Возможные методы доработки
Для обслуживания и ремонта нагревателя его потребуется отключить от обвязки, поэтому рекомендуется установить на резьбовые патрубки бака соединения типа «американка» из латуни. Нижний патрубок подключается напрямую к системе водопровода через запорный кран. Также в этом месте можно сделать сливной отвод с краном и штуцером для подключения гибкого шланга.
Если водонагреватель располагается на улице, не будет лишним обеспечить теплоизоляцию бака. Её достаточно легко выполнить обычной базальтовой ватой. Потребуется широкий отрез стальной армирующей сетки, свёрнутой в кольцо с образованием зазора от стенок бака порядка 50–70 мм. К сетке тонкой проволокой крепится утеплитель, затем полученный кожух оборачивается вокруг водонагревателя и стягивается проволочными хомутами.
Схема с естественной циркуляцией
Чтобы понять принцип действия гравитационной системы, изучите типовую схему, применяющуюся в двухэтажных частных домах. Здесь реализована комбинированная разводка: подача и возврат теплоносителя происходит по двум горизонтальным магистралям, объединенным однотрубными вертикальными стояками с радиаторами.
Как работает самотечное отопление двухэтажного дома:
- Удельный вес нагреваемой котлом воды становится меньше. Более холодный и тяжелый теплоноситель начинает вытеснять горячую воду вверх и занимать ее место в теплообменнике.
- Нагретый теплоноситель движется по вертикальному коллектору и распределяется по горизонтальным магистралям, проложенным с уклоном в сторону радиаторов. Скорость течения невелика – порядка 0.1—0.2 м/с.
- Расходясь по стоякам, вода попадает в батареи, где успешно отдает теплоту и охлаждается. Под воздействием гравитации она возвращается в котел по обратному коллектору, собирающему теплоноситель из остальных стояков.
- Прирост объема воды компенсируется расширительным баком, установленным в самой высокой точке. Обычно утепленная емкость располагается на чердаке здания.
Принципиальная схема самотечной разводки с циркуляционным насосом
В современном исполнении гравитационные системы оснащаются насосами, ускоряющими циркуляцию и прогрев помещений. Перекачивающий агрегат ставится на байпасе параллельно подающей магистрали и функционирует при наличии электроэнергии. Когда свет отключается, насос бездействует, а теплоноситель циркулирует за счет гравитации.
Сфера применения и недостатки самотека
Назначение гравитационной схемы – теплоснабжение жилищ без привязки к электричеству, что актуально в отдаленных регионах с частыми отключениями света. Сеть самотечных трубопроводов и батарей способна работать вместе с любым энергонезависимым котлом либо от печного (раньше говорили – парового) отопления.
Разберем отрицательные стороны использования самотека:
- из-за малой скорости протока нужно повышать расход теплоносителя за счет применения труб большого диаметра, иначе радиаторы не прогреются;
- чтобы «подстегнуть» естественную циркуляцию, горизонтальные участки прокладываются с уклоном 2—3 мм на 1 м магистрали;
- здоровые трубы, идущие под потолком второго этажа и над полом первого, портят внешний вид комнат, что заметно на фото;
- затруднено автоматическое регулирование температуры воздуха – на батареи нужно покупать только полнопроходные термостатические клапаны, не препятствующие конвективной циркуляции теплоносителя;
- схема неспособна работать с теплыми полами и в 3-этажном доме;
- увеличенный объем воды в отопительной сети подразумевает длительный прогрев и большие затраты топлива.
Чтобы выполнить требование №1 (смотри первый раздел) в условиях ненадежного электроснабжения, хозяину двухэтажного частного дома придется нести расходы на материалы – трубы повышенного диаметра и облицовку для изготовления декоративных коробов. Остальные минусы некритичны – медленный прогрев устраняется путем установки циркуляционного насоса, недостаток экономичности – монтажом специальных термоголовок на радиаторы и изоляцией труб.
Советы по проектированию
Если разработку самотечной схемы отопления вы взяли в свои руки, обязательно учтите следующие рекомендации:
- Минимальный диаметр вертикального участка, идущего от котла, — 50 мм (имеется в виду внутренний размер условного прохода трубы).
- Горизонтальный раздающий и собирающий коллектор допускается уменьшить до 40 мм, перед последними батареями – до 32 мм.
- Уклон 2—3 мм на 1 м. п. трубопровода делается в сторону радиаторов на подаче и котла – на обратке.
- Входной патрубок теплогенератора должен располагаться ниже батарей первого этажа с учетом уклона обратной магистрали. Возможно, в котельной придется сделать небольшой приямок под установку источника тепла.
- На подводках к отопительным приборам второго этажа лучше поставить прямой байпас малого диаметра (15 мм).
- Верхний раздающий коллектор постарайтесь уложить на чердаке, чтобы не вести под потолками комнат.
- Используйте расширительный бак открытого типа с патрубком перелива, выведенным на улицу, а не в канализацию. Так удобнее следить за переполнением емкости. С мембранным бачком система работать не будет.
Расчет и проектирование самотечного отопления в коттедже сложной планировки стоит доверить специалистам. И последнее: магистрали Ø50 мм и более придется исполнять стальными трубами, медью либо сшитым полиэтиленом. Максимальный размер металлопластика составляет 40 мм, а диаметр полипропилена выйдет просто угрожающим из-за толщины стенок.
Преимущества и недостатки
Конструкции со встроенным теплообменником имеют массу преимуществ:
- Система энергоэффективна и экономична. Кирпичная кладка не потребует серьезных финансовых вложений, затраты на трубы и радиаторы будут в любом случае, а теплообменник на порядок дешевле готовых котлов. При эксплуатации печи, затраты на обогрев дома составят несколько тысяч рублей на закупку дров за зимний период.
- Дизайн кирпичной печи скрывает неказистые элементы, при желании в систему можно добавит камин или декор.
- Обогрев помещения не зависит от местонахождения конструкции, радиаторы устанавливаются в любом месте
- Кирпичная печь остывает долго, водный контур будет горячим еще несколько часов после прогорания дров.
Некоторые издания к плюсам системы водяного контура относят возможность его установки в уже готовую печь, что в принципе возможно, но на практике такой вариант связан с большим количеством проблем, которые предстоит решить.
Разборка и последующая сборка печи самое необходимое, что придется сделать. Цена исправления неправильно установленного регистра сопоставима со стоимостью новой печки, поэтому за такими работами обращайтесь к профессионалам.
Недостаток такой конструкции является продолжением её достоинств, чтобы самому сделать печь с теплообменников необходим опыт, как в кладке кирпичей, так и в монтаже систем отопления. Если опыт приходит с годами и количеством изученного материала, то при строительстве печи с водяным контуром следует учитывать её недостатки:
Очаг является пожароопасным элементом, необходимо позаботиться о мерах препятствующих попаданию огня на легковоспламеняемые предметы,
Печь занимает значительную площадь дома, проектируйте комнаты заранее, включите большой обогревательный в дизайн помещения,
Около печки температура будет всегда выше, чем в остальном помещении,
Процесс нагрева печи нельзя мгновенно остановить. Если используете систему с закрытым контуром и циркулярным насосом, отключение электричества (даже кратковременное на несколько минут) и остановка насоса приведут к закипанию воды в теплообменнике. Чтобы этого избежать предусмотрите комбинированную систему движения воды в контуре.
При нерегулярном использовании системы отопления воду из неё необходимо сливать, что ведет к преждевременному износу всей конструкции. В противном случае вода замерзнет, что приведет к разрушению всего комплекса устройств.
Нельзя разжигать печь без воды в контуре
Это приведет к разрушению регистра и реконструкции печи, чтобы использовать печь в летнее время, не «включая» батарее применяют оригинальные конструкции установки теплообменников.
Существует риск отравления угарным газом, как и при использовании всех твердотопливных средств отопления, особое внимание необходимо уделить правильному изготовлению дымохода.
Сделать в доме отопительную систему на основе печи с теплообменником и батареями – экономически выгодное решение, но к проектировке и строительству необходимо подходить грамотно, учитывая все нюансы работ.
Про теплообменник
При сооружении печи из кирпича с котлом водяного отопления своими руками следует учитывать множество факторов и рассчитывать проект в комплексе. Любой вид материалов и конструкций имеют свои достоинства и недостатки.
Смонтировать регистр с водой в печь можно несколькими способами:
- Внутри очага,
- В дымоходе,
- В теле печи, рядом с очагом.
В зависимости от места расположения, выбирают материал для теплообменника и его форму:
- Медные – эффективные, благодаря высокой теплопроводности металла, но из-за низкой температуры плавления меди, необходимо постоянная циркуляция воды в системе,
- Стальные – для котлов применяются жаропрочную сталь с толщиной стенки 4-5 мм. Для долгой службы стальных конструкций воду из них сливать не рекомендуется.
- Нержавеющая сталь – дорогой, но наиболее подходящий материал для котла. К недостаткам можно отнести только трудоемкость изготовления.
При выборе вида материала и места установки теплообменника стоит помнить, что расположив водяной контур в очаге, в летнее время вся система будет нагреваться, чтобы этого избежать придется выводить отдельные батареи для снятия лишнего тепла.
При установке теплообменника в дымоходе, в конструкцию печи вносят дополнительные заслонки, которые не нагревают котел во время летней эксплуатации печи. При этом следует учитывать, что теплообменник должен быть большего объема, чем при встраивании его в очаг. Кроме этого, котел не должен снижать пропускную способность дымовых каналов.
Расчет мощности и размеров
Для нормального обогрева помещения необходимо правильно рассчитать площадь регистра и его мощность. Для кирпичной печи достаточно приблизительного расчета, точный сделать невозможно, из-за множества факторов и переменных.
Из практики известно, что для отопления 10 м2 помещения требуется 1-1,5 кВт энергии. С одного квадратного метра теплообменника можно получить 5-10 кВт. Чтобы определить мощность регистра более точно, необходимо учесть:
- Месторасположения змеевика в печи,
- Вид топлива – дрова, уголь. При сжигании, дрова дают меньше тепловой энергии.
- Примерную температуру в очаге и месте расположения теплообменника,
- Среднюю температуру воды во всем контуре,
- Коэффициент теплоотдачи материала, из которого сделан змеевик.
По мере сгорания топлива, мощность теплообменника будет снижаться, поэтому рассчитанную площадь змеевика лучше увеличить на 10-15%.
Как выбрать камин с водяной рубашкой
Выбор подходящего камина с встроенным водяным контуром, задача не из легких. При подборе подходящего оборудования, учитывают несколько важных факторов и характеристик каминной топки:
Принцип работы – камины на дровах с водяным контуром, выпускаются длительного и обычного горения. Классические версии, малоэффективны. Дрова в топке сгорают за 2-3 часа. Твердотопливный отопительный камин длительного горения с водяным контуром, работает от 4 до 6 часов от одной закладки дров.
Материал топочной камеры – камины производят из стали и чугуна:
- Металлический камин, изготовленный из конструкционной или нержавеющей стали, быстро прогревается и начинает отдавать тепло, но также быстро остывает. Преимущество – небольшой вес изделия, не более 100 кг и относительно небольшая стоимость. Срок службы 12-15 лет.
Чугунный камин, хорошо аккумулирует тепло. После затухания пламени, еще несколько часов поддерживает нагрев теплоносителя. Чугунную конструкцию отличает большой вес топки. Стоят чугунные камины дорого, что объясняется особенностями производства. Срок службы не менее 30 лет.
Помимо принципа работы и материала камина, при подборе учитывают еще два параметра: необходимую мощность и производителя.
Как рассчитать мощность камина
Сложность расчетов мощности камина с водяным контуром обогрева, заключается в том, что производитель указывает в технической документации сразу два значения. Приводятся параметры общей производительности и мощности самого теплообменника.
Первое значение указывает на то, какую площадь камин сможет прогреть, используя комбинированный принцип нагрева. Вторым коэффициентом (мощностью теплообменника), обозначают количество тепла, поступаемого в радиаторы отопления.
Методика расчетов, принимая во внимание указанные параметры, следующая:
Вычисления по общей мощности – расчеты проводят по формуле 1 кВт = 10 м². Соответственно, для дома на 110 м², подойдет 11 кВт камин. Но, приведенные расчеты действительны, только если планируется топить постоянно. Если такой возможности нет, подбирают камин в 1,2-1,5 раза мощнее.
Вычисления по теплообменнику – второй указанный коэффициент мощности, это производительность теплообменника. Камины работают по принципу комбинированного нагрева. В комнате, где установлена каминная топка, будет тепло за счет конвекционного нагрева. Помещение не нуждается в радиаторах. От общих размеров отапливаемых помещений, отнимают площадь комнаты с камином.Подбирают коэффициент производительности теплообменника по формуле 1 кВт = 10 м². Если планируется водяное отопление от камина с естественной циркуляцией, добавляют запас мощности в пределах 10%.
Объем теплообменника в камине должен быть достаточным, чтобы обеспечить равномерный прогрев теплоносителя. В технической документации указываются допустимые границы значений.
Чтобы определить, насколько выбранный камин соответствует данному параметру, подсчитывают общий объем теплоносителя в системе отопления здания. Рабочие параметры теплообменника, указанные в документации, должны на 10% превышать характеристики радиаторной системы.
Для удобства и облегчения подбора подходящего камина с водяным контуром, разработаны специальные онлайн калькуляторы. После ввода необходимых значений, программа самостоятельно подберет оптимальный вариант.
Производители каминов с водяной рубашкой
Камины с встроенным контуром, разрабатывают несколько российских и зарубежных заводов. Благодаря популярности, постоянно внедряются новые решения. Камины выпускаются в классическом и современном исполнении. Имеют красивое оформление и высокую теплоотдачу.
Особой благосклонностью потребителя, что показывает неизменный спрос на продукцию, пользуются следующие модели (для удобства список распределен по территориальному признаку):
- Российские камины:
- Везувий ПК-01,
ЭкоКамин Бавария,
Бранденбург Призма,
Metafire ВАРТА АКВА.
Итальянские камины:
La Nordica Termo Isotta,
EdilKamin Warm CS.
Бельгия: EFEL Harmony III.
Немецкие камины:
Spartherm,
Shmid.
Сербские камины: MBS Thermo Vesta plus.
Швеция: Keddy K 836.
Французские камины: Chazelles.
Чешские камины:
Romotop TALA 11 и Romotop Granada,
ABX Belt 10 Аква.
При выборе, стоимость камина зачастую имеет решающее значение. Цены на продукцию имеют разбежку от 80 до 500 тыс. руб., в зависимости от производителя, функциональных возможностей, мощности и предназначения.
Цены на российские камины, находятся в бюджетном сегменте. МЕТА Ангара Аква, продается, начиная от 40 тыс. руб., а Бранденбург Призма от 34 тыс. руб. Европейские аналоги, стоят в 3-4 раза дороже.
Монтаж водяного контура
Самое сложное — монтаж теплообменника. Перед его монтажом нужно предварительно произвести прессовку давлением 5-6 бар. Лучший вариант: когда сначала устанавливается теплообменник, а вокруг него выполняется кладка печи. Встроить теплообменник в эксплуатируемую печку очень сложно. В этом случае лучше пожертвовать КПД и установить теплообменник вне печи.
При монтаже нужно оставлять зазоры на температурное расширение между теплообменником и стенками печки не менее 15-20 мм.
Выходные трубы из теплообменника, несущие теплоноситель, присоединяются на резьбу. Устанавливается запорный клапан. Далее выполняется разводка водяного контура в соответствии с разработанным проектом по чертежу. На радиаторы монтируются сливные клапаны. Все фитинги и арматура применяется только с термостойкими уплотнителями.
Кладка кирпичной печи
Приступая к кладке, должна быть готова основа из бетона, бута и уложена гидроизоляция. Затем нужно определиться, с порядовкой. Схем порядовок очень много. Но, если проконсультироваться с хорошим специалистом-печником, можно разработать сугубо свой вариант. Кирпичная печь для дома должна быть относительно простой в изготовлении.
Ниже будет приведен вариант технологии укладки комбинированной небольшой кирпичной печи для дома. Ее габариты – 3,5 на 4 кирпича. В наличии: варочная плита, топка, поддувало, дымоход горизонтальный с переходом в прямой вертикальный дымоход.
Укладку предваряет определение месторасположения печи, какой у нее будет фундамент и какова будет ее конструкция.
Кладка печи начинается с первого ряда, выкладываемого всплошную. Вроде все просто, но он самый ответственный. Ровность всей конструкции от него зависит. Поэтому укладывая его, нужно тщательно проверять горизонталь ватерпасом, угольником проверять угол 90 градусов и рулеткой перепроверять диагональ. Для точности вертикали, после первых двух рядов по четырем углам к потолку нужно натянуть отвес и зафиксировать его, чтобы кладка была в отвесе.
Второй ряд – перевязочный. Выкладывая их, швы между кирпичами заполняются плотно, их толщина не должна превышать 8 мм. После укладки второго ряда, между первым и вторым можно заложить гвозди по 4 углам и к ним зачалить нитку отвесов.
Третий ряд — выкладывается поддувало и ставить дверцу поддувала.
Четвертый ряд – продолжается выкладка поддувала, плавно переходящая в формирование топочной. С него же и начинается нижняя часть горизонтального дымовыводного канала. В нем же ставится дверца для подчистки от золы.
Пятый ряд – дверца поддувала перекрывается целым кирпичом. Замка делать не нужно, так как размер дверцы мал. Продолжается формироваться дымовыводной канал.
Ориентируясь на схему-порядовку, продолжается выкладка печи. Дверцу в топку устанавливают, как правило, в седьмом ряду. На этом же ряде ставится и колосниковая решетка.
Нижняя задвижка устанавливается в восьмом ряду. Если нужно увеличить тягу для процесса быстрой растопки печи, то нижний дымоход перекрывают. Это делают также и тогда, когда нужно отопить дом не нужно, а вот приготовить пищу нужно по-быстрому. Если нижний дымоход перекрыт, то горячие газы разу идут в трубу.
Важно, чтобы при выкладке дымохода внутренняя его поверхность была гладкая. Поэтому внутреннюю поверхность должны формировать только целые кирпичи. Тогда дымоход будет правильно функционировать
Тогда дымоход будет правильно функционировать.
В десятом ряду перекрывается топочная дверца.
В двенадцатом ряду начинается отделка огнеупорным кирпичом топливника. Из-за того, что расширение при температурах у обычного и огнеупорного кирпича разные, их не скрепляют раствором, чтобы не трескался корпус печи. При укладке наружной стенки и огнеупорной часть печи, между ними нужно оставить зазор около 1 см. Для точности и удобства это делают путем размещения между этими кладками картона нужно толщины. Позже он сгорает и оставляет нужный зазор.
Стенки огнеупорного кирпича нужно сделать тоньше, подрезав их болгаркой. Для того чтобы установить колосниковую решетку на нижнем ряду огнеупорного кирпича болгаркой следует прорезать пазы или четверть. В нее тогда легко может лечь решетка. Ее не нужно фиксировать раствором, так как периодически ее нужно будет вынимать. На верхнюю часть топки ставится варочная плита и далее, продолжая с двенадцатого ряда, выкладывается из кирпича дымоход и дымоходный канал соответственно чертежу печи.
Не доходя трех рядов кирпича (около 21 см) до деревянного потолка, ставится верхняя задвижка. Формируется дымоходная труба уже через четыре ряда кирпича после установки верхней задвижки. Канал дымохода должен иметь размер 12 на 12 сантиметров. Верх трубы должен накрываться оголовком из металла.
При планировании месторасположения печи нужно учесть, что дымоход должен возвышаться над коньком не меньше, чем на 50 см, если он ближе трех метров к коньку. А также, если дымоход от конька отстоит более чем на 3 метра, то верх дымохода не должен быть ниже, чем 10 градусов от верхнего уровня конька.
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.
