Как собрать и установить кирпичную печь в частном доме с котлом водяного отопления

Несмотря на глобальный прогресс в сфере газификации, в отдельных населенных пунктах отсутствует магистральная подача топлива. В качестве альтернативы можно соорудить печь из кирпича с котлом водяного отопления своими руками. Это позволит снизить расходы на обогрев здания и решить проблему с отсутствием ГВС.

Печь из кирпича с котлом водяного отопления позволит снизить расходы на обогрев.

Особенности кирпичной печи с котлом водяного отопления

С глубокой древности люди обогревали дома дровами. Это дешевый и эффективный способ организации системы отопления, который пользуется спросом и сегодня. В городах и коттеджных поселках, где отсутствует центральная газификация, печные системы становятся достаточно востребованными. Однако они не способны прогреть большое помещение с несколькими этажами, мансардой и подвалом.

Для увеличения КПД от горения дров можно подключить к печи водяной контур. Он обеспечит равномерное распределение тепла по всем частям здания и предоставит доступ к горячей жидкости для бытовых нужд.

Характеристики системы

При выборе печной системы для дома необходимо уточнить следующие ее параметры:

1. Мощность. Производительность установки влияет на ее габариты и вес. Если печь небольшая, то для нее не нужно обустраивать прочный фундамент. Для более массивных агрегатов требуется надежное основание.
2. Обогреваемая площадь. Она определяет эффективность отопления. Для 50 куб. м помещения нужен котел мощностью 2 кВт.

Устройства с водяным контуром используются в коттеджах площадью более 180 кв. м.

Принцип работы

Помимо отсека для загрузки топлива в печи установлен теплообменник. Он вмонтирован в дымоход или топку. Вода, проходящая через регистр, подвергается нагреву, затем отправляется в трубы и радиаторы, обеспечивая эффективную теплоотдачу. Циркуляция жидкости в контуре создается разницей температур либо насосом.

Устройство печи из кирпича с котлом водяного отопления.

В процессе нагрева вода увеличивается в объеме, поэтому для исключения взрыва оборудования используется расширительный резервуар. В моделях с закрытым контуром его устанавливают в любых удобных местах. Если речь идет об открытых системах, емкость находится на максимальной высоте.

Давление стравливается с помощью автоматического воздухоотводчика.

Преимущества

У печей с водяным теплоносителем есть несколько положительных качеств:

1. Энергоэффективность и экономичность. Для возведения конструкции не нужны большие финансовые затраты. При этом для закупки дров на весь зимний сезон придется потратить не больше 5–10 тыс. руб.
2. Дизайн. Печи дополняют интерьер любого помещения и скрывают дефектные участки.
3. Автономность и независимость от магистралей газоснабжения. Сооружение можно обустроить в любом доме независимо от его расположения.

Помимо интенсивной теплоотдачи такой агрегат поддерживает высокую температуру воды в контуре в течение долгого времени.

Какие нужны трубы

Вместо радиаторов обычно используются патрубки (80-120 мм диаметром). Они лучше подходят для печей (обеспечивают достаточный объем воды в системе).

Главное здесь – правильно выбрать материал:

• Нержавеющая сталь;
• Металлопластик;
• Полипропилен.

На заметку! Для кирпичных печей, обогреваемых дровами, лучший вариант – сталь. Она способна выдерживать высокие температуры (до 100 Cº и более). Другие материалы не рассчитаны на подобную нагрузку (максимум – 95 Cº).

Типы систем

Печи с водяным контуром различаются особенностями циркуляции теплоносителя. В одних системах движение жидкости обеспечивается разницей температур, а в других – с помощью насоса.

Естественная

Циркуляция жидкости обусловлена физическими процессами и не зависит от электроснабжения. При этом для корректной работы системы требуется монтаж труб с увеличенным диаметром. Разогрев печи занимает больше времени, но она медленнее остывает.

Естественная циркуляция не зависит от электроснабжения.

Принудительная циркуляция

В оборудовании установлен насос, который работает в непрерывном режиме и отвечает за постоянное перемещение теплоносителя между радиаторами. Его недостатком является зависимость от электроснабжения. Если в вашей местности часто бывают перепады напряжения или прочие сбои в сети, лучше установить блок бесперебойного питания с аккумуляторными батареями.

Изготавливаем ИБП и подключаем стабилизатор напряжения газового котла

ИБП — это источник бесперебойного питания. Он нужен для того, чтобы оборудование продолжало работать, когда электричество отключат. А стабилизатор защитит котел от перегрузок при частых скачках напряжения в сети.

Источник беперебойного питания можно приобрести в магазине. Но если сделать самому — получится дешевле

В магазинах продаются разнообразные бесперебойники и стабилизаторы. Стоят они недёшево. Можно попытаться сделать бесперебойный блок самостоятельно. Изготовить же стабилизатор самому невозможно. Правила его выбора таковы:

1. Для 220-вольтовой сети выбирайте однофазный стабилизатор, для 380-вольтовой — двухфазный.
2. Мощность — от 20 до 40 кВт в зависимости от объёма котла.
3. Стабилизатор может устанавливаться на пол или крепиться на стену — на его работу это не влияет.

Ориентируйтесь на следующие технические характеристики стабилизатора:

• тип — электронный или релейный;
• время отклика — несколько миллисекунд;
• диапазон напряжения на входе — от 140 до 260 вольт;
• диапазон рабочих температур — от +5 до +40 0C.

Стабилизатор крепят рядом с котлом в сухом месте, куда исключён доступ воды. Его нельзя перегревать и замораживать.

Стабилизатор для газового котла поможет сохранить напряжение в сети на нужном для работы отопителя уровне

Как собрать источник бесперебойного питания своими руками

Для производства ИБП необходимы:

• токовый преобразователь (220 вольт). Он нужен, чтобы к котлу от аккумулятора поступало напряжение 220 вольт;
• аккумулятор (хорошо зарекомендовали себя гелиевые);
• зарядное устройство (минимум 15 ампер).

Инструкция по сборке ИБП выглядит так:

1. Преобразователь соединяют с аккумулятором при помощи проводов сечением от 4 миллиметров, соблюдая полярность. Обычно в местах соединения есть указатели «+» и «-» (иногда полярность обозначается разным цветом проводов). Плюс от преобразователя должен идти к плюсу от аккумулятора. То же самое и с минусовым проводом. Преобразователь подключают к аккумулятору с помощью двух проводов. Их сечение должно быть не менее 4 миллиметров
2. Котёл соединяют с преобразователем через розетку. Она уже имеется «в комплекте», ничего дополнительно монтировать не нужно. Таким образом, три части одной системы — котёл, преобразователь и аккумулятор — оказываются соединёнными между собой.
3. Когда аккумулятор разряжается, к нему подключают зарядное устройство.

Преобразователь подключают к аккумулятору с помощью проводов, соединяя плюс с плюсом, а минус с минусом

Такой агрегат не будет срабатывать автоматически. Его придётся включать самостоятельно, когда электричество вдруг пропадёт.

Подготовительные мероприятия

Организация печного отопления подразумевает подготовку чертежей, выбор подходящего местоположения для труб и радиаторов, а также грамотный расчет мощности. Дальше изготавливается или покупается регистр и производится кладка конструкции со встроенным теплообменником.

Расчет мощности и габаритов

КПД теплообменника определяется материалами, из которых он изготовлен. Чугунные изделия серий МС-110-300 и МС90-300 обладают мощностью 0,14–0,16 кВт/кв. м для ребра. Учитывая такие цифры, можно спрогнозировать количество секций для обогрева каждого контура. На 10 кв. м площади нужно не меньше 1 кВт. Для здания на 60 кв. м. требуется регистр мощностью 5,5 кВт.

На КПД теплообменника влияют материалы, из которых он изготовлен.

Габариты печной системы составляют 1020x1160x2380 мм. Теплообменник имеет размеры 750x500x350 мм.

Необходимые материалы и инструменты

Для сборки печи нужно подготовить:

1. Достаточное количество шамотного и полнотелого кирпича с огнеупорными свойствами.
2. Топочную и поддувальную дверки.
3. Колосниковую решетку.
4. Стальные уголки и полосы.
5. Задвижки для печей и варочной камеры.
6. Предтопочный лист.

Из инструментов потребуются базовый набор печника и емкости для замешивания раствора.

Кладка печи из кирпича с котлом водяного отопления

Изготовление системы начинается с возведения фундамента и подготовки необходимых материалов. Изначально выкладывается первый кирпичный ряд с исключением любых перекосов. Важно не допускать отклонений по вертикали или горизонтали, поскольку от этого зависят будущая надежность и эффективность сооружения.

От кладки кирпича зависит надежность и эффективность сооружения.

Особенности кладки, о которых вам нужно знать

• Соблюдение порядовки – обязательное условие при возведении кирпичной печи с водонагревательным котлом. В противном случае вы можете некачественно перекрыть те или иные каналы и т.д.
• Толщина швов должна составлять от 3-х до 5мм. Важно, чтобы эта толщина была одинаковой везде. Кроме того, следите, чтобы швы располагались строго по горизонтальной прямой.
• Выполнение перевязки швов – такое же обязательное условие, как и четкое следование порядовке.
• Все элементы печи из металла монтируются одновременно с кладкой кирпича. Если оставить это на потом, то есть попытаться сделать это после окончания кладки ряда, у вас может не получиться установить те или иные детали.
• Закрепление дверцей в кладке осуществляется с помощью металлической проволоки. Протянув ее через отверстия в самой дверце, концы монтируются прямо в шов кирпичной кладки. Когда раствор застынет, соединение будет максимально прочным.
• Уложив 2-3 ряда, оставьте их на сутки для высыхания. Лучше не торопиться и сделать все качественно, чем сложить печь за сутки, а затем обнаружить в ней массу изъянов.

Варианты размещения теплообменника

Главный элемент печного агрегата имеет сложное строение. Его можно устанавливать как в дымоход, так и в топочную камеру.

В дымоход

При таком способе монтажа теплообменника топка будет накаляться равномерно и до предельного уровня. Интенсивность нагрева регулируется длиной змеевика.

Из-за отсутствия прямого контакта с огнем элемент дольше сохраняет эксплуатационные свойства. При этом установка теплообменника в дымоход приводит к увеличению габаритов свечи.

В уже готовое сооружение можно интегрировать регистр только после разборки дымохода. Чтобы избежать ошибок, нужно заранее спроектировать порядовку кладки.

В топку

Вариант повышает КПД печной системы, т. к. под воздействием дымовых газов труба будет накаляться до максимума. Внешние и внутренние змеевики слегка остужают наружные поверхности и поддерживают оптимальную степень нагрева.

Под воздействием газов труба печи будет сильно накаляться.

В теплообменнике есть 2 патрубка. Верхний совмещается с трубой и накопительным резервуаром, а нижний – с отопительным контуром.

Как увеличивается длительность горения твердого топлива

Мечта многих домовладельцев – поставить котел на твердом топливе, к которому не придется бегать с дровами каждые 4—6 часов. Пользуясь этим, производители и продавцы отопительной техники применяют приставку «продолжительность горения» ко всем подряд теплогенераторам, в том числе и пеллетным, работающим самостоятельно до 7 суток.

Разновидности классических котлов с увеличенной топливной камерой

Продолжительность процесса горения принято обосновывать использованием режима тления при ограниченной подаче воздуха. Но сжигать дрова и уголь подобным способом неэффективно, и вот почему:

1. Дровяные и угольные котлы достигают своего КПД 70—75% во время максимального горения. При тлении эффективность агрегата снижается до 40—50% (как у обычной буржуйки).
2. Тлеющие дрова выделяют мало тепловой энергии. Кому нужен «долгоиграющий» теплогенератор, не обогревающий дом в полной мере?
3. Свежесрубленное дерево определенных пород (например, тополь, ива) и низкокалорийное топливо невозможно нормально сжечь в режиме тления.

Заводской котел с увеличенным топливником, где дрова горят сверху вниз

В действительности, твердотопливные котлы длительного горения – это те, что имеют увеличенную топливную камеру, только ее размер влияет на продолжительность процесса при прочих равных условиях. Принцип прост: чем больше в топке дров, тем дольше они горят и выделяют тепло.

Бытовые котлы, способные работать с одной закладки 8—12 часов на дровах и до 24 часов на угле, бывают таких видов:

• классические, с принудительной подачей воздуха;
• действующие по принципу верхнего горения (типа прибалтийской «Стропувы»).

Эти конструкции ТТ-котлов вполне реально изготовить в домашних условиях при наличии необходимого инструментария и практики в сварочном деле. Еще на просторах интернета можно встретить чертежи шахтных котлов на твердом топливе и опилках, но такие отопители довольно громоздкие и непростые в изготовлении, а потому заслуживают отдельной темы.

Алгоритм действий: пошаговая инструкция

Чтобы печь с котлом водяного отопления обеспечивала максимальную теплоотдачу, необходимо правильно ее сконструировать: соблюдать порядовку кладки и учитывать технологии печного строительства.

Фундамент

Тип и толщина основания определяются габаритами теплогенератора. Для классических русских печей требуются массивные ленточные постаменты. Для небольших систем подойдет бетонная подушка на 10-15 см. В некоторых случаях ее можно закрепить на каркасе из арматуры.

Кирпич

Для внешних стен используется огнеупорный керамический кирпич. Фундамент можно соорудить из бывшего в употреблении материала. При этом лучше выполнить футеровку внутренних покрытий топки шамотным камнем. Фасад отделать облицовочным кирпичом.

Кирпич используется для установки внешних стен.

Раствор

Кладочную смесь готовят по классической схеме: песок с глиной заливают водой и размешивают с цементом до получения однородной консистенции. Также можно приобрести готовый раствор со специальными примесями.

Кладка

Для прочного фундамента важно сформировать качественную обвязку швов. Они не должны совпадать, т. к. это повлияет на прочность конструкции.

Лучше сложить швы нижней секции по центру кирпичей следующего ряда.

Отрицательные стороны конструкций

Для самостоятельной сборки печи нужны опыт кладки и набор профессиональных инструментов. Кроме того, следует разобраться с монтажом системы отопления.

Другие недостатки агрегатов:

1. Пожароопасность. Поскольку у печи открытый очаг огня, нужно предусмотреть меры безопасности для исключения возгорания легковоспламеняемых предметов.
2. Монолитность. Конструкция занимает много места, поэтому ее расположение стоит продумать еще на этапе проектирования объекта.
3. Неравномерное распределение тепла. Возле печи всегда намного теплее, чем в других комнатах.
4. Медленная остановка нагрева. При использовании моделей с закрытым контуром и насосом для циркуляции вода может закипеть в случае отключения электричества. Для исключения таких проблем лучше выбирать устройства с комбинированной циркуляцией теплоносителя.
5. Необходимость сливать жидкость при редком использовании печи. Если не делать этого, она будет замерзать, разрушая важные элементы сооружения.
6. Вероятность отравления угарным газом. Для минимизации возможного вреда нужно правильно сформировать дымоходные каналы.

Чугунные радиаторы в роли котла

Можно встроить в кирпичную печь старые радиаторы, и они будут выполнять функцию котла. Чугунные встроенные водогрейные элементы имеют свои особенности, например, чугун не очень хорошо реагирует на открытый огонь. Тем не менее, такой метод используется, причем довольно широко. Можно использовать радиатор М-140, который легко можно найти на местах сноса пятиэтажных домов. Если сварить дюжину секций, получите нагреватель, площадь которого 3 кв.м и 18 л емкости. Плоский котел с такими же характеристиками потребовал бы очень много места. Такие котлы могут обогревать большие площади.

Перед тем как радиаторы будут свариваться вместе, их необходимо разобрать, очистить от грязи и тщательно промыть горячим 6 %-м раствором соляной кислоты. Затем вновь ополоснуть водой. Потом сменить картонные прокладки, находящиеся между секциями, поскольку они попросту сгорят. Используйте вместо них асбестовый шнур с пропиткой из порошка графита и натуральной олифы.

Собирать элементы радиатора следует в определенной последовательности. В соединяемые секции ввернуть ниппели со своей правой и левой резьбой, затем намотать на них пропитанный шнур из асбеста и затянуть оба ниппеля ключом, следить, чтобы не было перекоса секций. После соединения двух секций можно присоединить третью, затем спрессовать радиатор ради проверки качества сборки. Теперь можно монтировать стояки.

По диагонали можно расположить вход холодной и выход горячей воды. Другие два отверстия могут заглушаться пробками, чтобы обеспечить циркуляцию воды через полный объем. Радиатор необходимо вмонтировать в дымовой канал, расположенный позади топки. Это поможет избежать контакта чугуна с открытым огнем: котел будет нагреваться горячими газами.

Добиться повышения естественной циркуляции воды в таких печах можно, если провести трубу обратной линии через ее фундамент и пространство под полом, благодаря чему будет увеличена разница температур между обратной и горячей линией. Батарея в печи устанавливается с незначительным уклоном для выхода воздуха и попадания его в систему. Для чистки можно в самом дымовом канале встроить дополнительную дверцу.

Полезные советы и общие рекомендации экспертов

В некоторых помещениях приходится встраивать печи в нишу или устанавливать на прямоугольные / квадратные основания. Для этого потребуется выполнить разметку и залить фундамент. После сборки корпуса с учетом порядовки закрепить дверцы, топочную камеру, варочную поверхность и прочие элементы.

Во время первого протапливания нужно накалить печь до максимума. Это позволит оценить ее работоспособность и эффективность.

Чертежи будущей печки можно создать своими руками либо заказать у профессионалов. Если у вас отсутствует опыт в проектировании, лучше доверить работу специалистам. Они предложат готовые схемы с учетом ваших требований.