Изготовление печи с водяным контуром для дома своими руками: руководство и чертежи

1. Установка водяного контура в дымоход
2. Особенности
3. Монтаж с порядовкой
4. Требования при монтаже
5. Изготавливаем змеевик
6. Отопительные регистры
7. Как работает система
8. 1 Особенности устройства и работы совмещенной обогревательной системы
9. Изготовление металлической печи
10. Как сделать печь из кирпича
11. 2 Встроенный теплообменник – виды, схемы конструкций
12. 3 Требования к печам с водяным обогревательным устройством
13. Важные моменты строительства печи
14. Фундамент
15. Кирпич
16. Раствор
17. Кладка
18. Как сделать водяной контур для печи своими руками
19. Некоторые рекомендации
20. 5 Возведение своими руками
21. Как монтировать водяной контур

Установка водяного контура в дымоход

Теплообменник в системе водяного контура имеет сложную структуру. Один из вариантов его расположения заключается в интеграции в дымоход. При возведении печи можно изначально предусмотреть наличие теплообменника в виде змеевика, либо впоследствии внедрить его в уже существующую 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.

Требования при монтаже

Толщина слоя воды в теплообменнике должна превышать 4 см, так как при меньшей толщине вода будет закипать.

Стенки змеевика должны быть не менее 5 мм, а в случае использования угля — еще толще. Несоблюдение толщины может привести к прогоранию стенок.

Процесс строительства печи

Теплообменник ни в коем случае не должен быть смонтирован вплотную к стене топки. Оставьте не менее 2 см. Это пространство необходимо при тепловом расширении змеевика.

Особое внимание необходимо уделить пожаробезопасности системы. Между печью и деревянными перегородками непременно должны оставаться воздушные прослойки, так как именно перегрев деревянных конструкций является первой причиной возгораний

Лучше всего выполнить облицовку кирпичом или другими огнеупорными материалами.

Изготавливаем змеевик

Печное водяное отопление начинается с изготовления теплообменника. При определенном желании им можно оснастить уже имеющуюся печку, адаптировав его под размеры топки. В этом случае затраты будут минимальными. В принципе, змеевик может иметь любую конструкцию, а основой для его изготовления служит стальная труба с толщиной стенок 4-5 мм – такая толщина необходима с целью исключения прогорания змеевика от горящих дров. Также есть возможность использовать профильную прямоугольную трубу размером 60х40 мм.

Если есть возможность изготовить теплообменник для водяного отопления с помощью печи на дровах из нержавеющей стали, то это еще лучше – нержавейка обладает высокой стойкостью к коррозии. Неплохими характеристиками обладают змеевики из гнутой медной трубы.

Схема наиболее удачного змеевика.

Например, змеевик можно обустроить по чертежу на рисунке слева. Он изготавливается из металлических труб различного диаметра. Дрова здесь горят как-бы внутри теплообменника, а тепло передается в циркулирующую воду. При необходимости, вы можете выполнить змеевик по любой другой схеме. Есть и альтернативное решение – в доме строится кирпичная печь с водяным отоплением, теплообменником в которой выступает самая простая чугунная батарея.

Отопительные регистры

До того как провести печное отопление, стоит определиться с типом отопительного водяного контура, называемого еще регистром, теплообменником, змеевиком или водяной рубашкой. Чаще всего он представляет собой прямоугольную плоскую емкость или же соединенные воедино несколько трубок.

Но перед тем как подключить отопление к печке, к регистру необходимо приварить два патрубка. Первый служит для забора горячего теплоносителя из печи, а второй – подает остывшую воду обратно в теплообменник.

Определить размер теплообменника можно по уровню теплопотерь в конкретном доме. Так, при необходимости в 10 кВт тепловой энергии площадь теплообменника должна составлять 1 м2. При этом стоит учитывать, что работает печь не целый день, а примерно 1,5-3 часа в зависимости от температуры на улице. Этого времени должно быть достаточно, чтобы прогреть воду в теплоаккумуляторе. Следовательно, для расчета площади регистра определяют суточный расход тепловой энергии в доме.

Так, при теплопотерях дома в 12 кВт/час, суточное потребление составит 288 кВт энергии. Допустим, что печь работает 3 часа в сутки. Получается, что каждый час должно выделяться по 288÷3=96 кВт энергии. Тогда площадь отопительного регистра составит 96÷10=9,6 м2. Форма теплообменника в данном случае не важна, главное, чтобы площадь поверхности была не меньше полученных данных.

При использовании антифриза в качестве теплоносителя можно еще больше увеличить объем аккумулятора тепла, поскольку у воды и антифриза разная теплоемкость.

Если буферную емкость дополнительно утеплить, то тепло в ней будет сохраняться дальше, а эффективность печного отопления возрастет.

Как работает система

Простейший водяной контур — с естественной циркуляцией потока воды. Его основа — простое физическое явление: расширение жидкостей при их нагреве. Узлом, создающим давление, является расширительный бак (емкость для сбора воды), устанавливаемый в чердачном помещении, мансарде.

Водяной контур — это замкнутая система. Котел нагревает находящуюся в ней воду и она, расширяясь, направляется по трубе в накопительную емкость. Движение осуществляется под давлением, создаваемым постоянно поступающей в котел остывшей водой, прошедшей через всю систему. Кипяток из расширительного бака самотеком направляется вниз по трубам, ведущим к батареям. Отдав тепло, возвращается в бак и снова нагревается.

Значительно увеличить давление в системе, ускорить циркуляцию теплоносителя поможет установка насоса. При средних температурах воздуха на улице, его можно отключить и контур будет функционировать на естественном движении воды. Это позволит сэкономить на счетах за электроэнергию. Вода в насос поступает при закрытом обратном клапане. Отключая его (оставляя открытым), весь объем теплоносителя направляют в обход насоса.

Такую печь можно загружать не только дровами или каменным углем. При использовании альтернативных видов топлива существует возможность усложнить строение системы, дополнив ее:

•   баком для хранения гранул;
•   механизмом, подающим паллеты в топку (пневматическим или шнековым).

Облегчить эксплуатацию печи можно путем установки автоматической системы регулирования ее работы, принудительной вентиляции.

1 Особенности устройства и работы совмещенной обогревательной системы

Русская печь всегда была центром притяжения в деревенском доме. В ней готовили пищу, вокруг холодными зимними вечерами собиралась вся семья, каждый хотел получить свою долю желаемого тепла. Никто не стремился уединиться в дальнем углу или возле окна – оттуда тянуло сыростью и холодом. Современные печи в значительной степени унаследовали этот недостаток: рядом с ними даже жарко, но чем дальше, тем холоднее. Качественная теплоизоляция немного нивелирует этот минус, но не полностью.

Комбинированный отопительный прибор, которым является печь с водяным контуром, совмещает в себе преимущества твердотопливного котла и традиционного обогрева дровами. Ее отличие от покупного оборудования в том, что нагревается вода и стенки печи, которые вместе обогревают помещения. В отличие от металлического котла, который быстро охлаждается после прекращения топки, кирпич аккумулирует энергию и отдает ее продолжительное время.

Функцию нагрева теплоносителя, который циркулирует по трубам и радиаторам, выполняет изделие из металла, размещенное в топливнике. Существует много вариантов его исполнения, но суть всегда одна – это емкость, наполненная водой, которая имеет вход и выход, подключенные к отопительной системе. Конструкцию со всех сторон закрывает кирпичная стенка. Огонь, разведенный в такой печи, нагревает не только кожух, но и воду. Тепловая энергия отдается от нее через трубы и радиаторы в помещения, довольно удаленные от исполняющего роль котельной.

Сама печка своими стенками обогревает комнату, где размещена, и в меньшей степени смежные. Основное преимущество, которым она обладает, имея встроенный котел, что отапливает горячей водой все здание. В этом отношении она выполняет ту же функцию, что и твердотопливный котел. Отличается от большинства покупных металлических изделий тем, что используется при желании хозяев для приготовления пищи. Один из возможных вариантов такой печи – монтаж водогрейного устройства внутри варочной плиты.

Могут появиться сомнения относительно расхода дров или угля и эффективности конструкции. Обычное печное отопление за час производит около 6 тысяч килокалорий, прогревая небольшое строение из одной-двух комнат. В совмещенной модели основная нагрузка приходится на водяной котел, который производит бо́льшую часть тепловой энергии, отдает ее на площадь, значительно превосходящую ту, где находится источник. При этом количество сжигаемого топлива сопоставимо с обычной печью, а покупной котел расходует гораздо больше.

Устройство эффективное, при одновременном функционировании обоих модулей способно производить около 20 тыс. ккал в час. Этого достаточно, чтобы обогреть здание площадью 300 м2. В непрерывной топке нет необходимости, чем страдает газовая система, где автоматика отключает котел только на непродолжительное время. Достаточно поджечь дрова 2 раза в сутки и поддерживать огонь несколько часов, чтобы даже при сильном морозе в доме было комфортно.

Существуют небольшие минусы подобной системы. Встроенный теплообменник уменьшает объем топливника, печь прогревается не в такой степени, как без него. Находят компромисс между размерами в зависимости от того, на какой модуль планируется возложить большую нагрузку. Второй вариант – печь длительного горения, когда температура практически в течение суток будет одинаковой, только во время перезагрузки немного упадет. Правда, к ней предъявляются особые требования.

Дача, где хозяева бывают изредка, не подходит для водяной системы – зимой теплоноситель замерзнет. Летом варочную плиту со встроенным котлом невозможно топить – в комнатах будет очень жарко. Сливать воду нельзя по двум причинам: металл сильно разогревается без охлаждения, при постоянном использовании перегорает. Второе нежелательное последствие – трубы изнутри ржавеют, постепенно выходят из строя. В таких случаях применяют альтернативные способы приготовления пищи.

Печное отопление с водяным контуром в деревянном доме можно сделать на основе металлической печи, хотя ничто не мешает отдать предпочтение кирпичу. Но с металлом меньше возни, а еще такая печка займет минимум места. В качестве основы возьмем схему самой простой буржуйки и выкинем из нее внутренние перегородки.

Предлагаем Вам чертеж одной из самый простых, но в тоже время эффективных металлических печей.

Эти перегородки необходимы для реализации пиролизной схемы горения, но в случае с нашим водяным отоплением они становятся не нужны. Вместо них весь внутренний объем займет теплообменник. Его можно изготовить из труб или листового металла – в последнем случае его площадь будет несколько больше, что увеличит тепловую мощность нашего агрегата.

Для изготовления печи потребуется листовой металл толщиной 4-5 мм. Вырезаем стенки, изготавливаем из арматуры колосниковую решетку. Монтируем основание, ставим внутрь теплообменник, собираем конструкцию воедино. Устанавливаем дымоход, подключаем печь к системе водяного отопления, заливаем теплоноситель и проводим тестовый запуск

Обратите внимание, что помещение, в котором стоит металлическая печка, обогревается ее собственным теплом, без дополнительных радиаторов

Как сделать печь из кирпича

Кирпичная печь с водяным контуром для отопления дома – это надежное и красивое решение. Загвоздка только в том, чтобы красиво выложить кладку, что получается далеко не у всех. В качестве образца мы возьмем вот такую порядовку.

Для сборки печи на дровах нам потребуются:

• Огнеупорный кирпич;
• Смесь для кладки печек – продается в уже готовом для замеса виде;
• Инструмент для работы со смесью – «мастерок»;
• Строительный уровень.

На представленной порядовке мы видим довольно простую печь для водяного отопления со встроенным теплообменником. Ничто не мешает выбрать и любую другую порядовку без змеевика – им можно оснастить практически любую кирпичную печку, поместив его прямо в топку. Рассчитать предварительные размеры топки можно по размерам используемых кирпичей и уже на основе полученных данных рассчитать габариты змеевика.

Обратите внимание, что габариты теплообменника должны быть немного меньше топки – тепловое расширение металла при нагревании вызовет изменение его размеров.

Аналогичным образом поступаем с любой другой порядовкой – вычисляем размер будущей топки, делаем под нее теплообменник. Также возможны другие схемы расположения теплообменников, например, внутри дымовых каналов. Такой вариант будет оптимальным при использовании чугунной батареи.

Создавая водяное отопление частного дома от печи, следует отметить, что помещение, в котором находится сама печка, не нуждается в установке радиаторов – его будет отапливать тепло, исходящее от кирпичных стен. Радиаторы ставятся в других комнатах, куда не достает тепло от отопительного агрегата. Кстати, есть возможность немного сэкономить на радиаторах, если смонтировать печь так, чтобы тепловая энергия поступала от ее стенок сразу в два или три помещения.

2 Встроенный теплообменник – виды, схемы конструкций

Это сердце установки, от правильного выбора и монтажа зависит эффективность работы. Изготовление начинают с расчета площади, с которой будет контактировать огонь – от нее зависит производительность. Далее определяются с конфигурацией, материалом и расположением в топке, выполняют чертеж. Под размеры проектируют печь. Место размещения конструкции – топливник или канальная система, отдача в последнем случае заметно уменьшается. Первый вариант предпочтительнее, но использование габаритных изделий ограничивает стесненное пространство.

Все теплообменники сводятся к двум разновидностям – из листового металла или труб. Площадь обогреваемой поверхности при одинаковых габаритах существенно отличается. В этом нетрудно убедиться на простом примере, используя формулу расчета окружности трубы: C=π×d. При диаметре 5 см она составляет 15,7 см, а длина 0,5 м – это уже 0,0785 м2. Всего 6 элементов в совокупности почти 0,5 м2, которые воспринимают тепло и отдают его.

Подобная конструкция займет пространство 0,5×0,25 м. Котел из листового металла при таких размерах минимум в три раза проигрывает по эффективности. Его обогрев наиболее интенсивный с одной стороны, обращенной к огню, тыльная получает тепло от газов, тогда как трубное изделие охватывается пламенем полностью. Один квадратный метр водяного контура отдает 10 кВт энергии, что достаточно для отопления 100 м2 очень холодного дома без теплоизоляции.

3 Требования к печам с водяным обогревательным устройством

Особых условий к таким конструкциям не предъявляется. Это может быть обычное сооружение, даже классическая русская печь, в топливнике которой установлена емкость с водой, подключенная к трубам и радиаторам. Вариантов множество, в том числе варочные печи. Главное – обеспечить хорошую тягу, чтобы горение происходило интенсивно, нагревая кирпичное устройство и теплоноситель. Конструкции с особыми условиями протекания процесса не всегда подходят.

Регистр в дымовом канале

Длительное горение извлекает энергию из дров медленно. Конструкция критична к температуре газов: при недостаточной гаснет, образуется спекшаяся масса, которую трудно удалить. Повышение, наоборот, приводит к появлению пламени, что для устройства – аварийная ситуация. Требуется точно поддерживать тепловой баланс. Поэтому подобные изделия пригодны для совмещения с водяной системой только вместе с автоматикой, регулирующей подачу воздуха, или могут нагревать воду в аккумулирующем баке с последующей запиткой оттуда в систему отопления.

Схема установки водяного контура

Регистр необязательно размещать в топке, расположение над ней тоже может оказаться эффективным, только следует знать, как это сделать. Этот вариант оправдывает себя при использовании печи с колпаковым дымоходом, где размещается теплообменник. Там задерживаются горячие газы, пока не остынут, нагревая воду. В топливнике с котлом дрова сгорают не полностью – газы охлаждаются от контакта с ним, температура недостаточная, чтобы процесс протекал, не оставляя много сажи и копоти.

Топливник в печи с варочной плитой

В колпаковой печи горению в топке ничто не препятствует. Конструкция нагревательного устройства очень простая – прямой вертикальный регистр из труб. Именно возле него собираются самые горячие газы, а охладившиеся опускаются и двигаются в дымоход. Подобным образом циркулирует вода в теплообменнике: холодная поступает снизу, нагреваясь, поднимается, где под колпаком самая высокая температура. Отсюда направляется по трубам в систему.

Все чаще для обогрева применяется, кроме твердого топлива, отработка моторного масла. В печи также устанавливают водяную рубашку, помещение нагревается от стенок и теплоносителя. Конструкция особая, ведь сгорает не масло, а его пары. В домашних условиях создать можно, но требуется хорошо разобраться в устройстве.

Важные моменты строительства печи

Для того, чтобы водяной контур функционировал с максимальной отдачей, правильно сконструирована должна быть не только отопительная водная система, но и сама печь. Только лишь соблюдение порядовки недостаточно

Важно полное соответствие технологии печного строительства

Фундамент

Его вид и толщина зависят от размеров печки. Массивную классическую русскую печь рекомендуют устанавливать на добротный ленточный фундамент. Менее габаритным современным отопительным конструкциям достаточно бетонной подушки в полтора десятка сантиметров толщиной, иногда — на каркасе из арматуры.

Кирпич

Для наружных стен берут керамический огнеупорный кирпич. Для основания — его же, возможно бывшим в употреблении. Специалисты рекомендуют обязательно выполнять футеровку внутренней поверхности топки шамотным камнем. Для более презентабельного вида фасада, его можно сразу класть из облицовочного кирпича или выполнить такую отделку позднее.

Раствор

Раствор для кладки готовят традиционно: смешивают песок с глиной, разбавляют водой и добавляют немного цемента для прочности. Можно приобрести готовый состав для кладки на основе цемента со специальными добавками.

Кладка

Основное условие прочного строения — наличие качественной перевязки швов. Они не должны совпадать ни при каких условиях. Идеально, когда швы нижнего кирпичного ряда попадают под середины кирпичей, лежащих в следующем ряду. Для этого, начиная ряды, чередуют целые кирпичи и их половинки.

Печи с водным отопительным корпусом имеют довольно простую и понятную конструкцию. Они популярны, благодаря своей дешевизне и неприхотливости в эксплуатации. И если вам не по нраву использование природного газа для обогрева домостроения или нет доступа к газовой сети, такой вариант отопления следует рассмотреть первым. Сложенная хорошим мастером, такая печь никогда не разочаровывает своих владельцев.

Как сделать водяной контур для печи своими руками

Решив самостоятельно сделать печь с водяным контуром, следует подготовить чертеж. Для изготовления стенок, которые будут соприкасаться с пламенем, нужно взять листы стали. Лучше всего использовать материал, минимальная толщина которого составляет 5 мм. На наружные стенки воздействует меньшая тепловая нагрузка, поэтому их делают из стали толщиной 3 мм.

Что такое печь камин с водяным контуром?

Печь-камин с водяным контуром (или водонагревательная печь-камин) представляет собой систему отопления, которая использует тепло, выделяемое при горении дров или другого топлива внутри печи, для нагрева воды. Эта горячая вода затем циркулирует по трубопроводам и радиаторам, предоставляя тепло в помещении. Таким образом, такая система сочетает в себе уютную атмосферу камина и эффективность водяного отопления.

Основные компоненты печи-камина с водяным контуром:

1. Огневая камера: Это пространство, где сгорает топливо (обычно дрова). Тепло, выделяемое при горении, передается стенкам камеры и далее к воде водяного контура.

2. Теплообменник: Теплообменник — это компонент, который находится внутри огневой камеры и непосредственно соприкасается с огнем. Он обеспечивает передачу тепла от горячих газов к поверхности, через которую проходит вода.

3. Водяной контур: Это система трубопроводов, через которую циркулирует горячая вода. Она подключается к теплообменнику печи-камина и может включать в себя расширительный бак, циркуляционный насос и другие компоненты.

4. Теплоноситель: Это вода или антифриз, который циркулирует в водяном контуре и передает тепло от печи к радиаторам или другим элементам системы отопления.

5. Радиаторы или полы с подогревом: Горячая вода из водяного контура передает свое тепло радиаторам или системе полового отопления, обогревая помещение.

Преимущества печи-камина с водяным контуром включают возможность обогрева не только помещения, где установлена печь, но и других частей дома через систему радиаторов или полов с подогревом. Также это может быть эффективным способом использования дров как источника тепла. Однако установка и обслуживание такой системы требует навыков и опыта, поэтому рекомендуется проконсультироваться с профессионалами в области отопления и печей перед тем, как приступать к проекту.