Подовая печь из кирпича своими руками: порядовка, схема движения газов и принцип работы подового камня, как составить чертеж проекта, печи 2 на 2 и почему их нельзя ставить в жилых домах?

Несмотря на то, что подовые кирпичные печи (ПКП) уступают по эффективности колосниковым, их потенциал до конца не раскрыт, поэтому даже в варианте отопительной печи они нередко превосходят колосниковые аналоги других конструкций.

Однако чтобы ПКП получились эффективными и экономичными, они должны полностью соответствовать дому, компенсируя его теплопотери и создавая уютный здоровый микроклимат внутри комнат.

Поговорим о том, как можно создать такие печи своими руками и где взять порядовку.

Общие принципы работы печи

Задачей любой отопительной печи является компенсация теплопотерь помещения, происходящих через стены, крышу и другие части, а также поддержка температуры на комфортном уровне (17–23 градуса).

Отопительно-варочные печи, помимо обогрева комнат, термически обрабатывают пищу с помощью варочной плиты или духовки. Банные печи создают в парной требуемую температуру (40–110 градусов), а также вырабатывают пар.

Вне зависимости от назначения и конструкции, ПКП, ее принцип работы одинаков – сгорающие в топке дрова выделяют дым тепловую энергию, которую впитывают стенки дымовых каналов (дымоходов), расположенные внутри тепла печи или отопительного щитка.

Благодаря огромной массе (от одной до десяти тонн) эта конструкция впитывает в себя десятки кВт/ч тепловой энергии, затем постепенно излучает ее, обогревая помещения, в которых установлена печь. Более подробно принципы работы бытовых кирпичных печей описаны тут (отличие от колосниковой).

Различные схемы движения газов

Существует 4 основные схемы движения газов внутри любых отопительных или отопительно-варочных печей:

Голландская, то есть с вертикальными каналами.
Шведская, то есть с горизонтальными каналами.
Колпаковая.
Финская (противоточная).

Голландская схема движения газов с вертикальными каналами обеспечивает хороший отбор тепла и обеспечивает прогрев всего массива печи, но сильно снижает тягу, поэтому для нормальной работы «Голландки» необходим более высокий дымоход.

Тем не менее, если ставить каналы в параллель и не делать их больше пяти, а также предусмотреть задвижку прямого хода, то печь будет нормально работать даже с дымовой трубой, высота которой от пода составляет 6–7 метров.

Шведская схема по эффективности отбора тепла немного уступает голландской, зато требования к дымоходу заметно ниже, поэтому допустима даже длина дымохода от пода 5 м (это минимальное расстояние, согласно памятке к СНиП 41-01-2003.

Главным недостатком «Шведок» является неравномерный прогрев, ведь снизу она греется гораздо сильней, чем сверху, причем не всегда удается реализовать прогрев до уровня пола.

Колпаковые печи предъявляют минимальные требования к тяге дымохода, а также обеспечивают прогрев всего массива, однако в них образуются очаги застоя угарного и углекислого газов, поэтому для их кладки требуется более высокая квалификация печника.

Финская противоточная схема по эффективности отбора тепла сопоставима с голландской, однако из-за меньшего внутреннего сопротивления движению потока дымовых газов предъявляет требования к тяге на уровне шведских печей.

Однако грамотно рассчитать финскую противоточную печь может не каждый печник, поэтому широкого распространения в России она не получила.

Как составить проект и сложить печь?

Чтобы своими руками сложить ПКП, которая по эффективности будет сопоставима с колосниковыми аналогами того же размера, придерживайтесь следующего алгоритма действий:

Определите необходимую тепловую мощность печи.
Определите оптимальное место установки ПКП.
Определите оптимальную схему движения газов, а также форму печи.
Составьте новую или отредактируйте уже имеющуюся порядовку.
Завезите все необходимые материалы и инструменты.
Сложите печь.

Необходимая тепловая мощность

Существуют различные методики определения теплопотерь здания, в которых необходимо учитывать множество параметров, однако в большинстве случаев достаточно следовать простой формуле – на каждый квадратный метр площади хорошо утепленного дома теряется 100 Вт/ч тепловой энергии.

Под хорошим утеплением мы подразумеваем не только отсутствие трещин в стенах или окнах/дверях, приводящих к появлению сквозняков, но и толщину утепляющего слоя (пенопласта), в зависимости от региона:

Южные 10 см.
Центральные 15 см.
Северные 20 см.
Крайний север 25 см.

Кроме того, в хорошо утепленном доме должна быть грамотная система вентиляции, в которой выходящий из комнаты воздух не будет нагревать атмосферу, а входящий с улицы не остудит помещение, для этого применяют рекуператоры и другие устройства, снижающие потери энергии. Такой подход снижает требования по мощности на 5–30%.

Если теплоизоляция и вентиляция вашего дома не соответствуют описанным тут требованиям, то добавьте 10–50% тепловой мощности.

К примеру, для отопления кирпичного дома (стена в полтора кирпича с воздушными карманами) площадью 40 м² без утепления и нормальной системы вентиляции потребуется приблизительно 5–6 кВт/ч тепловой энергии.

Для такого же дома, но с хорошим утеплением (10 см пенопласта на стенах, 10 см базальтовой ваты на крыше и под полом), потребуется 3,5–4,5 кВт/ч тепловой энергии. Если же сделать грамотную вентиляцию, то достаточно будет печи, выдающей 3 кВт/ч тепловой энергии.

Допустимая погрешность определения тепловой мощности печи составляет примерно 25% в обе стороны, однако лучше сделать печь мощней на 25–50%, чем ее тепловой мощности не хватит для особо сильных морозов.

Ведь в не слишком холодные дни можно закладывать на четверть меньше дров, да и топить не дважды, а раз в сутки, а вот если мощности не хватит, придется закладывать дров больше, чем необходимо, что приведет к перегреву и разрушению кладки.

Оптимальное место установки

Греющим элементом печи является ее наружная поверхность, причем в среднем 1 м² площади этой поверхности выдает 500 Вт/ч тепловой энергии. Поэтому для получения тепловой мощности 4 кВт/ч площадь поверхности печи должна составлять 8 м2 с учетом ее крыши.

Существуют модели, которые выделяют больше тепловой энергии, но они гораздо сложней, чем обычная ПКП и оснащены калориферами, а также не являются теплоемкими, то есть не способны хранить тепло 15–30 часов после протапливания.

Поэтому печь надо располагать так, чтобы площадь греющей поверхности, выходящей в каждую из комнат, соответствовала теплопотерям этой комнаты.

Круглые ПКП устанавливают в проеме межкомнатных стен, чтобы они обогревали обе соседние комнаты, однако прямоугольные конструкции могут обогревать до четырех комнат, меняя соотношение площади комнаты и площади греющей поверхности, вы можете регулировать температурный режим.

Это особенно полезно, если в одних комнатах требуется более высокая температура, чем в других, сдвинув печь в требуемую сторону, вы измените соотношение площади комнат к площади греющей поверхности и тем самым обеспечите в каждой комнате желаемый температурный режим.

В порядовке вы найдете примерный вариант расположения печи в хорошо утепленном доме, при котором одна ПКП обогревает сразу 3 комнаты с различным соотношением площадей помещения и греющей поверхности.

Нужен ли подовый камень?

Подовый камень – неотъемлемый элемент печей для выпечки хлеба или пиццы, его также можно вставить в русскую печь, но именно в отопительной конструкции, оснащенной дверцей с регулируемой подачей воздуха, в нем нет нужды.

Поэтому в отопительных и даже отопительно-варочных ПКП без горнила под делают из качественного красного, реже шамотного кирпича.

Почему в жилых домах нельзя делать подовые печи размером 2 на 2 кирпича?

Печи размером 2 на 2 кирпича нередко ставят в гаражах и других похожих строениях, где не требуется создавать комфортную для постоянного проживания температуру и достаточно обогреть так, чтобы можно было работать в теплой куртке.

При таких размерах тепловая мощность печи высотой 2 м составит 2 кВт/ч, но добиться эффективного горения дров и большого отбора тепла невозможно из-за недостаточной площади пода топки.

Кроме того, в ПКП такого размера сложно избежать перегрева отдельных участков кладки, из-за чего подобные конструкции желательно кожуховать, чтобы избежать прорыва дымовых газов.

Возле подобной конструкции можно работать, ведь в случае протечки дымовых газов вы сразу же почувствуете неприятный характерный запах, поэтому либо проветрите помещение, либо покинете его, а спать нельзя, ведь во сне вы не заметите протечки, что может закончится отравлением и смертью.

По этой причине такие конструкции не ставят в жилых помещениях, но возводят в гаражах или небольших мастерских.

Какую схему движения дымовых газов выбрать?

В среде профессиональных печников нет ответа на этот вопрос, ведь каждый мастер предпочитает что-то свое. Один всю жизнь строит конструкции с вертикальными каналами и достиг в них такого совершенства, что все его заказчики довольны работой, даже когда сравнивают свои печи с колпаковыми или финскими.

Другой изучил особенности шведской схемы, включая различные нюансы, о которых не догадываются не только заказчики, но и мастера менее высокой квалификации и его печи тоже вызывают лишь радость и удовлетворение у своих владельцев.

Игорь Кузнецов ратует за колпаковые печи, а Игорь Бояринцев пропагандирует систему «Живой дом» и у всех них есть как сторонники, так и противники.

Если у вас есть опыт кладки печей и хорошая порядовка, то вы сможете сложить ПКП любой конструкции, если же такого опыта у вас нет или порядовка от неизвестного автора, который и сам не сложил ни одной печи, то вряд ли получится что-то хорошее и надежное, вне зависимости от схемы.

Где брать порядовки?

Печники нередко продают порядовки печей, которые они уже сложили, или составляют их на заказ, однако не каждый рискнет платить деньги за непроверенный результат. Поэтому более надежным источником порядовок, а также различной полезной информации по выбору и кладке печей, являются различные форумы, где общаются печники и владельцы таких конструкций.

Зачастую немало полезной информации можно почерпнуть даже в ветках, посвященных колосниковым печам, ведь от подовых они отличаются только топливником, а все остальное идентично.

Вот ссылки на наиболее интересные из таких форумов:

Порядовка для возведения устройства

В этом разделе мы расскажем о порядовке отопительной подовой печи тепловой мощностью 4,5 кВт/ч, выполненной по схеме с вертикальными каналами и оснащенной катализатором дожига пиролизных и дымовых газов, что приближает ее по эффективности к колосниковым аналогам такого же размера.

Сочетание голландской, финской и колпаковой схем движения газов обеспечивает хороший отбор тепла и относительно небольшое снижение тяги дымовой трубы.

Горячие газы поднимаются до катализатора, затем проходят его и продолжают окисляться в первом канале. Наиболее горячие газы скапливаются под крышей (перекрытием) первого канала, затем по мере остывания устремляются вниз по нисходящим каналам.

Благодаря избыточному сечению первого восходящего и обоих нисходящих каналов они образуют колпак, в котором газы разделяются по плотности, причем чем выше плотность, тем ниже они располагаются в обоих опускных каналах. Все это обеспечивает равномерный прогрев обоих опускных каналов, а к концу топки температура восходящих (выходных) каналов приближается к температуре нисходящих.

Несмотря на то, что сечение обоих восходящих каналов тоже избыточно, прикрытие вьюшки приводит к тому, что наружу выходят только самые горячие газы, остальные постоянно нагревают стенки этих каналов, обеспечивая равномерный прогрев.

При этом температура дымовых газов в этих каналах составляет 300–450 градусов, чего вполне достаточно для их прогрева к концу топки. По этому же принципу газы действуют в печах финской схемы, только нисходящие каналы занимают всю ширину печи, а восходящий расположен сзади.

Расположенный под топкой калорифер не только добавляет к тепловой мощности печи 100–300 Вт/ч, но и выполняет функцию противопожарной прослойки (разделки), защищающей покрытие пола от высоких температур.

Дымовые щели в задней части топливника соединяют топливную камеру с восходящими каналами, благодаря чему даже при розжиге холодной печи она дымит гораздо меньше, чем ее канальные аналоги.

В какой-то мере эти щели выполняют функции сухого шва, применяемого в печах Кузнецова, отводя холодные газы напрямую в трубу, что поднимает температуру в топливнике, улучшая тем самым сгорание и дожиг пиролизных/дымовых газов.

При создании проекта печи для работы с порядовкой используйте программу SketchUp (СкетчАп) или любую другую подобную систему автоматического проектирования (САПР), например, AutoCAD.

1–4

Эти ряды отделяют тело печи от пола из горючих материалов, выполняя тем самым требование пункта 5.20 свода правил СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование Требования пожарной безопасности», а также выполняют функцию калорифера, пусть и немного, но повышающих общую теплоотдачу ПКП.

Если пол в районе печи выполнен из негорючих материалов, к примеру, фундамент, выступающий за границы печи на 20 см в каждую сторону, а калорифер вам не нужен, то ряды 1–2 можно убрать. Лист нержавеющей стали, уложенный поверх калорифера, нужен на случай повреждения кладки пода, чтобы предотвратить выброс дымовых газов в помещение.

5–8

На пятом ряду формируйте топливник и подвертку каналов, а также шамотное ядро. Между печниками нет единого мнения по поводу того, что стоит делать в первую очередь – выкладывать шамотное ядро или устанавливать теплоизолятор из базальтовой или каолиновой ваты.

Мы предлагаем выкладывать по 4–6 рядов тела печи, затем выкладывать шамотное ядро и только после этого помещать в пространство между ними теплоизолятор. На этих же рядах крепите топочную и прочистные дверцы любым удобным способом.

В порядовке футеровка сделана из шамотной лещадки размерами 230х114х25 (длина, ширина, толщина) мм и базальтовой или каолиновой ваты толщиной 40 мм (можно использовать толщиной 50 мм, ведь она хорошо уплотняется).

На рисунке 8-3 показаны размеры и форма лещадки, с помощью которой вы будете перекрывать топливник над топочной дверцей.

9–13

На этих рядах расположена верхняя часть топливника и катализатор, который работает по следующему принципу – смесь горячих и холодных газов движется вверх по топливнику, затем подходит к катализатору, сечение которого во много раз меньше сечения топливной камеры.

Из-за этого газы скапливаются перед катализатором и вынуждены перемешиваться между собой, выравнивая температуру, после чего самые горячие устремляются вверх, а чуть более холодные остаются под катализатором. Выходя из катализатора смесь газов продолжает горение, поэтому над ним тоже есть открытое пламя.

Если вы не хотите делать катализатор из шамотной лещадки, то вместо нее можно уложить колосниковую решетку так, чтобы ее щели были расположены поперек отверстия катализатора.

Также на девятом ряду формируйте рассечку (перегородку) второго и третьего каналов, причем ее кирпичи ставьте на ложок (в четверть), для чего придется подрезать кирпичи тела печи. Столь высокое расположение рассечки необходимо для защиты восходящих (выходных) каналов от сажи и хлопьев пепла.

На этом же ряду формируйте дымовую щель, которая проходит сквозь:

шамотное ядро;
теплоизолятор;
кирпичи стенки каналов.

Благодаря небольшому сечению эти щели не влияют на движение горячих газов, зато холодные газы через них уходят в дымовую трубу напрямую, а значит исчезает главная проблема всех ПКП с вертикальными каналами – плохой розжиг на холодную.

14–26

На этих рядах расположены каналы, поэтому их кладка идентична, меняется лишь место перевязки боковых стенок с наружными. Ряды шамотного ядра также повторяют друг друга.

Уложив двадцать шестой ряд, приступайте к формированию перекрытия первого канала, для чего вам потребуется шамотная плита толщиной 40–50 мм, которую нужно будет обрезать под соответствующий размер.

Поверх плиты обязательно уложите прокладку из базальтовой или каолиновой ваты, иначе температурное расширение шамотного ядра разрушит всю вышележащую кладку.

27–30

На этих рядах вы сформируете перевал из первого (восходящего) канала в оба вторых (нисходящих канала) и создаете их перекрытие.

31–34

На этих рядах вы построите верхние каналы, по которым дым будет поступать в дымовую трубу.

35–36

Эти ряды являются перекрышей (крышей) печи. Расстояние от них до защищенного штукатуркой и любым негорючим материалом деревянного потолка должно составлять как минимум 38 см, это прописано в пункте 5.18 СП 7.13130.2013. Минимальное расстояние до потолка из негорючих материалов ограничено высотой расположения вьюшки.

37–38

Эти ряды образуют нижнюю часть дымовой трубы, причем на тридцать седьмом расположена задвижка (вьюшка), для установки которой вам придется сделать выборку в кирпичах.

Чтобы зафиксировать корпус вьюшки, вклеивайте ее на глиняный раствор, температура проходящих тут газов составляет 200–250 градусов, поэтому разница в коэффициенте температурного расширения металла не приведет к разрушению кладки.

После тридцать восьмого ряда либо продолжайте кладку трубы в «пятерик», то есть каждый ряд состоит из пяти кирпичей, либо установите сэндвич дымоход, используя соответствующую монтажную пластину.

Дополнительные изображения

Вот список и краткое описание дополнительных изображений:

Основные размеры – основные размеры печи.
Расположение печи в доме – один из вариантов расположения этой ПКП доме размерами 7х7 м.
Структура – структура печи в различных разрезах, эти изображения показывают, как устроена ПКП и каким образом в ней будут вести себя воздух и дымовые газы.
Теплоизолятор – размеры и форма теплоизолятора в виде целого изделия.

Материалы

Для строительства такой печи вам потребуется:

Лещадка размерами 230х114х25 мм 130 шт.
Плита шамотная толщиной 50 мм 1 шт.
Кирпич красный (керамический) рядный 760 шт.
Дверца топочная с верхней и нижней подачей воздуха 1 шт.
Дверцы прочистные герметичные (если нет герметичных, то лучше установить вышибные кирпичи) 4 шт.
Задвижка (вьюшка) с размером окна 260х130 (длина, ширина) мм.
Теплоизолятор толщиной 40–50 мм (размер подбирайте индивидуально, ориентируясь на удобство монтажа).
Обычный и высокотемпературный кладочный раствор на основе глины (количество зависит от формы кирпича и толщины швов).

Видео по теме

В данном видео ролике автор рассказывает, как построил подовую печь из кирпича у себя в доме:

Заключение

Подовая кирпичная печь – это сложное теплотехническое сооружение, которое должно быть спроектировано и построено по определенным правилам.

Трехмерная порядовка, которую делают с помощью «СкетчАп» или других подобных программ, позволяет не только составить порядовый чертеж ПКП, но и определить размер или форму каждого элемента, а также подсчитать количество необходимых стройматериалов.

Если порядовка составлена правильно, то сложенная по ней печь будет экономичной и безопасной, а также прослужит многие десятилетия.

Подовая печь из кирпича своими руками: как спроектировать и построить, порядовка с разъяснениями