Печи с водяным котлом своими рука

Печь из кирпича с котлом водяного отопления своими руками

Для отопления дома с большой площадью, состоящего из нескольких комнат, стоит выбирать максимально экономичный вариант, например, печь с котлом. Современная кирпичная печь с водяным контуром дает возможность обогревать все помещения из одной точки. Тепловой носитель в ней способен равномерно распределять тепло и поддерживать нужную температуру на всей площади. Перед покупкой такого агрегата необходимо подробно изучить принцип его работы, все плюсы и минусы, а также способ подключения и тип системы.

Конструкция

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

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

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

Расчёты параметров буржуйки

Теплотехнические расчёты печей довольно сложны. В строительстве и производстве такие операции выполняются специальными лабораториями. Для бытового потребления их значительно упрощают, оставляя для самостоятельного определения только основные параметры тепловых агрегатов:

1. Расчёт теплостойкости помещения, то есть определение его способности удерживать тепло. Этот параметр зависит от материала и толщины стен и пола, его теплопроводности, конструктивных особенностей оконных и дверных конструкций. Но в любом случае теплостойкость зависит ещё и от качества исполнения всех составляющих элементов.
2. Расчёт сечения дымоотводных каналов, поскольку качество и скорость сгорания топлива в печи зависит именно от этого параметра. Если диаметр больше оптимального, то значительная часть тепла будет уходить без отдачи, снижая коэффициент полезного действия устройства. Напротив, недостаточное сечение может привести к неполному сгоранию топлива и загазованности помещения. Для определения размера трубы дымохода применяется коэффициент 2,7 по отношению к объёму камеры сгорания печи. Если этот показатель составляет 40 литров, то оптимальный размер дымохода составит 40 / 2,7 = 14, 8 см.

Стандартный размер металлической трубы для дымохода составляет 150 мм. Обычно к расчётной величине прибавляют 15–20%. Окончательная регулировка тяги в печи производится шибером, позволяющим эффективно регулировать сечение дымохода. Следует отметить, что величина тяги зависит не только от диаметра, но и от погодных условий, поэтому использование шибера считается обязательным.

Важное значение имеет высота дымохода. Есть ограничивающий параметр — суммарная высота его не должна быть более 5 метров считая от места выхода из топки. Уровень возвышения над кровлей зависит от места расположения по отношению к коньку.

Очень важно определить размеры дымохода правильно

Для чего нужен отопительный контур

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

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

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

Монтаж печи

Данный процесс выполняется в следующей последовательности:

1. Сначала нужно собрать корпус. Делать это нужно на прихватках. После сверки с чертежом изделия выполнять окончательную сварку деталей, после чего переходить к следующей. Оставлять элементы на прихватках нежелательно, поскольку впоследствии они могут быть недоступны. Зазоры между деталями, непровары швов должны быть исключены.

Зазоров между деталями в корпусе буржуйки не должно быть

Установить внутренние перегородки и вспомогательные детали.

При монтаже водяной рубашки каждый шов проверить керосином. Для этого наружную сторону побелить мелом, на внутреннюю кистью нанести керосин. В месте некачественной сварки на меловом слое появятся жирные пятна. Эти участки пометить и проварить повторно. Кожух должен быть герметичным.

Проверить герметичность сварки можно мелом и керасином

Вварить на места по проекту выходной и входной патрубок (для обратки) системы отопления.

Установить печь на предназначенное ей место. Расстояние до стен должно составлять не менее 1,2 м. Если это невозможно, то рекомендуется обшить стены металлическим листом с асбестовой подложкой.

Смонтировать открытую систему отопления с расширительным бачком, подключить её к печи.

Заполнить систему теплоносителем, проверить на наличие протечек, при необходимости устранить их.

Установить дымоход.

Современная буржуйка с водяным отоплением можно вписать в любой интерьер

Как выглядит отопительный контур

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

Наиболее популярными вариантами считаются:

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

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

Как повысить КПД твердотопливного котла, в том числе и изготовленного своими руками

Недостаток всех твердотопливных котлов в том, что часть тепла уносится в дымовую трубу, снижая их эффективность – особенно при прямой и высокой дымовой трубе. Чтобы уменьшить потери тепла, и увеличить КПД котлов на твердом топливе можно воспользоваться способами, которые я применил в своём доме.

Первый способ — использование энергии дымовых газов для дополнительного нагрева помещения

Для этого необходимо, чтобы твердотопливный котёл находился в подвальном помещении или в цокольном этаже дома и перепад высоты между подом топливника котла и верхним срезом дымовой трубы был достаточно большой – не менее 7 м.

Для использования тепла, которое уносится в дымовую трубу, в комнате или между комнатами возводится отопительная печь или отопительный щиток. Твердотопливный котёл располагается так, чтобы он находился под печью или щитком. Конструкция отопительной печи выполняется так, что через её дымообороты проходят дымовые газы из котла. При выходе из топливника печи устанавливается задвижка, которая закрывается при топке котла и открывается, когда необходимо протопить печку, например в межсезонье, когда котёл ещё не топится или в другом случае.

Вариант расположения твердотопливного котла (горизонтального) в доме: 1 — теплообменник; 2 — корпус котла; 3 — плита или 14 — свод из кирпича (как вариант); 4 — обратка; 5 — циркуляционный насос; 6 — запорные краны; 7 — труба с нагретой водой (подающая); 8 — топливник печи; 9 — печь; 10 — задвижки; 11 — перекрытия; 12 — расширительный бак системы отопления; 13- дымовые каналы печи; 15 — топочная дверка; 16 — поддувальная камера.

Если вместо печи соорудить отопительный щиток, то здесь вообще никаких проблем, так как он представляет собой только дымовые каналы. Длина дымовых каналов рассчитывается, как и при кладке печи.

При таком варианте дымовые каналы печи или щитка аккумулируют часть тепла дымовых газов из котла, а в последствии отдают их в помещения. Даже когда радиаторы отопления уже остыли, стенки печи ещё долго излучают тепло, которое бы просто ушло наружу.

Второй способ — использование энергии газов для нагрева воды

Кроме этого, на твердотопливном котле можно установить самодельный водонагреватель, вода в котором будет нагреваться горячими газами, выходящими из котла, через металлическую дымовую трубу. Проще всего такой водонагреватель изготовить из двух отрезков металлических труб диаметром 300-400 мм и 100-110 мм. Внутренняя труба служит одновременно дымовой трубой твердотопливного котла и нагревательным элементом, передавая энергию дымовых газов воде.

Особенности

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

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

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

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

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

При летней эксплуатации печи с водяным контуром не перекрывайте циркуляцию воды и не сливайте теплоноситель! Это может привести к повреждению печи или теплового контура!

Выбор формы и составляющих

Буржуйку обычно изготавливают из стальных листов в виде прямоугольного ящика. Можно использовать газовый баллон, но не узкий промышленный, а широкий бытовой. Следует располагать баллон вертикально, поскольку буржуйка рассчитана на плоские свод и под.
При горизонтальной ориентации округлые поверхности соберут дымовые газы в жгут, для дожигания которого длину «борова» (см. ниже) придется увеличить до 12 м.

Кроме того, для обеспечения нормального режима работы буржуйки понадобятся дымоход и экран.

Дымоход

Пропускная способность — несколько меньше производительности топки по продуктам сгорания. Благодаря этому, газы задерживаются, циркулируя в топке.

Эффект двойной:

1. продукты сгорания отдают больше тепла;
2. за счет их циркуляции подсасывается воздух и этим обеспечивается полное сгорание топлива.

Требования к отопительным системам

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

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

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

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

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

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

Расчеты мощности

Самостоятельно рассчитать мощность рекуператора при отсутствии исходных данных (мощности печи, температуры и количества исходящих газов в единицу времени, площади соприкосновения теплообменника и металла дымохода, скорости прохождения воздуха или воды через устройство) практически невозможно. Можно измерить мощность уже смонтированного теплообменника.

Ориентировочно стоит рассчитывать на то, что теплообменник на дымопроводе твердотопливной печи или камина прогреет пару небольших радиаторов, повысит температуру в гараже или сделает теплее комнату в мансарде, предбанник в бане.

Технология кладки

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

Печь Кузнецов, видео

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

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

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

Необходимый инструмент:

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

Последовательность выполнения операций своими руками

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

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

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

Расстояние от нагретых металлических элементов до сгораемых конструкций должно быть не менее 25 см! Проходы через перекрытия изолируют базальтовым волокном или другими негорючими материалами!

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

Выбор материала и подготовка инструмента

Материалы для изготовления буржуйки требуются такие:

• корпус: стальные листы толщиной 5 мм;
• дымоход: труба с толщиной стенки 3 мм;
• ножки: любой металлопрокат, например, уголок, профилированная или круглая труба и т.д.;
• емкость для нагрева воды: стальные листы толщиной 3 мм;
• печные дверки с петлями.

Необходим набор инструментов:

• болгарка с несколькими отрезными дисками по металлу (диаметр рабочей части — 125 мм);
• сварочный аппарат, рассчитанный на сварочный ток от 200 А;
• молоток;
• плоскогубцы;
• металлическая щетка.

Дополнительный электрический подогрев системы

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

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

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

Подготовительные работы

На этом этапе необходимо:

1. Выполнить эскизный проект печи с деталировкой.
2. Составить материальную ведомость для закупки.
3. Приобрести материалы и недостающие инструменты.
4. Изготовить все детали для печи.

Последний пункт — самый трудоёмкий и ответственный.

Буржуйку можно подключить к водяному отоплению

Купить или сделать самому

Если вы хотите увеличить теплоотдачу от дорогого покупного котла, лучше купить готовые качественные устройства – промышленность выпускает их в достаточном ассортименте. Но если хочется модернизировать буржуйку в бане либо гараже или повысить КПД камина со стальной трубой на даче – можно неплохо сэкономить, изготовив и установив теплообменник на дымоход своими руками. Установка теплообменника силами наемного специалиста обойдется во столько же, сколько стоит сама конструкция.

Самый простой вариант – змеевик – вполне может изготовить домашний любитель даже без большого опыта, а для домашнего мастера, имеющего хотя бы небольшие навыки сварщика, по плечу и более сложные конструкции.

Примерная цена

Стоимость промышленно изготовленных теплообменников для дымохода различается в зависимости от конструкции и производителя.

Установка

Монтировать теплообменник удобнее всего на этапе кладки. Это помогает соорудить его более правильно с четким соблюдением размеров, зазоров. При этом намного проще соответствовать заданным размерам. После установки теплообменника на фундамент печки, его обкладывают кирпичом. Это проще, чем разбирать имеющуюся конструкцию, хотя и такой подход не исключается.

Чтобы увеличить время эксплуатации нужно обращать внимания на следующие нюансы:

• не фиксировать трубы крепежами из металла;
• не наполнять систему слишком холодной водой, иначе образуется сильный конденсат;
• соблюдать соотношение размеров печи и теплообменника, разница не должна быть большой;
• пользоваться уплотнителями с хорошей огнестойкостью;
• соблюдение мер пожарной безопасности.

Указанные простые установки помогут предотвратить возникновение опасных для жизни и здоровья людей ситуации, увеличат время службы, помнить о безопасности.

Воздушный теплообменник

В случае, когда первичным теплообменником служит топка (стальные буржуйки, печи длительного горения — ПДГ, печи на отработанном масле — ПОМ), можно принять следующие меры для повышения эффективности «сухой» теплоотдачи.

Сквозные вертикальные и горизонтальные прямые каналы (трубы)

Стальные трубы навариваются прямо на топку. Лучше устанавливать их вертикально — это улучшит проходимость воздуха. Подходит при наличии подручного материала — обрезков труб (форма сечения не имеет значения). Диаметр 50–200 мм. Оригинальным решением топки будет сварить стенки из равных отрезков трубы.

Изогнутые и закруглённые каналы

Идеальный вариант — «обернуть» в 1–2 витка всю топку. Для этого потребуется навык и время, но эффект будет гораздо выше, чем от простых прямых каналов. Чем больше разница уровней забора и выхода воздуха, тем лучше будет работать канал. Если вывести забор на улицу, эффект будет максимальным, т. к. при разогретой топке за счёт разницы температур возникнет тяга, которая обеспечит постоянный поток в «автоматическом» режиме.

Лабиринты с переборками в ёмкости

Для реализации такого теплообменника нужно устроить на верхней стенке дополнительный стальной короб высотой около 100 мм и толстыми стенками. В этом коробе следует расположить стальные 5–8 мм переборки таким образом, чтобы получился «лабиринт». В начале и конце его должны располагаться входные отверстия под сечение воздуховода. Сверху «лабиринт» также накрывается крышкой. В этом варианте теплообменником служит пространство между стенкой топки и стенками короба. Такие теплообменники можно устроить и на боковых стенках стального реактора.

Сквозные каналы в реакторе, интегрированные в топку

Такие каналы закладываются в проект при создании печи, затем ввариваются в стенки. Они могут быть расположены рядом в верхней части топки. Диаметр от 50 мм.

В любом из видов ВТ используется явление конвекции*, однако в большинстве случаев из-за высокой температуры в реакторе естественного движения воздуха недостаточно и его нагнетают принудительно — вентиляторами. Этот способ ещё называют инжектирование.

* Конвекция — способ передачи тепла потоками или струями.

Инжектирование можно производить любым доступным способом — встраивая воздушный насос в канал или просто направляя его на теплообменник. «Сухие» теплообменники — самые простые и доступные устройства отопления.

Достоинства воздушных теплообменников:

1. Не требуется герметичность соединений.
2. Может работать без инжекторов.
3. Простота монтажа и доступность подручного материала.

Недостатки воздушных теплообменников (ТО):

1. Требуется значительный (от 100 мм) диаметр воздуховода.
2. Низкая теплоёмкость среды (воздуха).
3. Малая дальность переноса температуры.

Источник