Печь с воздушным контуром для отопления дома

Принцип действия твердотопливных печей

Прежде чем приступить к строительству печи, нам необходимо рассмотреть принцип ее действия. Для этого вспомним немного химии и физики.

Для процесса горения нам необходим кислород, который является катализатором горения. В то же время в процессе горения выделяется углекислый газ, который вреден для человека, и который необходимо отводить в атмосферу.

Исходя из этого, в печи есть три основные зоны.

Топливник. Именно в этой зоне происходит процесс горения. Размеры топливника варьируют в зависимости от вида сжигаемого топлива, мощности котла и некоторых других факторов. Для большей теплоотдачи в топливнике выполняется футеровка. Ни в коем случае не используйте для ее кладки обычный строительный кирпич.
В нижней части топливника расположен зольник. Его функциональными обязанностями является подача кислорода. Кроме того, через зольник производится отвод твердых отходов горения.
В верхней части топливника расположен выход в дымоход. Эта зона отвечает не только за отведение дымовых газов, но и для отбора тепловой энергии. Для этого отопительные кирпичные печи для дачи обычно оснащают дымоходом с несколькими ходами.

Печь из кирпича

Твердотопливный котел – основной источник тепла. Принцип работы

Каким мы себе представляем твердотопливный котел за счет, которого функционирует домашняя система отопления? Это привычный для многих нас нагревательный прибор пиролизного типа. За счет сжигания, сначала топлива, а потом горючего древесного газа, происходит интенсивное выделение тепла от взаимодействия, с которым нагреваются теплообменник. Точнее сказать воздухообменник. Нагретый до определенной температуры в трубах теплообменника, воздух циркулирует по системе каналов, обогревая внутренние помещения.

Такой нагревательный прибор можно установить практически в любом месте жилого дома или другого помещения.

На заметку: сегодня выпускаются модели твердотопливных агрегатов воздушного отопления, дизайн и внешний вид которых позволяет им удачно вписываться в интерьер жилых помещений.

При желании владельца дома, воздух может распространяться по воздуховоду естественным образом или под действием нагнетателей, что существенно увеличивает скорость и плотность воздушного потока. Котел имеет, как правило, просторную топочную камеру, где сгорает топливо. Топка имеет специальный люк, через который загружаются дрова. На дне камеры сгорания стоит колосниковая решетка, на которой размещается топливо и осуществляется непосредственно само горение. Как и в других твердотопливных агрегатах, в нижней части конструкции размещен подзольник – ящик для сбора золы и крупных остатков недогоревшей древесины.

Устройство воздухогрейного котла

Если предпочтение отдается пиролизному способу сжигания топлива, тогда необходим котел, оснащенный двумя камерами сгорания. В одном отделении в результате тления топливной массы осуществляется интенсивное выделение древесного газа. Во второй топке легколетучие горючие соединения, вступая в реакцию с кислородом, воспламеняются, выделяя огромное количество тепловой энергии. Данный способ отличается экономным расходом топлива. В процессе сжигания дров практически не остается крупных остаточных фрагментов. Система воздушного отопления с твердотопливным котлом пиролизного типа отличается не только быстрым и качественным нагревом помещений, но и высокими эксплуатационными характеристиками.

Нагреваемый воздух скапливается в пространстве между корпусом нагревательного агрегата и топливником (топочной камерой). Это и есть в данном случае теплообменник.

За счет притока воздуха, стенки топочной камеры постоянно омываются новыми потоками воздуха. И первичный и вторичный воздух используется для нагрева. Благодаря пиролизу в котле основную работу выполняют первичный и вторичный воздух. Первичные воздушные массы являются основным источником тепла. Воздух, поступающий снаружи, т.е. предварительно прогревается, для уменьшения тепловых потерь, а уже потом поступает в топку. Вторичный воздух – это газо-воздушная смесь, состоящая из воздуха и горячих продуктов горения.

На заметку: твердое топливо в большинстве случае сгорает на 90%. Остальные 10% представлены в виде мельчайших частиц, входящие в состав дыма. Основное преимущество вторичного воздуха заключается в том, что он уже обладает высокой температурой. Для достижения необходимой температуры не требуется дополнительный подогрев. За счет такого воздухообмена достигается высокая теплоемкость работающего агрегата, увеличивается КПД отопительной техники.

Отбор вторичных воздушных масс осуществляется из самой верхней части воздуховода. Интенсивность забора регулируется положение заслонки. Интенсивность горения на данном оборудовании определяет объем подачи воздуха в топочное отделение. Больше воздуха, интенсивнее горение. Подача воздуха в простых моделях осуществляется в ручном режиме, за счет естественного притока воздуха. В дорогих моделях для этой цели используется вентилятор, включающийся и выключающийся автоматически. Такие вентиляторы называются дутьевыми. Что бы добиться максимально возможного эффекта работы котла на дымоход устанавливается дымосос, задача которого состоит в улучшении вывода из топочной камеры остаточных продуктов горения.

На сегодняшний день в продаже представлены воздушные агрегаты на твердом топливе различной степени оснащенности. В состав большинства моделей входят такие системы:

розжиг;
система регулировки процесса горения (датчики температуры, заслонки, нагнетатели);
механизмы и приспособления, осуществляющие подачу топлива.

За счет взаимодействия всех систем котел позволяет регулировать температуру обогрева в помещениях.

Варианты увеличения КПД печи

Увеличение КПД за счет воздушного контура

Для увеличения КПД печки в течение всей истории придумано немало ухищрений. Одним из них является обустройство дополнительного воздушного контура вокруг печи. Для этого стены печи обкладывают дополнительным слоем.

Для этих целей, кстати, можно использовать не огнеупорный, а обычный двойной силикатный кирпич М 150. Но при обкладке печки следует выполнить зазор между кладками достаточный для циркуляции воздуха. Обычно это расстояние составляет приблизительно 5 см.

Воздушный контур печи

Для циркуляции воздуха в воздушном пространстве между топкой и наружным слоем в верхней и нижней частях наружной кладки кирпичной печи-камина предусматривают отверстия. Они необходимы для циркуляции воздуха. Создаются они путем неплотного прилегания кирпичей между собой.

Их выполняют, начиная со второго ряда кладки. При этом инструкция предписывает делать их не более чем в трех рядах, как вверху, так и внизу. В верхней части, а точнее в последних двух рядах кладки не должно быть отверстий.

Начальный процесс кладки печи

Стоит отметить, что при кладке наружного слоя следует быть внимательным, чтобы случайно не замазать эти отверстия раствором.

За счет естественной циркуляции воздуха в промежутки контура происходит теплообмен между воздухом и кладкой первого слоя. От этого площадь нагрева печки увеличивается практически в два раза, что значительно повышает ее КПД.

Увеличение КПД печи за счет дополнительных ходов дымохода

Еще одним достаточно распространенным способов увеличения КПД котлов является создание дополнительных ходов газохода. Но выполнять данное действие необходимо только после тщательного расчета. Так как увеличение количества ходов приводит к снижению тяги, а это обстоятельство может привести к невозможности процесса горения.

Кирпичные отопительные печи для дачи обычно выполняют с числом ходов газохода не более трех. Это позволяет максимально обогреть помещение при естественной тяге. Большее число ходов может потребовать установки принудительного удаления дымовых газов.

Печь для отопления бани

Залог хорошей бани – правильно сложенная печь-каменка. Это, пожалуй, самый важный атрибут бани. Именно такое отопление в бане позволит вам обогреть помещение, нагреть воду для купания и создать пар в парной. Чтобы отопить больших размеров баню, можно установить отопительную печь. Если вы не знаете, как сделать отопление в бане, но решили строить парную, лучшим вариантом станет печь-каменка.

Печь каменка в бане

Ниже рассмотрим особенности функционирования печи-камянки, принцип действия, а также основные виды.

Принцип работы

В обществе камины ассоциируются с аристократическим помещением и богатым интерьером. Поэтому многие считают, что отопление камином – это слишком дорогое удовольствие несвойственное для их социального слоя. Тем не менее, небольшой дровяной камин способен согреть малогабаритную квартиру в считанные минуты.

Камин с воздушным контуром

Современные исследования показали, что эффективность обогревания обычных печек можно повысить в несколько раз за счет организации конвекционной схемы передачи тепла. Конвекционная схема обогревания помещения использует физические законы нашего мира, то есть, теплый воздух, исходящий из труб, будет подниматься и обогревать помещение.

Главным отопительным оборудованием в устройстве топки является вкладыш, в котором происходит нагрев воздуха. Вкладыш окружен патрубками с воздухом. Патрубки подключаются к системе труб для развода воздуха. Воздух приводится в движение с помощью вентиляторов.

Необходимо заметить, что отопительное оборудование с воздушным отоплением может перемещать горячий воздух за счет гравитационной системы, в которой задействуют закрытые вентиляционные ходы. В такой системе движение воздуха обеспечивается за счет разницы температуры между газами. Гравитационная система очень требовательна к размещению труб – количество поворотов должно быть минимальным.

Воздухопроводные каналы камина

Чтобы отопительные камины могли качественно протапливать все помещение, в каждой комнате должно стоять вентиляционное отверстие с решеткой. Чтобы прогревание комнаты осуществлялось со всех сторон, в потолок часто встраивают анемостаты или закрытые диффузоры.

Такая отопительная система не подходит для прогревания комнаты с вентиляцией. То есть, трубы не проводятся на кухню, в ванную или гардеробную. Если эту рекомендацию проигнорировать, то в квартире создастся атмосфера с нарушенным давлением воздуха. В условиях нарушенного давления воздуха неприятные запахи не покидают кухню, а остаются в ней.

Аргументы в пользу выбора воздушной системы

По сравнению с привычными системами, работающими на жидком теплоносителе, воздушные схемы имеют значимые преимущества. Рассмотрим их поподробнее.

Высокий КПД воздушных систем. Производительность контуров нагрева воздухом достигает порядка 90%.
Возможность отключения/включения оборудования в любое время года. Прерывание работы возможно даже в самые сильные зимние холода. Это означает, что отключенная отопительная система не придет в негодность при отрицательных температурах, что, например, неизбежно для водяного отопления. Включить в работу ее можно в любой момент.
Невысокая эксплуатационная стоимость воздушного отопления. Отсутствие необходимости приобретения и монтажа достаточно дорогостоящего оборудования: запорной арматуры, переходников, радиаторов, труб и др.
Возможность объединения систем отопления и кондиционирования. Результат объединения позволяет поддерживать в здании комфортную температуру в любой сезон.
Низкая инерционность системы. Это обеспечивает предельно быстрый прогрев помещений.
Возможность установки дополнительного оборудования, которое используется для поддержания оптимального микроклимата. Это могут быть ионизаторы, увлажнители, стерилизаторы и тому подобное. Благодаря этому можно подобрать комбинацию приборов и фильтров, точно соответствующую потребностям жильцов дома.
Максимально равномерный прогрев помещений без локальных зон подогрева. Указанные проблемные участки обычно находятся около радиаторов и печей. За счет этого удается предотвратить температурные перепады и их следствие – нежелательную конденсацию водяных паров.
Универсальность. Воздушное отопление можно использовать для обогрева помещений любой площади, расположенных на каком угодно этаже.

Есть у системы и некоторые недостатки. Из числа наиболее значимых стоит отметить энергозависимость конструкции. Таким образом, при отключении электроэнергии отопление перестает функционировать, что особенно заметно в местностях с перебоями в электроснабжении. Кроме того, система требует частого технического обслуживания и наблюдения.

Воздушное отопление очень экономично. Первоначальные затраты на его обустройство невелики, эксплуатационные расходы тоже невысокие

Еще одна отрицательная особенность воздушного отопления заключается в том, что монтаж конструкции должен осуществляться в процессе строительства. Установленная система не подлежит модернизации и практически не меняет свои эксплуатационные характеристики.

При необходимости возможен монтаж воздушного отопления в построенном здании, но в этом случае используются только подвесные воздуховоды, что не эстетично и не всегда эффективно.

Достоинства такого типа отопления

Рассмотрим эффективность экономии и стабильность работы воздушной системы:

Снижение расходов на 10-20%. Камин с воздушным отоплением функционирует еще некоторое время после затухания за счет циркулирующего горячего воздуха в трубах. Даже после затухания отопительная система продолжает отопление частного дома;
Использование горячего дыма. Температура уходящего в атмосферу дыма составляет 170-200 градусов. Так почему бы не использовать этот газ в качестве дополнительного источника тепла для обогревания комнаты? Такие камины оснащаются специальным воздуховодом для циркуляции горячего дыма;

Схема работы воздушного отопления

Вентиляция и отопление

Рассмотренные достоинства воздушного отопления красноречиво говорят об эффективности подобной отопительной системы. Отопительные системы с воздуховодами могут похвастаться тремя способами обогревания:

Конвекцией. За счет перемешивания холодного и горячего воздуха;
Теплопередачей. Стены дома хорошо прогреваются от горячего воздуха;
Излучением. Тепло исходит от открытой каминной топки.

Такая сложная отопительная система может устанавливаться только на этапе строительства нового дома. Установить своими руками подобную систему достаточно сложно. Для ее монтажа требуется превосходное понимание чертежей, значительные расходы на материалы для труб, переходники и на герметизирующие вещества. Кроме этого, монтаж вентиляционной системы лучше доверить специалисту, работа которого, естественно, оплачивается.

Какое отопление лучше – воздушное или водяное

Главный аргумент в пользу воздушного варианта отопления – отсутствие радиаторов под окнами, трубной разводки и вообще, посредника в виде теплоносителя. Но даже это утверждение не выдерживает критики – водяные теплые полы тоже полностью скрыты, а посредник все равно присутствует – сам воздух.

Уточнение. При обогреве сплит-системами либо тепловыми насосами посредником выступает фреон, меняющий агрегатное состояние. Тепло к фанкойлам доставляет вода или антифриз, в остальных случаях энергию переносят воздушные массы.

Предлагаем сравнить водяное отопление с воздушным, опираясь на рекламные заявления:

У системы ВО более высокий КПД. Это неправда, эффективность одинакова при условии, что в обоих случаях применяются теплогенераторы на одном топливе. Исключение – кондиционеры, потребляющие 300 Вт электричества на подачу 1 кВт тепла.
ВО можно отключить посреди зимы, ничего не замерзнет, трубы не лопнут. Это верно, но радиаторная сеть, заполненная антифризом, тоже не пострадает от мороза.
Невысокая стоимость эксплуатации ВО. Утверждение правдиво по отношению к печам, кондиционерам, фанкойлам и водяным системам. При отоплении вентиляцией вам придется чистить спрятанные воздуховоды от пыли, бактерий. Операция выполняется специализированной техникой.
Для воздушного отопления не придется покупать дорогостоящую запорную арматуру, трубопроводы, батареи, гребенки. Правда, оцинкованные вентканалы стоят дешевле оборудования водяной сети. Но воздуховоды Ø300 мм (эквивалент – квадрат 200 х 350 мм) надо где-то прокладывать, зашивать. Стоимость монтажа выйдет немалой.
ВО быстрее протапливает комнаты. Неверно, ВО быстро нагревает воздух, окружающие предметы остаются холодными. На полный прогрев у обеих систем уйдет одинаковое количество времени.
Совместно с воздушными системами применяется дополнительное оборудование очистки, увлажнения, ионизации. Качество воздуха повышается. Все правильно, теплые полы либо радиаторная сеть не занимается очисткой домашней атмосферы.

Остальные доводы весьма неубедительны. Пример: воздушным способом можно отопить помещение какой угодно площади на любом этаже. Непонятно, что мешает проложить 2 трубы на 20-й этаж, поставить там батареи или фанкойлы. Вместо этого предлагается тянуть туда здоровенный воздуховод.

Все аргументы за и против подробно изложит известный эксперт Виктор Сухоруков в своем видеоролике:

Особенности устройства печки

Размеры огнеупорного кирпича

Выше было доказано, что воздушная циркуляция намного эффективнее, чем традиционное каминное отопление. Высокие показатели КПД держатся за счет особой конструкции печки. Стоит отметить, что газовые камины мало чем отличаются в устройстве печек.

Кассетный камин – это самая требовательная конструкция к правильному обустройству печки.Для его обустройства строители используют только огнеупорный кирпич или металлические конструкции из чугуна.

Сверху над печкой располагаются вентиляторы. Практика показала, от их надежности зависит отопление дома камином. Поэтому специалисты рекомендуют подбирать только огнеустойчивые вентиляторы, если планируется их установка своими руками.

Что касается декоративных элементов, то для частного дома их наличие необязательное. Тем не менее, дачники активно покупают топки с декоративными элементами со стеклянными дверками, современными механизмами открытия и т.д. При выборе печки под камин в загородном доме особое внимание следует обращать на мощность устройства, которое можно определить в техническом паспорте. Мощность печки растет вместе с ее размерами.

Схема нагрева воздуха в камине

Отдельно необходимо отметить закрытую печку. Закрываемая конструкция дополнительно увеличивает мощность всей конструкции за счет тления, которое обеспечивается закрытой дверкой. В результате увеличивается не только мощность оборудования, но и возрастает экономия потребляемого топлива за счет уменьшения подачи воздуха. Таким образом, закрытая топка – это эффективное и экономичное оборудование для обогревания помещения.

Самостоятельный монтаж

Следует сразу заметить, что все работы по организации постройки камина с воздуховодом своими руками довольно трудоемкие. Кроме того, процесс подразделяется на этапы, каждый из которых имеет свое теоретическое обоснование.

Однако это не говорит о том, что самостоятельное обустройство такого камина невозможно. При наличии готовых проектов и необходимых чертежей, можно выполнить весь монтаж качественно и без существенных ошибок даже с минимальным опытом в печном деле.

Многие профессионалы охотно делятся своими наработками. Рекомендуется использовать проверенные годами идеи опытных мастеров. Готовая схема монтажа углового камина воздушного отопления поможет начинающему мастеру на каждом этапе начиная с кладки самого корпуса.

Схема кирпичного камина

Выбор места для камина

Первый подготовительный этап сопровождается выбором места установки будущего камина. Несмотря на то что по дизайнерскому решению существует множество вариантов, в данном случае придется руководствоваться исключительно практичностью решения.

Для качественного отопления дома камином необходимо не только обеспечить комнаты системой воздуховодов, но и оптимизировать длину каналов. Чем меньше длина, тем более качественным будет циркуляция. Следовательно, камин необходимо устанавливать в углу, чтобы задействовать максимальное количество комнат.

В больших домах все комнаты прогреть не удастся, и с этим придется мириться. Но в типовых планировках всегда можно отыскать такую комнату, которая бы граничила с максимальным количеством других комнат.

Удачное угловое расположение

Возведение фундамента

По своей массе камин с конвекционным отоплением практически не отличается от классического камина. Этап возведения фундамента тоже будет аналогичным. Роется котлован так, чтобы его глубина была 60-70 см. В зависимости от выбранного проекта, камины могут иметь подиум или прямоугольный корпус, как у английских стилей. Это будет влиять на то, какой площадью выполнять фундамент. Его границы должны на несколько сантиметров превосходить габариты камина.

Полезно знать: Как построить камин из кирпича своими руками, изучаем всю технологию процесса

Для заливки фундамента потребуется песок и щебень. Но иногда котлован заполняют бетонными блоками. Все это создает надежную опору для камина. В качестве раствора следует использовать состав для кладки в пропорции 1:4 из цемента и песка. Высота фундамента должна соответствовать уровню напольного покрытия. Все остальные строительные работы требуется приостановить для полного застывания раствора.

Кладка стенок

Сделав на фундаменте прослойку из рубероида, можно приступать к кладке самого камина. Чтобы учесть наличие всех узлов и калориферных каналов, через которые будет проходить воздух, следует кладку выполнять отдельными рядами по строго определенной схеме. Этот принцип не зависит от опыта работы. Даже профессионалы осуществляют подобные действия с тем отличием, что многие схемы они помнят наизусть.

Непосредственное строительство камина

Некоторые варианты каминов предусматривают формирование топки из кирпича. Но встречаются популярные модели, в которых металлическая топка в виде кассеты встраивается в кирпичный портал. Измерения показывают, что варианты с металлическими топками обладают несколько большим КПД, чем с кирпичными. Однако разница настолько несущественна, что каждый выбирает подходящее исполнение на основании собственной платежеспособности.

Установка воздуховодов

В том месте, где воздуховоды проходят сквозь стены комнаты, температура воздуха не такая высокая, как в топке очага. Но предусмотреть условия безопасности все равно необходимо. Места соприкосновения воздуховода и отделочных материалов стен изолируются минеральной ватой.

Сама же магистраль выполняется из кирпича при постройке дома или из гибкой металлической трубы. Задача мастера заключается в теплоизоляции этой магистрали, чтобы воздух как можно дольше сохранял энергию при транспортировке. Скрыть воздуховод можно с помощью короба из гипсокартона. Для этого выполняется каркас из металлического профиля и обшивается листами термостойкого гипсокартона. В некоторых случаях воздушные каналы выполняются внутри стены.

Качественно смонтированная система отопления позволяет с помощью камина эффективно нагреть стразу весь дом, таким образом, удается совместить декоративные качества и технические возможности.

Ошибки при выборе камина с воздушным обогревом

Общепринятая схема выбора отопительного оборудования в этом случае неприемлема. Большинство считает, что мощность топки подбирается под площадь комнаты с расчета 1 кВт на 10 м2. Время показало, что выбор топки под камины для загородного дома с воздушным отоплением требует комплексного подхода.

Слишком мощные газовые печки приводят к перегреву квартиры. Жильцам приходится открывать окна или уменьшать количество используемого топлива для обогрева. Частые температурные колебания провоцируют простудные заболевания и другие неприятные симптомы – слабость, головокружение и бессонницу.

Таблица расчетов площадей камина

Как рассчитать необходимую мощность топки для камина с воздушным отоплением? Специалисты советуют обращаться с этим вопросом к продавцам-консультантам. Обращаться к специалисту необходимо правильно, то есть, с предоставлением информации по площади помещения, типа вентиляции и количеству комнат. Только в таком случае продавец подберет нужную мощность оборудования.

Особенности функционирования печи-камянки

На дачных участках строят для себя бани семейного типа, в которых достаточно одной печи-каменки. Этот вид отопления в бане возьмет на себя все основные функции. Именно с этим и связано то, что при строительстве печи важно соблюсти все тонкости. Печь-каменку лучше сделать небольшую. Это позволит сэкономить место. При этом время ее нагревания будет минимальным, и максимально долго будет отдавать тепло. Но самое важное – каким топливом она будет отапливаться. Лучше всего, чтобы топливо было дешевым. Популярно – водяное отопление бани.

Высокая теплоемкость позволит вам получить хороший пар в течение продолжительного времени. Кроме этого, сухое тепло пойдет на обогрев помещения и воды для мытья. Чтобы все вам подошло, делая отопление в бани своими руками, берите во внимание соотношения размеров печи, помещения и назначения бани. Позаботьтесь о том, чтобы пребывание в бани было для вас и вашей семьи максимально безопасным.

Совет: Продумайте до мелочей, какие материалы вы будете использовать при строительстве бани и печи, чтобы они не были легковоспламеняющимися. Ответственно подойдите к вопросу вентиляции. Будь то газовое отопление в бане или электрическое – это позволит вам не угореть от продуктов горения.