Как сделать печное отопление в частном доме: варианты устройства с воздушным и водяным контурами

Имеется очень много вариантов обогревания частного строения, которые связаны с использованием газа и электричества. Однако и испытанный вариант с использованием твердотопливных печей. Применять печное теплоснабжение в его традиционном виде с теплоотдачей в воздух от стенок печи эффектно только для маленьких помещений.

Для одинакового и быстрого теплораспределения используют контуры отопления, где в виде теплоносителя применяют воздух или воду.

Теплоснабжение при помощи воздушного контура

Причина устойчивого вкусы, которое хозяева приватных домов отдают печному варианту теплоснабжения, состоит в дешевизне и общедоступности дров, брикетов для топлива или угля.

Недостаток находится в ограниченности отделываемого пространства, который можно убрать путем устройства водяной и воздушной системы на основе кирпичного агрегата.

Принцип функционирования печного отопления на базе печи или камина состоит в передаче тёплого потока, подогретого до рабочей температуры в трубном змеевике или в котле. Воздух поступает либо сразу в помещение, или через воздуховоды. Благодаря сравнительно небольшому пути он не успевает утратить температуру. В результате достигается одинаковое теплораспределение по дому.

Камеру для нагревания воздуха устраивают над камерой сгорания, дабы горячая верхняя поверхность камеры сгорания и дымотвод передавали ей очень много тепла. Воздушная циркуляция происходит по настоящему или при помощи вентиляторов.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Стальная печь фабричного производства для обогревания помещения площадью 120 метров квадратных при помощи потоков воздуха стоит около 12 000 рублей

Гравитационная циркуляция происходит в результате разницы плотности холодного и горячего воздуха. Прохладный воздух, попадая в нагревательную камеру, вытесняет горячий в воздуховоды. Подобный вариант не просит наличия электрической энергии, но при недостаточно быстром движении воздуха через камеру нагревания он сильно раскаляется, что может вызвать проблемы.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Воздушное теплоснабжение с настоящим движением воздуха который нагрелся подразумевает установку воздушных каналов для направленного движения. В принудительных вариациях перемещение воздуха активизирует вентилятор (+)

Циркуляция принудительного типа происходит с использованием вентиляторов или насосов. Однако нагрев помещений происходит более быстро и одинаково. При механической вентиляции регулируя ее режим легко можно управлять объемом подаваемого воздуха в разные помещения, таким образом определяя климат индивидуальных комнат дома.

По типу подачи холодного воздуха системы разделяют на два вида:

  • С полной рециркуляцией. Нагретые массы воздуха сменяются с охлажденными в границах одного помещения.  Минус схемы в том, что качество воздуха падает при прохождении каждого цикла нагрева/охлаждения.
  • С частичной рекультивацией. Выполняется забор части свежего уличного воздуха, который подмешивается к части воздуха из помещения. После нагрева смесь 2-ух воздушных порций поставляется потребителю. Преимущество в постоянном качестве воздуха, недостаток в энергозависимости.

Ясно, что к первой группе относятся канальные системы с настоящим движением воздушного теплового носителя. Ко второй относят варианты с принудительным перемещением воздуха, для движения которого необязательно устраивать сеть воздушных каналов.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Приток уличного воздуха даёт системе с гравитационной циркуляцией добавочный импульс, что дает возможность обойтись без применения вентиляторов

Важные достоинства печного отопления если сравнивать с водяным:

  • большой коэффициэнт полезного действия;
  • безаварийность;
  • отсутствие радиаторов в помещениях.

Приспособление контура с принудительным движением дает возможность обойтись без строения системы воздушных каналов. Плюс ко всему, эту разновидность можно соединять с кондиционированием, увлажнением и ионизацией воздуха.

Главные минусы печного отопления если сравнивать с водяным:

  • при эксплуатации печи температура подаваемого воздуха имеет существенный диапазон, в отличии от применения иных средств нагрева;
  • воздуховоды имеют большой диаметр, благодаря этому монтаж нужно воплощать в жизнь на строительном этапе;
  • будет лучше размещение печи в помещении подвала, иначе нужно использование вентиляторов, которые издают шумовой фон.

Движение воздуха в помещении имеет негативную сторону – поднимает пыль, но применение фильтров на выходе из воздушного канала дает возможность очень эффективно эту пыль отлавливать, аналогичным образом, снижая общее кол-во пыли в доме.

Другой спецификой печного отопления имеющую хорошую и отрицательную стороны считается скорость теплопередачи. С одной стороны – помещения греются быстрее, чем при отоплении при помощи гидроконтура, с другой стороны отсутствует инерция тепла – как только печь или камин гаснет, то помещение сразу начинает остывать.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Для оснащения одинакового давления в боковых ветвях воздушного канала нужно убрать их врезку в последние полметра магистрального воздушного канала

В отличии от водяной системы отопления монтаж системы печного отопления никакой сложности не представляет. Все детали (трубы, расширители, вентиляционные решётки) очень просто можно объединить без сварки. Есть воздуховоды гибкого типа, которые могут принимать разную форму, в зависимости от геометрии помещений.

Не обращая внимания на это, системы печного отопления на базе печей или каминов не получили пока большого распространения. Намного чаще в индивидуальном строительстве малоэтажек для обогревания помещений используют водяной контур.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

На основе печи или камина с кирпичной или стальной камерой сгорания возможно организовать как воздушное, так и водяное теплоснабжение (+)

Приспособление водяной системы отопления на основе печи

Рабочие принципы любого водяной системы отопления базируются на распределении тепла от локального источника по всему помещению, при помощи движения воды по контуру обогревания.

Ключевые детали водяной системы отопления

Для схемы воздушного отопления с гидроконтуром ключевыми элементами считаются:

  • печь или камин с теплообменным аппаратом, в котором происходит водонагрев;
  • отопительный контур, где происходит теплоотдача в помещение;
  • расширительный бачок для устранения повреждения системы в результате увеличения давления;
  • циркулярный насос для оснащения движения воды по контуру.

Есть одинаковые правила функционирования водяной системы отопления, например схемы разводки, которые отлично известны, и которых следует придерживаться. Но во время применения печи в качестве теплового источника есть нестандартные требования, связанные с характерностью режима температур.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Рабочий принцип водяной системы отопления на базе печи или камина несложен, но нужно точно высчитать параметры всех компонентов системы

Печи не быстро греются и потихоньку охлаждаются, происходит неравномерное тепловыделение и только правильная установка всех элементов системы даст возможность избежать трудностей с хорошим обогревом домашних помещений.

Виды трубного змеевика и способы локации

Для производства трубного змеевика для печей используют листовую «черную» сталь или жаропрочную нержавейку. Использование чугуна в виде материала для изготовления трудно, но можно применить готовые изделия из чугуна, например радиаторы из чугуна.

Возможно применение меди, которая владеет лучшей теплопроводимостью если сравнивать со сталью, но стоимость подобного устройства будет высока. Трубный змеевик предлагают изготавливать из стали у которой тольщина от 3 мм. При больших температурах печи, появляющихся на случай применения угля или, тем более, древесного угля стоит использовать сталь толщиной 5 мм.

Трубные змеевики образно говоря можно поделить на 3 вида:

  • регистры, змеевики и радиаторы, которые состоят из набора труб;
  • рубашки (котлы), сваренные из стали на основе листа;
  • комбинированный вариант в виде вертикальных стенок, скреплённых трубами (говоря иначе «книжки»).

Рубашки из стали на основе листа легче сделать и они легче в очистке от газообразных, жидких и твердых веществ топлива, однако трубчатые конструкции имеют приличную площадь нагрева. В процессе изготовления рубашки необходимо брать во внимание лишнее давление воды, которое появляется при эксплуатации мембранного бака-расширителя или подъема воды на существенную высоту.

В данном варианте необходимо применять сталь толщиной не меньше 5 мм и дополнительно улучшить стенки жесткими ребрами чтобы избежать их деформации.

Формы трубчатых конструкций могут быть различны, однако нужно соблюдать требование, дабы внутренний размер труб был не меньше 3 см в диаметре. В другом случае, при небыстрой скорости циркуляции или слишком высокой температуре возможно закипание воды. Регистры делают, в основном, из профильных, а не из круглых труб, дабы сделать легче работы со сваркой.

Сделать трубный змеевик соответствующего размера можно лично. В данном варианте большое внимание нужно уделять качеству сварки. При появлении протечки трубного змеевика вся вода выльется в печь. Также, для устранения проблемы придется сделать значительный объем работы: разобрать печь, вытянуть, заварить и поставить обратно трубный змеевик, а потом опять собрать печь.

Есть два способа размещения трубного змеевика. В первом варианте его устанавливают конкретно в топливнике, существенно сужая его пространство. В другом варианте регистры устанавливают в колпаке безоборотных печей, однако сама печь в данном варианте имеет довольно не простую конструкцию.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Если есть наличие колпаковой печи лучше поместить трубный змеевик в колпак: там также жарко, а пространство камеры сгорания остается постоянным

Во время установки трубчатого типа трубного змеевика нужно оставлять просвет между ним и стенкой печки. Это нужно для лучшего нагрева теплового носителя, а еще возможности чистки регистра. Очищать и рубашки и регистры иногда нужно, так как на случай крепкого засорения золой уменьшается результативность теплопередачи.

Если есть наличие варочной плиты чистка происходит после ее снятия. Если печь имеет только отопительную функцию, то чистка происходит через топочную дверь.

Движение воды по замкнутому контуру в контуре отопления

Ключевые принципы организации естественной циркулирования воды в системе заключаются в моделировании «коллектора разгона» на выходе из трубного змеевика и в разработке непрерывного трубного уклона отопительного контура величиной 3-5 градусов. Общий смысл «коллектора разгона» состоит в том, что от печи вода которая нагрелась подымается вертикально вверх, а потом уже делится по отопительному контуру.

Циркуляция выполняется по причине разницы удельного веса горячей и холодной воды. Прохладная вода тяжелее горячей, и стекая к трубному змеевику, вытесняет горячую воду вверх по трубе. Точка входа «обратки» должна быть меньше выходов воды из отопительных радиаторов, иначе движение воды по замкнутому контуру будет очень небыстрой или ее не будут совсем.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Коллектор разгона нужен даже для маленьких по длине отопительных контуров на случай применения циркуляции естественной

Установка циркулярных насосов повышает скорость перемещения воды по отопительному контуру и, аналогичным образом, происходит намного быстрое и одинаковое теплораспределение по дому. Одновременно можно применять несколько насосов для различных отопительных контуров.

На случай наличия перепадов напряжения стоит использовать стабилизатор электрического напряжения, так как выход насоса из строя повлечет важные последствия для всей системы. Насосы образно говоря можно поделить на два варианта относительно положения мотора: с «сухим» ротором и «мокрым» ротором, и на два варианта по напряжению: они как правило будут работать от сети 220 Вольт и от источников питания в 12 Вольт.

Мотор в насосах с «сухим» ротором изолирован от погруженной в воду крыльчатки уплотнительными кольцами. Если сравнивать с насосами с погруженным в воду двигателем, «сухие» насосы имеют более большой коэффициэнт полезного действия. Однако из минусов можно именовать большой уровень шума, надобность проведения постоянного обслуживания и меньший заявленный ресурс. Благодаря этому в приватизированном доме, в основном, применяют циркулярные насосы с «мокрым» ротором.

Подбор типа питания насоса зависти от возможности естественной циркулирования воды в системе. Если она не представляется возможной без участия насоса, то подбор обязан быть выполнен в пользу варианта с поддержкой напряжения 12 Вольт и источника бесперебойного питания.

Иначе, на случай отключения электроэнергии возможно закипание воды и поломки системы. Если гравитационная циркуляция вероятна, то лучше купить более популярный и недорогой вариант с питанием от сети 220 Вольт.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Подключив насос с напряжением 12 вольт к источнику бесперебойного питания можно не бояться за функционирование системы обогрева

Во время установки насоса с питанием 220 Вольт нужно организовать возможность функционирования системы отопления при отключении электричества. Для этого на трубе устанавливают кран запорный, а в обход его устанавливают обводную трубу с насосом (говоря иначе «циркулярный насос»). На обводной трубе перед насосом устанавливают кран-фильтр, а после – кран запорный. Регулируя положение запорных кранов на ключевой и обводной трубах, можно включать режим принудительной и циркуляции естественной.

В основном, насос ставят на «обратке» возле печи, дабы температура жидкости, которая будет проходить благодаря насосу, была наименьшей. Это существенно увеличит срок службы насоса. Более того стоит размещать максимально возможное кол-во компонентов управления системы обогрева в одном месте, дабы во время появления опасных ситуаций можно было быстро принять меры для их устранения.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Монтаж обводной трубы (by pass) дает возможность работать системе обогрева при отключении электричества, а еще позволяет снять насос без водного слива

Правила применения расширительного бачка

Жидкость при нагревании становится шире, и если это произойдет в замкнутой системе, то сильно возрастет давление в середине нее, а рост давления чреват прорывом воды. Применение клапана предохранительного нецелесообразно, так как после того как остынет воды и уменьшения ее объема в систему будет запущен воздух.

Благодаря этому в контурах отопления с принудительным движением воды применяют специализированные расширительные бачки, которые бывают закрытого и открытого видов. Их объем рассчитывают, исходя не только из самого большого температурного расширения жидкости (5-7%), но и с учетом возможности закипания системы.

Бачок открытого типа оснащает водяной контур воздушного отопления гравитационного типа, т.е. с естественной транспортировкой теплового носителя. Собой представляет железную емкость свободной формы, находящейся на самом верху контура отопления. Он напрямую сообщается с атмосферой, благодаря чему отчасти выветривается тепловой носитель.

Трубопровод подсоединяется к дну или нижней четверти бачка, а к верху него варится отрезок трубы для водоотвода на случай перелива и выполнения выхода воздуха из системы.  Практика демонстрирует, что объем бачка открытого типа должен составлять не меньше 15% от объема воды в отопительной системе.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Бачок расширитель открытого типа располагают, в основном, в техническом помещении и его внешний вид значения никакого не имеет

Бачок закрытого или мембранного типа собой представляет закрытый сосуд с мембранной тканью в середине. Вода, нагреваясь, повышает давление, растягивает мембранную ткань и поступает в бачок.На случай увеличения давления срабатывает автоматика, и избыток теплового носителя сбрасывается в канализацию. После первого сброса в большинстве случаев больше не появляется причин для его повторного производства, т.к. объем теплового носителя становится равным объему системы.

Закрытый мембранный бак устанавливают перед насосом. Такой бачок, в отличии от бачка открытого типа, не может избавиться от воздуха сам, благодаря этому сверху отопительного контура следует установить воздухоотводчик (механический воздухоотвдчик) или его автоматичный аналог. Единственный компонент гидроаккумулятора, который на протяжении какого-то времени может поломаться – мембранная ткань, благодаря этому лучше приобретать бачок с возможностью замены мембранной ткани.

При покупке бачка закрытого типа, который порой называют гидроаккумулятором, основное не спутать его с гидроаккумулятором для водообеспечения. Для гидроаккумулятора, который применяется в отоплении, температура работы имеет большое значение до 120 градусов, а давление – до 3 Бар. Для водообеспечения применяют бачки с температурой до 70 градусов и давлением до 10 Бар.

Подбор между трубами и радиаторами

В качестве гидроконтура при печном отоплении можно применять систему труб из пластика с радиаторами (батареями) или систему труб сделанных из металла. Важное достоинство использования радиаторов состоит в том, что они прекраснее смотрятся если сравнивать с тяжелыми воздушными каналами.

Пластиковую разводку можно легко скрыть в пол, так как она не возвращает тепло. Хотя по правилам разводка водяной системы отопления обязана быть открытой. Однако у полимерных трубопроводов существуют ограничения: их нельзя укладывать там, где вероятная возможность оплавления и прямого действия УФ.

Преимущество труб сделанных из металла состоит в намного меньшей цене всего контура отопления, легкости монтажного процесса и реже появляющимися проблемами при эксплуатировании системы.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Применение металлических отопительных труб взамен системы радиаторов с металлопластиковой подводкой оправдано, если не важна эстетическая составная часть интерьера помещения

Маленьким положительным качеством системы с радиаторами считается также простота температурные регулировки. Даже самые правильные расчеты режима температур помещения могут быть скорректированы. К примеру, небольшому ребенку до шести месяцев рекомендована температура 19-21 градуса Цельсия, тогда как оптимальной температурой в остальном доме считают 25 градусов.

Дабы обеспечить подобную температуру на протяжении длительного срока времени в комнате достаточно полноценно или отчасти закрыть кран подачи тепла к одному из радиаторов. На случай трубы из металла вопрос тоже решить можно, но очень непростым способом: сделать меньше отдачу тепла сегмента трубы при помощи пенополиуретановой или фольгированной скорлупы.

Дополнительным вариантом контура отопления может быть теплый гидравлический пол. Это очень уютный по ощущению человека вид подачи тепла, но монтаж пола с подогревом намного более трудный, чем рассмотренные раньше варианты.

Более того при эксплуатации пола с подогревом нет возможности обеспечить уклон для естественной циркулирования воды, что в комбинировании с малым диаметром труб пола с подогревом ведет к обязательному условию использования насоса циркуляционного.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Дабы продавить воду через трубы пола с подогревом нужно применять насос, гравитационная циркуляция не заработает при подобной геометрии системы обогрева

Предотвращение перемерзания системы обогрева

Применение воды в виде теплоносителя имеет один недостаток – на случай перемерзания системы обогрева поломается трубопровод и устройства. Очень не просто реконструировать в данном варианте трубный змеевик, интегрированный в печь. Это проблема важна для домов, которые зимой могут не топиться долгое время. Один из вариантов устранить повреждение системы – применять взамен воды антифриз, который предназначен для систем отопления.

Для помещений жилого фонда в качестве антифриза применяют жидкости на основе пропиленгликоля, как нетоксичного вещества в отличии от этиленгликоля.

Однако у идеи применения антифриза есть собственные недостатки:

  • антифриз на основе пропиленгликоля стоит дорого (от 80 р/литр);
  • удельная теплоемкость антифриза меньше чем возле воды (примерно на 15%), благодаря этому нужна высокая мощность печи и большая поверхностная площадь устройств обогревания помещений;
  • у антифриза довольно высокая динамическая вязкость, чем возле воды, благодаря этому нужен более мощный циркулярный насос, а гравитационная циркуляция не представляется возможной;
  • при нагреве антифриз становится шире до 40%, благодаря этому нужно применять большой расширительный бачок закрытого типа;
  • пропиленгликоль очень текуч, благодаря этому попадает через соединения в отопительной системе, через которые не попадает вода;
  • пропиленгликоль несовместим с жестяными трубами, так как при контакте присадки антифриза утрачивают свойства;
  • при закипании антифриза (что возможно при эксплуатации печей) происходит необратимая хим. реакция, благодаря чему всю систему придется сливать и заливать антифриз по-новому.

Для антифриза отопительную систему стоит рассчитывать заблаговременно – применение его в проектах, реализованных для воды сложно. Причем, проект с использованием антифриза будет намного более дорогой, чем система водяной системы отопления. Благодаря этому применение антифриза пока не получило большого распространения в приватизированных домах при печном отоплении, а для устранения перемерзания применяют иные способы.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Во время выбора жидкости для системы обогрева следует принимать во внимание не только физико-химические характеристики, но и ее опасность для находящихся вокруг

Водный слив из контура и рубашки или регистра печи считается самым частым избавлением от проблемы при длительном отсутствии владельцев дома. Кроме добавочной работы к недостаткам такого способа необходимо отнести доступ воздуха к железным элементам системы изнутри и, как правило, распространение коррозии.

Также в качестве решения проблемы не надолго, используют интеграцию в отопительный контур электробойлера маленькой мощности. Его работа на минимальном уровне энергопотребления в состоянии на время поддержать хорошую водную температуру.

печной, отопление, устройство, воздушный, водяная, контур

Подсоединенный к системе обогрева электрический бойлер небольшой мощности способен поддержать хорошую водную температуру на случай продолжительного отсутствия владельцев

Нужное видео по теме

Расчет показателей печного отопления на примере настоящего частного строения:

Рабочая система обогрева на основе печи и гидроконтура в приватизированном доме, площадью 80 метров квадратных:

Как по всем правилам установить насос с применением обводной трубы:

Подача тепла в отопительную систему от каминов и печей происходит порционно, что затрудняет задачу расчета показателей компонентов контура отопления. Выполнять работы по переделке контура сложно, благодаря этому в случае дефицита опыта в данной сфере лучше попросить профессионалов, имеющим способности решения этих задач.

Оставить комментарий

Яндекс.Метрика