповнюється холодною водою. І, хоча вода в процесі топки нагрівається довго, так 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 і 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, інакше званий змійовиком, радіатором або котлом. Це пристрій здатний забезпечити нагрів необмеженої кількості води. Габарити і форма бака залежать від обсягу камери згоряння і можуть змінюватись в широких 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 перегріві і закипанні. Крім того, в цьому випадку неминуче зменшується ємність топкової камери. Більш безпечним варіантом є встройка 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 можливо зробити приблизну оцінку.

Корисна порада! Практикою доведено, що при висоті стель від 2,5 до 2,7 м на 10 м2 площі будинку потрібно від 1 до 1,2 кВт потужності опалювальної системи.

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

При виборі теплообмінника для печі або каміна необхідно враховувати параметри будівлі та 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 системи опалення в ньому.

Матеріал

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

• мідь — з одного боку, мідний змійовик дуже ефективний, так як теплопровідність цього матеріалу одна з кращих. З іншого – його температура плавлення дорівнює 1083°С, а в топці – при нештатних ситуаціях, виникнення яких ніколи не можна виключити повністю, – вона може піднятися до 1200°С. Тому на використання міді в топливнике цегляної печі накладено категоричну заборону. Додатково потрібно звернути увагу на те, що утворюється при охолодженні контуру конденсат містить агресивні хімічні сполуки, які викликають корозію;
• чавун — чавунні радіатори дуже стійкі до корозії, але відрізняються крихкістю, а температурні деформації, що виникають при охолодженні і нагріванні, можуть привести до утворення тріщин і псування теплообмінника. Крім того, регістр з чавуну – з огляду на те, що цей метал погано піддається обробці – збирається з литих деталей з використанням різьблення та ущільнювачів, що призводить до зниження надійності агрегату в цілому;

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

• сталь — найбільш доступний і легкообрабатываемый 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 як можна менше конденсату, і ніколи не зливати теплоносій, бо сталеві вироби піддаються корозії;
• жаростійка нержавіюча сталь — найкращий, а й найдорожчий матеріал для радіатора печі для приватного будинку.

Корисна порада! Найкраща сталь для теплообмінника – марки AISI 304. При виготовленні деталей бажано використовувати лазерне різання і зварювання в аргоновому 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 поєднання цих деталей. Місце розташування і спосіб установки визначається його формою:

• теплообмінник з листової сталі — може бути поміщений у найспекотніше місце, тобто — в топкову камеру. Для виготовлення використовується сталевий лист 3÷4 мм товщиною в поєднанні з трубами діаметром 40÷50 мм для підключення подаючої і зворотної магістралей. Щоб уникнути утворення парових пробок верхня труба для подачі води повинна бути в самій верхній 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 повинна загороджувати дверцята для закладки палива, колосники і дымооборотные канали. Якщо піч є опалювальної-варильної, то труби теплообмінника прокладають тільки уздовж бічних площин топкової камери;
• трубчастий плоский регістр — найчастіше розташовуються в дымооборотных каналах або ковпаку печі, де умови більш сприятливі, тому можуть прослужити довше, ніж радіатори, які знаходяться в топці. Розміри їх досить значні, так як вони знаходяться в місцях, де знімання низький, і повинні бути прораховані наперед, бо не має виникати перешкод для виходу димових газів.

Розміщувати піч в будинку необхідно з дотриманням правил пожежної безпеки

Монтаж

Монтаж теплообмінника повинен проводитися тільки в йому призначену піч для дому. Відео — та фотоинструкции наочно підтверджують необхідність залучення спеціаліста-пічника і дотримання ряду правил:

• теплообмінник після виготовлення повинен бути двічі опрессован 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 рекомендовано вмуровувати 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 див. Це дозволить нарізати нову різьбу в разі її пошкодження;
• труби з’єднуються з теплообмінником тільки з використанням жароміцного ущільнювача;
• реконструкцію готової печі з метою встановлення у неї водяного контуру 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 дотримувати правила експлуатації:

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°З, вода (точніше, вже лід) досягає максимального обсягу при -4°С. Розширення замерзла в трубах води може призвести 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.

Стаття по темі:

Котли тривалого горіння, на дровах для дому: пристрій і різновиди. Як влаштовані котли тривалого горіння, на дровах для дому. Види дров’яних котлів тривалого горіння.

Дотримання правил експлуатації печі в будинку, фото — і відеоінструкції допоможуть уникнути помилок і підкажуть оптимальні способи нейтралізації недоліків.

Про встановлення сучасної цегляної печі краще подумати ще на стадії проектування будинку, так як вона передбачає облаштування димоходів 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.

Артем Іванов 2018-12-13T22:02:27+00:00 Отоплення|Котел| ОЦІНИТЕ
МАТЕРІАЛ Завантаження… ПОДІЛІТЬСЯ
У СОЦСЕТЯХFacebookTwitterOkGoogle+PinterestVk