Угольная печь для дома: устройство, особенности конструкции, преимущества

С появлением технологичных и экономичных газовых бойлеров с двумя контурами теплоснабжения традиционной печной конструкции на твердом топливе предсказывали полный уход с рынка. И все же привычные принципы работы отопительного оборудования сохраняют свое место, активно развиваясь в разных направлениях – как по функционалу, так и в конструкционном отношении. Лучше всего это доказывают угольные печи, стабильно осваивающие все новые технологические решения.

Конструкция агрегата

Корпусная основа оборудования обычно представляет собой цельносварный каркас из толстого металла. В конструкции предусматривается инфраструктура топочной камеры с конвенционными трубами, по которым циркулируют раскаленные газы. Также устройство угольной печи имеет систему выходных патрубков для подключения к дымоходу, механизм запирания и дверцы с шибером. Нижняя часть формируется системой сбора золы с решетками и проходящими каналами поддува. В некоторых модификациях предусматривается варочный настил, который должен прогреваться до высоких температур. Опять же, в зависимости от модификации и требований заказчика, могут присутствовать и декоративные элементы – в том числе в виде стилистического оформления конвектора, зольного ящика и дверки.

Виды угольных печей

Конструкционные исполнения могут меняться в зависимости от характеристик по мощности, размерам и диаметру входных и выходных патрубков, но принципиальные различия всегда будут иметь модели, выполненные из разных материалов корпуса.

Металл в большинстве случаев является основой, но какому именно сплаву отдать предпочтение? Основная конкурентная борьба происходит между стальными и чугунными конструкциями. Первые славятся высокой теплопроводностью, поддаются ремонту при серьезных повреждениях путем той же сварки и почти не образуют нагара на своих поверхностях. С другой стороны, сталь плохо переносит выпадение конденсата, что в будущем может стать причиной образования коррозии.

Чем же похвастается чугунная угольная печь? Это традиционное и наиболее популярное исполнение твердотопливных агрегатов, что объясняется не только хорошей тепловой проводностью, но и защищенностью от негативных процессов внешнего воздействия – как термических, так и гидрохимических наподобие коррозии. Но у чугуна есть слабое место. Если стальной корпус можно восстановить, то трещина в чугунной конструкции никак не ремонтируется.

Функциональные элементы

По мере развития конструкций отопительного оборудования меняются и подходы к реализации функциональной механики. В современных печных системах закладывается следующий набор рабочих органов:

• Дверка. Как правило, открывается на 120 градусов, позволяя загружать топливный материал и контролировать процесс горения. К слову, дверцы со светопрозрачным экраном вовсе не требуют открытия для визуального наблюдения за процессами внутри топки.
• Конвекционные трубы. Нельзя сказать, что это принципиально новое решение, однако оптимизация схемы конструкционного сопряжения с топкой сделала конвенционную систему более производительной с точки зрения теплоотдачи.
• Металлические колосники для угольной печи также повышают эффективность теплового процесса, обеспечивая равномерное горение на всей глубине топки.
• Наличие защитных гильз в конструкции повышает эксплуатационный ресурс агрегата. Данные элементы принимают на себя термическое воздействие от горящего топлива, защищая таким образом основу печной конструкции.
• Шибер и в целом инфраструктура взаимодействия с дымоходом являются наиболее важным компонентом печи с точки зрения регуляции процесса горения за счет управления воздушной тягой, но этот эксплуатационный нюанс будет рассмотрен отдельно.

Особенности двухконтурных печей

Как и современные модели электрических и газовых котлов, печи на угле поддерживают возможность обеспечения системы горячего водоснабжения (ГВС). Для этого предусматривается специальный канал для нагрева воды и ее циркуляции по трубам до конечного места назначения – кухни, санузла или других потребителей. Однако для реализации такой системы необходимо заранее соблюсти несколько технологических условий.

Во-первых, угольная печь для дома с водяным отоплением сможет эффективно распределять теплоноситель по двум контурам только при поддержке циркуляционного насоса. Во-вторых, чтобы сократить время на поступление горячей воды в контур, рекомендуется предусматривать в системе и буферную емкость. Для частного дома можно использовать накопительный бак с контурами подогрева на 30-50 л. Вода в этом резервуаре будет постоянно горячей в соответствии с настройками автоматики печи.

Особенности печей длительного горения

В данном случае рассматривается одна из технологий повышения энергоэффективности работы отопительного оборудования за счет регуляции притока кислорода. Как уже говорилось, шибер, связывающий конструкцию печи с каналом дымохода, напрямую влияет на интенсивность горения топлива. Но обычная механическая конструкция в значительной степени зависима от климатических условий на улице и даже при ручном управлении не способна давать ожидаемый результат в полном объеме.

В модифицированном виде угольная печь длительного горения для дома дополнительно обеспечивается компактной вентиляторной установкой. Это маломощный термозащищенный прибор, задача которого заключается в искусственной регуляции тяги. Как же функция вентилятора влияет на процесс горения? Уголь как таковой в принципе отличается длительным сгоранием по сравнению с дровами. Интенсивное нагнетание воздуха может повышать тепловыделение в определенных условиях или вовсе его сокращать. Поддержка длительного горения возможна и при минимально открытой заслонке с шибером, но именно благодаря вентилятору не останавливается контроль процесса.

Данная схема управления полностью автономна, так как работа кулера может контролироваться автоматикой, связанной с датчиками температуры и вентиляции.

Эксплуатационные ограничения

Применение угольного топлива и в целом твердотопливных печей предполагает некоторые ограничения, связанные с элементарными правилами пожарной безопасности. В их числе стоит отметить следующие нормы:

• Агрегат нельзя использовать в помещениях, где находятся легковоспламеняемые материалы. При этом рекомендуется хранить уголь в мешках, выполненных из жаростойкого материала. Другое дело, что для топливных элементов устанавливаются и собственные требования в плане хранения и главной опасностью применительно к углю будет не температура, а влажность.
• В качестве топлива должны использоваться только допускаемые производителем материалы. Надо отметить, что угольная печь для дома обычно допускает и применение пеллетов с дровами, если по типоразмеру они подходят. Однако жидкотопливные материалы наподобие керосина, дизеля и бензин запрещаются.
• Эксплуатация оборудования возможна только после капитальной инсталляции в подготовленном для отопления помещении. В мобильных домиках, палаточных сооружениях и вагончиках такого рода агрегаты не применяются.

Какой уголь подойдет?

Для бытового применения специалисты советуют использовать марки антрацита. Он долго поддерживает горение, выделяет немного дыма и оставляет после себя небольшой объем зольных отходов. К слову, по объему выделяемого тепла антрацит соседствует с коксующимся углем – порядка 8500 Ккал/кг. В этом отношении наименее привлекательным вариантом станет бурый уголь, тепловыделение которого находится на уровне 4500 Ккал/кг. С другой стороны, антрацит нередко доставляет проблемы при розжиге и недешево стоит. Например, уголь в мешках по 50 кг обойдется в 500-600 руб. По мере увеличения объема разовой закупки ценник логично снижается, но относительно того же бурого угля это более высокая стоимость.

Монтаж печи

Агрегат устанавливается на ровной поверхности с теплозащитной основой. Будет не лишним предварительно подготовить для конструкции стяжку толщиной 5-10 см. Как правило, массивное оборудование не требует специальной фиксации – достаточно правильно расположить корпус с точки зрения оптимального соединения со смежными коммуникациями и дымоходом.

Легкие угольные печи дополнительно крепятся к полу металлическими скобами или анкерными термостойкими фиксаторами. Опять же, возможность установки последних должна продумываться заранее при устройстве стяжки или подготовке черновой поверхности пола. При выборе места расположения печи также следует иметь в виду, что по правилам установки котельного оборудования расстояние от их поверхности до горючих предметов и отделки стен должно составлять от 15 до 50 см в зависимости от типа материала и его способности к поддержанию горения.

Установка дымохода

Для организации вывода продуктов сгорания в частных домах рекомендуется использовать модульные трубы. Изготовители такой оснастки предлагают комплексные сэндвич-конструкции с необходимыми узлами крепления и соединения. Существенной особенностью модульного дымохода такого типа является наличие теплоизоляционной прослойки и способность выдерживать температуры горячих газов порядка 1000 °С.

Что касается монтажа, то от угольных печей в одноэтажных постройках обычно рассчитывается вывод до 5 м высотой. Сборка выполняется посредством хомутовых и замковых стыков, которые предусматриваются в конструкции элементов. Основная задача исполнителя – заранее продумать точки крепления контуров к стенам и подготовить технологическое отверстие в кровельном покрытии. Для этого также предусматриваются специальные выходы с дефлекторами и регуляторами тяги.

Подготовка к рабочему процессу

Сразу после установки необходимо проверить надежность конструкции, состояние рабочих частей, наличие колосника и ящика для золы. Первый прогрев желательно производить при работающей вентиляции и открытых окнах. Это важно, чтобы выветрились не только продукты сгорания, но и вредные заводские масла, которыми покрывалась конструкция в условиях консервации.

Режим пробного интенсивного горения следует поддерживать около 1 часа, после чего агрегат следует оставить до полного остывания. Трогать его внутренние поверхности на этом этапе не нужно, так как после нагрева некоторое время будет обретать устойчивость внутренняя термостойкая краска.

Как топить печь?

Существуют специальные режимы эксплуатации отопительных печей и котлов, работающих на угле. Главная особенность данного процесса заключается в дозированной загрузке топочной камере относительно одного сеанса протопки. Например, как топить печь в стандартном режиме на несколько часов? Выполняется серия закладок, каждая из которых должна формировать слой не более 15 см. По мере его убывания примерно на 50-60 % можно восполнять объем топлива. Если возникают трудности с розжигом, то в запасе всегда следует иметь тонкие дрова для растопки. Сверху они также покрываются слоем мелкого угля высотой 5-7 см.

Заключение

Конструкционное устройство печных агрегатов существенно продвинулось за последние годы. Помимо возможности обеспечения ГВС и автономной регуляции тяги, также появились новые функции – пиролизное горение и автоматическое управление. Но так ли значимы новые преимущества по сравнению с достоинствами кладки угольной печи из кирпича? Ведь традиционные печные сооружения превосходят заводское металлическое оборудование по степени теплоотдачи и удержанию тепла.

На практике массовый переход на оптимизированные конструкции обусловлен практичностью, эргономикой и функциональностью. Предпочтение отдается малым размерам и легкости в обслуживании оборудования, а что касается тепловой мощности, то и чугунные агрегаты на угле способны отапливать большие дома, поддерживая к тому же и функцию водяного отопления.