Наш дом строился этапами и комнаты запускались в эксплуатацию с интервалом, растянутым во времени. При этом, их приходилось отапливать тем, что есть. На первом этапе был один вариант - отапливались электричеством. Масляные радиаторы хорошо справляются с прогревом утепленной комнаты. Даже если за бортом -10, в комнате легко можно получить +25C. Если ездить в деревню эпизодически, на выходные и прогревать 1-2 небольшие комнаты до 10м2, это приемлемо и не так накладно. Но если вы собираетесь отапливать большую площадь на протяжении длительного периода, пора задуматься об устройстве экономичной системы отопления. Электричеством хорошо обогреваться, если оно достается даром.
В деревне разумно отапливаться дровами - леса кругом много. В старых домах так и делали - ставили печь или две в доме. Баня обычно строилась отдельно и топилась по-черному. Топили по необходимости - обогревались, готовили на дровах, мылись на дровах. Дров надо много и заготавливали их на годы вперед, с запасом, воздвигая под их хранение отдельные сооружения. Хозяйство получалось большое и затратное.
Дровяная печь - мощная штука. Она легко может обогреть большой дом. Важно найти решение, позволяющее использовать ее энергию по максимуму и свести накладные расходы к минимуму.
Первая задача, которая перед нами встала - обеспечить обогрев всего дома от одной печи. Вторая задача - совместить печь в доме с банной печью. Третья задача - обеспечить экономное расходование полученного тепла и поднять эффективность всей системы отопления.
Об этом и поговорим. Первое, что надо продумать - это планировка помещений и расположение печи. Она должна быть выбрана так, чтобы максимально быстро и эффективно прогревать необходимые помещения. Эта задача решается, если вы ставите печь в центре дома, например, в кухне или гостиной, из нее у вас имеются прямые выходы в комнаты, а кухня или гостиная непосредственно граничит с баней через стену. Тогда нагретый от печи воздух будет напрямую поступать во все помещения, весь дом будет прогреваться быстро и тепло он будет держать долго. Мы сделали именно так - баню расположили в доме, а печь стоит между гостиной и баней. Такое решение позволяет заметно экономить на дровах, баня топится автоматом, если топится печь. При этом, накопленное в бане тепло постепенно отдается в дом. Температура в бане при протопленной печи всегда выше, чем температура в доме, т.е. баня является аккумулятором тепла. В норме при топке зимой в течение 1,5ч. t в бане составляет уже ~50C, в гостиной ~24, снижаясь в периферийных комнатах, имеющих прямой выход в гостиную, до 22-23С.
Печь мы выбрали банную, с выносным каминным порталом. Топка печи происходит из гостиной. Печь с чугунной топкой, с заложенными внутрь ее закрытой каменки 40кг банных камней, с загрузкой в сетку еще 320 кг банных камней и дополнительно по всему периметру печь обложена кирпичом с воздушным зазором в 5см. Сверху печь "открыта", т.е. печь напрямую греет воздух в бане, проходящий через камни. Тепло от печи перераспределяется между гостиной и баней, дом от нее прогревается полностью.
В первую очередь дом обогревается от излучения через стеклянную дверь топки, потом, уже от прогретого кирпича, и в процессе топки от потока горячего воздуха, проходящего через раскаленные камни печи в комнату благодаря принудительной вентиляции.
Фокус в том, что в простенке между баней и комнатой над печью у самого потолка сделано вентиляционное отверстие d220 мм. В пассивном режиме горячий воздух, исходящий от нагретой печи, через него пойдет в комнату и будет греть воздух в комнате под потолком. Полы при этом остаются холодными.
Задача состоит в том, чтобы перенаправить этот поток вниз, к полу. Решение было найдено путем экспериментов. Наилучшим решением оказалось нагонять вентилятором через отверстие в простенке между баней и комнатой воздух из под потолка комнаты в баню. В бане при этом создается повышенное давление и через продухи в кирпичной кладке печи, сделанные на уровне ~1м от пола, это создает поток горячего воздуха, поступающий обратно в комнату, проходящий через верхний, наиболее горячий слой камней печи. t этого потока составляет ~70С. За счет активной вентиляции он распределяется по всем помещениям и эффективно прогревает их, перемешивая холодный воздух снизу и теплый воздух у потолка. Полы при такой схеме прогреваются быстро, под потолком комнат горячий воздух не скапливается, и t по высоте распределяется равномерно.
Дополнительно, поток воздуха, нагоняемый вентилятором из комнаты в баню, сдувает слой горячего воздуха, идущего от печи, к потолку в бане, не давая ему перегреваться и снижает потери тепла на нагрев перекрытия в бане. Т.е. кроме эффективного распределения потоков нагретого воздуха в помещениях, такая схема позволяет эффективно экономить накопленное тепло. Менее нагретый потолок меньше тепла излучает в окружающее пространство.
Схема с принудительной вентиляцией используется в режиме обогрева дома от печи. Если цель стоит в том, чтобы нагреть баню, вентиляционное отверстие закрывается заглушкой с ватой и печь нагревает в первую очередь баню. Дом при этом будет греться уже от прогретого кирпича в режиме "русской печки".
Сама баня до t 70-80С в таком режиме прогревается за 2-3 часа(летом/зимой). Кирпич при этом также равномерно прогревается сверху вниз до ~40-60С.
В кирпичной кладке используется 220 кирпичей, это ~ 1 тонна. Соответственно и теплоемкость у нее внушительная. Далее, в зависимости от t на улице и времени года, система начинает постепенно охлаждаться, постепенно отдавая накопленное тепло в дом. Зимой, при -10С на улице, печь держит тепло 12-16ч, после чего ее приходится снова топить. В среднем, зимой это 2 раза в день по 1,5-2 полешка дров из березы или ольхи. Весной осенью хватает 1 раза в сутки по 1 полешку.
Фундамент для печи сделан отдельный. На глубину 0,4м заглублена 20см отсыпка щебнем, на ней лежит опалубка из рубероида, на рубероиде связана объемная решетка из 10-12мм арматуры, далее залита 20см бетонная плита в уровень с землей. Из плиты вертикально выходят литые бетонные столбы по 0,5м, на них отлита еще одна несущая плита 15см, уже под печь. Все сооружение делалось в 3 этапа. Сначала заливался фундамент с выступающей арматурой под столбы, затем заливались столбы и платформа. Позже верхняя платформа расширялась под обкладку кирпичом. Вес готового фундамента тянет на 1,5 тонны.
Для заливки использовалась бетономешалка, цемент М400, в смеси с песком, гравием и водой. Подготовку смеси делали на глаз, исходя из необходимой полу-жидкой консистенции раствора и устойчивого серого цвета готовой смеси. Необходимый для этого опыт был получен еще при заливке опорных столбов при строительстве каркаса дома. Смесь тщательно перемешивалась, заливалась в опалубку и утрамбовывалась. Качество бетона при этом получается отличным.
В нашем случае идея разместить дровяную печь появилась уже после того, как были положены опорные лаги и возведены стены. Также, на месте печи стоял опорный столб, несущий крышу. Печь строилась по месту и перед нами стояла задача не затронуть несущую конструкцию. Пришлось помудрить, чтобы встроить печь в нужном месте и вписать ее в разноуровневые помещения кухни и бани. Полы в бане расположены на 15 см ниже уровня комнат. Это ограничивало свободу действий и вносило дополнительные трудности. Но мы справились и затраченные усилия себя полностью оправдали.
Подготовку фундамента начали в ноябре, печь купили в декабре, поставили ее на постамент в феврале, в марте закупили и смонтировали дымоход, обложили печь камнями и первый раз затопили. Когда печь затопили, стало понятно, что она не работает. Печь не прогревалась до нужных температур, постоянно гасла, а дрова приходилось кидать без остановки. Помещение было не утеплено, в полах в то время еще были сквозные дыры. Сложилось впечатление, что мы ошиблись с выбором печи..
В руководстве к печи было указано, что ее нельзя обкладывать кирпичом. Мы обложили ее на свой страх и риск, по всему периметру, сложив кирпич вокруг нее без раствора и со щелями. И произошло чудо - печь заработала. Она стала работать устойчиво, перестала гаснуть, дров стало уходить намного меньше. Отпала необходимость сидеть около нее и постоянно кочегарить. Тогда появилась уверенность, что надо обложить печь кирпичом на постоянной основе.
В мае еще раз доливали (расширяли) платформу уже под габариты кирпичной кладки. Исходную платформу заливали, когда печи еще не было и было неизвестно, что именно там будет стоять. Теперь у нас были все необходимые данные, кроме идеи, как именно ее обложить. Летом приступили к обкладке кирпичом по принципу - я тебя сле
пила, из того, что было. Кирпич использовался обычный, красный, полнотелый.
Мудрить не пришлось. Печь обкладывается по периметру, с воздушным зазором в 4-5 см между камнями и кирпичом, до самого верха, с небольшим запасом по высоте. Это позволяет проходить воздуху от печи через камни и свободно уходить вверх, нагревая помещения прямым потоком горячего воздуха. Высота кладки - 15 кирпичей. Камнями перекрыли верхнюю платформу полностью, но с небольшими зазорами, прикрыв ими "свободный" выход горячего воздуха из кладки. Это резко уменьшило нагрев деревянных конструкций над печью и заметно увеличило теплоемкость всей связки печи с кирпичной кладкой.
Всего в сетку печи и сверху, в кирпичную коробку кладки, мы положили 4 вида камней, это 16 коробок по 20 кг.(320 кг). Кирпича ушло 215 шт. это 900 кг, печной смеси ушло 4 мешка по 25 кг, это еще 100 кг. Сама печь весит 125 кг. Вместе все это тянет на 1,5 тонны. Кладка делалась в одиночку, в течение 1,5 месяцев, с перерывами. В день по 1-1,5 ряда. Это очень трудоемкая и ответственная работа, требующая внимательности и аккуратности. Спешка в этом деле на пользу не идет. На материалы - печь, дымоход, фундамент, кирпич, печную смесь и камни ушло около 90 тыс. руб. в ценах 2020г и 3 чел/мес. работы, растянутые во времени на 10 мес.
Сверху над печью идут деревянные конструкции, их надо максимально изолировать от раскаленных камней и трубы. Дымоход у нас сэндвич 215мм. Внешняя часть трубы в районе потолочной разделки разогревается до 70С или чуть выше. Разделка выполнена по стандартам - спец. огнеупорная фольгированная вата окутывает трубу в 3 слоя и упакована в металлический обруч высотой 20см. Обруч лежит на листе из нержавейки, лист нержавейки крепится к потолочным балкам. Далее идет вертикальная труба с проходом через крышу и фиксируется на ней листом нержавейки с жестким мастер-флэшем.
В бане простенок и потолок над печью обшиты листами минерита. Это огнеупорный материал. Со стороны комнаты простенок обшит вагонкой. Между ними 100мм каменной ваты. Дерево при этом практически не нагревается. В бане под потолком и над печью t может доходить до 150С.
Над листом мастер-флэша на крыше внахлест лежит дополнительный лист нержавейки, уходящий под конек, обеспечивая защиту от протечек. Внешняя часть дымохода окрашена в цвет крыши. Длина дымохода получилась 3,5-4м. Весь дымоход смонтировали за 2 дня. Он тяжелый и работа очень ответственная. Делали втроем.
После завершения всех работ, доделки полов и утепления комнаты, печь стала намного лучше аккумулировать тепло. В доме воцарилась комфортная, "домашняя атмосфера". Около печи не бывает жарко, когда она греется. Кирпич заметно "теплеет" через час, печь при этом отдает "мягкое", но "напористое" тепло. В верхней части кладки сделаны 2 продуха, через которые печь отдает горячий воздух в комнату. В режиме обогрева дома они открыты постоянно, активно прогревая помещение пока кирпич теплый. В режиме топки бани их закрывают кирпичными заглушками.
В норме, при дельте с улицей в 15 грд, в доме +22-24 уже через час-полтора. Если греть дальше, будет и больше. Максимально достигали дельты в 50С при -25 на улице и +25 в доме. Но топили при этом плотно и почти постоянно. Максимально разогревали баню до 90С, за ~4ч.
Распределение тепла от печи происходит между баней, аккумулирующей до 4/5 тепла и комнатами. Распределение зависит от соотношения площадей/объемов помещений. Площадь бани 4,5м2, площадь остальной отапливаемой печью напрямую части дома 29м2. Высота потолков 2,5м.
Дальше в дело вступает теплоизоляция и оптимизация - наше дело сохранить и рационально использовать то тепло, что сгенерировала печь. А генерирует она много больше, чем мы пока научились использовать.
Поговорим о рациональном использовании и экономии накопленного тепла.
Напрашивается доп. отопление от бойлера. Мы приобрели бойлер комбинированного нагрева на 100 л. От него в доме работает горячее водоснабжение и водяное отопление. Его теплоемкость 17,5 квт. Это 6 с лишним часов обогрева в пассивном режиме(т.е. ночь). Днем t за бортом растет и t в доме растет вслед за ней. Солнце активно нагревает дом.
Воду мы получаем с неба, собираем ее с крыши, оттуда она сама перекачивается в накопители в доме. Далее вода забирается насосной станцией, фильтруется и поступает в водопровод под давлением. Из него холодная вода идет в кран и в бойлер, бойлер подкачивает в себя воду и через контур потребления отдает в водопровод уже горячую воду, откуда она поступает в кран. Тут все просто.
Схема водопровода и системы отопления
Далее начинается самое интересное. В печи установлен теплообменник, к нему подключен контур косвенного нагрева бойлера. Бойлер работает как от розетки, так и от котла. Котлом выступает дровяная печь. В контур нагрева включен циркуляционный насос и батареи водяного отопления. Дрова горят, греют батареи и воду в бойлере, в контуре потребления. Результат - в доме тепло, в кране всегда горячая и холодная вода. Когда печь гасится, батареи греют уже без дров и без электричества, от бойлера. Баня всегда горячая и можно расслабиться у живого камина. В отсутствие людей, в зимний период, система работает на электричестве, поддерживая минимально достаточную температуру, что позволяет не сливать воду из системы в морозы. Уровень прогрева регулируется термостатом бойлера. Объем воды в системе около 400л в 3-х накопителях по 100л в бане и 100л в бойлере.
До постройки собственного колодца вода была привозная и активно собирали воду с крыши. С ~40м2 крыши (для водосбора используется только половина крыши) собирали до 150л/день при мелко моросящем дождике.
Затраты на создание такой системы весьма значительны и кусаются, объемы работ большие, Но! На поддержание жизни, после её запуска, уходит 1-2 полена дров, все работает на автомате, ощущения от цивилизации поначалу зашкаливают, потом быстро привыкаешь к комфорту. Из процесса полностью исключен физический труд. Ничего никуда таскать не надо.
Печка отапливает дом полностью, не напрягаясь. Ее заявленная мощность 20 квт. При минусовых температурах зимой топить приходится 2 раза в день по 1-1,5 часа, чтобы поддерживать в доме комфортные 22-24C круглосуточно, и это нормально. В сильные морозы бывало и по 3 топки в день.
В процессе эксплуатации система подключения воды к печи была доработана. Сделано отключаемое пассивное воздушное охлаждение для печки. Можно приехать зимой и затопить печь на сухую, без воды в системе. И, что самое важное, не паниковать, если при включенном водяном охлаждении вдруг отключат свет. В деревне это не редкость. Два крана закрыть, два открыть. Вся операция занимает 5 сек. Всю воду сливать не надо. Сливается только теплообменник.
Если печь топить без прокачки воды циркуляционным насосом через теплообменник, металлопластиковые трубы по плавятся.
Будет авария. Такая ситуация бывала несколько раз. Приходилось тушить печь. Это небезопасная и грязная процедура. Придется побегать с огнетушителем и с ведром, вынимать из печи горящие дрова и тушить их в ведре. Это дым, искры и грязь и что самое неприятное - пожароопасность. Вполне вероятно, что все придется делать все в темноте. Заранее к ситуации не подготовишься.
С подключением воздушной схемы охлаждения при выключенном насосе в контуре нагрева, вода в контуре перекрывается и через теплообменник идет только воздух. Все безопасно и просто.
Печка сама по себе неплохо держит тепло, в ней 130 кг чугуна и стали, 320 кг камней и тонна кирпича. Дом тоже сопротивляется холоду, но сам по себе тепло он не генерирует. Русская зима сильней, особенно в -20. Чтобы сохранять тепло, его надо подводить регулярно или запасать впрок.
За 2-3 ч расходуется ~3-4 кг дров. Это 1-2 поколотых полена. Сухие березовые дрова дают ~3-4квт тепла с кг. На прогрев дома надо ~10-20 квт тепла. И так 2 раза в день. Итого в среднем расход тепла ~30квт/сутки или в пересчете 1,2 квт/ч постоянно подводимой тепловой мощности на отапливаемую площадь 35м2. По СНИП норма 1квт/10м2. Получается, колхозный дом в 2,5 раза лучше норм СНИП. Это при отоплении дровами. В среднем, это 1 полено 25х15см в день.