Кирпичная печь с водяным контуром для отопления

Несмотря на многочисленные достоинства, кирпичная печь не может обогреть комнаты, находящиеся далеко от нее, поэтому необходимо использовать дополнительное отопление, которое можно реализовать, врезав в печь водяной регистр. Далее мы расскажем:

• как меняется режим работы печи после врезки регистра;
• как определить лучше место для установки регистра;
• как определить необходимую мощность регистра;
• как сделать регистр самостоятельно;
• как герметизировать вход и выход теплообменника;
• какая конфигурация водяного отопления лучше подходит для кирпичной печи;
• перекладывать ли старую печь или делать новую.

Режим работы печи

При сгорании любого вида твердого топлива выделяется много раскаленных газов, которые сначала нагревают топку, затем дымоходы и грубу печи. Температура в топке достигает 1000 градусов, в дымоходах 500–700 градусов, в грубе 200–400 градусов. Обязательным условием нормальной работы является достаточная температура выходящего из трубы дыма, если она ниже 150 градусов, то на внутренних стенках трубы выпадает конденсат. Ведь дым невысокой температуры не может согреть стенки выше значения точки росы, то есть температуры, приводящей к конденсации водяного пара.

Хорошая кирпичная печь рассчитана так, чтобы дым, пройдя по всем каналам и дойдя до трубы, смог поднять температуру внутренней поверхности трубы выше точки росы. Поэтому установка любого водяного регистра снижает сначала температуру проходящих через него газов, а затем и температуру стенок дымовой трубы, это необходимо учитывать при определении мощности топки и теплового излучения самой печи.

Как определить место для установки регистра

Существует три основных места установки теплообменника:

• топка;
• пространство над топкой;
• один из каналов дымохода.

Установка регистра в топку позволяет получить максимум тепловой энергии, однако снижает эффективность горения любых видов топлива. Установка теплообменника над топкой не влияет на режим горения топлива, но снижает температуру проходящих через него газов, из-за чего не только груба, но и дымоходы получают меньше тепла. Установка регистра в один из каналов дымохода позволяет штатно нагреть все, что расположено до него, однако затрудняет прогрев грубы. Если установить регистр над топкой, то печь превратится в аналог котла – слабый нагрев наружной поверхности и невозможность подключения грубы из-за слишком низкой температуры проходящих газов. Если же установить теплообменник в одном из каналов дымохода, то тело печи будет штатно нагреваться, поэтому потеря грубы не сильно повлияет на эффективность прямого нагрева. То есть для выбора места установки регистра сначала нужно определить, будет ли печь использоваться как основной источник тепла, или только как теплогенератор для водяного отопления.

Как определить необходимую мощность регистра

Принято считать, что для отопления 1 м² площади утепленного дома требуется 100 ватт тепловой энергии. То есть для определения мощности регистра в кВт необходимо площадь дома в м² поделить на 10. Если же дом не утеплен, то применяют повышающие коэффициенты от 1,2 до 2,5. Для определения количества тепловой энергии возле отопительной печи используют понижающие коэффициенты от 0,2 до 0,8. Влияет на мощность теплообменника и место его установки – при монтаже в дымоходе мощность равна расчетной (приблизительно 10 кВт на 1 м²), при установке над топкой мощность возрастает в 1,2–1,5 раза, то есть для создания 15 кВт тепловой энергии достаточно площади в 1–1,2 м².

Кроме того, важен и режим работы водяного отопления, ведь печь не может постоянно сжигать топливо, это приведет к перегреву и растрескиванию кладки. Поэтому в режиме двухразовой топки мощность регистра равна расчетной, а при использовании теплоаккумулятора (ТА) мощность нужно увеличить в 2,5–3 раза. Это обеспечит стабильность температуры в системе отопления при любых режимах работы печи.

Как сделать регистр самостоятельно

Существуют два основных способа изготовления регистров:

• переделка чугунного радиатора отопления;
• сварка из стальных бесшовных труб.

Мощность 1 м² обоих видов регистра приблизительно одинакова и составляет 10 кВт при установке в дымоходе или 12–15 кВт при установке над топкой. Чтобы сделать регистр из радиатора, нужно полностью разобрать его, отсоединив каждую секцию, затем тщательно очистить от ржавчины и краски с помощью болгарки и проволочной насадки-щетки. Затем нужно набрать нужное для получения заданной мощности количество секций и собрать их, используя фторопластовый уплотнительный материал (ФУМ ленту). Использовать другие уплотнители нельзя, ведь температура в месте соединения секции и ниппеля может достигать 450 градусов, поэтому бумажные и силиконовые уплотнители прогорят и дадут течь. По диагонали нужно вставить переходники под трубу выбранного диаметра (желательно не менее 40 мм), остальные два отверстия закройте штатными заглушками, также посадив их на ФУМ ленту. После сборки опрессуйте готовый теплообменник под давлением 4–5 атмосфер, если обнаружили течь, то разберите и заново соберите его более качественно.

Чтобы изготовить теплообменник из труб, вам потребуются:

• болгарка с отрезным и зачистным дисками;
• сварочный инвертор;
• плазморез;
• угольник;
• рулетка;
• керн.

Наиболее эффективная модель регистра – вертикальная гребенка между верхней и нижней горизонтальной трубами. Шаг между трубами гребенки равен диаметру этих труб. Сначала определяют высоту всей конструкции, чтобы она могла поместиться в дымоход или над топкой, затем вычисляют ее длину, необходимую для получения заданной мощности. После этого нарезают вертикальные и горизонтальные трубы. Затем в горизонтальных трубах с помощью плазмореза прорезают отверстия для установки вертикальных труб и приваривают их, выставляя по угольнику. Вместо угольника можно воспользоваться уровнем или отвесом, однако для этого потребуется стол со строго горизонтальной поверхностью. После сборки теплообменника необходимо приварить переходники под выбранную трубу и опрессовать под давлением 4–5 атмосфер.

Герметизация труб в кирпичной печи

Регистр устанавливают внутри печи, где все наполнено раскаленными газами, содержащими много ядовитых веществ. Поэтому очень важно правильно герметизировать вход и выход теплообменника. Проблема в том, что температурное расширение металла гораздо выше температурного расширения кирпича и кладочного раствора, поэтому нельзя просто замазать свободное пространство глиной. Наиболее эффективный способ герметизации заключается в том, чтобы перед вставкой регистра в предназначенное для него место, обмотать участки, проходящие сквозь кирпич асбестовой лентой или шнуром. Асбестовый уплотнитель не затягивают, но наматывают несколько больше, чем надо, затем во время вставки теплообменника запихивают в отверстие не только трубу, но и намотанный на нее уплотнитель, который и препятствует проходу дымовых газов.

Какая конфигурация водяного отопления лучше подходит для кирпичной печи

Особенность кирпичной печи в том, что она хорошо запасает тепло, но плохо переносит перегрев, поэтому оптимальной считается режим двухразовой, а при сильных морозах трехразовой топки. Причем время горения дров, а значит и время активного выделения дымовых газов, не превышает полутора часов. При таком режиме теплообменник выдает максимальную мощность лишь во время топки, остальное же время количество создаваемой им тепловой энергии постоянно уменьшается, из-за чего в системе отопления происходят скачки температуры. Причем теплообменник, установленный в дымоходе меньше подвержен этим перепадам, ведь даже после окончания топки его подогревают горячие кирпичные стенки.

Поэтому для создания водяного отопления от кирпичной печи необходим теплоаккумулятор, причем его объем зависит не только от площади дома, но и от места установки теплообменника. Для регистров, установленных над топкой, оптимальный объем ТА составляет 40–60 литров на 1 м2 площади дома, а для теплообменника в дымоходе оптимальный объем составляет 20–30 литров. Если же установить регистр увеличенной мощности над топкой и использовать хорошо утепленный ТА емкостью 100 литров на 1 м², то можно даже в лютые морозы топить через день. Однако для такой работы потребуется и топка увеличенного объема, кроме того, расход дров или угля будет на 20–30 % больше, чем при топке два раза в день.

Перекладывать старую печь или делать новую

Чтобы вставить в печь регистр, ее приходится разбирать. Частичная разборка позволяет серьезно снизить объем строительных работ и сократить время их проведения, однако после такой установки печь уже не сможет нормально обогревать дом, ведь регистр будет отнимать большую часть тепловой энергии. Старая топка печи была рассчитана на выделение определенного объема тепловой энергии, достаточного для нагрева стен печи и грубы до нужной температуры. После установки регистра температура дымовых газов снизится, из-за чего печь и груба не будут нагреваться должным образом, а в дымовой трубе начнет оседать конденсат. Поэтому необходимо либо полностью переложить печь, увеличив размер топки, либо отключить от нее грубу. Вместо отключения грубы можно наружные стенки печи обложить утеплителем. Все это позволит повысить температуру дымовых газов в трубе чтобы избежать образования конденсата. Поэтому в каждом случае индивидуально определяют, нужно ли перекладывать печь или можно обойтись менее затратными мерами.

При этом определяют:

• сколько тепла уходит на прямое излучение от стен печи;
• сколько на тепловое излучение от грубы;
• сколько потребляет теплообменник;
• какова мощность топки.

Только такой подход позволяет не только врезать в кирпичную печь теплообменник водяного отопления, но и сохранить все ее преимущества.