Кирпичная печь с водяным контуром для отопления дома своими руками

Кирпичный котел со скелетным теплообменником — это современная улучшенная модификация кирпичной печи, в которой эффективность нагрева увеличивается за счет установки внутреннего отопительного контура, выполненного в форме трубных регистров.

Подробный обзор

Почему лучше устанавливать трубчатые теплообменники

Конструкцию теплообменника, предварительно сваренную из бесшовных труб, устанавливают непосредственно в топку. Существует множество вариантов проверенных конструкций, разных размеров и конфигураций, например, хорошо зарекомендовавшие себя печи Кузнецова.

Чертежи таких теплообменников можно скачать в интернете или изготовить самостоятельно.

Наиболее часто применяются трубчатые теплообменные поверхности двух типов:

  1. Простой регистр выполняется в форме прямоугольника, могут устанавливаться как с одной стороны топки, так и с двух, и даже трех. Такие теплообменники просто обслуживать, при необходимости их замены или при ремонте, они легко вынимаются из топки, без разборки кладки. Поверхности нагрева со сложной конфигурацией требуют тщательного расчета, чтобы обеспечить надежную циркуляцию в горячих зонах и не допустить местный перегрев труб в топочной камере.
  2. Теплообменный аппарат «паук» относится к сложным конструкциям и требует в обязательном порядке использовать бесшовные трубы. Эффективность работы у него выше, чем у простого теплообменника, поскольку он создает свод топочной камеры, что позволяет ему максимально снять температуру от дымовых газов.
Почему лучше устанавливать трубчатые теплообменники

В некоторых случаях в печь водяного отопления устанавливается плоские стальные теплообменники, действующие по принципу водяной рубашки. Если сравнивать плоскую и трубчатую систему, то преимущества будут у последней.

При одной и той же геометрии, у трубчатых теплообменников поверхность нагрева больше. Так, если развернуть стальную бесшовную трубу по ГОСТ 12132-66 с Ду=50 мм, то ее окружность составит 3,14х50= 157 мм.

Установленные межтрубные зазоры позволяют не только эффективно очищать поверхность нагрева от сажевых отложений, но и повышают площадь нагрева от кирпичных стен.

Открытый огонь в топочной камере, через зазоры хорошо и быстро прогревает кирпич, что повышает в целом систему обогрева в доме или бане.

Выгоды и недостатки от использования печи с водяным контуром

Плюсы:

  1. Прогрев всех комнат.
  2. Прогрев многоэтажных и многокомнатных помещений.
  3. Кирпичный монолит держит тепло и медленно отдаёт его.
  4. Печь можно выложить индивидуальной конфигурации, под потребности жильцов.
  5. Топка дольше не прогорает, если кирпич защищён от открытого пламени водяной рубашкой.
  6. Есть ещё преимущество, при использовании именно угля. В отличие от дров, уголь имеет свойство сильно перегревать топку локально, в одном месте. Для обычной кирпичной печи это не есть хорошо. Если же стоит водяной контур, вода в нём получает максимум жара, и КПД отопления повышается.
Выгоды и недостатки от использования печи с водяным контуром

Минусы:

Хлопотность монтажа и дополнительные траты на трубы, можно назвать единственными «недостатками» водяного контура по сравнению с обычным печным отоплением.

Все остальные «минусы», скорее подводные камни, которых можно избежать.

  • Уменьшение топочной камеры. Во-первых, лучше не вставлять теплообменник в готовую печь, а сварить его и разработать под него модель печи, возводя её параллельно с установкой рубашки. Во-вторых, существуют конфигурации теплообменников, нисколько не сокращающих объём – змеевики, врезанные в кирпич и регистры, размещённые не в топке, а в первых колодцах.
  • Воду нужно беречь от замерзания. Хозяева не могут среди зимы уехать и не отапливать дом. Для устранения неудобства можно установить электроподогрев с автоматической регуляцией, который не будет брать много энергии, так как держит температуру на минимальном уровне +5 – +7 °C. Либо залить в систему антифриз.
  • Нет функции летнего режима, то есть нельзя приготовлять пищу летом из-за того, что греется весь дом. Однако, это не недостаток, а условие, которое нужно учитывать. Электрическую или газовую плиту всё равно нужно иметь, ведь даже зимой не всегда удаётся спланировать все дела так, чтобы приготовить всю еду в утренние и вечерние часы топки. И не топят же печку каждый раз, когда нужно согреть чай!
Выгоды и недостатки от использования печи с водяным контуром

Если вы не хотите тратить много времени на постройку печи, которая будет к тому же занимать немало места, предлагаем приобрести печь камин с водяным контуром, которая одновременно будет и отопителем, и варочной плитой.

Преимущества печей с водяным контуром на дровах рассмотрим тут.

Об устройстве банной печи с водяным контуром читайте по ссылке.

Разновидности теплообменников для печи

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

Разновидности теплообменников для печи

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.

Разновидности теплообменников для печи

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.

Читайте также:  Утепление стен дома изнутри: выбор материалов и особенности монтажа

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.

Разновидности теплообменников для 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.

Про теплообменник

При сооружении печи из кирпича с котлом водяного отопления своими руками следует учитывать множество факторов и рассчитывать проект в комплексе. Любой вид материалов и конструкций имеют свои достоинства и недостатки.

Смонтировать регистр с водой в печь можно несколькими способами:

  • Внутри очага,
  • В дымоходе,
  • В теле печи, рядом с очагом.

    В зависимости от места расположения, выбирают материал для теплообменника и его форму:

    Про теплообменник
    • Медные – эффективные, благодаря высокой теплопроводности металла, но из-за низкой температуры плавления меди, необходимо постоянная циркуляция воды в системе,
    • Стальные – для котлов применяются жаропрочную сталь с толщиной стенки 4-5 мм. Для долгой службы стальных конструкций воду из них сливать не рекомендуется.
    • Нержавеющая сталь – дорогой, но наиболее подходящий материал для котла. К недостаткам можно отнести только трудоемкость изготовления.

    При выборе вида материала и места установки теплообменника стоит помнить, что расположив водяной контур в очаге, в летнее время вся система будет нагреваться, чтобы этого избежать придется выводить отдельные батареи для снятия лишнего тепла.

    При установке теплообменника в дымоходе, в конструкцию печи вносят дополнительные заслонки, которые не нагревают котел во время летней эксплуатации печи. При этом следует учитывать, что теплообменник должен быть большего объема, чем при встраивании его в очаг. Кроме этого, котел не должен снижать пропускную способность дымовых каналов.

    Расчет мощности и размеров

    Для нормального обогрева помещения необходимо правильно рассчитать площадь регистра и его мощность. Для кирпичной печи достаточно приблизительного расчета, точный сделать невозможно, из-за множества факторов и переменных.

    Из практики известно, что для отопления 10 м2 помещения требуется 1-1,5 кВт энергии. С одного квадратного метра теплообменника можно получить 5-10 кВт. Чтобы определить мощность регистра более точно, необходимо учесть:

    Про теплообменник
    • Месторасположения змеевика в печи,
    • Вид топлива – дрова, уголь. При сжигании, дрова дают меньше тепловой энергии.
    • Примерную температуру в очаге и месте расположения теплообменника,
    • Среднюю температуру воды во всем контуре,
    • Коэффициент теплоотдачи материала, из которого сделан змеевик.

    По мере сгорания топлива, мощность теплообменника будет снижаться, поэтому рассчитанную площадь змеевика лучше увеличить на 10-15%.

Установка системы

С этим можно справиться своими силами при наличии опыта печных работ либо как минимум кладки кирпича. Первое, что вы должны сделать, – подготовить регистр. Можете купить уже готовым или же изготовить собственноручно из листов стали или труб, руководствуясь одной из предложенных ниже инструкций.

Схема печи с водяным контуром

Водяной контур в нашем случае сооружается так же, как твердотопливный котёл, единственное отличие заключается лишь во входном отверстии регистра – оно расположено выше, чем в котле. Помните об этом при монтаже трубопровода.

Обычно с печами устанавливают двухтрубные системы как с верхней, так и с нижней разводкой. В самой верхней точки устанавливается расширительный бак.

Монтаж

Если вы выбрали этот вариант, то устанавливайте трубы с предельно возможным уклоном (хотя бы 4-5ᵒ), причем на подаче, непосредственно у выхода из теплогенератора, создайте так называемый коллектор разгона – поднимите трубу вертикально на 100-150 см, после чего опустите с наклоном в сторону батарей. Благодаря этому эффективность циркуляции заметно повысится.

Установка системы

Принудительная

Она увеличивает производительность отопительной системы примерно на 25-30%, вам потребуется лишь врезать циркуляционный насос в отопительную магистраль. Хотя отопление печью с водным контуром исключительно с такой циркуляцией небезопасно, поскольку в случае прекращения подачи электричества прибор не будет работать и рабочая жидкость закипит.

Альтернатива

Оптимальный вариант – это комбинация обоих типов циркуляции: наклон трубопровода соблюдайте такой же, как описан выше, но при этом врежьте и насос. В таком случае даже при перебоях с электроэнергией система продолжит работать. Схема комбинированной циркуляции приведена ниже.

Двухтрубная система отопления. 1 — теплообменник (регистр, котел); 2 — расширительный бак; 3 — коллектор разгона (при естественной циркуляции); 4 — духовой шкаф или водогрейный бак; 5 — подающая магистраль; 6,7 — запорная арматура; 8 — обратка; 9 — радиаторы; 10 — циркуляционный насос

Комбинированная циркуляция. 1 — котёл; 2 — радиаторы (батареи) отопления; 3 — расширительный бак или гидроаккумулирующая ёмкость; 4 — фильтр; 5 — кран; 6 — циркуляционный насос

Разновидности печей Кузнецова

Все порядовки печей Кузнецова (они есть в открытом доступе на ресурсе разработчика) можно разделить на следующие группы:

  • банные печи (серия БИК);
  • котлы кирпичные для отопления и нагрева воды на нужды ГВС (серия КИК);
  • отопительные печи (серия ОИК);
  • отопительно-варочные печи (серия ОВИК);
  • прочие (хлебные, калориферные, тепличные и русские печи).

Выборочно рассмотрим самые популярные разновидности печей – отопительные и банные.

Отопительная печь

Она предназначена исключительно для отопления помещения. Сделать такую печь целесообразнее всего в центре дома (дачи), чтобы все комнаты граничили с ней хотя бы одной, лучше двумя стенами. Приветствуется вариант постройки из кирпича. Такие печи, используемые исключительно для отопления, бывают

  • канальные,
  • колпаковые.

Об их отличие и эффективности речь пойдет чуть ниже.

Отопительно-варочная

Фактически, это печь, которая, прежде всего, построена, возможно, даже своими руками  для отопления дома или дачи, но она имеет металлическую (чаще чугунную) поверхность, на которой можно приготовить пищу. Однако, сделать это достаточно сложно, а без опыта почти не реально, так как ни о какой регулировке температуры речь в этом случае не идет.

Русская печь

Огромная печь в пол избы предназначалась первоначально исключительно для приготовления пищи. Затем, поняв, что каменная поверхность над очагом достаточно долго остывает, решено было увеличить ее площадь и так печь стала использоваться и для отопления.

Даже современные чертежи русских печей базируются на их больших размерах, то есть это никак не может быть маленькая компактная печь где-нибудь в углу. Еще один недостаток — циркуляция воздуха идет от середины конструкции вверх, а низ всегда остается более холодным.

Камин

Да-да, я не ошибся. Камин — это тоже печь. В Европе до сих пор в некоторых родовых поместьях нет централизованного отопления. Так что приходится именитым наследникам обогреваться исключительно каминами. Это самые малоэффективные печи. Камин для дачи или дома может быть использован как элемент декора,  но ни как полноценное устройство для отопления. Фактически, при наличии камина тепло только в непосредственной близости от него. Однако процент КПД можно увеличить за счет установки своими руками жаропрочного стекла по размерам топки.

Печь для бани

Из названия понятно, что главная ее задача нагрев помещения, а заодно и воды, в бане. Такая печь может быть разной

  • по-черному,
  • по-белому,
  • по-серому,
  • с поверхностью.

Такая печь априори очень мощная. Она может быть и большой, и маленькой. Ее можно сделать своими руками из кирпича и камня, можно сварить из железа.  Чаще всего для отопления бани используют дровяные печи, но есть и газовые, и электрические.

Отопительный котел

Это самый мощный и одновременно экономный вариант, при котором печь — аккуратное сооружение, где происходит оптимальная циркуляция воздуха, что позволяет отапливать максимум пространства. Котел соединен с трубами, расположенными по всем помещениям дачи или дома. По трубам циркулирует энергоноситель, за счет этого котел не нужно нагревать до высоких температур. Отопительная печь (котел) имеет достаточно высокий КПД — от 80 %.

Требования

При самостоятельном оснащении вашей отопительной установки водяной рубашкой необходимо знать некоторые простые правила:

  1. Для создания змеевика можно использовать стальные трубы или листовую сталь, толщиной не менее 5 мм. Более тонкий металл может быстро прогореть из-за высоких температур в топке.
  2. Внутренний диаметр трубы (или конструкции из листовой стали) не должен быть меньше 40 мм, иначе вода в змеевике практически мгновенно закипит, что может привести к механическим повреждениям не только водяной рубашки, но и кладки.
  3. Между змеевиком и кладкой необходим просвет 1,5 – 2 см. для теплового расширения стали. Несоблюдение этого правила непременно приведет к разрушению кладки.

Следует понимать, что форма теплообменника тоже имеет значение.

Печка с теплообменником: как сделать водяное отопление от печи

С помощью традиционного печного отопления, можно достаточно эффективно протапливать небольшие помещения без внутренних перегородок, примыкающих к стене, в которую оно вмонтировано. Недостатком такой системы является то, что циркуляция теплого воздуха ограничена стенами.

Интенсивность нагрева комнат зависит от степени отдаленности от печки. Использовать такой вариант для отопления жилого дома или коттеджа в несколько этажей не представляется возможным.

Для увеличения производительности некоторые хозяева решают установить водяной контур в уже существующую или еще строящуюся печку или камин. Как сделать водяное отопление от печи? Какие преимущества и недостатки имеет такое решение?

Монтаж водяного отопления от печи

Существует два основных способа сделать водяное отопление с помощью печи. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

  • Сложить печку с водяным контуром. Готовая печь имеет высокий КПД 85-90%. Практически все получаемое тепло используется по назначению для нагревания теплоносителя. Процент неиспользуемого остатка тепловой энергии такой системы является необходимость постоянного контроля над горением топлива и циркуляции жидкости в системе отопления. Перегрев теплоносителя в данном случае может привести к взрыву контура. Чтобы снизить вероятность закипания жидкости сделать водяное отопление от печки рекомендуют с использованием трубы не меньше 5 см в разрезе.
  • Установить водяной контур в уже построенную печь. Этот вариант не требует больших материальных затрат на переоборудование. Недостатком такого решения является ограничения в размерах связанные с объемом топочной камеры. Во время монтажа обязательным является соблюдение рекомендаций относительно диаметра используемой трубы.

Каждый из вышеизложенных вариантов водяного отопления из печки имеет свои недостатки и положительные стороны. Минусы такой системы отопления можно уменьшить благодаря установке дополнительного циркуляционного оборудования.

Что необходимо учитывать при монтаже водяного контура

Печка с теплообменником: как сделать водяное отопление от печи

Единственным существенным недостатком того чтобы сделать водяное отопление с помощью печки заключается в опасности перегревания контура. Поэтому при его монтаже необходимо учитывать следующие рекомендации:

Для изготовления регистра лучше всего использовать качественный металлопрокат. Использование термостойких труб позволяет избежать их прогорания. В дальнейшем устранение такой неисправности приведет к демонтажным работам, что связано с существенными затратами.

Дополнительное оборудование для печного отопления

Недостатками встраивания в печь теплообменника является вероятность закипания жидкости в водяном контуре во время топки помещения. Чтобы избежать этого, рекомендуется установить циркуляционное оборудование, которое способствует равномерному распределению тепла по всему зданию. Кроме него потребуется также установить:

  • ИБП. Такое устройство помогает обеспечить циркуляционный насос достаточным количеством электроэнергии. Это может понадобиться в случае общего отключения электричества.
  • Байпас. Устройство позволяет использовать естественную или принудительную циркуляцию в зависимости от наличия электроэнергии. Последние модели такого оборудования позволяют автоматически переключать режим. Этот блок особенно необходим, если в кирпичную печь сделать водяное отопление.

Согласно статистике встроить в печь котёл водяного отопления более выгодно, чем использовать некоторые модели твердотопливного оборудования. К тому же, пользоваться ей достаточно удобно, особенно если у нее есть варочная поверхность или духовой шкаф.

Правильно изготовленный и установленный контур позволяет снизить риск перегрева, в остальных вопросах печь с водяным контуром или регистром более эффективный метод обогрева жилых помещений, чем твердотопливный котел.

Печка Кузнецова

В народе печи Кузнецова называют «русскими теплушками». Отопительная печь используется уже на протяжении полувека и является одной из самых эффективных в работе. Спроектированные модели по проекту Игоря Кузнецова пользуются спросом даже в зарубежных странах. Используя специальные несложные чертежи и схемы в домашних условиях можно без проблем сложить кирпичные кузнецовские печи, которые будут не только одаривать теплом помещение, но и помогут в приготовлении блюд для всей семьи.

Что это за строение?

Устройства Кузнецова были созданы более 50 лет назад и на настоящий момент разработано более 150 вариантов различных проектов, имеющие свои особенности и предназначение. Основные разновидности:

На практике часто комбинируется несколько видов печей в одну модель.

Преимущества и недостатки печей Кузнецова

Плюсы использования

Печи Кузнецова имеют ряд положительных моментов при эксплуатации:

Конструкция постройки обеспечивает ей хорошую тягу.

  • равномерный прогрев модели и отдача тепла;
  • мощная тяга даже при условиях скромного дымохода;
  • возможность выбрать место для установки металлического элемента нагрева;
  • альтернативные варианты топливных материалов;
  • возможность выбрать дизайн;
  • отсутствие необходимости в регулярной чистке печи и труб;
  • образовывается максимальная температура в процессе горения;
  • низкие показатели потери тепла;
  • экономичность работы;
  • устойчивость к разрушению.

Минусы использования

Необходимые материалы и инструменты

Отопительно-варочная печь Кузнецова предусматривает наличие следующих материалов, чтобы полностью обеспечить проект:

Нужно закупить огнеупорные кирпичи.

  • кирпич для печи (красный, огнеупорный);
  • колосниковая решетка;
  • дверца для печной, варочной топки и поддувала;
  • панель для варки;
  • «летняя», топочная и задвижка для дымоходной трубы;
  • металлический уголок и полоска;
  • лист металла, керамическая плита или любой другой имеющийся материал с огнеупорными свойствами.

На одних материалах двухколпаковая печь не построится, поэтому стоит заблаговременно позаботиться о наличии строительного инвентаря. Список необходимого оборудования может меняться в зависимости от желаемой постройки и дополнительных требований заказчика. В работе также не обойтись без следующих инструментов:

  • кельма;
  • шпатели;
  • миксерная насадка для раствора;
  • строительный уровень;
  • болгарка;
  • перфоратор;
  • отвес;
  • посуда для замеса раствора.

Подготовка к работе

До того как соорудить печи Кузнецова своими руками, внимательно изучается схема постройки, уточняются все спорные моменты кладки. На начальном этапе необходимо заложить мощный фундамент, чтобы конструкция выстояла перед всеми внешними факторами в будущем. Важные советы на подготовительной части работы:

Перед постройкой деревянные стены нужно обшить металлическим листом.

  • Очаг и колпак совмещаются сухим швом, чтобы потоки воздуха правильно циркулировали в процессе топки печи.
  • Камин не должен содержать над камерой топки катализатор, выполненный из огнеупорного кирпича в виде решетки.
  • Топочная часть и колпак не объединяются по причине того, что процесс сгорания дров должен осуществляться в определенном объеме для создания максимальных показателей температуры.
  • Если помещение имеет деревянные стены, конструкция печи заблаговременно ограждается специальными металлическими пластинами.

Чертежи и схемы

Размеры и количество необходимых материалов зависят от чертежа, по которому выполняется устройство.

Этапы работы

Как сделать основание постройки?Основная работа

Порядовка кузнецовки осуществляется следующим образом:

  1. Выкладывается слой из 20 кирпичей максимально ровно, так как это основа всей конструкции.
  2. Создается основа камеры поддувала и нижнего колпака.
  3. Закладывается кирпичный слой по стандартному принципу.
  4. Выкладываются стенки частично из шамотного кирпича, создаются боковые стенки топочного участка.
  5. Порядовка подразумевает создание топливной камеры.
  6. Происходит процесс установки дверцы для камеры сгорания.
  7. Следующий ряд подразумевает стандартный принцип укладки.
  8. Выкладка огнеупорным и красным кирпичом согласно схеме.
  9. На этом уровне формируется очаг и проход для сгорания конечных продуктов, накладывается асбестовая полоска.
  10. Этап включает создание выемок для плиты и продолжается закладка по принципу предыдущих рядов, прокладывается асбестовая бечевка.

Всего в процессе присутствует более 30 этапов, каждый из которых требует повышенной внимательности к деталям. Все действия осуществляются согласно схемам плана, утвержденным до начала проведения работ. Проекты завершаются формированием дымохода, в особых случаях приходится обращаться за дополнительными услугами кровельщиков.

Рекомендации по размещению элементов системы отопления

Элементы системы отопления трудно назвать украшением современного интерьера. Под это определение могут подойти разве что трубы, органично смотрящиеся в некоторых интерьерах индустриального направления. В целом, строительные нормы и архитектурные принципы рекомендуют размещать детали в скрытых, но доступных для ремонта и обслуживания местах. При размещении руководствуются следующими правилами:

  • Теплогенератор размещают в изолированной комнате с отоплением и хорошей вентиляцией. В таких же условиях должен работать циркуляционный насос. Небольшие котлы (мощностью до 30 кВт) допустимо устанавливать на кухне, в прихожей, в подвале или в теплой отапливаемой пристройке. Печи, предназначенные для жилых помещений, устанавливаются с учетом правил пожарной безопасности.

  • Место для расширительного бака открытого типа – на чердаке, подающие и сборные трубопроводы стремятся расположить вдоль капитальных стеновых конструкций.

Рекомендации по размещению элементов системы отопления

Соблюдение правил эксплуатации помогает бесперебойной работе системыИсточник

  • Главный стояк проходит открыто в углах жилых помещений, на чердаке его покрывают теплоизоляцией.

  • Радиаторы устанавливают открыто под оконными проемами. Они участвуют в комнатной циркуляции, нагревая холодный воздух, поступающий от окон. Попытки украсить радиаторы декоративными экранами нежелательны, поскольку снижают теплоэффективность системы.