Постійно зростаючі темпи будівництва в приватному секторі привели до використання різноманітних систем опалення, в число яких входять і печі з водяним контуром.
Плюси використання водяного контуру:
- Рівномірність поширення тепла по всьому будинку.
- Незалежність від електрики.
- Сумісність з іншої опалювальної системою.
- Висока продуктивність.
- Доступна вартість.
- Різноманітність використовуваного палива (дерево, коксове, вугільна, торф’яна сировина).
- Просте обслуговування і автономність.
- Різноманітність дизайнерського оформлення.
- Нагрів теплоносія і димових відводів.
- Встроєний в існуючу конструкцію опалення.
- Паливна економія і швидкий нагрів.
Мінуси використання:
- Необхідність регулярного прогріву системи взимку, щоб уникнути її замерзання та виходу з ладу.
- Низький коефіцієнт ККД.
- Відсутність автоматики.
- Регуляція ручної заслінкою.
- Відсутність автоматизації робочого процесу та його контролю.
- Відсутність можливості включення опалення без теплоносія.
- Велика площа з-за зменшення теплообмінником розміру топливника.
- Підвищений ризик займистості з-за присутності відкритого вогню.
- Можливість проникнення чадного газу.
Конструкція і принцип роботи
Основний конструктивний елемент – теплообмінник або змійовик, встановлюваний у топливник і через який здійснюється підключення всієї водяній опалювальної системи. В пічному пристрої викладають канали для проходу теплообмінника – водогрійний контур.
Висока тепловіддача і активна циркуляція води сприяє швидкому нагріву приміщень та утриманню тепла до охолодження всієї системи. Крім води і водяного контуру піддаються нагріванню стінки і димар.
Ще один елемент – опалювальний радіатор для надходження тепла після згоряння палива. Підключені теплообмінні регістри і змійовики роблять пічну конструкцію повноцінним і функціональним котлом.
Структура регістра проста — наявність декількох камер, які виконують функції якісного та безперебійного робочого процесу опалення. Теплоносієм може бути дистильована вода або антифриз.
Робота пічного обладнання відбувається під тиском пари. Конструктивно воно може розрізнятися, а матеріал виготовлення – труба з металу або сталеві листи (0,3 см), які більш зручні у догляді через можливість легкого видалення накипу.
Регістр максимально нагріває теплоносій і рівномірно розподіляє тепло по контуру. Пічні резервуари служать для нагріву теплоносія і освіти пара, що сприяє збільшенню ККД системи.
Схема установки контуру
Варіанти печей
Теплообмінники, вбудовані в піч, заповнюються водою і призначені для її нагріву, класифікуються на два типи:
- Змійовик, виготовлений із застосуванням зварювання із сталевих труб діаметром 50 мм та товщиною металу від 3.5 мм;
- П–подібний теплообмінник з металевих аркушів до 4 мм з жароміцної сталі у вигляді коробки.
Установка нагрівального елемента здійснюється всередину печі двома методами:
- У камеру згоряння, де теплоносій буде нагріватися безпосередньо від вогню в топці.
- В димохідну систему, тоді паркан тепла відбуватиметься від проходять по каналах гарячих газів.
Можливий варіант, коли піч має варильну плиту, монтаж якої зроблений в топку нагрівача. Завдяки передбаченому відбору теплоти від продуктів горіння біля плити немає довгих димоходів. При згорянні паливо безпосередньо здійснює нагрів змійовика.
В доповнення його нагрівання відбувається від димових газів, що надходять в простір між плитою й духовкою, огинають її і виходять через димар. Природна або примусова циркуляція нагрітого носія тепла відбувається з регістра в систему. Відбір теплоти з топки і продуктів горіння призводить до їх охолодження до 150-200 С.
Нераціональність цієї конструкції полягає в тому, що продукти горіння сильно охолоджуються і з’являється необхідність в перетоплюванні плити для прогріву варильної панелі. Результат — нераціональна і неекономна робота водяного опалення на повну потужність. Щоб обмежити температуру носія тепла, буде потрібно установка теплового акумулятора.
Інший варіант – двокамерна піч на дровах, яка не має цього недоліку. Її конструкція передбачає наявність окремих димоходів і двох роздільних топок: 1-а для нагрівання духовки і плити, а 2-ая – для забезпечення пічного водяного опалення. На висоті 2 м відбувається об’єднання димоходів в один.
При функціонуванні першої топки дими огинають духовку і надходять в газохід під нею. При цьому немає участі водонагрівача. Взимку відбувається розпалювання другої камери, функція якої — обігрів будинку, без її впливу на роботу плити і духовки, що оптимально і економічно.
Піч з водяним контуром
Вибір печі
Критерії, за якими обирається піч з водяним опаленням:
- Загальна продуктивність.
- Віддача теплообмінника.
- Габарити.
- Обсяг термоносителя.
- Конструктивні особливості і діаметр димоходу.
Вибір теплообмінника по продуктивності здійснюється з урахуванням його достатнього значення, щоб компенсувати теплові втрати будинку. Розрахунок теплової потреби здійснюється з урахуванням 1 кВт нагрівальної потужності на 10 кв. м площі.
Вибір нагрівача проводиться за правилом: 1 кв. м змійовика виробляє 7 кВт енергії. При його розташуванні в димоходах і його прогріванні продуктами спалювання значення потужності будуть зменшені у два рази.
Можна вибрати плити, виготовлені з:
- Металу — сталеві, чавунні або комбіновані, з дверцятами від топки з склокераміки або вогнетривкого скла. Мінус — їх дорожнеча. Переваги чавунної печі: теплоємність, великий експлуатаційний термін, надійність, не схильність до окислення і стійкість до високої температури. Обрамлення теплообмінника проводиться з жаростійкої сталі.
- Цегли. Перевага – нагрівання та теплового носія, і стінок, і димоходів конструкції, обігрівають приміщення.
- Металу або цегли – печі на дровах. Розташування сталевого бака — біля димовідводу. Можлива установка змійовика навколо топки для циркуляції теплового носія. Для спорудження каміна встановлюється топкові дверцята з вогнетривкого скла.
Вибір здійснюється і за способом спалювання паливної сировини:
- Звичайний — спалювання твердого паливної сировини для забезпечення тривалості горіння.
- Газогенераторний і піролізний – сировина згорає при нестачі кисню і високому температурному режимі. Завдяки повільному згорання дерева і згоряння деревного газу в іншому відсіку, зростає ККД спалюваного паливної сировини і час його згоряння.
Робимо своїми руками
Для виготовлення металевого котла буде лист від 5 мм. Його мінус перед трубним регістром — менша площа нагріву. Складність виготовлення трубного регістра — необхідність точного розрахунку і робочих умов. Креслення регістра повинні відповідати габаритам пічного споруди і враховувати планування приміщень і розташування меблів.
Найбільш простий варіант виготовлення теплообмінника на твердому паливі — буржуйка, де вбудована водяна система. Можливе використання в якості основи товстої труби, щоб зменшити кількість зварювальних робіт.
При пересуванні теплового носія самопливом розташування розширювального бака вище, а труби великих діаметрів, інакше знадобиться насос для кращої циркуляції. Переваги котлів з насосами — можливість економії на установці труб меншого діаметру і на низькому розташуванні системи.
Недолік — при відключенні електроенергії або виходу з ладу циркуляційного насоса можливий вибух нагрітого котла.
Збирається конструкція на місці з-за великого її ваги і габаритів:
- Попередній етап — заливка міцного підстави з укладанням зверху цегляного шару.
- Укладання колосника можлива на різних етапах. До встановлення котла – при розташуванні низу здвоєною конструкції рівні або вище верху колосникових грат. Після установки котла – монтаж колосника, дверки, куточка на жарочную панель при низькій печі і встановленою трохи вище системі.
- Установка корпусу, що складається з двох ємностей, які з’єднані трубами.
- Приварювання теплообмінної системи до котла — труба виведення спрямована до расширителю, розташована по колу, через радіатори і з протилежного боку в нижній частині під’єднується труба обратки до котла.
Інструкція для цегляного пічного обладнання:
- Закладка підстави з бетону.
- Приготування розчину відбувається з використанням глини і піску (1:2), попередньо замоченого на ніч.
- Укладання гідроізоляційного шару на бетонну основу.
- Розподіл шару розчину по гидроизолированной поверхні.
- Укладу цегли. На першому кроці здійснюється формування поддувал та установлення дверцят.
- Підготовка решітки після укладання декількох шарів для поділу топки від піддувала.
- Формування топки без торкання котлом зовнішніх стінок і кладки із цегли.
- Формування бортів в кінці 1-го ряду топки для встановлення кріпильних куточків під котел.
- Для виведення труб подачі і обратки повинні бути передбачені отвори збоку.
- Висновок димовідвідних стін і наявність каналів для розсіювання зайвого тепла, для чадного газу і попелу.
- Викладка димовідводу.
- Підключення котла до опалювальної системи, його заповнення теплоносієм і перевірка.
Правила експлуатації
- Заборонено використання пічного обладнання з незаповненим теплообмінником через можливість його швидкого прогоряння.
- При роботі пічного обладнання заборонено відключення теплообмінника від опалювальної системи. Нагріваючись, рідина розширюється і можливий вибух з-за підвищеного тиску.
- Заборонена подача холодної рідини в нагрітий теплообмінник. Перепад температур може стати причиною його пошкодження.
- Щоб підвищити ефективність системи опалення можливе використання циркуляційного насоса.
- Необхідно облаштування крани для зливу рідини в самій нижній точці системи опалення.
Схема підключення печі до системи опалення
Бліц-поради
- При нерегулярному проживанні в будинку, щоб уникнути замерзання рідини в контурі рекомендується використання незамерзайки. Можливе використання антифризу або злив рідини з системи при непроживании в оселі.
- Облаштування водяній опалювальної системи проводиться в частині будинку, де немає виходу поверхні нагріву пічного обладнання.
- При роботі зі зварюванням, виготовляючи теплообмінник, зварювальні шви повинні бути здвоєними з-за температурного режиму в топці від 1000 градусів. Інакше можливе швидке прогоряння цих місць.