Вашему вниманию предлагается идея промышленного изготовления калориферных печей (отопительных и банных), оснащённых системой воздуховодов. По желанию заказчика, такая печь может быть полностью автоматизирована. Производство не требует существенных затрат, а спрос, с учётом всех достоинств таких печей, обещает быть высоким.
Последние десятилетия всё возрастает потребность в эффективных автономных системах отопления для коттеджей и дач. Судя по всему, в ближайшем будущем желание городских жителей приобретать и строить загородные дома как минимум не утратится, и спрос на индивидуальные автономные отопительные системы сохранится.
Кирпичная отопительная печь — это штучный товар, и руки настоящего мастера делают её произведением искусства. Но далеко не каждому заказчику по карману такая печь, да и возможности у неё ограничены: более четырёх комнат она не обогреет. Водяное же отопление всегда приводит к дополнительным проблемам и расходам.
Предлагаю познакомиться с простым и надёжным вариантом автономного теплоснабжения двухэтажного дома, включающего до восьми изолированных помещений. Система отопления состоит из теплоёмкой печи калориферного типа и воздуховодов (рис. 1, 2). Может комплектоваться энергонезависимой дистанционной системой управления и автоматической подачей топлива (рис. 3). Автономное электроснабжение достигается установкой на дымовой трубе печи блока с термоэлектрогенераторами ТЭГ B25-12(М) с подключением автомобильного аккумулятора и контроллера.
Печь с автоматизацией может быть оснащена электромагнитными клапанами перекрытия конвективных каналов, вентиляторами на выходе верхних конвективных каналов, термодатчиками в каждом помещении и собственным компьютером наподобие автомобильного. При помощи соответствующего программного обеспечения можно задавать температуру в каждом помещении и автоматически запускать систему с помощью мобильного телефона или пульта дистанционного управления.
В «простом» варианте печи регулировка температуры по помещениям проводится вручную, путём открытия-закрытия конвекционных входов-выходов.
Преимущества
1. Дешевле и проще водяных систем отопления в монтаже и эксплуатации;
2. Заводская гарантия (в отличие от кирпичной печи), исключение человеческого фактора;
3. Простота монтажа, позволяющая застройщику обойтись своими силами;
4. Отсутствие необходимости поддержания всю зиму плюсовой температуры в периодически посещаемом доме. Достаточно в нужное время отправить sms-сообщение для запуска отопления;
5. Возможность регулировки распределения конвективных потоков по обогреваемым помещениям, в том числе дистанционно, а также задания желаемого теплового режима.
6. Полная автономность и абсолютная независимость от внешних факторов, в том числе от электросетей.
7. Возможность использования печи в качестве источника электроэнергии.
Недостаток у системы один: ограничение возможности обогрева второго этажа в расчётных пределах до 38% от общей мощности печи, что потребует наличия дополнительных источников тепла на втором этаже при очень низкой внешней температуре.
Принцип работы
Первый этаж отапливается непосредственно от боковых наружных стенок печи, включаемыми конвективными потоками и инфракрасным излучением через стеклянную дверцу.
Отопление второго этажа осуществляется конвективными потоками через верхние конвективные трубы диаметром 150 мм и далее по гофрированным трубам. Эти потоки направляют и на первый этаж при отсутствии второго, либо отключают все и по одному.
Мощность печи: 14 кВт, из них до 5 кВт можно направлять на второй этаж.
Общий объём огнеупорных материалов: 839 605 см. куб.
Общий объём облицовки: 968 756 см. куб. Масса печи зависит от применяемых материалов и составит примерно 3 300 — 4 200 кг, без учёта дымовой трубы. Вес предлагаемой мной трубы — 80 кг/м.
Вариация для бани
Эта печь может быть собрана в банном варианте (рис. 4, 5, 6). Она позволит получать мягкий пар, а также просушит баню после использования.
Каменка закрытого типа, подача воды равномерная через несколько распрыскивателей осуществляется нажатием на мембрану подающего насоса. В качестве насоса можно использовать насос для подкачки надувных матрасов или другой подходящий насос, бак с водой для каменки следует располагать при этом ниже уровня распрыскивателей, чтобы вода не шла на каменку самотёком. Такую банную печь владелец может запустить заранее дистанционно, чтобы, приехав в свою загородную баню, не ждать, пока она протопится.
Огнеупорное ядро
Детали для сборки огнеупорного ядра печи могут быть изготовлены из любого огнеупорного бетона с высокой термостойкостью. Наиболее экономичным и надёжным вариантом является использование бетона на жидком стекле, в качестве отвердителя добавляют цемент. Любой гидратирующийся состав бетонной смеси недолговечен в огнеупорной кладке, поскольку при высоких температурах происходит дегидратация и постепенное снижение прочности камня. Есть испытанный вариант на микрокремнезёме с добавлением каустической соды и нефелиновым шламом в качестве наполнителя и отвердителя («Огнезит», «Firestone»), но нефелиновый шлам в России доступен только в Красноярске и Санкт-Петербурге. Можно изготавливать и из шамота, но этот вариант самый затратный. Огнеупорное ядро собирается на мертеле, либо на любом огнеупорном составе для герметизации дымового контура. Для сохранения возможности разборки, ремонта, переноса печи в другое место не рекомендуется использовать для монтажа цементные составы.
Облицовочный контур и дымоход
Для изготовления деталей облицовки подходит любой состав тяжёлого бетона, но не рекомендуется бетон с наполнителем из осадочных пород. Облицовка собирается без раствора в паз-гребень.
Внутренний диаметр дымовой трубы — 250 мм. Может быть использована либо труба-«сэндвич», либо вермикулитовая, либо любая блочная труба, доступная в продаже и подходящая по сечению. Я предлагаю свой вариант блочной дымовой трубы из лёгкого термостойкого бетона, которая проходила испытание в течение четырёх лет на двух действующих печах в городе Красноярске. Мы изготовили стальные формы для двух разных сечений труб и отформовали трубные блоки из огнеупорного вермикулитобетона. Предстоящим летом испытаем трубу из пенобетона на химически отверждённом жидкостекольном связующем. В качестве отвердителя в раствор добавляется небольшой количество цемента. Такой состав по определению кислотоупорен и не боится влаги, то есть, конденсат для него не опасен. Газобетон в этом случае не подойдёт, поскольку его воздушные микрополости проницаемы, в отличие от замкнутых пузырьковых ячеек пенобетона. Внутреннюю поверхность трубы нет нужды дополнительно обрабатывать, а снаружи трубные блоки проходят облицовку или отделку до монтажа. В местах прохода через межэтажные перекрытия на трубу крепится противопожарная разделка из газобетона или пенобетона. В чердачном проходе дымовой трубы можно встроить блок из металла, на который монтируются термоэлектрогенераторы.
Монтаж
Все вариации печей монтируются из набора унифицированных деталей. Огневой и дымовой контур следует монтировать на мертель — он будет играть роль многоразового герметика, который не усложнит разборку и ремонт при необходимости. Облицовочный контур собирается на сухую в паз-гребень. В представленном проекте использована стеклянная дверца 610х480 мм по посадке. В автоматизированном варианте можно ещё уменьшить толщину облицовочного контура, снизив вес и, соответственно, теплоёмкость, что компенсируется возможностью непрерывной работы печи в заданном режиме.
Производство
Организовать производство таких печей можно на мини-заводике с небольшими затратами. Достаточно изготовить два десятка форм и приобрести небольшую бетономешалку. Огнеупорный бетон следует замешивать небольшими объёмами ручным миксером.
Для ремонта повреждённых при транспортировке печных деталей следует дополнить комплект специальным ремонтным составом, который состоит из смеси шамотной крошки различной гранулометрии и небольшого количества цемента. Замешивается такой состав на разведённом жидком стекле. Из него, в случае необходимости, можно в кустарных условиях изготовить любой из недостающих огнеупорных элементов печи. Облицовочные элементы можно изготовить из обычного бетона.
Нетрудно подсчитать себестоимость производства таких печей: достаточно перемножить и сложить объёмы на стоимость выбранных материалов и добавить затраты на изготовление. Полученная сумма многих удивит, настолько печь оказывается дешёвой. Речь идёт, конечно, о печи без автоматики.