Конструкция печного отопления

Несмотря на все более широко распространяющиеся современные системы отопления, проверенные веками печи на дровах и угле не спешат уступать свое место инфракрасным пленкам и электрокотлам. Для кого-то жаркий огонь — просто необходимость, а кто-то строит богато украшенную изразцом «голландку» исключительно как антикварный предмет убранства комнаты.

Рис. 1. Схема печи-голландки.

Частные дома за городом и на городских негазифицированных территориях обогреть можно исключительно при помощи печки традиционной конструкции, расположенной так, чтобы обогревать сразу несколько комнат.В этом случае печное отопление незаменимо, а печь становится настоящим сердцем дома, которое дарит свое тепло всем его обитателям (Рис.1).
Основные недостатки и преимущества печного отопления
Какие недостатки имеет печное отопление и насколько они велики?

Рис. 2. Схема устройства печи.

Громоздкость конструкции: для обогрева 35 кв.м площади дома необходимо минимум 1 кв.м нагревательной площади. Любая кирпичная печь занимает много места в доме. Это объясняется тем, что ее массивные стенки являются аккумулятором тепла и способны спустя долгое время после того как печь протоплена, отдавать его, обогревая дом. И выполнение функций аккумулятора тепла напрямую зависит от ее размеров.
Из этого же факта выходит и другой недостаток печного отопления: его инерционность. Прогревать холодную печь, до того как она начнет отдавать тепло, приходится достаточно долго.
Основные теплопотери в доме происходят через печной дымоход, когда топка не производится.
По сравнению с другими отопительными системами печное отопление имеет КПД около 25 %.

Наряду с очевидными недостатками есть и преимущества:

К сожалению, доступность газовых или твердотопливных котлов, других систем отопления для частных домов очень невелика. Не в каждом регионе можно эксплуатировать такие системы только из-за отсутствия топлива, высокой стоимости или трудностей доставки его. Дрова доступны и сравнительно недороги.
Печное отопление подразумевает использование печи, которую можно построить самостоятельно, обладая минимумом знаний о том, как выполнить кирпичную кладку. А установка металлической буржуйки совсем не вызовет затруднений.
Дровяные печи очень просты в эксплуатации. Любой деревенский ребенок с малых лет знает, как затопить печь, и умеет поддерживать в ней огонь.
Живой огонь создает ни с чем не сравнимую атмосферу уюта в доме.

Строение и основные элементы
Основные элементы любой печи:

Рис. 3. Схемы дымоходов.

Топливник, топка, горнило — камера, в которой происходит горение. В зависимости от конструкции, огонь и горячие продукты сгорания топлива нагревают стенки горнила (как в русской печи), или уходят в систему каналов (оборотов), нагревая плиту и стенки отопительного щитка (варочно-отопительные). Конструкция топливника должна обеспечить доступ воздуха к топливу. Для этого внизу топки предусмотрена колосниковая решетка (Рис.2).

Решетка колосника. Расположена между топкой и подтопочником, обычно на 1 ряд кладки ниже дверцы топки. Через нее удаляется зола и поступает воздух.

Для того чтобы обеспечить поступление воздуха в топку, под ней расположен подтопочник (зольник). Он же служит для сбора золы, которая высыпается через решетку колосника из топки.

Печное отопление основано на стремлении горячих газов вверх, в отверстие дымохода, при этом создается разность давлений внутри печи.

Благодаря этому возникает тяга печи, которая и обеспечивает усиленное поступление воздуха к топливу, повышая температуру горения.

Конвективная система. Через отверстие, называемое хайлом печи, горячие газы из топки попадают в конвективную систему (отопительный щиток). Путь к отверстию дымохода проходит по системе каналов, в это время горячие продукты горения отдают тепло стенкам каналов. Конвективная система бывает:

Схема отопления с помощью камина.

однооборотная: газы поднимаются вверх по вертикальному каналу, а затем опускаются вниз, охлаждаясь при теплообмене со стенками отопительного щитка. Затем они покидают систему через дымоход. Предпочтительно такое устройство для небольших печей, иначе основной нагрев будет в ее верхней части, что малоэффективно;
многооборотная: каналов несколько, обычно 3-5. Горячие газы поднимаются и опускаются несколько раз, значительно повышая КПД печи. Но при неравномерности нагрева, более сильного внизу, кладка испытывает дополнительные нагрузки из-за перепада температур (Рис.3).

Труба дымохода выводится на крышу дома. От ее высоты по отношению к топке в большой степени зависит тяга печи.

Кроме этих основных элементов, в дровяных печах устраивают духовки и варочные поверхности, встраивают баки для получения горячей воды, устраивая водяное отопление, которое дополняет собой печное.

Печь с водонагревательным контуром
В отличие от водогрейного бака для получения горячей воды, используемой в быту, нагревательный контур встраивают в стенку топки либо монтируют изогнутую трубу в верхней ее части. Таким образом, получается самодельное подобие твердотопливного котла, который совмещает функции нагрева теплоносителя и отопительного щитка одновременно. При использовании такой конструкции КПД печного отопления значительно повышается за счет дополнительного обогрева внешних стен здания.

В связи с непосредственным воздействием продуктов горения, имеющих высокую температуру, на стенки теплообменника толщина стенок его должна составлять 3-5 мм, в зависимости от используемого топлива. Иначе металл будет прогорать, что повлечет за собой выход теплообменника из строя и потребует его замены.

Где поставить печь?
Учитывая, что печка обогревает помещение только своими стенками, место для нее выбирают с таким расчетом, чтобы она отдавала максимум тепла в комнаты дома. Чаще всего печь располагают так, что одна из стен печи или отопительного щитка ее образовывает одну из стен комнаты (часть стены). Если отапливается только одна комната дома, печку располагают на некотором расстоянии от стен, чтобы поверхность теплоотдачи была больше.

Доступность стен печи необходима и для того, чтобы иметь возможность вычистить накопившуюся сажу из каналов конвективной системы, произвести требуемый ремонт.