Як вибрати піч з водяним контуром – теплообмінником
![Выбор печки с водогрейным теплообменником](https://otivent.com/wp-content/uploads/2018/07/Pech-dlja-doma-s-vodjanym-konturom.jpg)
У минулому столітті приватні одноповерхові оселі часто обігрівалися дров’яною піччю, під’єднаною до регістрів чи батарей самопливної системи. Всередині обігрівача ставився металевий бак – котел з водою, що нагрівався полум’ям топки. Така схема зберігає привабливість завдяки енергонезалежності та невимогливості до якості дров. Наша задача – допомогти домовласникові вибрати піч з водяним контуром для опалення будинку, а також розповісти про її підключення і експлуатацію.
Печі з водяним контуром – 3 різновиди
Для реалізації пічного обігріву, поєднаного з радіаторною системою приватного будинку, застосовується 3 види печей з водяним контуром:
- металеві – сталеві та чавунні буржуйки з вбудованим змійовиком для нагрівання теплоносія;
- камінні топки з теплообмінником чи водяною сорочкою;
- опалювально-варильні печі з цегли, обладнані залізним котлом.
Примітка. Буржуйки для бань з баком і змійовиком конструктивно схожі на перераховані агрегати. Пристосувати банну піч для потреб парового опалення теоретично можливо, але надто клопітно і незручно з точки зору експлуатації.
![Піч дров'яна металева з теплообмінником Конструкція дров'яної грубки з теплообмінником](https://otivent.com/wp-content/uploads/2018/07/Ustrojstvo-pechi-s-vodjanym-konturom.jpg)
До цієї компанії варто додати альтернативний варіант – сталеві буржуйки на дровах, виготовлені своїми руками. Ці пічки заслуговують на увагу, оскільки не поступаються заводським за надійністю і тепловіддачею, зате обходяться вдвічі дешевше. Зовнішній вигляд буржуйки не завжди грає важливу роль.
Пропонуємо розглянути печі кожної групи окремо, загострюючи увагу на позитивних і негативних моментах, важливих для домовласника.
Недоліки металевих буржуйок
В дров’яних печах заводського виготовлення теплоносій підігрівається трьома способами:
- У верхній зоні топки або поруч з виходом димових газів встановлений водотрубний теплообмінник.
- Одна стінка камери згоряння (верхня чи бічна) контактує з водяним прошарком, що нагадує сорочку твердопаливного котла.
- Кілька труб з теплоносієм огинають напівкруглі стінки топки. Знизу і зверху їх кінці врізаються в загальні колектори, як показано на кресленні.
![Піч з водяним контуром «Бренеран» – принцип роботи Конструкція обігрівача «Булер'ян»](https://otivent.com/wp-content/uploads/2018/07/Ustrojstvo-pechi-Breneran-s-vodjanym-konturom.jpg)
Довідка. Приклад водогрійної буржуйки з частковою водяною сорочкою – піч для опалення будинку «Термофор Гідравлік», з бічними трубами – перероблені конвекційні обігрівачі «Аква-Булер’ян».
Виробники часто комплектують пічки додатковим електричним нагрівачем – ТЕНом потужністю 1…15 кВт. Мета – підтримати температуру теплоносія та повітря в приватному будинку після вигоряння порції твердого палива. Деякі моделі обладнані варильною поверхнею на 1–2 конфорки.
Реальна перевага металевих опалювальних агрегатів – низька вартість і швидкість монтажу порівняно з муруванням цегляної печі. Приклад: ціна обігрівача «Аква-Булер’ян» потужністю 5 кВт становить 11300 грн або 445 у. о. (без димоходу). При встановленні буржуйки своїми руками ви витратите ще 50–100 у. о. на супутні матеріали.
![Піч для опалення будинку з водотрубним теплообмінником Схема ТТ-котла «Термофор»](https://otivent.com/wp-content/uploads/2018/07/Ustrojstvo-pechi-Termofor-s-vodjanym-konturom.jpg)
Зауваження. Вартість димохідної труби, потрібної для будь-якої печі, не враховується. Ціна сильно залежить від висоти димаря, конструкції каналу і схеми прокладки.
Тепер розберемося з недоліками:
- що б не стверджували виробники і продавці, максимальний ККД повітряно-водяних печей на дровах і вугіллі становить 60%;
- агрегат однаково швидко нагрівається і остигає;
- теплообмінника зазвичай вистачає на обігрів 2–3 невеликих кімнат (по 1 радіатору в кожній);
- водяний контур печі швидко прогорить без системи циркуляції теплоносія.
![Печі опалення з водяним контуром в приватному будинку Дров'яна грубка в інтер'єрі кімнати](https://otivent.com/wp-content/uploads/2018/07/Pech-v-inerere-doma.jpg)
Роз’яснімо останній пункт. Якщо рух води через змійовик припиниться, теплообмінник перегріється. Спочатку вода закипить, потім випарується і розірве найслабкіше з’єднання. Пізніше водяний контур прогорить і остаточно вийде з ладу.
Також згадаємо питання естетики. Постійно використовуючи піч для опалення житла, ви не отримаєте красивої картинки, яку люблять показувати виробники на фото. Буржуйка досить швидко забрудниться, в приміщенні з’явиться деревний чи вугільний пил, запах диму.
Камінні топки – плюси і мінуси
Прямокутна піч з водяним контуром, виготовлена у вигляді каміна, конструктивно набагато ближча до ТТ-котла. Бічні стінки паливної камери омиваються теплоносієм, лицьова і верхня частина підігріває повітря приміщення. Днище отримує мало теплоти, тому не враховується.
Позитивні сторони камінних топок, оснащених водяною теплообмінною сорочкою:
- ефективність спалювання палива – до 70%;
- прийнятна вартість (порівняно з цегляними печами);
- простий і швидкий монтаж;
- піч-камін, обладнаний прозорими дверцятами, відмінно впишеться в інтер’єр кімнати.
Довідка. Камінна водяна топка «Термофор Акваріус» з тепловіддачею 12 кВт вартує близько 600 у. о. Додаткові витрати оцінити складно, їх величина залежить від способу декоративного оформлення каміна. Бюджетний варіант: ставите обігрівач на міцну основу, підключаєте до радіаторної мережі, а облицювання робите самостійно чи відкладаєте на потім.
![Камінна топка з водяним контуром Схема камінної топки Акваріус](https://otivent.com/wp-content/uploads/2018/07/Ustrojstvo-kaminnoj-topki-s-vodjanym-konturom.jpg)
Мінуси металевих топок схожі на недоліки печей:
- камін швидко розігрівається і охолоджується, потребує безперервної циркуляції теплоносія;
- забезпечує теплом обмежене число батарей;
- через перепад температур на внутрішніх стінках утворюється конденсат і відкладається наліт сажі;
- повна схожість з натуральним каміном досягається за рахунок оформлення – декоративної цегляної кладки або гіпсокартонної обшивки.
Використовуючи камінну топку як основне джерело теплової енергії, не розраховуйте на тривале горіння з 1 закладки палива. Приклад: корисний об’єм камери згоряння вищезгаданого «Акваріуса» – всього 62 літри, та повністю забити топку дровами не вийде. Доведеться підкидати поліна кожні 3–4 години.
![Очистка камінної топки від сажі Очищення камінної топки](https://otivent.com/wp-content/uploads/2018/07/Sazha-na-stenkah-kaminnoj-topki.jpg)
Примітка. Більшість сталевих печей страждає аналогічним недоліком – в режимі інтенсивного горіння дрова треба підкидати досить часто.
Сильні і слабкі сторони цегляних печей
Теплообмінники встановлюються в піч двома способами – прямо в топку або в газохід, на шляху розпечених продуктів горіння. Кожен варіант відрізняється своїми нюансами:
- котел в камері згоряння швидко прогрівається від полум’я, але утворює конденсат і сажу на стінках;
- в разі закипання і утворення пари бак може розірватися прямо в топці і розвалити цегляне мурування;
- теплообмінник всередині димового каналу набагато безпечніший, але гріється повільніше, бо отримує менше тепла.
Довідка. Змійовик, поміщений в газохід, повинен мати вдвічі більшу теплообмінну площу порівняно з котлом в топці.
![Цегляна піч з водяним контуром – встановлення теплообмінника Способи монтажу теплообмінника в цегляній печі](https://otivent.com/wp-content/uploads/2018/07/Kirpichnaja-pech-s-vodjanym-konturom.jpg)
Головний недолік будь-якого цегельного опалювача – висока вартість матеріалів і будівельних робіт. Припустімо, ви вирішите заощадити і скласти піч самостійно. Тут потрібен досвід, час і технічна можливість – починати будівництво посеред обжитого будинку непросто. Оптимальний варіант – закладати фундамент печі на етапі зведення стін.
За що цінуються кам’яні печі з теплообмінником:
- термін служби незрівнянно більший за будь-який теплогенератор – мінімум 50 років;
- здатність накопичувати тепло, довго обігрівати суміжні приміщення після згасання топки;
- максимальний ККД – 70…75%;
- в натопленій печі добре вигорає сажа, яка спочатку з’являється на стінках бака і в димоході;
- деякі пічні споруди – канальна «голландка», «шведка», ковпакова конструкція Кузнєцова – можуть спокійно опалювати двоповерховий будинок.
Цікавий факт. Водонагрівальну секцію можна додати до будь-якої цегляної грубки. Досвідчені майстри-пічники знають, як змінити схему та порядовки для встановлення теплообмінного водяного регістра.
Поради щодо вибору водогрійної грубки
Рекомендація номер один: для нагріву теплоносія в мережі водяного опалення краще використовуйте твердопаливний котел. Можна купити чи зварити агрегат тривалого горіння з об’ємом завантажувальної камери більше 100 літрів. Сучасні ТТ-котли направляють 75-80% енергії спалювання на розігрів води і майже не піднімають температуру навколишнього повітря.
Якщо з різних причин ви хочете ставити піч з теплообмінником, прислухайтеся до наступних порад:
- Чавунна або сталева буржуйка добре підійде для невеликої дачі площею 40–80 м². Опалювача вистачить на конвекційний обігрів центральної кімнати, в сусідніх приміщеннях встановіть батареї.
- Камінна топка або залізна грубка, оснащена панорамним склом, стане вдалим рішенням для вітальні. Одна умова: застосовуйте піч як додаткове джерело тепла, а основне навантаження хай несе газовий чи дров’яний теплогенератор. Тоді вдасться зберегти чистоту і порядок в кімнаті.
Приклад схеми спільного підключення коминка, газового двоконтурного котла і радіаторного опалення - На етапі будівництва будинку однозначно закладайте піч з цегли. Це кращий варіант порівняно з залізними буржуйками.
- Теоретично потужності камінної топки вистачить на опалення квадратури 100–120 м². Практика показує: без допомоги другого теплогенератора її доведеться завантажувати дровами з інтервалом 3–4 години. Тому розраховуйте на меншу площу обігріву.
Важливий момент. Всі дров’яні печі, обладнані водяним контуром, об’єднує одна особливість: через інтенсивний відбір теплоти поверхні змійовика і стінки димоходу рясно покриваються сажею. Єдиний вихід – топити грубку на максимумі, щоб наліт сажі вигоряв від високої температури. Підтримувати такий режим не завжди зручно.
Як вибрати конструкцію і розрахувати площу теплообмінника цегляної печі:
- Якщо регістр знаходиться всередині топки, 1 м² його площі передаватиме воді до 10 кВт теплоти. Приклад: для обігріву приміщення 80 квадратів потрібно близько 8 кВт енергії, поверхня теплообміну – 0.8 м².
- Змійовик у димохідному каналі матиме меншу ефективність. Розраховуйте на тепловіддачу 400–500 Вт з 1 м² регістра.
- Для зручності очистки котел краще зробити пласким – у вигляді бака з підвідними патрубками. Ребристі конструкції з круглих трубопроводів вичищати складніше. Для монтажу всередині газоходу краще зваріть регістр з профільних труб.
- Матеріал теплообмінника – низьковуглецева сталь марки Ст10…Ст20 завтовшки 4–5 мм. Допускається застосовувати жаростійку або нержавіючу сталь 2–4 мм, але її треба зварювати в середовищі інертного газу – аргону.
- Використовувати готові чавунні батареї категорично не рекомендується. Причини: метал дає тріщини від температурного шоку, а ущільнення між секціями з часом вигорить, з’явиться витік теплоносія.
Порада. Не завищуйте теплообмінну площу контуру «про запас». Тіло печі отримає набагато менше теплоти, а вода в регістрі може перегрітися й закипіти. Не ризикуйте і не закладайте в димохід труби з гофрованої нержавіючої сталі – її реальну якість і площу визначити складно.
Домашні умільці постійно висувають різні ідеї щодо вдосконалення опалювачів. Заслуговує на увагу варіант зі сталевими пласкими батареями, що служать пічними теплообмінниками. Огляд цього варіанту дивіться на відео:
Схеми підключення водяного контуру
В рамках цієї публікації ми не розповідатимемо про способи виготовлення пічок, а відразу перейдемо до обв’язки. Якщо ви бажаєте самостійно зробити водонагрівальну піч, радимо ознайомитися з інструкцією з виготовлення печі-котла «Бубафоня» та мурування коминку з цегли.
Після придбання заводської грубки з теплообмінником уважно вивчіть інструкцію з експлуатації. В документації завжди вказані діаметри патрубків і способи з’єднання водяного контуру з опалювальними приладами. Зазвичай застосовується 2 схеми:
- Відкрита система з гравітаційним (природним) рухом теплоносія.
- Радіаторна мережа закритого типу з примусовим рухом води від насоса.
![Камін з водяним контуром – схема підключення до самопливної системи опалення Схема обв'язки водяного теплообмінника печі з гравітаційною системою](https://otivent.com/wp-content/uploads/2018/07/Podkljuchenie-kaminnoj-topki-k-samotechnoj-sisteme-otoplenija.jpg)
Примітка. У самопливних схемах нерідко використовуються циркуляційні насоси, встановлені на байпасі. Мета – зменшити перепад температур води на котлі, підвищивши її швидкість. За відсутності електроенергії система продовжить роботу в гравітаційному режимі.
Самоплив організовується за рахунок збільшення діаметрів магістралей і ухилів горизонтальних ділянок. Мінімальний перетин основного колектора гравітаційної схеми – 32 мм (дюйм з чвертю), величина нахилу – 3…5 мм на 1 погонний метр. Відкритий розширювальний бак ставиться у верхній точці, туди йде все повітря з системи.
![Піч на дровах з водяним контуром – схема підключення до закритої системи опалення Як підключити водяний контур камінної топки до батарей](https://otivent.com/wp-content/uploads/2018/07/Podkljuchenie-kaminnoj-topki-k-zakrytoj-sisteme-otoplenija.jpg)
У закритій схемі, зображеній вище на малюнку, теплоносій знаходиться під тиском (мінімум 1 Бар «на холодну») і рухається під напором насоса. Мембранний розширювальний бачок розташовується в нижній точці і підключається до зворотної магістралі через відсікаючий кран. На подачі обов’язково монтується група безпеки з манометром, запобіжним клапаном і розповітрювачем.
Порада з вибору схеми. Купуючи піч для будинку з водяним опаленням, домовласник, очевидно, розраховує на автономну роботу системи. Звідси висновок: для спільної роботи з водогрійною піччю найкраще підійде самопливна схема. Після відімкнення світла циркуляція в контурі не припиниться, а теплообмінник не прогорить.
![Пічне водяне опалення – схема відкритої системи з природною циркуляцією води Гравітаційна система одноповерхового будинку](https://otivent.com/wp-content/uploads/2018/07/Samotechnaja-sistema-otoplenija-ot-kirpichnoj-pechi.jpg)
Заключний висновок
Варіант об’єднання водяних опалювальних систем з печами не можна назвати ідеальним. Більш того, ми настійно рекомендуємо уникати подібних схем і встановлювати нормальні котли. Виняток – особливі обставини і умови проживання, наприклад, перебої з електрикою чи придбання будинку з готовою дров’яною піччю, куди вже вбудований водогрійний контур.