Одна из причин, по которой люди покупают печь - это возможность использовать ее в качестве альтернативного источника отопления. А можно ли отопить дом с помощью дровяной печи? Безусловно, можно, если мощность печи соответствует отапливаемой площади, с учетом теплопотерь, и вы используете эффективную систему распределения тепла.

Даже самой небольшой мощности обычно хватает на отопление одного помещения площадью до 40 м2, однако, если вы планируете отапливать несколько помещений с помощью одного устройства, тут уже придется выбирать печь для отопления большей мощности и подключать оборудование для разводки тепла. Рассмотрим подробнее, от чего зависит тепловая эффективность печи.

Выбор способа отопления с помощью печи: воздушное, водяное

Прежде, чем привести методику расчетов тепловой мощности, стоит принять во внимание количество отапливаемых помещений и систему распределения тепла.

На самом деле, в традиционных печах тепло отдается в помещение с помощью излучения (лучистой энергии), теплопередачи (воздух контактирует с нагретым корпусом печи) и конвекции (нагретый воздух поднимается выше, на его место поступает более холодный воздух, таким образом, воздушные массы постепенно перемешиваются).

Таким образом, эффективно обогреть таким способом можно только одно помещение. Через открытые двери нагретый воздух постепенно будет переходить и в другие помещения, однако это будет происходить достаточно медленно, поэтому если мы попытаемся достичь таким образом комфортной температуры по всему дому, в помещении, где работает печь будет довольно жарко, а в отдаленных помещениях - значительно прохладней. Если дом, который нужно отапливать, маленький и состоит всего из 1-2 комнат - печь справится с этой задачей.

Для целей отопления дома побольше намного лучше приспособлен камин на дровах - в нем тепло от каминной топки по воздушным каналам сразу отводится в другие помещения.

Однако, и среди печей есть конструктивные решения, которые позволяют обогреть дом равномерно.

Multifuoco от Piazzetta

Благодаря двойному стальному корпусу с воздушной прослойкой в печах Piazzetta (большинстве моделей), тепловентиляторам с электронной системой управления и системе воздуховодов, тепло от печи удается эффективно распределить в другие комнаты, причем на комфортной высоте - на уровне ног, поэтому воздух поднимается от пола и равномерно прогревает все помещение. Подробнее о системе Multifuoco от Piazzetta.

Печи с водяным контуром

Некоторые модели печей имеют двойной корпус, между стенками которого находится вода. Нагретая от печи вода поступает в систему водяного отопления, также может быть использована для нагрева воды для бытовых нужд. Остывшая вода возвращается в контур печи и проходит повторный цикл.

Моделей печей с водяным контуром очень мало, и это не случайно: стоимость такой системы значительно превосходит стоимость обычной печи, а размер топочной камеры и потенциальная мощность печи невелика (в отличие от камина), кроме того, дровяная печь является отопительным прибором с периодическим использованием - она полностью зависит от действий пользователя (подкладывания дров). Мы считаем, что в большинстве случаев печи с водяным контуром экономически не оправдывают себя. Не случайно у Piazzetta, крупнейшего итальянского производителя каминов, водяным контуром оборудованы только пеллетные печи. Пеллетные печи, в отличие от дровяных, работают в автоматическом режиме, дозируя подачу пеллет, поэтому обеспечивают стабильное тепло, которым можно не только обогреть дом, но и использовать для нагрева воды для принятия душа или мытья посуды.

Тепловентилятор для печей

Решения с тепловентилятором, который ставят сверху на печь, немного помогают улучшить распределение тепла.

Как подобрать мощность печи в зависимости от отапливаемой площади?

Если вы не используете эффективную систему распределения тепла, не используйте площадь всего дома в тепловых расчетах. Советуем рассчитывать на обогрев  площади 1-2 помещений. 

Кроме того, при расчете необходимой мощности, нужно учесть климатическую зону и уровень утепления дома.

Принято считать, что 1 кВт мощности дровяной печи рассчитан на обогрев:

  • 14 м3 в доме без изоляции, в холодной климатической зоне,
  • 20 м3 в доме с нормальной изоляцией в умеренной климатической зоне,
  • 33 м3 в доме с отличной изоляцией или теплой климатической зоне.

Если принять во внимание среднюю высоту потолков в 3 м, то мы получаем, что в зависимости от климатической зоны и уровня утепления дома, каждый кВт обогреет от 4,7 - 11 м2 жилой площади.

Таким образом, если мы устанавливаем печь в нормально утепленное помещение площадью 40м2, и планируем, что тепло будет частично распределяться в другие помещения через открытую дверь, мощность в 8 кВт будет достаточной.

Номинальная мощность и КПД дровяных печей

Мощность является тепловым показателем работы дровяной печи, и показывает, как много тепловой энергии можно получить при эксплуатации печи. Номинальная мощность является расчетным показателем, определяемым в лабораторных условиях при испытании той или иной модели, и записывается в паспорте устройства. При этом фактическая мощность в тот или иной момент времени может быть как выше, так и ниже номинальной. Сравнивая между собой разные модели печей по показателю тепловой мощности, важно обратить внимание, что вы сравниваете именно показатель номинальной мощности.

Дровяные печи выпускаются мощностью от 4 до 15 кВт, и позволяют отопить площадь 20-150 м2 

От чего зависит номинальная мощность той или иной модели дровяной печи?

  1. размеров топочной камеры,
  2. массы и свойств материала печи (футеровки камеры сгорания, корпуса, облицовки и т.н. "накопителей тепла"),
  3. эффективного воздухообмена (притока вторичного и третичного воздуха) в камеру сгорания.
Зависимость мощности дровяной печи от ее размера

Первый фактор (рис. А) - размеры топочной камеры - является количественным. Он определяет количество дров, которое можно единовременно сжигать в топочной камере. При прочих равных, номинальная мощность печи будет прямо пропорциональна размерам камеры сгорания. При этом, для того, чтобы фактическая мощность большой печи была больше, чем в маленькой, соответственно, придется увеличить и расход дров (размеры одной закладки дров, объем, длина и количество поленьев).

Второй и третий факторы (рис. B, C) влияют мощность опосредованно, через КПД - коэффициент полезного действия, характеризующий эффективность горения. Благодаря высокому КПД можно получить больше полезной, тепловой энергии (больше мощности) при одинаковом расходе дров. КПД печи показывает соотношение между потенциальным количеством тепловой энергии, содержащейся в сжигаемом древесном топливе, и полезным количеством тепловой энергии, которая может быть передана на отопление.

КПД печи - это отношение полезной тепловой энергии к потенциальной энергии дров

Почему КПД всегда меньше единицы и куда девается разница?

Частично тепло уходит с дымовыми газами: высокая температура исходящих дымовых газов говорит о недостаточно эффективном процессе. Для уменьшения теплопотерь с дымовыми газами в печи используется система из одного или двух дефлекторов, которые представляют собой поперечные пластины, устанавливаемые в верхней части камеры сгорания и препятствующие прямоточному движению газов в дымоход. Таким образом, путь отходящих газов удлиняется, и на пути движения в дымоход газы успевают отдать больше тепла, кроме того, часть дымовых газов отражается на вторичный дожиг (СО окисляется до СО2 с выделением тепла). Помимо этого, в высоких печах часть дымохода пролегает внутри корпуса, и можно дополнительно приобрести и установить систему накопления тепла - тяжелые бетонные плиты, с суммарным весом, в зависимости от модели печи, от 50 до 600 кг, которые окружают дымоход и накапливают тепло от отходящих дымовых газов, которое впоследствии отдают в помещение. Есть также насадки на дымоход с радиаторными пластинами, которые также увеличивают эффективность теплоотбора, однако в случае их установки внутри помещения, выглядят не очень эстетично.

Другая часть потерянной тепловой энергии - это результат неполного сгорания топлива, большое количество твердых частиц (сажи) или высокое содержание угарного газа (оксида углерода) в отходящих газах.

Что касается эффективного, полного сжигания топлива, так называемого экологически чистого горения, здесь оказывают влияние два основных фактора:

  1. Поддержание максимально высокой температуры внутри камеры сгорания.
  2. Подача вторичного и третичного воздуха в верхнюю часть камеры сгорания для окисления угарного газа (СО) до углекислого газа (СО2) с дополнительным выделением тепла (и, что является приятным бонусом, визуального пламени).

Для поддержания высокой температуры внутри камеры сгорания  важна температура стенок топочной камеры и температура воздуха, попадающего в нее.

Зависимость КПД и мощности дровяной печи от массы

Стенки топочной камеры лучше справляются с задачей поддержания высокой температуры в течение продолжительного времени, если они обладают значительной массой (рис. B) и теплоемкостью. Безусловно, сперва потребуется некоторое время, чтобы они прогрелись, однако затем, даже при уменьшении интенсивности пламени с прогоранием очередной закладки дров, нагретые стенки позволяют поддержать эффективность горения на высоком уровне.

Чугун является традиционным материалом для дровяных печей, который хорошо накапливает и удерживает тепло при толщине  стенок 1 см и более.

Однако, не стоит недооценивать, с этой точки зрения, стальные печи. Помимо стальной конструкции корпуса, камера сгорания в стальных печах выложена керамическим огнеупорным и теплоаккумулирующим материалом, который прекрасно справляется с задачей сглаживания температурных колебаний. Кроме того, если стальная печь также имеет наружную облицовку из керамических панелей (изразцов), ее масса и теплоаккумулирующие свойства становятся еще больше, и за счет этого тепловая эффективность такой печи будет превосходить чугунную.

От температуры воздуха, который поступает в топочную камеру, также зависит поддержание стабильно высокой температуры внутри нее. Например, сравним недорогие чугунные печи с подачей воздуха на систему "чистое стекло" непосредственно из помещения в камеру сгорания через щель над дверцей, и более дорогие модели, в которых воздух в камеру сгорания подаетя по воздушным каналам в корпусе печи и успевает предварительно нагреться. В первом случае холодный воздух, хоть и выполняет функцию защиты стекла от загрязнения а также несет в себе дополнительный кислород для вторичного дожига, все же имеет относительно низкую температуру и способствует снижению температуры внутри камеры сгорания. Во втором случае воздух уже нагрелся до попадания в камеру сгорания, и не оказывает существенного влияния на температуру внутри.

Зависимость КПД и мощности дровяной печи от подачи вторичного и третичного воздуха

Помимо температуры, как мы уже отметили выше, важной предпосылкой "чистого горения" с выделением максимального количества тепла, является подача достаточного количества воздуха в верхнюю часть камеры сгорания для окисления угарного газа, образующегося в первой фазе горения (рис. С).

Различают печи с вторичным и третичным дожигом. В печах со вторичным дожигом воздух обычно заходит через щель над дверцей (воздушная завеса, система "чистое стекло").

В печах с третичным дожигом, на задней стенке имеются дополнительные отверстия для подачи вторичного воздуха, а третичный воздух попадает уже по системе "чистое стекло", как правило, предварительно подогретым. Естественно, в печах с третичным дожигом КПД по итогу будет выше, чем в печах, где вторичный воздух попадает в камеру сгорания только через дверцу.

В конечном итоге, помимо мощности, являющейся итоговым количественным показателем, вся совокупность факторов, обеспечивающих эффективное горение будут выражаться в следующих параметрах, указываемых в технических характеристиках той или иной модели:

  1. КПД (коэффициент полезного действия)
  2. Класс энергоэффективности (А-, А, А+ и т.д.)
  3. Индекс энергоэффективности
  4. Температура дымовых газов
  5. Содержание СО в дымовых газах
  6. Количество твердых частиц в дымовых газах (г/м3)
  7. Наличие сертификатов (Flamme Verte, Ekoprojekt 2022, BimSchv2 и других)

Не все производители указывают полную техническую информацию, хотя большую часть ее можно получить из паспорта испытаний или сертификата. Основным показателем из этого списка, на который нужно обратить внимание, является КПД, также, стоит заметить, что немецкий стандарт BimSchv2 является одним из самых строгих и его наличие уже говорит о многом. 

В зависимости от номинальной мощности и КПД, также будет отличаться и такой параметр как "Расход дров, кг/ч"

Фактическая мощность дровяной печи

На фактическую мощность печи в конкретных условиях эксплуатации будут влиять многие параметры:

  • хорошая ли тяга в дымоходе,
  • в каком положении регистр управления подачей воздуха для горения (при уменьшении подачи воздуха, горение будет происходит в менее интенсивном режиме, тепла будет вырабатываться меньше),
  • какие дрова используются для топки (теплоемкость древесины выше у твердых пород дерева),
  • насколько хорошо просушена древесина (влажные дрова дают значительно меньше тепла),
  • периодичность подкладки дров и их количество.

В разделе нашего блога "Эксплуатация камина" содержится ряд важных рекомендаций по выбору топлива, порядку действий в начальной фазе розжига и другие.

Для эффективного отопления критически важно, чтобы дверца печи была закрыта, иначе большой поток воздуха из помещения попадает в топку, снижает температуру горения, полноту сжигания топлива, тепло "улетает в трубу". По факту, коэффициент полезного действия печи с открытой дверцей падает с 80% до 20%, при этом возможно задымление помещения.


Другие статьи из раздела "Современные печи":