Как сделать печь со встроенным котлом

Такие печи целесообразно ставить в больших банях, имеющих отдельную душевую, комнату отдыха, раздевалку и т. д. Они позволят во время топки парной создать комфортную температуру в остальных помещениях. Решать вопросы с выбором типа котла и его линейными размерами нужно еще во время проектирования печи, при этом следует учитывать все особенности ее эксплуатации и конструктивные изменения. Сделать точный расчет тепловой мощности самодельного котла практически невозможно, слишком много существует индивидуальных факторов.

Как сделать печь со встроенным котлом

Содержание материала

Краткий обзор вариантов печей с встроенным котлом

Печи для бани могут быть металлическими и кирпичными, с различным расположением каменки, с наличием котла подогрева воды для мытья. По размерам нет никаких ограничений, конкретные параметры выбираются с учетом размеров помещений, материалов строительства бани и климатической зоны проживания. Рассмотрим конструктивные особенности двух видов печей с отопительными котлами.

1. Отопительный котел встроен в дымоход. Преимущества – длительное время эксплуатации, относительно низкие температуры нагрева положительно влияют на устойчивость металлических конструкций. Кроме того, такая установка отопительного котла не влияет на скорость обогрева парной, тепло из топки полностью передается на стенки печки, показатели теплоотдачи не изменяются. Недостаток – низкая продуктивность и небольшая площадь контакта отопительного котла с горячими газами не позволяют эффективно обогревать большие помещения.

   Варианты теплообменников для дымоходов

2. Отопительный котел располагается непосредственно в топке.
   Преимущества – обогреваются большие по площади помещения, отопление функционирует сразу после начала топки печи, появляется возможность использования различных типов теплообменников.
   Недостатки – прямой контакт с огнем металлических элементов теплообменника негативно влияет на показатели их физической прочности. Стенки теплообменника имеют относительно низкую температуру, это способствует появлению конденсата влаги, а к влажным поверхностям прилипает большое количество сажи. Налет сажи толщиной в один миллиметр понижает коэффициент полезного действия теплообменника приблизительно на 10%. Приходится его часто чистить или мириться с недостаточным нагревом воды в котле. Еще один недостаток – возрастают габариты топки и как следствие, общие размеры печки. Не в каждой бане есть возможность устанавливать большие печки.

   Стальной теплообменник в печи

   Установка теплообменника в топку. Фото

Несколько слов следует сказать о типах теплообменников, это очень интересный вопрос, ошибки во время выбора инженерной конструкции могут иметь весьма печальные последствия.

Виды теплообменников, их преимущества и недостатки

Самостоятельно можно изготовить два вида теплообменников: плоские и трубчатые. Для того чтобы было легче принимать взвешенное решение, нужно ознакомиться с их эксплуатационными характеристиками и особенностями.

Трубчатый и плоский теплообменники

Плоские теплообменники

Довольно распространенный вид, часто используются во время строительства печей различного назначения, и не только для бани.

Плоский теплообменник

Плоский теплообменник

Преимущества

Самые простые в изготовлении, поверхности легко очищаются от налипшей сажи, допускается установка как в вертикальном, так и в горизонтальном положении, имеют довольно высокий КПД.

Теплообменник плоский, установлен вертикально

Плоские котлы, в отличие от трубчатых, могут иметь большой объем, что в некоторых случаях позволяет делать забор горячей воды для мытья из системы отопления.

Встраиваемый теплообменник

Устанавливается расширительный бачок с увеличенными линейными размерами, в который постоянно добавляется вода после понижения уровня ниже критического.

Открытый расширительный бак для отопления

Вариант довольно удобный, решает сразу несколько задач. Но есть одно обязательное условие – в бане в зимний период времени температура в бане не должна понижаться до минусовых значений. Если условие не соблюдается, то воду следует заменить морозостойким теплоносителем.

Теплоноситель для систем отопления

Недостатки

На них следует остановиться подробнее, многие строители не уделяют им должного внимания. Главный недостаток – резко снижается теплоотдача стенок печки. Дело в том, что плоские теплообменники изготавливаются в виде буквы П, устанавливаются по периметру топки, кроме дверки. Это значит, что внешние стенки печки имеют низкую температуру, нагрев не превышает +40÷50°. Такие параметры значительно увеличивают время прогрева парной, подготовка по приему водных процедур занимает много времени. Есть еще более странные предложения – для увеличения срока эксплуатации котла делать между ним и топкой футеровку.

Футеровка теплообменника

Не спорим, дополнительный ряд кирпичей защитит теплообменник от негативного воздействия прямого пламени. Только какой ценой? Время начала эффективной работы отопительной системы намного увеличится, а обогрев печкой парной в разы уменьшится. Для того чтобы париться в парной и обогреть комнату отдыха и душевую придется много часов топить печь. На разговоры о том, что котел долго держит тепло, не обращайте внимания, никой выгоды от этого нет. Никто не может отменить законы физики. Раз печь с котлом долго держит тепло, значит, она столь же долго нагревается. Время уходит на прогрев большой массы кирпичей. Кроме того, внешние стенки банной печки остаются холодными. Такой вариант еще можно себе представить во время устройства печи для обогрева жилых помещений, но для бань категорически не рекомендуем его использовать.

Кирпичная печь в бане, сделанная своими руками

В жилых домах печка топится постоянно и увеличение времени нагрева помещений на несколько часов никакой роли не играет. Как, кстати, и время остывания воды в котле.

Практический совет. Если вы планируете в банной печи устанавливать плоский котел по сторонам топки, то продумайте, за счет чего удастся ускорить прогрев парной. Есть несколько вариантов, Можно значительно увеличить каменку, расположить ее непосредственно над топкой. Другой вариант – использовать дымоход для обогрева помещений. Делать его только металлическим, немного увеличить длину за счет различных колен и т. д. Сразу заметим, что перечисленные варианты, кроме положительных сторон, имеют и отрицательные. Нужно на месте самостоятельно сориентироваться и принимать взвешенные решения.

Трубчатые теплообменники

Трубчатые теплообменники (устанавливаются непосредственно в топку)

Наиболее удачное решение, могут быть различных размеров и форм, от довольно простых до сложных.

Простой регистр

Такие регистры изготавливаются с различными размерами, могут устанавливаться как с одной стороны топки, так и с двух или трех. Теплообменники легко обслуживаются, при возникновении аварийных ситуаций их можно вынуть из печи без разборки кирпичной кладки. Практики не советуют гнаться за слишком сложными конструкциями теплообменников, такие стремления часто приносят результат, обратный ожидаемому.

Трубчатый теплообменник «паук»

Очень важно. Для изготовления теплообменников применяйте только бесшовные трубы. Отличить их от шовных довольно просто – у них нет продольной линии сварки. Шовные трубы при нагреве могут давать трещины, как следствие – полная замена теплообменника с обязательной разборкой печи.

Почему мы рекомендуем ставить в печь трубные теплообменники? По двум равнозначно важным причинам.

Первая. Длина окружности трубы C = π×d.

Формула длины окружности

Труба стальная ГОСТ 12132-66 50 мм

К примеру, труба диаметром 50 мм в развернутом состоянии имеет длину окружности 3,14×50= 157 мм. Занимает всего 50 мм по длине места в топке, а обогревается в три раза больше поверхности. Для того чтобы эффективность плоского теплообменника была такой же, как и у трубчатого, его размеры должны быть в три раза больше. С этим все понятно, но не все однозначно. Трубы нельзя крепить вплотную друг к другу, а зазор между ними уменьшает эффективную площадь теплообмена, это существенно нивелирует преимущество. Но даже при таком устройстве трубчатые теплообменники эффективнее плоских.

Пример трубчатого теплообменника в печи

Вторая. Об этой причине никто не вспоминает, а она имеет большое значение. За счет наличия зазоров между трубами теплообменника появляется возможность не только очищать трубы от сажи, хотя и это очень важно. Есть еще один плюс – открытый огонь через зазоры напрямую нагревает стенки печки, парная быстро прогревается. Плоские теплообменники полностью изолируют стенки печки от огня со всеми негативными последствиями.

Имеющиеся зазоры позволяют печи быстрее прогреваться

Надеемся, что мы убеди вас делать трубные теплообменники, пусть они и намного сложнее в изготовлении. Не имеете достаточного опыта сделать его самостоятельно – обратитесь за помощью к квалифицированному сварщику, а сами займетесь установкой готового изделия в топку. Можете быть уверенными, что некоторое удорожание выполнения работ окупится в полной мере за счет надежности и эффективности функционирования котла.

Если у вас нет опыта, доверьте сварку профессионалу

Видео – Котел для твердого топлива

Использование в качестве котлов старых чугунных радиаторов

Есть и такие советы. Отдельные секции радиаторов собираются в батареи, количество секций ничем не ограничивается. Батареи вмуровываются в топку и отопление помещений бани решено. Все красиво и на первый взгляд вполне убедительно.

Использование в качестве котлов старых чугунных радиаторов

Что по этому поводу говорят профессионалы?

1. Во-первых, чугунные радиаторы имеют очень большой вес, это значительное увеличение нагрузки на небольшие банные печки.
   

   Чугунный радиатор очень тяжелый

   Некоторые из них строятся на половых балках перекрытия, увеличивать вес конструкции невозможно. Нужно делать бетонный фундамент, а это обходится дорого.

2. Во-вторых, такие радиаторы можно устанавливать только в каменных печках, а трубчатые или плоские теплообменники универсального применения, могут монтироваться как в кирпичных, так и в металлических печках.
   

   Схема печи с чугунным радиатором в качестве теплообменника

   Схема подключения теплообменника

3. В-третьих, чугун крайне негативно реагирует на открытое пламя, устанавливать в топке котлы из чугунных радиаторов инженерами не рекомендуется. Где тогда их устанавливать, в дымоходе? Большой вопрос.
4. В-четвертых. Чугунные радиаторы имеют много различных ребер для увеличения площади теплообмена, поверхность неровная и т. д. Такие особенности конструкции способствуют ускоренному отложению на них сажи, ее наличие становится причиной резкого понижения эффективности функционирования. Кроме того, очистить поверхности радиаторов не просто трудно, а невозможно.

   На чугунных радиаторах быстро откладывается сажа

Практический совет. Если у вас после ремонта старой отопительной системы остались чугунные батареи, то сдайте их в пункт приема металлолома, а на вырученные деньги купите металлические трубы, не пытайтесь экономить себе в убыток.

Чугунный радиатор

Как вмуровывать радиатор в печь

Мы постараемся дать пошаговую инструкцию кладки печи, подробную универсальную порядовку рассказать невозможно, слишком много существует вариантов как по размерам и типам теплообменников, так и по характеристикам печей. Но зная общие принципы, этапы и особенности можно будет делать печи по индивидуальным чертежам. Исходные данные. Печь кирпичная с верхним расположением каменки, котел плоский или трубчатый с размещением в топке, фундамент бетонный армированный, дымоход кирпичный или совмещенный с трубчатым.

Основание для печи

Шаг 1. Изготовьте котел (теплообменник) понравившегося типа, габариты согласовывайте с размерами печки и топки. Занесите в помещение кирпичи, дверки поддувала и топки, шибер, элементы каменки. Приготовьте раствор для кладки. Для кладки можно использовать только глину с песком или добавлять еще немного цемента для прочности. Оба варианта почти равнозначны, но мы советуем второй – уменьшаются риски вымывания раствора в швах печи из-за попадания воды.

Теплообменник чугунный — фото

Шаг 2. Проверьте горизонтальность фундамента, при необходимости выровняйте его. Разброс по горизонтали менее одного сантиметра – не обращайте внимания, такие погрешности без проблем ликвидируются во время кладки кирпичей за счет разности толщины раствора.

Схема кладки печи и установки теплообменника в ней

Шаг 3. Без раствора выложите кирпичами основание печи, еще раз проверьте правильность сделанных расчетов. На порядовке основания уже можно приблизительно разметить количество кирпичей для топки, толщину стен, конкретное место расположения котла.

Пример кладки первых рядов

Шаг 4. Кладите первый ряд на раствор, он будет сплошным. Второй ряд уже должен учитывать расположение и размеры поддувала.

Практический совет. Есть варианты современных печей, способных длительное время поддерживать горение дров. В таких конструкциях зольник с колосниками в большинстве случаев не делается, интенсивность сгорания топлива регулируется количеством подаваемого воздуха через специальные продухи. Мы не советуем для бани использовать этот вариант. Длительное горение топлива не увеличивает его теплоотдачу, а растягивает ее во времени. Печь будет длительное время теплой, но горячей никогда. А парную нужно максимально быстро прогревать до высокой температуры.

Шаг 5. Для высоты зольника достаточно три ряда кирпичей, конкретные размеры нужно согласовывать с размерами дверцы. Под колосник следует выбирать боковины кирпичей, делайте это болгаркой с алмазным диском. Последний ряд под колосники лучше класть из огнеупорного кирпича. Всю внутреннюю поверхность топки и несколько первых рядов дымохода делайте из огнеупорного материала. Если нет возможности – не расстраивайтесь. Практика показывает, что печи из обыкновенного кирпича не рассыпаются 5÷8 лет. И это при ежедневной топке. О сколько раз в год будет топиться печь в бане? Прибавьте к этому защиту стенок топки котлом, выполните простейшие арифметические расчеты, полученный результат успокоит вас.

Начало кладки печи — выложена часть топливника и установлен колосник

Первые ряды печки сделаны, пора приступать к укладке котла (теплообменника). Это уже более сложный процесс, требует повышенной внимательности.

Кладка котла (теплообменника)

Топка печки должна вмещать котел и по объему позволять делать одновременно несколько закладок дров.

Шаг 1. Поставьте бак на верхний ряд кирпичей. Отрегулируйте его положение с таким расчетом, чтобы пришлось подрезать минимальное количество кирпичей. Если вы сделали теплообменник плоским в виде буквы П, то постарайтесь его разместить в максимальной близости к внешним стенкам. Одновременно посмотрите на положение входных/выходных патрубков, их длина должна быть примерно на 5÷10 см больше толщины топки. Не делайте плоский теплообменник с верхней нагревающейся поверхностью, это намного усложнит процесс нагрева каменки до высоких температур. Ее придется делать в дымоходе, а достичь большой температуры нагрева в этом месте довольно трудно. Кроме того, ограничивается объем камней, что непременно уменьшит скорость нагрева парной и длительность поддержания необходимой температуры.

Внутри шамотного ядра установлен теплообменник

Шаг 2. Начинайте обкладывать котел кирпичами. Для плоского котла можно использовать обыкновенные красные кирпичи, температура нагрева стен будет минимальной. Для трубчатых теплообменников лучше использовать по периметру топки огнеупорный материал. Мы уже упоминали одно из важных преимуществ котлов такого типа – внешние поверхности печки могут сильно нагреваться. Это значит, что боковины топки следует защищать от теплового разрушения.

Шаг 3. Через два ряда начинайте оставлять отверстие под дверку топки, размеры стандартные или отрегулируйте самостоятельно. Переднюю стенку топки следует делать также и шамотного кирпича.

Шаг 4. Если печка большая, то делайте каналы для очистки и закрывайте их дверцами, для небольших конструкций это необязательно. Периодическую очистку можно без проблем сделать через монтажное место установки каменки. Убираются камни, вынимается металлическая плита, на которой они лежали, и открывается доступ для полного удаления из печки сажи.

Шаг 5. Кладите ряды кирпичей по высоте котла, постоянно проверяйте уровнем их положение. Если вы правильно делаете перевязку и соблюдаете пространственное положение кирпичей, то швы между ними будут постоянно одинаковыми по толщине. На уровне дверки топки нужно положить металлическую полоску для закрытия кирпичами ее верхней части.

Шаг 6. Начинайте подготовку к установке каменки. Располагаться каменка может на толстом (примерно 4÷5 мм) стальном листе, размеры должны отвечать размерам топки с установленным в ней теплообменником. Если трудно достать такой металл, то можно приобрести в магазине варочную чугунную плиту с комплектом колец для закрытия отверстий.

Важно. Размеры варочных плит стандартные, не всегда соответствуют размерам сделанного вами котла. Если плита немного больше, то нет проблем, сделайте в кирпичах углубления по толщине металла и ставьте плиту. Если она меньше, то нужно суживать просвет над топкой. Делать это следует за несколько рядов, конкретное количество зависит от величины плиты и топки.

Кирпичи не должны выступать более одной трети длины, только в таком положении их можно надежно зафиксировать следующим рядами. Не получается так? Тогда используйте металлические пластины или прутки, вмуровывайте их в шов и кладите на них часть выступающих кирпичей. Во время кладки боковых поверхностей топки делайте отверстия под трубы теплообменника.

Перекрытие

Шаг 7. Начинайте класть дымоход. Место его расположения должно определяться перед началом кладки печи. Размеры внутреннего прохода обязаны обеспечивать постоянную и достаточную тягу.

Труба и ее части

Порядовка выдры и распушки дымовой трубы сечением 270х140 мм

Выбор длины дымовой трубы

Важно. Обращайте внимание, чтобы дымоход не располагался под балками потолочного перекрытия или стропилами. Это большая ошибка, для ее исправления придется потерять много времени.

В дымоходе следует обязательно поставить шибер. При желании можно не делать весь дымоход из кирпича, а после шибера установить металлическую трубу.

Видео – Отопительная печь

Видео — Проект кирпичной печи для бани + порядовка

Финишные работы и практические советы

Осталось сделать каменку. Для этого нужно изготовить небольшое ограждение из металлической проволоки по периметру стального листа или варочной плиты. Высота ограждения примерно 25÷30 см. Чем больше будет камней, тем дольше в парной будет поддерживаться оптимальная температура.

Каменка — фото

Настоятельно советуем подбирать металлический лист или варочную плиту с размерами, превышающими котел. Это позволит в случае необходимости вынимать его из печки без снятия кирпичей.

Чтобы во время демонтажа не мешали патрубки входа/выхода теплоносителя, сделайте на торцах резьбовые соединения. Приварите к выходам теплообменника гайки соответствующего диметра и газовым ключом закручивайте патрубки. Для герметизации желательно применять алюминиевые или бронзовые шайбы. Если их нет, то можете пользоваться любыми другими уплотнителями. Соединение патрубков с теплообменником выполняется в недоступном для огня месте, температура нагрева резьбового соединения не будет превышать +60÷70°С.

Способ нарезки резьбы плашками

Схема подключения патрубков к теплообменнику

Баня используется периодически, в зимнее время вода в системе отопления может замерзать. Чтобы исключить разрывы системы отопления применяйте в качестве теплоносителя антифриз. Категорически запрещается заменять его соляркой.

Отопление бани такими котлами не может быть естественным за счет разности температуры, в обязательном порядке нужно устанавливать циркуляционный насос. К выбору насоса следует подходить очень внимательно. Нужно смотреть не только на его технические характеристики, но и на возможность работать с антифризом. Дело в том, что не все резиновые сальники могут работать с таким жидкостями, требуется специальная маслоустойчивая резина. Поинтересуйтесь этим вопросом у реализаторов.

Источник