Топки каминные с водяным контуром – принцип работы, устройство, эксплуатация

При устройстве камина в частном доме или на загородной даче следует, прежде всего, определиться с его функциональным назначением. Классический вариант с открытым порталом более всего подходит для обогрева конкретного помещения – холла или гостиной, и не рассчитан на отопление всего дома. С подобной задачей вполне справляются камины с системой распределения нагретого воздуха по специально подведенным трубам или каналам. Однако для уже существующей постройки, реализация такого решения затруднительна, так как предполагает масштабные ремонтные работы. Топки каминные с водяным контуром предоставляют возможность полноценного обогрева жилья небольшой площади. Они могут подключаются к установленным в доме радиаторам отопления.

Принцип работы каминных топок с водяным контуром

Стремительный рост цен на энергоносители дал толчок к разработке и развитию современных отопительных приборов. Большое разнообразие выпускаемых моделей позволяет отапливать помещения практически любой площади, совмещать их с уже имеющимися стационарно установленными газовыми нагревателями или твердотопливными котлами, а некоторые образцы – задействовать в двухконтурной схеме, обеспечивая домочадцев еще и горячей водой.

В целом, топки с водяным контуром отличаются от обычного металлического камина наличием встроенного в ее боковые стенки теплообменника, выполненного в виде змеевика. Схематично принцип действия отопительной системы дома с использующимися подобными устройствами можно описать следующим образом. Выходной патрубок теплообменника подключают к магистральной трубе, ведущей к ближайшей от топки батарее. Последовательно соединенные трубопроводом все радиаторы отопления, закольцованные на входной патрубок теплообменника, образуют замкнутый контур.

Находящийся внутри системы теплоноситель, в качестве которого используется вода или различные специальные составы на ее основе, нагревается за счет сжигаемого в топке топлива и, самостоятельно циркулируя в системе, отдает накопленное тепло во внешнюю среду.

Работая по вышеописанному принципу, топка каминная с водяным контуром имеет две схемы подключения:

• открытую;
• закрытую.

Открытая схема подключения топки к отопительному контуру дома применяется при естественной циркуляции теплоносителя в системе и предусматривает установку открытого расширительного бака в ее самой верхней точке. Нагреваемый теплоноситель, расширяясь, вытесняется в свободный объем емкости, не создавая избыточного давления в контуре, чем обеспечивается максимальный уровень безопасности при эксплуатации. Основным недостатком здесь является сложность монтажа всей системы отопления, который должен гарантировать ее работоспособность в самотечном режиме циркуляции теплоносителя.

Целесообразность применения закрытой схемы подключения топки обусловлена значительной протяженностью отопительного контура, в котором по тем или иным причинам естественная циркуляция теплоносителя невозможна. В этом случае она осуществляется принудительно, с применением нагнетающего электронасоса. Основной особенностью здесь является устанавливаемый расширительный бак закрытой конструкции мембранного типа с предохранительным выпускным клапаном. Главный недостаток подобных систем состоит в необходимости обеспечения насоса электроэнергией для его бесперебойной работы.

Устройство и правила выбора

Каминные топки, отличаясь габаритами или внешним видом, имеют, тем не менее, практически одинаковое конструктивное исполнение. Защищенная жаропрочным стеклом камера сгорания в своей нижней части оснащена колосниковой решеткой. Эффективность горения размещаемого на ней топлива обеспечивается подводом воздуха снизу, через зольник. Выполняющий функцию поддувала, он может быть выполнен в виде извлекаемого лотка или небольшой дверцы.

Верхняя часть каминной топки обычно представляет собой куполообразный дымосборник, подсоединяемый к дымоходу. Для правильного функционирования камеры сгорания важно правильно рассчитать его сечение, так как от этого во многом зависит нормальная тяга и, как следствие, – мощность отопительного прибора. Регулирование мощности топки обычно производится вручную посредством ограничения тяги поступающего через зольник приточного воздуха или при помощи шиберной заслонки дымохода.

Чтобы подобрать наиболее оптимальный вариант камина для дома, следует обратить внимание на заявленную производителем мощность отопительного прибора. Как правило, указывается несколько ее значений – максимальное, номинальное и пр. Ориентироваться, прежде всего, необходимо на:

• общую тепловую мощность, показывающую суммарное количество тепла, отдаваемое топкой во внешнюю среду через стенки камина, конвекционные каналы и подключаемую систему отопления;
• номинальную мощность теплообменника – как составную часть общей мощности, учитывающей количество тепла, подаваемое непосредственно в радиаторы отопления.

Специалисты рекомендуют производить расчет эффективного обогрева помещения, исходя именно из номинальной мощности теплообменника. При этом следует учитывать, что одного киловатта бывает вполне достаточно для отопления 10 кв.м. площади при средней высоте потолка 2,5м.

Стоит понимать, что заявленная производителем паспортная мощность отражает непрерывный цикл работы топки! При периодическом использовании камина, к примеру только в дневное время, мощность должна быть в 1,5-2 раза больше расчетной!

Не менее важными факторами являются: материал изготовления и габаритные размеры, которые имеют решающее значение при выборе места установки отопительного прибора. Из-за значительной массы, чугунный камин с водяным контуром нельзя располагать на деревянных перекрытиях, так как предельно допустимые значения временных нагрузок для них составляют не более 150кг на 1м.кв. В этих случаях стоит обратить внимание на модели с футеровкой, имеющие, фактически, двойные стенки – из жаропрочной стали и шамотного кирпича. Они несколько легче чугунных аналогов при тех же габаритах топливника.

Для правильного определения размеров расширительного бака при подключении топки с водяным контуром к системе отопления, немаловажно знать объем циркулирующего теплоносителя. Он складывается из внутреннего объема батарей и труб, объединяющих систему, и зависит от общей протяженности, а также от количества радиаторных секций. Объем одной батареи можно узнать из паспортных данных, а труб – из представленной ниже таблицы.

Чтобы получить необходимый объем бака, величину, полученную в результате вычислений, требуется увеличить на 10%.

Особенности эксплуатации

Делая выбор в пользу каминных топок для отопления дома, следует учитывать некоторые особенности их эксплуатации. Являясь, по сути, твердотопливными агрегатами прямого горения, они обладают всеми присущими им недостатками – довольно низким кпд и быстрым сгоранием топлива, закладку которого необходимо обновлять, в среднем, каждые 3-4 часа. При подборе подходящей модели, помимо технических характеристик, рекомендуется обращать внимание на некоторые инженерные решения, способствующие более эффективной работе отопительного прибора. Укажем некоторые из них:

• увеличение объема камеры сгорания, способствующее размещению в ней большего количества топлива;
• пиролизный способ сжигания, предусматривающий наличие дополнительного отсека для догорания древесных газов в камере каминной топки;
• направленная подача воздуха непосредственно в зону горения;
• верхнее горение, обусловленное особой закладкой топлива.

Подобные инновации в каминных топках увеличивают теплогенерацию и длительность горения, значительно уменьшают зольность и делают выхлоп более чистым с экологической точки зрения. Как следствие, уменьшается загрязненность камеры сгорания и дымохода.

Несмотря на внедрение инженерных инноваций, низкий кпд каминных топок не всегда позволяет применять их в качестве единственного источника тепла в доме. В условиях сурового климата и при отсутствии централизованного газоснабжения более рациональным решением станет использование твердотопливных котлов совместно с каминной топкой, которая в этих случаях будет служить в качестве дополнительного или запасного теплового агрегата. Недостаток таких отопительных систем состоит в том, что обе теплогенерирующие установки плохо поддаются автоматизации.

Более стабильное поддержание температуры жилища способен обеспечить симбиоз каминной топки с водяным контуром и электрических или газовых водяных котлов. Достаточный уровень их автоматизации позволяет отключать прибор при повышении температуры теплоносителя в общем отопительном контуре дома при работе каминной топки. Находясь в режиме ожидания, котлы не будут использовать никакой энергии. При прогорании топлива в камине и понижении температуры в системе, автоматика вновь подключит основной отопительный прибор.

Несомненным достоинством подобных систем является возможность существенной экономии энергоносителей путем временной замены их твердыми видами топлива, сжигаемого в камине. Однако их монтаж обойдется довольно дорого, а выполнять его могут только специалисты.

Достоинства и недостатки

Каминная топка с водяным контуром, помимо источника тепла, может являться дополнительным элементом интерьера в доме. Если после установки и подключения все коммуникации спрятать под облицовку, она будет выглядеть как обычный камин. Такой вариант избавит от тщательных расчетов, сооружения отдельного фундамента и дорогостоящих работ по возведению камина из кирпича. Кроме того, установка топки предоставляет домовладельцам:

• возможность закупки альтернативных видов топлива по сравнительно малым ценам, особенно в лесных регионах;

• полную автономность в теплоснабжении;
• независимость от газораспределительных или электрических сетей;
• возможность совмещения с уже имеющимися теплогенерирующими приборами;

• отсутствие каких-либо разрешительных документов на установку и эксплуатацию оборудования от соответствующих надзорных учреждений.

Несмотря на вышеперечисленные преимущества в использовании каминной топки с водяным контуром, ее приобретение и установка в ряде случаев оказывается вынужденной мерой, обусловленной отсутствием централизованных энергораспределяющих сетей. Потребность в постоянной закладке топлива вручную для поддержания необходимой температуры теплоносителя, а также отсутствие должной автоматизации, усложняет процесс эксплуатации каминной топки по сравнению с альтернативными типами оборудования, используемого для отопления дома.