Сооружение теплообменника для печного отопления

Общие указания по монтажу

Перед покупкой отопительного агрегата надо определить место его установки. Для этого предназначена топочная, но зачастую в ней недостаточно свободного пространства, поскольку его занимает существующий газовый или другой отопитель. Тогда установка твердотопливного котла в частном доме может быть выполнена за стеной помещения топочной, в пристройке. Ставится каркас из металлоконструкций и обшивается сэндвич – панелями или профилированным листом с утеплителем. Вариант удобен для тех, кто собирается топить углем, внутри дома не будет грязи.

Все недорогие твердотопливные котлы для дома малой мощности допускается ставить прямо на черновую стяжку пола. Они имеют малый вес и не оказывают на основание вибрационных нагрузок, поскольку не оборудованы вентилятором или шнековым конвейером для подачи пеллет. Для агрегатов мощностью свыше 50 кВт рекомендуется устроить бетонный фундамент, который должен опираться на грунт и утрамбованную подсыпку из щебня. Фундамент выполняется на 80—100 мм выше уровня стяжки, при этом он не должен быть с ней связан. Устройства основания также требуют котлы длительного горения, в которых имеется механизм подъема-опускания тяжелого груза.

Проектами на частные дома обычно предусматривается устройство дымоходной шахты в толще стены с выходом трубы сквозь кровлю. Если шахта отсутствует либо занята существующим газовым отопителем, понадобится произвести монтаж дымохода для твердотопливного котла. Для этого лучше использовать металлические двустенные дымоходы с утеплителем. Они легкие, собираются из секций нужной длины и легко крепятся к стене дома. Для поворотов и ответвлений изготавливаются такие же двустенные тройники и отводы. Способы монтажа дымоходов при наличии вытяжной шахты и без нее можно увидеть на рисунке.

В помещении топочной обязательно наличие естественной вытяжной вентиляции. Когда производится установка котлов отопления в частном доме, вытяжка предусматривается через шахту в стене. Шахта параллельна дымоходной, только меньшего сечения. При ее отсутствии в наружную стену ставится переточная решетка, она должна располагаться под потолком помещения. Роль вытяжки состоит в следующем:

• В топочной создается разрежение, в результате чего туда подсасывается приточный воздух из других помещений и используется для горения. Котельные установки мощностью 50 кВт и выше требуют организации отдельной приточной вентиляции.
• Удаление продуктов горения, случайно попавших в помещение.

Ориентировочная компоновка оборудования и схема монтажа твердотопливного котла отопления представлена на рисунке.

Схема монтажа твердотопливного котла

Часто в котельных загородных домов отсутствует выход канализации. Это не совсем правильно, так как иногда требуется опорожнить систему или водяную рубашку котла. В этот же сток направляют сброс предохранительного клапана.

Порядок монтажных работ

Для выполнения работы предлагается следующая инструкция по монтажу твердотопливных котлов:

1. Изделие освободить от заводской упаковки.
2. Если в помещении топочной мало места, то сборку изделия лучше произвести на улице. Установить все дверцы и ящик зольника, а также остальные элементы, поставляемые отдельно. Вентилятор и приборы автоматики ставить не нужно, это делается после монтажа котла.
3. Переместить агрегат в помещение и установить на фундаменте или полу таким образом, чтобы патрубок выхода газов находился на одной оси с трубой дымохода. В домашних условиях монтаж твердотопливного котла своими руками нужно выполнять с помощником, вес оборудования редко бывает меньше 50 кг.
4. Зафиксировать котел на фундаменте или стяжке так, чтобы не было перекосов.
5. Присоединить дымоход, установить вентилятор с блоком управления и группу безопасности.
6. Подключить котел к системе отопления по выбранной схеме.

Пиролизные агрегаты

Пиролизные агрегаты имеют преимущество перед традиционными: максимальный КПД.

Они имеют дополнительную камеру. Туда поступают газы после сгорания топлива. Там они догорают, выделяют тепловую энергию, она так же идёт на обогрев помещения.

Оптимальной будет конструкция, где камеры располагают одна над другой, одинаковой формы, но разные по высоте. Размер камеры догорания газов должен быть не менее 30–40 процентов от объёма основной камеры.

Пиролизным котлам требуется принудительное поступление воздуха. При мощности до 15 кВт на нижней дверце монтируют вентилятор. Выполнять загрузку топлива в процессе работы агрегата нельзя.

Делаем разводку для системы водяного отопления

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.

Установка такой печи имеет самый высокий КПД теплоотдачи

Отопление помещений печным способом занимает следующее место по экономичности после газового. Реальность такова, что газовые магистрали проходят не везде, поэтому приходится отапливаться дровами. Обычная дровяная печь обладает одним серьезным недостатком: эффективность обогрева достигается лишь в ближайшем помещении, и то, не совсем равномерно.

Можно выделить такие нюансы пользования дровяной печью:

• Комнаты, расположенные вдалеке, либо остаются холодными, либо их приходится дополнительно обогревать электричеством. Помимо этого, зачастую, мощные электрообогреватели попросту не от чего запитать. Так как на одну розетку приходится максимум в 3,5 кВт, а мощность устройства превышает 7 кВт, требуется и вовсе трехфазное питание.
• За отсутствием тепловой завесы окна постоянно потеют, покрываясь изморозью.

Решением данной проблемы будет разводка теплосети от печи по помещениям, и установка под окнами радиаторов для водяного отопления. Потребуется проделать минимум работы: соединить печь с котлом водяного отопления, и сделать соответствующую качественную разводку.

Самой простой схемой отопления будет однотрубная, с естественной циркуляцией теплоносителя. Ее по другому еще называют гравитационной системой – в ней жидкость в зависимости от температуры, увеличиваясь и уменьшаясь в объеме, циркулирует по системе.

Более детально схема печного котла выглядит так:

• От теплообменника контур поднимается вверх – таким образом создается разгонный коллектор. В его конце устанавливают расширительный бачок открытого типа. Он необходим для сбора лишнего теплоносителя вследствие расширения, там же в него попадают излишки воздуха из отопительной системы.
• Далее основной контур по всему дому идет обратно от расширительного бака к теплообменнику, отдавая при этом все тепло радиаторам.

Чтобы в печи с котлом для отопления дома циркулирующая вода всегда могла двигаться по контуру, по всей его длине должен быть небольшой уклон. Для достижения наилучшей в нем циркуляции, конечная часть контура должна быть как можно ниже.

Схема водяного отопления двухэтажного дома на дровах

Комбинированная система отопления частного дома

В топку устанавливают котел, подсоединяют к нему две трубы — по одной идет подача горячей воды, которая направляется через расширительный бачок в систему, другая возвращает к регистру воду обратно. Таким образом, происходит циркуляция воды в системе за счет силы гравитационного закона.

Часто для хорошей циркуляции устанавливают небольшие, но мощные насосы. Такой насос обычно устанавливают на возвращающую воду трубу (обратка), этот способ особенно эффективен, когда протапливается крупное помещение, что позволяет поддерживать температуру на всех участках системы практически одинаковой.

Краткий обзор вариантов печей с встроенным котлом

Печи для бани могут быть металлическими и кирпичными, с различным расположением каменки, с наличием котла подогрева воды для мытья. По размерам нет никаких ограничений, конкретные параметры выбираются с учетом размеров помещений, материалов строительства бани и климатической зоны проживания. Рассмотрим конструктивные особенности двух видов печей с отопительными котлами.

1. Отопительный котел встроен в дымоход. Преимущества – длительное время эксплуатации, относительно низкие температуры нагрева положительно влияют на устойчивость металлических конструкций. Кроме того, такая установка отопительного котла не влияет на скорость обогрева парной, тепло из топки полностью передается на стенки печки, показатели теплоотдачи не изменяются. Недостаток – низкая продуктивность и небольшая площадь контакта отопительного котла с горячими газами не позволяют эффективно обогревать большие помещения.

   Варианты теплообменников для дымоходов

2. Отопительный котел располагается непосредственно в топке. Преимущества – обогреваются большие по площади помещения, отопление функционирует сразу после начала топки печи, появляется возможность использования различных типов теплообменников. Недостатки – прямой контакт с огнем металлических элементов теплообменника негативно влияет на показатели их физической прочности. Стенки теплообменника имеют относительно низкую температуру, это способствует появлению конденсата влаги, а к влажным поверхностям прилипает большое количество сажи. Налет сажи толщиной в один миллиметр понижает коэффициент полезного действия теплообменника приблизительно на 10%. Приходится его часто чистить или мириться с недостаточным нагревом воды в котле. Еще один недостаток – возрастают габариты топки и как следствие, общие размеры печки. Не в каждой бане есть возможность устанавливать большие печки.

   Стальной теплообменник в печи

   Установка теплообменника в топку. Фото

Несколько слов следует сказать о типах теплообменников, это очень интересный вопрос, ошибки во время выбора инженерной конструкции могут иметь весьма печальные последствия.

Правила, которые нужно знать при возведении дымохода

Схема устройства кирпичного дымохода.

Конструкция для твердотопливных котлов изготавливается вместе со стенками частного дома. Данные элементы сооружаются по единому принципу, при этом не имеет значения, будут каналы использоваться в качестве вентиляционных или дымовых. Под дымоход обязательно понадобится построить основание. Устройство основания можно выполнить из кирпича или бетона.

Во всех случаях подготавливается проект основания. В процессе проектирования нужно учитывать, что его высота должна составлять минимум 30 см, а ширина должна быть такой, чтобы конструкция основания выходила за границу дымоходного устройства на 15 см или более. Если дымоход изготавливается в качестве элемента внешней стенки, то нужно знать, что нижняя часть основания дымохода должна размещаться на нижнем уровне основания стенки.

Особое внимание в процессе сооружения дымоходных конструкций надо обратить на качество герметичности. Чтобы сделать долговечный кирпичный дымоход, понадобится соблюдать правила. Укладка материала должна производиться так, чтобы швы перекрывались элементами следующего ряда

В большинстве случаев используется такая же смесь, как и для сооружения несущих стенок конструкции

Укладка материала должна производиться так, чтобы швы перекрывались элементами следующего ряда. В большинстве случаев используется такая же смесь, как и для сооружения несущих стенок конструкции.

В процессе изготовления дымохода для твердотопливного котла надо учитывать то, что его внутреннее основание должно быть гладким.

Следовательно, при выполнении строительных работ нужно использовать шаблон. Стены между элементами должны быть толщиной минимум в полкирпича. Для элементов вентиляции толщина перегородки должна быть в 2 раза меньше.

В конце понадобится сделать оголовок. Крайние части элемента должны выступать за пределы конструкции на 10 см или более. Выходы вентиляционных каналов надо создавать под оголовком, в большинстве случаев используется 2 стенки, которые размещаются одна напротив другой. Данный метод размещения позволит предотвратить задувание воздуха.

Установка водяного контура в дымоход

Теплообменник водяного контура имеет сложную конструкцию. Один из вариантов его размещения — встраивание в дымоход. Печь можно изначально строить со змеевиком, или вмонтировать его в уже готовую конструкцию.

Особенности

Этот способ позволяет использовать тепло, которое быстро и практически бесполезно улетает в трубу. При этом:

• Решение о установке такого вида контура принимается на этапе проектирования печи. Встроить теплообменник в дымоход уже запущенной в эксплуатацию печи фактически невозможно.
• Тепло не отбирается у печи, топка раскаляется по максимуму.
• Степень нагрева теплоносителя регулируется длинной змеевика. Для большого дома — большой змеевик.
• Срок службы встроенного в дымовой канал змеевика значительно дольше, так как отсутствует контакт с огнем.
• Требует печи с довольно объемным и сложным дымоходом, что приводит к увеличению размера печи.

Котел в виде бака в дымоход обычно не ставят, предпочитают теплообменник в виде змеевика. Его изготавливают из толстостенных труб (3–5 мм), без швов или с двойной их проваркой. Входная труба расположена в верхней части конструкции, обратка — чаще всего внизу. Трубы свариваются фасками, а не встык. Минимальный промежуток между коленями — 5 см. Сечение труб — от 4 см, чтобы вода не закипала. Более тонкие трубы можно использовать лишь при условии постоянного использования циркуляционного насоса.

В уже готовую печку можно встроить регистр, лишь полностью разобрав дымоход. Для облегчения последующей сборки необходимо заранее зарисовать схему кладки.

Монтаж с порядовкой

Работу начинают с укладки сплошного основания и второго ряда кирпича, формируя все отделы печи: топку и дымовой канал. Змеевик размещают в дымоходе на самом начальном этапе строительства, устанавливая на кирпичные выступы. Недопустимо соприкосновение регистра со стенкой канала, минимальная щель — 2 см. Далее:

•  в третьем ряду монтируют дверку поддувала;
•  четвертом — проверяют ровность стен с помощью отвеса;
•  пятом — кладут зольник, ставят колосники и начинают выполнять футеровку топки шамотным кирпичом;
•  шестом — закрепляют дверцу поддувала;
•  седьмом — дверцу топки;
•  с восьмого по шестнадцатый ряд выкладывают в высоту наружные стенки, топку, дымоход;
•  в семнадцатом окончательно закрепляют змеевик, строго соблюдая вертикаль;
•  в девятнадцатом накрывают змеевик металлической плитой;
•  в последующих рядах делают перекрытие печи, оставляя проем с дверкой для чистки теплообменника.

Зачем использовать печь с котлом

Печное отопление является достаточно экономичным и очень популярным в населенных пунктах, где отсутствует газ.

Однако оно обладает одним серьезным недостатком – комнаты обогреваются неравномерно, в результате чего возникают следующие проблемы:

• Отдаленные помещения могут оставаться холодными, если их дополнительно не обогревать электрическими обогревателями, что требует дополнительных финансовых затрат .
• Так как отсутствует тепловая завеса, которую создают радиаторы отопления, окна постоянно запотевают и даже покрываются изморозью .

Чтобы решить эту проблему, совершенно не обязательно приобретать котел отопления. Можно просто оборудовать существующую печь теплообменником, от которого выполнить разводку по комнатам. Все это можно сделать даже своими руками, без помощи специалистов.

Печь с водяным контуром для отопления дома: преимущества

Как уже было упомянуто, обычная печь не в состоянии обеспечить равномерный прогрев всех помещений в доме. В современных печах и каминах эту проблему частично решают, монтируя конвекционную камеру, к которой подключают систему воздуховодов. В результате поток тёплого воздуха от печи не предоставлен самому себе, а перемещается в ограниченном пространстве труб и регулируется задвижками, заслонками, решётками и прочими дополнительными устройствами.

Однако воздуховодные каналы громоздки, съедают полезное пространство, с увеличением их длины и количества поворотов возрастают теплопотери. Они нуждаются в наблюдении и обслуживании: периодической очистке от пыли, сажи и копоти. Сам воздух обладает низкой удельной теплоёмкостью, для передачи тепла в удалённое от печи помещение требуется принудительное нагнетание нагретых воздушных масс вентилятором. Поэтому вода, как теплоноситель, во многих отношениях предпочтительнее воздуха.

Чугунные печи с водяным контуром

Печи из чугуна, имеющие водяной контур, производятся разной мощности и рассчитаны на отопления различной площади. Некоторые из них способны обогреть двух— и трехэтажный дом. Устройство отопительного контура производится по той же системе, что и у кирпичных печей.

Чугунная печь длительного горения с контуром отпления

Производятся печи из чугуна и комбинированного типа, т.е. имеющие электрический подогрев, который включается автоматически, при снижении температуры тлеющих дров. Такая комбинация функций печи поможет всегда поддерживать систему отопления в нужном температурном режиме.

Одна из возможных схем отопления двухэтажного частного дома

Чугунные котлы-печи могут быть предусмотрены и для двухконтурной системы отопления, т.е. плюс к теплу в доме хозяева будут иметь еще и подогретую воду.

Что нужно учесть при выборе и устройстве печи?

Выбирая, какая отопительная печь будет установлена в доме, нужно правильно сформулировать требования к ней, и, опираясь на них, приобретать или возводить отопительный прибор.

• Прогреваемость всей конструкции кирпичной печи очень важна. Поэтому если решено устанавливать такую печь, нужно выбрать правильный проект и обеспечить идеальное возведение строения.
• Экономичность работы отопительной системы также будет зависеть от конструкции и разводки водяного контура, а также выбора радиаторов для системы отопления. Существуют схемы печей, которые могут работать в летнем и зимнем режиме — этот фактор тоже способствует экономной работы прибора.
• К части экономии можно отнести и долгое остывание печи, что позволит использовать меньшее количество топлива.
• Важным моментом является простота в эксплуатации и техническом обслуживании.
• Конструкция должна соответствовать всем правилам пожарной безопасности по своему месторасположению и монтажу.
• Правильно выполненная конструкция будет иметь требуемую тягу, что обезопасит дом от попадания в помещения угарного газа.
• Печь должна быть расчитана на длительные период эксплуатации.
• Конечно же, неплохо было бы, чтобы печь стала настоящим украшением дома, а не только была функциональной лишь с практической точки зрения.

Самостоятельное изготовление

Сконструировать своими руками котел отопления достаточно сложно. Малейшая неточность, и он будет работать неправильно, что может привести к трагедии. Поэтому необходимо тщательно изучить технологию их изготовления и очень качественно выполнять все мероприятия.

Отопительные приборы шахтного вида

Самостоятельно создать можно шахтный или пиролизный котел. Первый функционирует не только на дровах, но и на угле, торфе или опилках. В его камеру сразу можно загрузить до 50 кг дров.

При полной загрузке камеры топливом и высокой мощности такой прибор непрерывно проработает до 5 часов, при самой малой мощности (15-20 кВт) – до суток. Его КПД – 75%. Мощность таких моделей можно регулировать с помощью автоматики.

Пиролизная модель

Желтый или бесцветный дровяной газ, выделяющийся под воздействием высокой температуры, является источником тепла в пиролизном котле. Для такого отопительного прибора можно использовать только полностью высушенные дрова, иначе он не запустится. Работать пиролизная конструкция может и на пеллетах. Автоматическая подача их в топку (с помощью специальных шнеков) станет дополнительным достоинством котла. Продолжительность работы модели подобного типа при полной загрузке – 12 часов.

Минусы – высокая стоимость (снизить ее можно, если изготовить его самостоятельно), энергозависимость (вентилятор работает с помощью электричества), большие размеры.
Для изготовления такого прибора нужны:

• труба и лист из стали толщиной 4 мм;
• профтрубы, прутья металлические сечением 2 см;
• электродоты;
• вентилятор;
• кирпичи огнеупорные;
• автоматический регулятор температур;
• крепежи.

Предварительно составляют схему будущего котла со всеми расчетами. За основу берут наиболее удачную в этом плане конструкцию самодельного котла, разработанную инженером Беляевым. В нее вносят корректировки соответственно пожеланием владельца дома. Например, сделать отопление более эффективным можно за счет увеличения объема рубашки теплообменника.

Самодельные пиролизные приборы нужно устанавливать на специально оборудованные для них площадки из шамотного кирпича. После этого их подсоединяют к водяному контуру.

При первом, тестовом включении выясняют, не было ли допущено ошибок в конструкции котла. Если все было сделано правильно, то прибор сможет быстро переключиться в режим газогенератора. В помещении уже в течение получаса станет гораздо теплее.

Инструменты и материалы

Дровяной отопительный прибор – наиболее безопасная конструкция. Автономность его работы, простота эксплуатации, минимальная вероятность взрыва, возможность самостоятельного изготовления – вот основные его достоинства. Его минус – регулярность внесения топлива.

Самодельные дровяные модели котлов можно изготовить из следующих материалов и деталей:

• бочка из металла (объем – 200 л);
• стальной лист толщиной 3-5 мм (для создания топки);
• металлическая труба диаметром 20 мм и толщиной стенки от 3 мм;
• труба Г-образной формы (диаметр – 20 мм);
• колосник;
• дверцы для поддувала и топки.

Самодельные модели дровяных котлов изготавливаются при помощи газосварочного оборудования и болгарки.

Последовательность работ

Перед началом работ необходимо тщательно продумать схему прибора, приобрести все необходимые материалы и инструменты.

Вырезать 3 круга (диаметр каждого 57 см): это дно, верхняя крышка и перегородка между поддувалом и топкой. В двух из них сделать отверстие диаметром 20 мм.

Из листа стали вырезать полосу шириной 400 мм, длиной 3600 мм, вырезать в нем отверстия для дверцы топки, ниже него – для поддувала. Соединить лист сваркой в круг.

Приварить сверху круг с отверстием, снизу – без него. Между ними установить перегородку с колосником.

Сварить трубу и бочку между собой по принципу «один внутри другого». Снизу установить топку с поддувалом. Соединить все элементы с помощью сварки.

В верхней части бочки закрепить Г-образный отрезок трубы: он соединит емкость для нагрева и дымоход. Вода, нагреваясь в бочке, образует пар, который будет свободно выходить в дымоход, тем самым не давая расти давлению в котле.

Вверху и внизу установить патрубки для входа холодной воды и выхода горячей.

Навесить дверцы на топку и поддувало.

Установить конструкцию на фундамент из огнеупорного кирпича.

Такой прибор обогревает с помощью дров, пеллет или торфа, плотно уложенных внутри топки.

Даже простейшая модель дровяного котла требует осторожности и внимания при самостоятельном изготовлении

3 Характеристики печей во время эксплуатации

Обустроенная печь-котел для отопления дома выполняет две важные функции — обогрев помещения и поставка горячей воды.

У отопительного оборудования есть масса преимуществ:

1. 1. За час работы обычная печка может выделить до 7000 Ккал энергии, что будет достаточно для отопления дома с небольшой площадью. Печка-котел, в свою очередь, имеет энергии для отопления дома и бани, а также подачи горячей воды, что существенно экономит бюджет.
2. 2. Такая система комбинации котла и печки может обеспечить максимальную производительность при минимальных затратах.
3. 3. Основным топливом для конструкции являются дрова. Хотя можно использовать пеллеты, уголь и опилки. Все они очень дешёвые и доступные.
4. 4. Встроив котёл в печь для отопления своими руками, не нужно будет целый день топить, чтобы в доме было тепло и постоянно была горячая вода. Потребуется всего одна закладка дров, и на одни сутки этого будет достаточно.
5. 5. Коэффициент полезного действия по сравнению с обычными печками может достигать даже 90%.
6. 6. Используя чертежи и современные технологии, материалы и инструменты, такое оборудование может самостоятельно сделать даже неопытный мастер.

https://youtube.com/watch?v=rkTbJntZC6Q