Одна з причин, з яких люди купують піч - це можливість використовувати її в якості альтернативного джерела опалення. Чи можна опалювати будинок за допомогою печі на дровах? Безумовно, можна, якщо потужність печі відповідає опалювальній площі, з урахуванням тепловтрат, та ви використовуєте ефективну систему розподілу тепла.

Навіть найменшої потужності зазвичай вистачає на опалення одного приміщення площею до 40 м2, однак, якщо ви плануєте опалювати кілька приміщень за допомогою одного пристрою, тут вже доведеться вибирати піч більшої потужності і підключати обладнання для розведення тепла. Розглянемо детальніше, від чого залежить теплова ефективність печі.

Вибір способу опалення за допомогою печі: повітряне, водяне

Перш, ніж навести методику розрахунків теплової потужності, варто взяти до уваги кількість опалювальних приміщень і систему розподілу тепла.

Насправді, в традиційних печах тепло віддається в приміщення за допомогою випромінювання (променистої енергії), теплопередачі (повітря контактує з нагрітим корпусом печі) і конвекції (нагріте повітря піднімається вище, на його місце надходить холодне повітря, таким чином, повітряні маси поступово змішуються).

Таким чином, ефективно обігріти таким способом можна тільки одне приміщення. Через відкриті двері нагріте повітря поступово буде переходити і в інші приміщення, однак це відбуватиметься досить повільно, тому якщо ми спробуємо досягти таким чином комфортної температури по всьому будинку, в приміщенні, де працює піч буде досить жарко, а у віддалених приміщеннях - значно прохолодніше . Якщо будинок, який потрібно опалювати, маленький і складається всього з 1-2 кімнат - піч впорається з цим завданням.

Для цілей опалення будинку більшого розміру набагато краще пристосований камін - в ньому тепло від камінної топки по повітряних каналах відразу відводиться в інші приміщення.

Однак, і серед печей є конструктивні рішення, які дозволяють обігріти будинок рівномірно.

Multifuoco від Piazzetta

Завдяки подвійному сталевому корпусу з повітряним проміжком в печах Piazzetta (більшості моделей), тепловентиляторам з електронною системою управління і системою воздуховодів, тепло від печі вдається ефективно розподілити в інші кімнати, причому на комфортній висоті - на рівні ніг, тому повітря піднімається від підлоги і рівномірно прогріває все приміщення. Детальніше про систему Multifuoco від Piazzetta.

Печі з водяним контуром

Деякі моделі печей мають подвійний корпус, між стінками якого знаходиться вода. Нагріта від печі вода надходить в систему водяного опалення, також може бути використана для нагріву води для побутових потреб. Захолола вода повертається в контур печі і проходить повторний цикл.

Моделей печей з водяним контуром дуже мало, і це не випадково: вартість такої системи значно перевершує вартість звичайної печі, а розмір камери згоряння і потенційна потужність печі невелика (на відміну від каміна), крім того, дров'яна піч є опалювальним приладом з періодичним використанням - вона повністю залежить від дій користувача (підкладання дров). Ми вважаємо, що в більшості випадків печі з водяним контуром економічно не виправдовують себе. Не випадково у Piazzetta, найбільшого італійського виробника камінів, водяним контуром обладнані лише пелетні печі. Пелетні печі, на відміну від дров'яних, працюють в автоматичному режимі, дозуючи подачу пеллет, тому забезпечують стабільне тепло, яким можна не тільки обігріти будинок, а й використовувати для нагріву води для прийняття душу або миття посуду.

Тепловентилятор для печей

Рішення з тепловентилятором, який ставлять зверху на піч, трохи допомагають поліпшити розподіл тепла.

Як підібрати потужність печі в залежності від опалювальної площі?

Якщо ви не використовуєте ефективну систему розподілу тепла, не використовуйте площу всього будинку в теплових розрахунках. Радимо розраховувати на обігрів площі 1-2 приміщень.

Крім того, для визначення необхідної потужності, потрібно врахувати кліматичну зону і рівень утеплення будинку.

Прийнято вважати, що 1 кВт потужності дров'яної печі розрахований на обігрів:

  • 14 м3 в будинку без ізоляції, в холодной кліматичній зоні,
  • 20 м3 в будинку з нормальною ізоляцією в помірній кліматичній зоні,
  • 33 м3 в будинку з відмінною ізоляцією або в теплій кліматичній зоні.

Якщо взяти в розрахунок середню висоту стель в 3 м, то ми отримуємо, що в залежності від кліматичної зони і рівня утеплення будинку, кожен кВт обігріє від 4,7 до 11 м2 житлової площі.

Таким чином, якщо ми встановлюємо піч в нормально утеплене приміщення площею 40м2, і плануємо, що тепло буде частково розподілятися в інші приміщення через відкриті двері, потужність в 8 кВт буде достатньою.

Номінальна потужність і ККД дров'яних печей

Потужність є тепловим показником роботи дров'яної печі, і показує, як багато теплової енергії можна отримати в ході експлуатації печі. Номінальна потужність є розрахунковим показником, визначеним в лабораторних умовах при випробуванні тієї чи іншої моделі, і записується в паспорті пристрою. При цьому фактична потужність в той чи інший момент часу може бути як вище, так і нижче номінальної. Порівнюючи між собою різні моделі печей за показником теплової потужності, важливо звернути увагу, що ви порівнюєте саме показник номінальної потужності.

Печі на дровах випускаються потужністю від 4 до 15 кВт, і дозволяють обігріти площу 20-150 м2

Від чого залежить номінальна потужність тієї чи іншої моделі дров'яної печі?

  1. розмірів камери згоряння,
  2. маси і властивостей матеріалу печі (футерування камери згоряння, корпусу, облицювання і т.зв. "накопичувачів тепла"),
  3. ефективного повітрообміну (припливу вторинного і третинного повітря) в камеру згоряння.

Перший фактор (рис. А) - розміри камери згоряння - є кількісним. Він визначає кількість дров, яку можна одноразово спалювати в котельній камері. В однакових за матеріалом та конструкцією печах, номінальна потужність буде прямо пропорційна розмірам камери згоряння. При цьому, для того, щоб фактична потужність великої печі була більше, ніж в маленької, відповідно, доведеться збільшити і витрату дров (розміри однієї закладки дров, розміри і кількість полін).

Другий і третій фактори впливають на потужність опосередковано, через ККД - коефіцієнт корисної дії, що характеризує ефективність горіння. Завдяки високому ККД можна отримати більше корисної теплової енергії (більше потужності) при однаковій витраті дров. ККД печі показує співвідношення між потенційною кількістю теплової енергії, що міститься в спалюваному деревному паливі, і корисною кількістю теплової енергії, яка може бути передана на опалення.

ККД печі - це відношення корисної теплової енергії до потенційної енергії дров

Чому ККД завжди менше одиниці і куди зникає різниця?

Частково тепло втрачають з димовими газами : висока температура вихідних димових газів свідчить про недостатньо ефективний процес. Для зменшення тепловтрат з димовими газами в печі використовується система з одного або двох дефлекторів - це поперечні пластини, що встановлюються у верхній частині камери згоряння і перешкоджають прямоточному руху газів в димар. Таким чином, шлях газів, що відходять, подовжується, і на шляху руху в димохід гази встигають віддати більше тепла, крім того, частина димових газів відбивається на вторинне допалювання (СО окислюється до СО2 з виділенням тепла). Крім цього, в високих печах частина димоходу пролягає всередині корпусу, і можна додатково придбати і встановити систему накопичення тепла - важкі бетонні плити, з сумарною вагою, в залежності від моделі печі, від 50 до 600 кг, які оточують димохід і накопичують тепло від димових газів, та віддають в приміщення. Є також насадки на димохід з радіаторними пластинами, які також збільшують ефективність тепловідбору, проте в разі їх установки усередині приміщення, виглядають не дуже естетично.

Інша частина втраченої теплової енергії - це результат неповного згоряння палива, велика кількість твердих частинок (сажі) або високий вміст чадного газу (оксиду вуглецю) в газах.

Що стосується ефективного, повного спалювання палива, так званого екологічно чистого горіння, тут впливають два основних фактори:

  1. Підтримка максимально високої температури всередині камери згоряння.
  2. Подача вторинного і третинного повітря у верхню частину камери згоряння для окислення чадного газу (СО) до вуглекислого газу ( СО2) з додатковим виділенням тепла (і, що є приємним бонусом, візуального полум'я).
Для підтримки високої температури спалювання важлива температура стінок камери згоряння і повітря, що потрапляє всередину

Стінки камери згоряння краще впораються із завданням підтримки високої температури протягом тривалого часу, якщо вони мають значну масу (рис. B) і теплоємність. Безумовно, спочатку потрібний якийсь час, щоб вони прогрілися, проте потім, навіть при зменшенні інтенсивності полум'я з прогоранням останньої порції дров, нагріті стінки дозволяють підтримувати ефективність горіння на високому рівні.

Чавун є традиційним матеріалом для дров'яних печей, який добре накопичує й утримує тепло при товщині стінок 1 см і більше.

Однак, не варто недооцінювати, з цієї точки зору, сталеві печі. Крім сталевої конструкції корпусу, камера згоряння в сталевих печах викладена керамічним вогнетривким і теплоакумулюючим матеріалом, який прекрасно впорається із завданням згладжування температурних коливань. Крім того, якщо сталева піч також має зовнішнє облицювання з керамічних панелей (кахлів), її маса і теплоакумулювальні властивості стають ще більше, і за рахунок цього теплова ефективність такої печі буде перевершувати чавунну.

Від температури повітря, який надходить в топку, також залежить підтримання стабільно високої температури всередині неї. Наприклад, порівняємо недорогі чавунні печі з подачею повітря на систему "чисте скло" безпосередньо з приміщення в камеру згоряння через щілину над дверима, і більш дорогі моделі, в яких повітря в камеру згоряння подаеться по повітряним каналам в корпусі печі і встигає попередньо нагрітися. У першому випадку холодне повітря, хоч і виконує функцію захисту скла від забруднення та несе в собі додатковий кисень для вторинного допалювання, все ж має відносно низьку температуру і сприяє зниженню температури всередині камери згоряння. У другому випадку повітря вже нагріте до потрапляння в камеру згоряння, і майже не впливає на температуру всередині.

Крім температури, як ми вже зазначили вище, важливою передумовою "чистого горіння" з виділенням максимальної кількості тепла, є подача достатньої кількості повітря у верхню частину камери згоряння для окислення чадного газу, що утворюється в першій фазі горіння (рис. С).

Розрізняють печі з вторинним і третинним дожигом. В печах з вторинним дожигом повітря зазвичай заходить через щілину над дверцятами (повітряна завіса, система "чисте скло").

В печах з третинним дожигом, на задній стінці є додаткові отвори для подачі вторинного повітря, а третинне повітря потрапляє вже по системі "чисте скло", як правило, попередньо підігрітим. Звісно, в печах з третинним дожигом ККД буде вищим, ніж в печах, де вторинне повітря потрапляє в камеру згоряння тільки через дверцята.

Зрештою, крім потужності , що є підсумковим кількісним показником, вся сукупність факторів, що забезпечують ефективне горіння будуть виражатися в наступних параметрах, що вказуються в технічних характеристиках тієї чи іншої моделі:

  1. ККД (коефіцієнт корисної дії)
  2. Клас енергоефективності (А-, А, А + і т.д.)
  3. Індекс енергоефективності
  4. Температура димових газів
  5. Зміст СО в димових газах
  6. Кількість твердих частинок в димових газах (г/м3)
  7. Наявність сертифікатів (Flamme Verte, Ekoprojekt 2022, BimSchv2 та інших)

Не всі виробники вказують повну технічну інформацію, хоча більшу її частину можна отримати з паспорта випробувань або сертифіката. Основним показником з цього списку, на який потрібно звернути увагу, є ККД, також, варто зауважити, що німецький стандарт BimSchv2 є одним з найсуворіших і його наявність вже свідчить про ефективність та екологічну чистоту процесу горіння.

В залежності від номінальної потужності і ККД, також буде відрізнятися і параметр "Витрата дров, кг/год"

Фактична потужність дров'яної печі

На фактичну потужність печі в конкретних умовах експлуатації будуть впливати багато параметрів:

  • тяга в димоході,
  • в якому положенні регістр управління подачею повітря для горіння (при зменшенні подачі повітря, горіння буде відбувається в менш інтенсивному режимі, тепла буде вироблятися менше),
  • які дрова використовуються для топки (теплоємність деревини вище у твердих порід дерева),
  • наскільки добре просушена деревина (вологі дрова дають значно менше тепла),
  • періодичність підкладки дров і їхня кількість.

В розділі нашого блогу "Сучасні печі" міститься низка важливих рекомендацій щодо вибору палива, порядку дій в початковій фазі розпалу й інші.

Для ефективного опалення критично важливо, щоб дверцята печі були закриті, інакше холодне повітря з приміщення потрапляє в топку, знижує температуру горіння, повноту спалювання дров, тепло "відлітає в трубу". Коефіцієнт корисної дії печі з відчиненими дверцятами падає з 80% до 20%, при цьому можливо задимлення приміщення.