Печь-котел для водяного отопления частного дома — устройство и установка

Самодельный водяной котел из чугунных радиаторов

Превосходный по своим качествам и эффективности котел может получиться из обычных чугунных радиаторов отопления. В качестве основы можно взять радиатор М-140. Его легко найти, ведь в больших количествах их вывозят в утиль при демонтаже и сносе большинства старых пятиэтажных зданий. Емкость каждой секции из таких радиаторов составляет 1,5 л воды, при этом площадь поверхности достигает 0,254 метра квадратных. В сборе, когда объединены 12 таких секций, получается уже объем жидкости в 18 литров и общая площадь поверхности – 3 кв. м. Далеко не каждый готовый котел, собранный из листового металла, может похвастаться такими параметрами при аналогичных габаритах. Производительности такого котла из радиатора может вполне хватить для отопления помещения площадью до 100 кв. м. Так что для обычной бани подойдет, еще и запас будет достаточно большой.

Перед использованием радиатора требуется некоторая его переделка. Сперва следует избавиться от картонных прокладок между секциями. Их лучше всего заменить на асбестовый шнур, пропитанный натуральной олифой с примесью графита. Так можно уберечь прокладки от прогорания при больших температурах.

Пока секции разобраны, их стоит промыть изнутри раствором соляной кислоты 6% концентрации, а после большим количеством воды. Так их можно очистить от большого слоя ржавчины и грязи скопившейся за долгие годы эксплуатации.

Порядок сборки радиатора повторяет процесс разборки, только уже в обратном направлении. Для соединения секций используются ниппели, снабженные правой и левой резьбой каждой из сторон. Таким образом, секции как снизу, так и сверху, одновременно притягиваются прокручиванием ниппеля. Как только остается зазор в 2 см между секциями, наматывается асбестовый шнур с пропиткой и окончательно затягиваются ниппели.

Закончив сборку всего радиатора и дождавшись высыхания олифы, следует проверить герметичность стыков, подав в радиатор жидкость под давлением. Только так можно обезопасить себя от возможных протечек в процессе эксплуатации при немалых температурах печи.

Присоединение труб для подачи и обратки лучше всего выполнить по диагонали радиатора. Таким образом, вода будет равномерно проходить по всему новому котлу. Два оставшихся отверстия следует закрыть заглушками. Трубы лучше взять дюймовые. С одной стороны радиатора будет правая резьба и проблем с подключением не возникнет. С другой, где резьба левая лучше использовать ниппель и муфту со сгоном.

Располагать такой самодельный котел следует не в топку, где горят дрова, а в камеры дымохода, которые находятся непосредственно за камерой топки. Так как радиаторы используются чугунные, следует их нагревать не пламенем, а горячими газами, которые отводятся от топки.

Радиатор лучше расположить так, чтобы трубы выходили из него перпендикулярно полу, также подвод обратки опускается ниже пола в подпольное пространство. Так можно достигнуть лучшей естественной циркуляции воды при нагреве.

При сборке секций можно поэкспериментировать, чтобы улучшить конструкцию полученного котла. В результате должно получиться нечто похожее на изображение показанное ниже. Так там показаны примеры расположения котла и способы его подключения. Опять-таки не стоит забывать, что в случае с чугуном располагать котел следует в дымоходе.

Установка котла для кирпичной печи

https://youtube.com/watch?v=f2kPfaiW3A4

https://youtube.com/watch?v=j-NSSzNJ_wU

Схема печи с водяным контуром

Устройство, подключенное к водяному контуру, еще более увеличивает свою эффективность, позволяя при той же мощности обогреть значительно большую площадь.

При постройке такой печи котел устанавливается над топкой в зоне первого колпака — воду нагревают раскаленные газы, обволакивающие металлические стенки.

Горячая вода через верхний трубопровод отправляется в радиаторную систему, а через нижний поступает холодная вода.

Остывший воздух после повторного нагрева вытесняется в зону второго колпака, тем самым поддерживая теплоотдачу основной печи.

Теплообменник, устанавливаемый в печи, бывает двух разновидностей:

• однокамерный — представляет собой отсек для воды, выполненный либо в плоской форме, либо в виде котла;
• трубчатый — в таком теплообменнике вода постоянно продвигается вперед по трубам, расположенным друг над другом.

Более эффективным считается второй тип — благодаря меньшему объему труб, вода быстрее прогревается и расходится по радиаторной системе. Диаметр труб выбирается минимум в 50 мм — иначе вода в них может кипеть. Размеры печи с любым типом теплообменника зависят от количества колпаков, набора дополнительных функций. Если печь выкладывается только для отопления, достаточно будет компактного вертикального устройства размерами 1м х 1,2м х 2м.

Печное отопление от дровяной печи

С помощью дровяных печей с древних времен человек обогревал жилое помещение, используя конвекционный механизм, т.е. разогревая окружающий воздух, который распространялся по дому. Такой вариант прост, но малоэффективен. Очень жарко рядом с печкой, но можно замерзнуть в дальнем углу во время холодов, необходим большой запас дров. Обогреть большие дома с помощью одной обычной печиневозможно.

Естественно, что возникает вопрос: как совместить эти два механизма при обустройстве собственной отопительной системы? Решение найдено путем установки водяного контура, который представляет собой трубную разводку внутри печи. Проходя по ним, вода нагревается до высокой температуры и далее распределяется по аналогии с централизованной системой отопления. Вода в трубе не может нагреться мгновенно, требуется определенное время для ее нахождения внутри печи. Увеличение времени прохождения теплоносителя обеспечивается многократным изгибанием трубы или формированием иных сложных трубных конструкций.

Плюсы и минусы в отличие от обычной печи

Печь с водяным котлом – это универсальное решение. Конструкцию можно использовать как для обогрева помещения, так и для горячего водоснабжения. К тому же, в печь можно встроить панель для варки и духовку.

Плюсы классической печи с водяным котлом:

• экономия пространства за счёт уменьшения размеров печи. Обычная печь занимает много места. Но при установке теплообменника, важен размер топливного резервуара, а не самой печи. Это даёт возможность устанавливать более компактные печи;
• равномерное распределение тепла по дому. С обычной печью такого эффекта сложно добиться. Чаще всего, тепло ощущается только рядом с самой конструкцией, но не в дальних комнатах помещения. Установка тепловых радиаторов и теплообменника позволит сделать из громоздкой печи маленькую котельную, которая будет обогревать всё домашнее пространство;
• экономия времени. Печку не нужно топить. Достаточно закинуть топливо утром и вечером (в крайнем случае – один раз в день). Этого хватит, чтобы привести конструкцию в действие;
• увеличение КПД. В обычных печах коэффициент составляет 50-60 процентов. В печах с теплообменником – до 85 процентов.

И всё же, недостатки у таких котлов имеются. Требуется постоянное соблюдение техники пожарной безопасности (как и с другими системами отопления). Перед растопкой необходимо установить заграждение из жаростойкого материала.

Сам процесс установки требует определённых профессиональных навыков. Установить такую печь своими силами можно, но рекомендуется обратиться за советом к специалистам. Кладка – это тонкое искусство, которое нельзя освоить за один день.

При возведении печи, потребуется закладывание дополнительного фундамента.

Возведение кирпичной печи с отопительным котлом

Строительные работы начинаются после подготовки типового проекта и изготовления теплообменника, по габаритам которого выполняется кирпичная кладка печи.

Печь с водяным контуром может размещаться в удобном для эксплуатации и обслуживания месте.

После строительства фундамента готовится порядовка печи с учетом водяного контура – план расположения поддувальной и топливной камеры, дымоотвода и варочной поверхности (если она присутствует).

Для возведения печи с котлом используется жаростойкий кирпич без сколов, трещин и повреждений.

Возведение печи проводится поэтапно:

1. Подготовка печного раствора из глины, песка и воды. Можно приобрести готовую смесь, но опытные мастера замешивают раствор для кирпичной кладки собственноручно.
2. На фундамент укладывается слой гидроизоляции из рубероида или пленки.
3. На гидроизоляцию равномерно наносится печной раствор и укладывается начальный кирпичный ряд. Далее согласно схеме выполняются последующие ряды, а в топку монтируется теплообменник.
4. Обустраивается зольник и топочное отделение. Правильность кладки проверяется строительным уровнем.
5. Фиксируется дверка в топочное отделение, выкладывается печной свод и дымоотвод. Для обкладки внутренних стен топки и дымоотвода применяются скругленные кирпичи.
6. После завершения кладки выполняется монтаж водяного контура. К теплообменнику подводятся водяные трубы, соединенные с радиатором отопления. Монтируется расширительный резервуар, а готовая система наполняется водой или другой жидкостью.

Завершающий этап – декоративная отделка печи штукатурным составом или изразцами, а также тестовая топка, чтобы выявить и устранить недостатки конструкции.

Экономичную печь с отопительным контуром можно возвести собственноручно. Такая конструкция безопасна, практична и долговечна, с высоким КПД, к тому же независима от централизованных источников энергии.

Котёл из кирпича своими руками

Твердотопливный котёл является отличным вариантом по решению задачи с обогревом в частных домах. При желании и наличии всех необходимых знаний и материалов, подобный термогенератор можно построить самостоятельно, без чьей-либо помощи.

Самодельные твердотопливные котлы можно собрать из кусков труб, листов стали или кирпича. Однако, при постройке такого теплообменника, наиболее популярным является вариант использования кирпича и металла, поскольку целиком металлические конструкции нередко выходят слишком тяжёлыми и дорогостоящими.

Кроме этого, кирпичный котёл можно использовать не только в качестве обогревающего устройства для частного дома, а ещё и как плиту для приготовления еды. В этом материале речь пойдёт о постройке кирпичного твердотопливного котла своими руками.

Особенности организации печного отопления с водяным контуром

Печь с водяным контуром совмещает в себе преимущества двух типов отопления и равномерно рассредоточивает тепло по всем комнатам. По сути обычная печь становится некой вариацией твердотопливного котла, только кроме теплоносителя в объединенной системе нагревается и корпус, который также обеспечивает обогрев.

По окончании горения, батареи быстро остывают, но еще некоторое время тепло будет исходить от разогретых стенок, что способствует более плавному охлаждению помещения. От обычной дровяной печи агрегат с водяным контуром отличается наличием радиатора (он же змеевик, котел, теплообменник).

Он может устанавливаться непосредственно в топку, но это чревато протечками или даже взрывом, вызванным закипанием теплоносителя. Более безопасный вариант – установка теплоносителя в колпак дымохода. К тому же это повысит КПД печи, большая часть горячих паров будет уходить на обогрев теплоносителя, а не улицы.

Строительство печи: установка теплообменника

Чаще теплообменник изготавливают из трубы или листовой стали с толщиной стенок не менее 3-5 мм. Минимальное значение размера тепловой рубашки 4 мм. Можно приобрести уже готовый змеевик из чугуна. В любом случае тепловой зазор между печью и регистром должен быть не менее 1-1,5, чтобы гарантировать возможность достаточного его расширения.

Организовать систему печного отопления с контуром лучше еще на стадии планирования дома, но только, взвесив все «за» и «против». Модель печи выбирают, отталкиваясь от размера и планировки отапливаемого жилья. Водяной контур проектируют исходя из правил обустройства отопительных конструкций.

Теплообменник из листовой стали можно изготовить самостоятельно

Можно также перестроить уже имеющуюся печь, но в таких случаях теплообменник часто занимает значительный объем полезной площади печки, который на него не был рассчитан. Чтобы компенсировать этот фактор, теплообменник готовят заранее, а ориентируясь на его габариты перестраивают печь.

Правильный порядок монтажа печного отопления с водяными контурами

Габариты печей и их место расположения обычно отражается на этапах проектирования. При этом обязательно учитываются расположение межкомнатных перегородок и мебели. Большие печи требуют наличия надежного бетонного основания, способного выдерживать вес. Между основанием печи и напольным материалом должен предусматриваться отступ, снижающий вероятность возгораний.

Кладка выполняется с использованием качественного раствора и кирпича. При отсутствии опыта смесь лучше приобретать в строительных организациях. На основании необходима настилка гидроизоляционного слоя. Кирпичи замачиваются в воде и только после этого используются для выкладывания по схеме. Когда известны размеры, порядовка легко находится в Интернете.

В возводимую конструкцию закладывается регистр-змеевик, используемый потом для присоединения труб ввода и вывода теплоносителей. По одной из них горячий теплоноситель через расширительный бачок направляется в систему, а по другой – происходит его возвращение обратно к регистру. Циркуляция воды происходит благодаря наличию гравитационных сил.

Швы не должны превышать четырех миллиметров. Не допускается наличие острых углов в топливнике и дымоудаляющих каналах. Углы скругленные не будут уменьшать спокойное дымоудаление, а в топливнике будет меньше сажи.

Важные правила строительства печей

Нормативные требования к строительству и эксплуатации рассматриваемых печей заключаются в следующем:

• Обязательное наличие зазора между печкой и прилегающими стенами и металлического листа перед топкой, служащие для защиты пола и стенных конструкций.
• Обеспечение максимальной прочности армированием каждых четырех рядов кладки при помощи металлических штырей.
• Использование глиняного раствора средней пластичности. Скатанный из него небольшой шарик при ударе о пол не дает больших трещин и не рассыпается.
• Дымоход высотой не менее пяти метров завершается оголовником, то есть элементом, который защищает трубы от попадания внутрь дождя и мусора. Он усиливает тягу и украшает здание.

Сложить печь самостоятельно не так уж сложно, хоть может быть, и применена готовая конструкция из металла. Не стоит, правда, забывать, что печь из кирпича имеет более эстетичный внешний вид, украшая внутренний интерьер жилищ.

Необходимо выбрать подходящий кирпич, лучшим вариантом которого является керамический красный, предварительно обожженный. Он отличается равномерным цветом. При простукивании слышится металлический звук.

Пережженный и недожженный материал использоваться не может, поскольку не будет гарантировать необходимое качество и соответствие нормам безопасной эксплуатации. Для топок, где наблюдаются самые высокие температуры, лучшим будет вариант с использованием тугоплавкого огнеупорного кирпича, который избавит от проблем при эксплуатации данного оборудования.

Установка водяного контура

Водяная система отопления эффективно работает за счет установки регистра, представляющего собой теплообменник либо котел. Его популярное название – змеевик. Ставится это изделие в топливник.

В схему такой системы входят камеры горения, зольники, герметические дверцы, очистные люки, поверхности для разогрева, инжекторы, шиберы, колосники и конвективные трубы.

При самостоятельном изготовлении емкости детали соединяются только сваркой. Для подключения труб используются муфты, фитинги и т.д. Такая конструкция гарантирует экономию на котле, поскольку материалы для него обходятся дешевле, нежели необходимо для покупки готового агрегата. Самым оптимальным вариантом является использование обычной металлической трубы с отверстиями для входов и выходов трубопроводов.

Сооружение теплообменника для дома требует определенной толщины конструкционных стенок. Если планируется использование печи, работающей на дровах, стенки могут быть и тоньше, а функционирующие на угольных брикетах – толще. Игнорирование данного требования приводит к быстрому прогоранию котлов и их быстрой, раньше установленных эксплуатационных сроков, замене. На практике это означает, что придется фактически заново собирать печь после такой замены, вкладывая дополнительные финансы.

Печное отопление от дровяной печи

С помощью дровяных печей с древних времен человек обогревал жилое помещение, используя конвекционный механизм, т.е. разогревая окружающий воздух, который распространялся по дому. Такой вариант прост, но малоэффективен. Очень жарко рядом с печкой, но можно замерзнуть в дальнем углу во время холодов, необходим большой запас дров. Обогреть большие дома с помощью одной обычной печиневозможно.

Естественно, что возникает вопрос: как совместить эти два механизма при обустройстве собственной отопительной системы? Решение найдено путем установки водяного контура, который представляет собой трубную разводку внутри печи. Проходя по ним, вода нагревается до высокой температуры и далее распределяется по аналогии с централизованной системой отопления. Вода в трубе не может нагреться мгновенно, требуется определенное время для ее нахождения внутри печи. Увеличение времени прохождения теплоносителя обеспечивается многократным изгибанием трубы или формированием иных сложных трубных конструкций.

Преимущества и недостатки отопления печью

Печное отопление имеет широкий список плюсов:

1. Не требуется подключение к газовым магистралям, подача электропитания. Твердое топливо стоит недорого, при правильном формировании энергонезависимая сеть работает в суровых условиях.
2. Лучистое отопление, когда нагрев от стенок передает тепло воздуху и предметам, считается самым лучшим.
3. Устройство способно выполнять несколько функций – быть нагревателем теплоносителя для сети, раздачи ГВС, излучать тепло самостоятельно и при наличии варочной панели, выполнять работу плиты.
4. Массивная конструкция накапливает много тепловой энергии и передает ее воздуху по мере остывания. Таким образом даже после сгорания закладки топлива в доме длительное время поддерживается комфортная температура.
5. Летом фундамент печи служит элементом для «сбрасывания» излишков тепла, потому в частных строениях прохладно в любую жару.
6. При сжигании природного топлива в атмосферу попадает минимальное количество вредных газов.

При всех достоинствах печка имеет и недостатки:

• От сгорания дров, угля образуется шлак – предстоит регулярная чистка золы;
• наладить автоматическую подачу топлива в домах сложно, хозяин должен сам забрасывать дрова, заниматься розжигом, регулировать тягу.
• Отапливает печь только то помещение, в котором установлена, поэтому для обогрева всего дома потребуется трубопровод и батареи.
• Инертность русской печи заключается в длительном процессе запуска, частично этот недостаток нивелирован в буржуйках, современных тепловых агрегатах.
• С увеличением мощности расширяются и размеры – нагреватель займет много места.
• Обычная печка имеет КПД 40% при избыточной мощности. Когда прибор накаляется до предела, стоять рядом жарко. Но постепенно устройство остывает, причем большое количество тепла попросту вылетает через трубу дымохода.
• Разгорается прибор долго, но остановить процесс горения практически невозможно, как и регулировать подачу тепла.
• Правильный дымоход – залог качественного прогрева дома и эксплуатации всей конструкции. Без знаний и опыта сделать дымовую трубу сложно.

И, конечно, топливо придется где-то запасать, это также требует места. Все нюансы обязательно учитываются, причем если в домах временного проживания зола не доставляет особых проблем, то печка в доме постоянного обитания превратится в неприятную обязанность. Но все же конструкция является востребованной, особенно в областях, где нет газовой магистрали, зато есть перебои с электричеством и подачей горячей воды – в этом случае печь с котлом водяного отопления решает практически сразу все задачи.

Основные виды

Сооружая печное водяное отопление, можно пойти по одному из двух путей:

1. Если в доме уже имеется печь, то необходимо изготовить змеевик для установки внутрь конструкции. Этот прием применяется нечасто по причине своей трудоемкости. В таком случае довольно непросто изготовить топливник под имеющиеся габариты конструкции.
2. Сооружение тепловой установки своими силами, с учетом размеров регистра. Если все сделать правильно, гарантируется надежность и долговечность службы печи. Сугубого внимания заслуживают внутренние размеры рубашки. Ее толщина должна начинаться от 4-5 см, во избежание угрозы закипания воды. Чтобы уберечься от проблем с циркуляцией теплоносителя, обычно монтируют подходящую помпу.
3. При выборе толщины стенок за ориентир берутся теплотворные возможности выбранного топлива. Если в качестве энергоносителей предполагается использовать исключительно дрова, то достаточно будет и 3-х мм. Если планируется использовать уголь, толщину следует увеличить до 5 мм. Расстояние от регистра для печи до ее стенок рекомендовано в пределах 10-20 мм. Это позволит полностью нивелировать тепловое расширение металлических элементов, сохранив их от преждевременного разрушения.

Технология изготовления водяного контура для кирпичной печи

Хорошо поставленная кирпичная печь с котлом водяного отопления является аккумулятором тепла, то есть, кроме того, что греет теплоноситель для раздачи в систему отопления, сама конструкция нагревается и передает тепло комнатам. При оснащении варочной панелью, прибор снимет проблему приготовления обедов в областях с перебоями подачи газа, электричества.

К прочим плюсам относят равномерность подачи тепла и поддержание температуры водяного теплоносителя до тех пор, пока огонь в топке не погаснет. Но и после окончания горения, устройство долго отдает тепловую энергию, сохраняя в доме комфортную температуру.

• встроенный в топливник теплообменник не заработает из-за уменьшенного объема;
• если холодный теплоноситель перемещается особенно интенсивно, снижается КПД устройства и накапливается сажа;
• несоблюдение технологии встраивания теплообменников в дымовой канал приводит к снижению пропускной способности и попаданию угарных газов в помещение;
• вмуровывая теплообменник в кладку, нужно следить за тем, чтобы осталось пространство для расширения устройства при нагревании, иначе кладка расшатается;
• неточные расчеты мощности теплообменника, встраиваемого в дымоход, приведут к снижению температуры дымовых газов и образованию конденсата, который приводит к быстрому износу деталей системы.

Снизить риск ошибки можно при использовании готовых заводских приборов или поручении дела мастерам, имеющим опыт сооружения системы отопления с водяным контуром из печи.

Разновидности теплообменников и зоны их размещения в кирпичной печке

Теплообменники классифицируются по типу материала, из которого они сделаны:

1. Чугун. Жаропрочный материал подходит для обустройства котлов, но не терпит перепадов температуры. Если формируется чугунный теплообменник, доливать в него холодную воду в процессе нагрева нельзя – металл лопнет.
2. Медь. Прочный материал с высокими показателями теплопроводности. В печах применять нельзя из-за прогрева – температура плавления меди составляет +1083 С, топка прогревается до +1400 С.
3. Сталь. Материал подходит только при условии высоких жаропрочных показателей и толщины стенки от 5 мм. Рекомендуется выбирать бесшовные трубы с антикоррозийной обработкой.
4. Нержавеющая сталь. Прочный материал практически не ржавеет, долго служит и отличается хорошими показателями теплопроводности. Лучше всего подходит марка стали AISI 3040.

Материал для изготовления теплообменника своими руками

Практичнее всего применять листовую сталь или трубу. Нюансы выполнения работы:

• Сталь листовая выбирается толщиной до 5 мм, в самом листе вырезаются 2 отверстия для трубы сечением в 50 мм – это для трубопроводов подачи и обратной циркуляции теплоносителя. Стальная конструкция размещается внутрь топки, чтобы облегала стенки и потолок, дополняется выходными отверстиями (боками) для закладки дров и выпуска газов. Внутренний зазор должен быть не менее 30 мм, чтобы не закипела жидкость для подачи в сеть отопления. Теплообменник располагать так, чтобы подающая труба находилась в верхней точке, это необходимо для устранения риска возникновения паровых пробок и предупреждения гидроудара в трубопроводах и радиаторах.
• Если теплообменник делается из трубы, то он тоже размещается в топке. Подойдет труба сечением до 50 мм круглая или профильная с прямоугольным сечением 40х60 мм или 60х60 мм. Детали свариваются в конструкцию по рассчитанным размерам, правило тут одно – теплообменник размещать так, чтобы он не мешал закладке топлива, не перегораживал колосники и каналы дымоудаления.

При выполнении трубных элементов в виде плоского регистра, теплообменник устанавливается в дымоходные каналы. Это не самый лучший вариант, потому что в этой зоне мало тепла и надо брать трубу большего сечения. Устанавливать такие детали в готовую печь запрещено, они перегрузят конструкцию – все расчеты и нагрузка выполняются только на этапе проектирования и укладке печи.

Правила расчета параметров и мощности теплообменника

Стандартная формула такая – на 10 м2 отапливаемой площади требуется 1 кВт тепла. Применяя расчеты к теплообменнику, следует знать – с одного 1 м2 устройства снимается до 10 кВт тепловой энергии. Если делать дровяное отопление с водяным контуром, то с 1 м2 теплообменника снимается до 6 кВт тепла в час, для угольной печи до 10 кВт/час.

К примеру, для дома с потребностью тепла в 15 кВт/час расчет ведется так: S=Q/Qy, где 15/6=2,5 м2, а S – это площадь дома, Q – требуемая тепловая энергия, Qy – количество выделяемого тепла. Пример приведен для теплообменника из листа стали. В этом случае общая площадь теплообменника, которая соприкасается с горячим воздухом топки, равняется 2,5 м2.