Дрова і вугілля залишаються у багатьох регіонах найбільш доступними видами палива, за допомогою яких опалюються приватні котеджі. Однак пічної обігрів вибирають не тільки через дешевизну і загальнодоступності енергоносія, але і через низьку ціну його облаштування.
При цьому крім безлічі плюсів піч з водяним контуром для опалення будинку має і масу мінусів. Далеко не завжди такий варіант буває оптимальним. Давайте спробуємо розібратися в нюансах такої системи опалення.
Особливості обігріву на базі грубки
Пічне опалення - норма для російських сіл, надійність і практичність якого перевірена віками. І сьогодні в багатьох сільських будинках стоять печі з плитою для готування їжі і подом для випічки хліба.
Одні з них обладнуються водяним контуром опалювальної системи, а інші ні. Але викидати їх і міняти на сучасні котли господарі сільського житла не поспішають. Більш безвідмовного і безпроблемного способу обігріву ще не придумали.
Без контуру з водою по дому дров'яна піч здатна прогріти лише невеликий простір навколо себе. Для опалення одного-двох кімнат такий варіант прийнятний, але для великого котеджу вже немає
В якості палива в подібних сільських печах спалюють:
- вугілля;
- торф;
- дрова;
- брикети (евродрова).
Принципової різниці між цим типами палива з точки зору пристрої грубки всередині і розводки системи водяного опалення по приватному будинку немає. Одні з них дають більше спека, а інші прогорають довше. Але конструкція топки і схема розводки труб з теплоносієм по кімнатах у всіх випадках однакові.
Роблячи вибір на користь пічного обігріву, не варто забувати про протипожежних нормах пристрої цегельних печей - тільки їх неухильне дотримання дозволить звести ризик виникнення пожежі до мінімуму
Серед достоїнств пічного опалення числяться:
- відсутність залежності від наявності в мережі електроенергії;
- порівняно низька вартість пристрою опалювальної системи;
- дешевизна твердого палива і можливість використання різних його видів;
- гранична простота експлуатації;
- тривала віддача тепла (для цегляних конструкцій);
- універсальність - підходить одночасно для обігріву та приготування їжі.
Якщо приватний будинок неможливо підключити до магістрального газу, то дров'яна піч буде найкращим вибором для його опалення.
Єдиний виняток - коли вугілля або дрова недоступні в конкретній місцевості. Але такий варіант в Росії є скоріше винятком, ніж нормою.
Два головні недоліки печей з водяним контуром - неможливість автоматизації роботи і проблематичність регулювання тепловіддачі в окремих кімнатах
Також з недоліків пічного опалення слід згадати:
- довгий прогрів системи до початку тепловіддачі;
- втрата маси корисного простору в будинку через масивності печі;
- велику вагу для печей конструкції з цегли;
- низький ККД через відхід значного обсягу тепла в трубу;
- висока пожежонебезпека при неправильній експлуатації.
Цегляна опалювально-варильна піч для приватного будинку з водяним опаленням в залежності від конструкції і кількості рядів може важити від 1, 5 до 10 тонн. Плюс сюди додається вага труби.
Фундамент для такої маси потрібно потужний і дорогий за витратами, що також можна назвати мінусом розглянутих опалювальних систем.
Влаштування пічного водяного опалення
Піч для даної системи обігріву в ідеалі необхідно розраховувати і будувати одночасно з будинком. Якщо житлову будову вже зведено, то поставити в ньому пічну конструкцію з цегли буде складно. А найчастіше це і зовсім виявляється неможливо через необхідність робити міцний фундамент і перебудовувати кроквяну систему.
Піч для водяного обігріву в приватному будинку може бути виконана не тільки з цегли, а й із сталі у вигляді буржуйки з теплообмінними трубами навколо топки для нагріву теплоносія
Водяне опалення на основі печі складається з:
- безпосередньо грубки (металевої або цегляної);
- теплообмінника всередині або навколо пічної топки, а також у формі змійовика навколо димаря;
- разнесенного по дому контуру з теплоносієм і розширювальним бачком на горищі.
Також в окремих випадках ця опалювальна система доповнюється циркуляційним насосом і гідроакумулятором. Однак такий розширений варіант застосовується вкрай рідко, так як вимагає безперебійного електроживлення і призводить до подорожчання всієї схеми.
А основний плюс водяного пічного опалення - дешевизна пристрою. Доповнювати його дорогими і схильними до поломки елементами не варто.
Схема циркуляції води в контурі
Система водяного опалення в будинках вибудовується з природною (гравітаційною) або примусовою циркуляцією теплоносія. Якщо вона робиться на базі дров'яної печі, то найкраще перевагу віддати першим варіантом.
Схема розведення з природної циркуляції води більш дешева в порівнянні з примусовим аналогом, а також на відміну від нього не вимагає електропостачання
Водяне пічне опалення рекомендується облаштовувати тільки в одноповерхових будинках площею до 150 м 2. В цьому випадку його можна зробити гравітаційним без додаткових насосів.
Якщо необхідно обігріти котедж в пару і більше поверхів, то краще здійснювати це на базі більш потужного котла. Піч для таких будівель доведеться споруджувати просто величезну, що дорого в реалізації. Та й обсяги палива доведеться в неї закладати кожен раз чималі. А робити так вкрай не рекомендується через збільшення ризиків виникнення пожеж.
Класична система пічного опалення з природною циркуляцією води складається з:
- теплообмінника в складі грубки;
- контуру з металевого трубопроводу;
- радіаторів (зазвичай замінюються товстими трубами в кімнатах);
- розширювального бачка.
Якщо водяний обігрів в заміському будинку вирішено робити своїми руками, то краще його проектувати саме за цією схемою. Монтаж і розрахунок такого варіанту виконати простіше, ніж з примусовим рухом води.
Система з циркуляційним насосом більше підходить для котлів, на базі грубки вона втрачає свою підвищену ефективність по тепловіддачі
Якщо бойлер автоматизований і воду гріє постійно в міру необхідності, то дров'яна піч протоплюється раз або два на добу. Саме в ці моменти теплоносій в пічної топці і нагрівається, щоб віддати тепло в приміщеннях. Після ганяти його насосом по трубах контуру безглуздо. Воду все одно ніщо в холодній топці НЕ буде підігрівати.
Роблячи вибір на користь печі на дровах або вугіллі, господарі приватних будинків зазвичай розраховують отримати автономну систему обігріву. Якщо поставити в неї насосне обладнання, яке потребує для роботи харчування з електромережі, то про автономність говорити буде складно.
Піч - цегляна або металева
Піч з цегли довше нагрівається, а й довше віддає тепло простору навколо себе. Аналог зі сталі навпаки швидко гріється і також швидко після прогорання палива остигає. Частково ця проблема вирішується за рахунок наявності у водяному контурі великих обсягів теплоносія.
Однак чим більше води доводиться зберігати в системі, тим дорожче вона виходить за матеріалами.
Металеву буржуйку з водяним змійовиком для опалювального контуру в приватних будинках дозволяється ставити прямо на дерев'яну підлогу без облаштування спеціального фундаменту
Піч зі сталі під водяне опалення потужністю 5-15 кВт - без палива і води це конструкція вагою 100-300 кг. Таку буржуйку без побоювання можна поставити на посилені лаги. Пічні фундаменти потрібно заливати, коли грубка важить більше 700-800 кг. Ось якщо вона цегляна, то без бетонних робіт тоді точно не обійтися.
У порівнянні з металевою, піч з цегли важить більше, коштує дорожче і складніше в монтажі. Однак у неї вище ККД і менше ризики заморозки контуру з поривом труб через утворення всередині льоду. Якщо все вирішено робити капітально для себе і постійного проживання, то вибір рекомендується зупиняти на цегельному варіанті.
Труби - нержавіюча сталь або металопластик
Якщо система опалення будується на базі водогрійного котла, то обв'язку його дозволяється робити не тільки сталевими трубами, а й металопластиковими і поліпропіленовими. Однак якщо воду буде гріти дров'яна піч, то контур з теплоносієм від неї варто створювати тільки з нержавійки.
При великий закладці дров вода в змійовику пічної топки може швидко розігрітися до 100 градусів і закипіти, подібні температури довгий час здатна витримати лише сталь
Металопластик розрахований на роботу з теплоносієм, розігрітим до 90-95 ° С. На короткий час він здатний перенести і нагрів до 110-120 ° С. При цьому автоматика котлів і бойлерів з самого початку не допускає прогрівання води до таких градусів. Для теплих підлог вона нагрівається до 30-45 ° С, а для батарей до 60-65 ° С.
Однак у випадку з дров'яної грубкою температури під сотню - не просто можливі, а далеко непоодинокими. Ризикувати і грати в російську рулетку, роблячи обв'язку цієї печі за допомогою металопластикових труб, не рекомендується. Найкраще перевагу віддати більш надійної нержавіючої сталі.
До того ж виходять з топки від змійовика патрубки для під'єднання труб контуру точно будуть нагріватися до сильно високих температур. Від відкритого вогню їх відділяє менше півметра. Приєднувати до них будь-які пластикові труби небезпечно через ризик розплавлення останніх.
Тепловіддача - радіатори або регістр
Подача тепла з печі в контур опалення здійснюється порціями по кілька годин, поки в топці горять дрова чи вугілля. Якщо води в опалювальній системі мало, то будинок швидко буде вистигати. Тому в селах подібний обігрів зазвичай і робиться з товстих сталевих труб, а не на основі більш звичних городянам радіаторів. Опалювальний регістр для дров'яних печей підходить просто ідеально.
Класична схема водяного пічного опалення з природною циркуляцією передбачає прямий контакт води з атмосферою через розширювальний бак, але звичайним батареям повітря в теплоносії протипоказаний
Прокладена по дому труба діаметром 80-120 мм з нержавійки - це опалювальний регістр, що складається з подачі від печі і обратки до неї. У далекій від топки кімнаті ці лінії з'єднуються воєдино, а в решті приміщень укладаються у вигляді двох трубопроводів уздовж зовнішніх стін.
Виглядає регістр не настільки естетично, як радіатор. Натомість перший варіант сильно дешевше і простіше в самостійному виготовленні, ніж другий. Для його реалізації треба лише мати досвід поводження зі зварювальним апаратом.
Площа тепловіддачі для подібного контуру розраховується множенням числа ПІ на діаметр і довжину труби. Плюс в розрахунках треба врахувати теплової натиск в подачі і обратки, а також відстань між трубопроводами по вертикалі.
Однак, найчастіше, подібні обчислення не виробляються, а береться труба діаметром 80-100 мм і прокладається по периметру всього житлового будинку з закільцьовування в дальній кімнаті. При цьому регулювання тепловіддачі проводиться «на око» і досвідченим шляхом в результаті накладання того чи іншого обсягу палива в топку.
Не дарма контури з регістрів укупі з водяними печами так поширені. Їх не потрібно навіть розраховувати, досить взяти відповідну трубу і зварити зварюванням.
Підбираємо теплообмінник для топки
Теплообмінник в грубку можна зробити з міді, сталі або чавуну. Мідний варіант відразу краще виключити з-за високої ціни. Самостійно спаяти такий пристрій вкрай проблематично.
Встановлювати всередину топки чавунні батареї слід з обережністю - через температурного шоку окремі їх секції можуть від'єднатися від сусідніх елементів
Чавун за технічними параметрами виграє у сталі. Однак виконати своїми руками з нього теплообмінник для дров'яної печі представляється проблематичним. Можна лише взяти для цього стару батарею. Але тут треба врахувати, що ущільнювач між її секціями буде вигоряти в топці. А це прямий шлях до втрати герметичності і виходу води в топку.
Якщо теплообмінник вирішено робити з чавунної батареї, то найкраще брати для цього моделі МС-110-300 або МС-90-300. Вони невеликі і спокійно розмістяться в топці. Площа поверхні нагрівання у них на кожне ребро буде порядку 0, 14-0, 16 м 2.
Виходячи з цих цифр, можна прикинути - скільки буде потрібно секцій для конкретного контуру. На кожен 10 квадратів площі будинку потрібно 1 кВт, що буде приблизно дорівнює 0, 1 м 2 площі нагрівання теплообмінника з чавуну.
Ребра чавунного радіатора зазвичай з'єднуються із застосуванням прокладок з теплостійкою гуми. У пічної топці такий гумовий ущільнювач згорить, його потрібно міняти на азбестовий шнур
Ще один момент використання чавунної батареї в якості теплообмінника - це проблематичність її чистки від сажі зсередини топки. Час від часу топку необхідно чистити, а рельєфні ребра «чавунці» будуть цього сильно заважати.
Найбільш оптимальний варіант теплообмінника - сталевий у вигляді:
- змійовика з декількох трубок;
- сорочки з листової сталі.
Роблять їх з низьковуглецевої сталі Ст10 … Ст20 з товщиною 4-5 мм. Якщо брати трубки, то діаметром 30-50 мм.
Зробити сталевий теплообмінник найпростіше з листової сталі - однак у нього в теплообміні братиме участь лише поверхню, звернена всередину топки до вогню
Трубчастий варіант в плані теплообміну більш ефективний, але він і більш трудомісткий у виготовленні.
Для розрахунку теплообмінника слід скористатися формулою:
Qy = K * (Tcp-Tk)
де:
- K - коефіцієнт теплопередачі матеріалу (для низьковуглецевих сталей береться 15-20, а для сірого чавуну - 50);
- Tcp - середня температура нагріваючої середовища в топці (Tmax + Tmin) / 2;
- Tk - середня температура теплоносія (Tподачі + Tобраткі) / 2.
Якщо в грубці будуть спалюватися дрова, то Tcp = (700 + 300) / 2 = 500 ° С і Tk = (80 + 60) / 2 = 70 ° С. В результаті Qy = 15 * (500-70) = 6450 ккал / год. Тобто на квадратний метр зверненої до вогню поверхні теплообмінника вийде приблизно 7, 5 кВт / год.
Для вугілля розрахунки наступні - Tcp = (1000 + 600) / 2 = 800 ° С і Tk = 70 ° С. Qy = 15 * (800-70) = 10 950 ккал / год = 12 734 Вт / год. Квадратний метр поверхні теплообмінника дасть близько 12, 7 кВт / год.
Далі ділимо необхідну для обігріву конкретного будинку потужність на обчислену цифру, в залежності від планів по використанню того чи іншого типу палива.
Наприклад, для котеджу в 150 м 2 потрібно близько 15 кВт. Якщо він опалюватися буде дровами, то буде потрібно теплообмінник з площею теплообміну в 15 / 7, 5 = 2 м 2. Це та поверхню, що звернена до полум'я і нагрівається.
У разі вибору трубчастий змійовик, то його довжина розраховується за формулою:
S = 2 * 3, 14 * D * L
де:
S - розрахункова площа;
D - діаметр трубок;
L - потрібна довжина.
Параметри сорочки з сталевого листа обчислити ще простіше, вона зазвичай являє собою два прямокутника з боків камери згоряння.
Вибір найоптимальнішого варіанта
У вже побудованому будинку масивну цегельну піч поставити буде складно. Водяне опалення в цьому випадку найкраще організовувати на базі металевої буржуйки, яку дозволяється ставити на посилений дерев'яна підлога без заливки фундаменту.
Однак якщо є можливість зробити фундаментну основу як годиться, то перевагу варто віддавати більш надійною пічної конструкції з цегли.
Водяний контур по дому для дров'яної печі найкраще робити з товстих сталевих труб і з природною циркуляцією теплоносія
Установка в даний опалювальний контур циркуляційного насоса і / або гідроакумулятора - це марна трата грошей і нуль додаткової користі. Вони лише ускладнять монтаж системи. А при відключенні світла ці пристрої і зовсім створять проблеми. Тоді як варіант обігріву без них при проблемах в електромережі продовжить спокійно опалювати будинок.
Висновки і корисне відео по темі
Вибір форми теплообмінника в дров'яну піч:
Огляд цегляної печі для водяного опалення в котеджі:
Пристрій опалювально-варильної печі з цегли з розбором порядовки конструкції:
Назвати водяне опалення на основі дров'яної печі ідеальним і високоефективним складно. Але цей варіант обігріву приватних будинком найнадійніший, а також дешевий і простий в реалізації. Тільки доповнювати такий контур циркуляційним насосом і автоматикою не треба. Вони працюють від електромережі і роблять всю системи неавтономної, нівелюючи її один з основних плюсів.