Преимущества и особенности конструкции кирпичной печи с водяным контуром

Печное отопление — давний и популярный способ обогрева частных домов, но оно не всегда эффективно. С помощью одной кирпичной печи сложно отопить большой дом, состоящий из нескольких комнат. В удаленных от печи помещениях температура будет значительно ниже, особенно при закрытых дверях. Один из способов повышения эффективности кирпичной печи и длительного обогрева частного дома — подключение к ней водяного отопительного контура. Как выглядит кирпичная печь с водяным контуром и какова цена вопроса при её изготовлении — подробно рассмотрим в данной статье.

Конструкция

Существует много видов отопительных кирпичных печей. Они могут выполнять только функцию обогрева помещения или совмещать отопление и приготовление пищи. Также существуют комбинированные печи с несколькими топками.

Принцип действия кирпичной печи при любой ее конструкции заключается в быстром накоплении тепла при топке и длительной отдаче его стенками печи в течение нескольких часов или даже суток. Материал печи — керамический кирпич, хороший аккумулятор тепла.

Для увеличения объема нагретого кирпича дымовые каналы в печи делают протяженными, располагая их вдоль стенок. Горячий дым, проходя по ним, нагревает кирпич и к моменту выхода из трубы имеет безопасную температуру. Помимо повышения эффективности, эта особенность конструкции кирпичных печей уменьшает опасность перегрева и возгорания кровли.

Для чего нужен отопительный контур

Кирпичная печь отлично обогревает частный деревенский дом площадью до 50 м2. В традиционном деревенском срубе ее располагают посреди одной общей комнаты, разделенной перегородками на кухню и комнаты. В каждом помещении находится нагретая стенка печи, что позволяет равномерно их обогреть.

Современные частные дома имеют совершенно другую планировку, и комнаты могут находиться на значительном удалении и даже на разных этажах. В этом случае потребуется установка дополнительных источников отопления, например, электрических обогревателей. Но цена на электроэнергию нынче высока, поэтому более практично установка радиаторов водяного отопления.

В них по трубам поступает горячий теплоноситель — вода, которая поступает в котёл, вмонтированном в кирпичную печь. При горении дров в такой печи нагреваются не только ее стенки, но и теплоноситель, и во всех помещениях дома устанавливается комфортная температура. Коэффициент теплоемкости воды высок, и система отопления довольно долго остается горячей, даже если топить печь всего раз в день, при этом достигается существенная экономия, ведь цена такого отопления невысока.

Как выглядит отопительный контур

Конструкция отопительного контура может быть разной, как и место его установки.

Наиболее популярными вариантами считаются:

• Самодельный котел — сварная металлическая емкость из стали толщиной 4-5 мм, вмонтированная в тело печи, с входным и выходным патрубком. Он может располагаться как над топкой, так и в другом месте, где при горении дров существенно повышается температура. КПД таких котлов — до 80%.
• Водяная рубашка — конструкция, аналогичная котлам, но размещается она по всем сторонам топки, при этом эффективность нагрева будет максимальной. КПД — 85%.

• Теплообменник, или регистр. Состоит из металлических, преимущественно стальных труб, сваренных в систему. Они надежны и долговечны, цена стали по сравнению с медью невысока. Может размещаться как в топке, так и в дымовых каналах. Использование труб повышает эффективность нагрева за счет увеличения площади соприкосновения горячего воздуха с металлом. КПД теплового контура при расположении в топке — до 90%, если же он располагается в дымовых каналах, где температура значительно ниже, КПД снижается и не превышает 70%.

Особенности

Сама кирпичная печь с отопительным контуром может иметь различную конструкцию, теплообменник можно встроить практически в любую печь. Однако, при этом необходимо учитывать особенность эксплуатации таких печей в частных домах.

Печи, в которые вмонтированы котлы или теплообменники, расположенные в топке, нельзя эксплуатировать без активно работающего отопительного контура, поэтому в жаркое время года топить их будет невозможно — в доме будет жарко и душно.

Некоторые домовладельцы считают, что можно решить эту проблему двумя путями:
• перекрыть циркуляцию теплоносителя;
• слить воду из батарей.

[attention type=red]
Делать этого категорически нельзя! В первом случае вода в котле перегреется, и он взорвется, разрушив кладку. Во втором — сталь теплообменника прогорит, ведь температура в топке печи при горении дров может превышать 1000 градусов.[/attention]

Выйти из этой ситуации можно сделать двумя способами:
• Сделать в печи две топки, «зимнюю», нагревающую котел и тело печи, и «летнюю» — нагревающую варочную панель, но позволяющее сохранить температуру в тепловом контуре в разумных пределах. Топить «летнюю» топку в частном доме можно в любое время года. Дымовые каналы обеих топок выводят в общий дымоход и перекрывают задвижками.
• Разместить теплообменник в отдельных дымовых каналах. Летом движение дымовых газов по ним перекрывают задвижками. Такая конструкция имеет более низкий КПД водяного контура, но она более долговечна, безопасна и универсальна.

[attention type=red]При летней эксплуатации печи с водяным контуром не перекрывайте циркуляцию воды и не сливайте теплоноситель! Это может привести к повреждению печи или теплового контура![/attention]

Требования к отопительным системам

Системы водяного отопления, подключенные к котлам, могут иметь естественную (гравитационную) циркуляцию или принудительную — с циркуляционным насосом.

Гравитационные системы обычно подключают к теплообменникам, встроенным в дымовые каналы. Они медленнее нагреваются и в них ниже риск перегрева и закипания воды. Эффективность таких систем ниже, они подходят для небольшого, чаще одноэтажного дома. Движение воды в трубах происходит по законам физики: теплая вода поднимается вверх — в радиаторы, а холодная стекает вниз и возвращается в котел. Их легко рассчитать и сделать своими руками.

Для монтажа принудительной системы потребуется купить и установить циркуляционный насос, подобрав подходящую по мощности и цене модель. Он с заданной скоростью прогоняет весь объем теплоносителя по системе, в результате чего жидкость быстро нагревается в котле и поступает в радиаторы. Такие системы обычно подключают к котлам и теплообменникам, расположенным непосредственно рядом с топкой. Они способны быстро прогреть большую площадь, поднять воду на высоту второго этажа, обладают высоким КПД.

[attention type=red]Следует отметить одну особенность работы кирпичной печи с водяным контуром, включающим циркуляционный насос. Насос работает от электрической сети. При внезапном отключении электроэнергии циркуляция воды в системе прекращается, вода в теплообменнике быстро перегревается, образуется пар, и может произойти взрыв котла.[/attention]

Эту проблему в котлах длительного горения промышленного производства решают автоматическим отключением котла при исчезновении электроэнергии и остановке насоса. Быстро отключить кирпичную печь, обладающую запасом тепловой энергии невозможно. Нужно или восстановить работу насоса, включив аварийный источник электропитания, или погасить печь и принять меры к снижению давления в системе.

[attention type=yellow]Для обеспечения безопасности в системах с принудительной циркуляцией и теплообменником, расположенным в топке, необходима установка аварийного клапана, сбрасывающего излишек давления в системе! Цена экономии на мерах безопасности может быть очень высока![/attention]

Технология кладки

Прежде чем приступать к кладке печи своими руками, необходимо выбрать схему и нарисовать своими руками план-порядовку, лучше при этом воспользоваться готовыми проверенными схемами. Примером такой печи можно назвать печь Кузнецова с отопительным регистром, вмонтированным в дымовой канал с одной из сторон печи.

Печь Кузнецов, видео

Для кладки своими руками подобной печи в частном доме понадобятся материалы:

• бетон для фундамента;
• кирпич красный полнотелый;
• кирпич шамотный огнеупорный;
• кладочный раствор или его компоненты: глина, чистый сухой песок, чистая вода;
• металлические трубы для выполнения теплообменника.

Также нужно купить готовые элементы: колосниковые решетка, дверцы, заслонки, шиберы, кровельные проходки. Цена на эти элементы обычно довольно высокая, поэтому нужно заранее просчитать, что именно необходимо.

Необходимый инструмент:

• мастерки и кельма;
• резиновый молоток;
• болгарка с кругом для кирпича;
• уровни, отвесы, бечевка;
• рулетка.

Последовательность выполнения операций своими руками

1. Размечают положение будущей печи и заливают армированный прутком фундамент на 5 см ниже уровня чистового пола. Он не должен соприкасаться с фундаментом частного дома.
2. После полного высыхания фундамента выкладывают по схеме-порядовке и чертежу два ряда кладки из красного полнотелого кирпича на обычный цементный кладочный раствор, их назначение — выровнять возможные неровности фундамента и заложить основание печи.
3. Следующие ряды кладут на глиняный кладочный раствор по выбранной схеме, соблюдая перевязку, указанную на ней. Раствор делают из заранее вымоченной красной глины, карьерного песка и чистой холодной воды. Оптимальное соотношение глины и песка определяется опытным путем.

[attention type=green]Правильно приготовленный кладочный раствор не должен быть слишком пластичным или рассыпчатым.
Проверитьего можно так: скатать из раствора шар размером с теннисный мяч и уронить его с высоты 1 м на ровную поверхность. Он должен слегка деформироваться, покрыться мелкими трещинами, но не рассыпаться.[/attention]

1. Толщина швов между рядами кирпича — не более 5 мм. Чем меньше швы, тем однороднее структура печи и лучше теплоотдача. Расшивку проводят сразу по мере кладки.
2. Дверцы устанавливают так: на предыдущий ряд кирпича кладут в месте установки дверки асбестовое полотно в виде полоски, на него ставят дверку. В отверстия в углах рамы заранее вставляют отожженную проволоку длиной не менее 40 см каждая. Эту проволоку закрепляют между рядами кладки. Если этого не сделать, рано или поздно раствор выкрошится, и дверка выпадет. Кладут несколько рядов, все время проверяя положение дверки по уровню. Поверх дверки также укладывают асбестовую полосу и сверху выкладывают кирпич.
3. Топку футеруют шамотным кирпичом. Красный керамический для этих целей не годится — он со временем растрескается, и может произойти обрушение свода. На схемах шамотный кирпич обычно обозначен желтым цветом.
4. Под варочную панель в кирпиче делают пазы на толщину плиты. Это делается для уменьшения теплопотерь и предотвращения задымления. Плиту кладут на раствор.
5. Самодельный теплообменник в дымовой канал устанавливают в процессе кладки на этапе укладки ряда, через который выходит нижний штуцер. В топочную камеру его монтируют при укладке нижнего ряда топки. Между теплообменником и кирпичом должен быть зазор не менее 5-7 мм.
6. В дымовом канале с теплообменником обязательно нужно предусмотреть прочистные дверки, так как на регистре будет оседать сажа, что ухудшит его нагрев. Количество дверок должно обеспечивать доступ для чистки к любой части теплообменника.
7. Верхнюю часть дымового канала оснащают заслонкой или шибером. Сам дымоход может быть либо кирпичным, либо можно купить и поставить сендвич-дымоход. При этом нужно соблюдать правила прохода трубы через кровлю, а на кирпичных трубах делать распушку.

[attention type=yellow]Расстояние от нагретых металлических элементов до сгораемых конструкций должно быть не менее 25 см! Проходы через перекрытия изолируют базальтовым волокном или другими негорючими материалами![/attention]

1. После высыхания печи ее аккуратно протапливают, не перегревая, несколько раз. Проверяют тягу, устойчивость горения дров, отсутствие утечек дыма. После этого можно монтировать внешний отопительный контур и заливать воду в систему. Печь готова к эксплуатации.

Дополнительный электрический подогрев системы

Печи с отопительным контуром часто ставят на даче или в загородном частном доме, и для постоянного отопления не используют. В этом случае в морозы система может промерзнуть, что приведет к разрывам и утечке воды при первой же топке.

В этом случае можно вместо воды залить в систему антифриз или дополнительно купить и поставить в параллель электрический котел малой мощности, автоматически включающийся для поддержания воды в системе в диапазоне значений 5-10 градусов. Электрический котел не позволит системе замерзнуть, а их цена не слишком высока, а при определенном навыке можно сделать и самодельные электрические котлы.

Кладка своими руками печи с отопительным контуром может показаться слишком сложным заданием, а цена на услуги специалистов-печников высока. В этом случае лучше рассмотреть возможность установки промышленного котла длительного горения на дровах или другом топливе. Но собственноручно сложенная печь — это не только отопительный элемент, это еще и сердце дома, дарящее уют и семейный покой, и при выполнении всех рекомендаций она прослужит долго и эффективно.