Банная печь с теплообменником: познаем главное

Устройства для отопления Теплообменник — сердце отопительной системы, предназначен для передачи тепла по средам и обогрева помещения. Среда в системе может быть жидкой, паро – газообразной.

Что такое теплообменник (змеевик)

Теплообменник — это главный элемент отопительного котла. Именно в теплообменнике вода нагревается до нужных температур, после чего тепло отбирается в помещение, через радиаторы отопления или другие приборы.

В процессе эксплуатации на теплообменник воздействуют высокие температуры, поэтому материалы его изготовления должны отвечать ряду определенных требований:

Что такое теплообменник (змеевик)
  • Первое и самое главное, теплообменник не должен подвергаться коррозии;
  • Материалы изготовления теплообменника должны хорошо передавать тепло;
  • Теплообменник должен быть стойким к ударам и повреждениям.

В большинстве случаев при изготовлении самодельных котлов отопления используют металлические трубы или куски сваренного друг с другом швеллера. Однако это далеко не все решения, поскольку в качестве теплообменника можно приспособить, например, чугунные батареи.

Виды змеевиковых теплообменников

Полотенцесушитель — это тоже змеевиковый теплообменник.

Вы можете изготовить змеевик своими руками разной конструкции и из нескольких видов металла (сталь, медь, алюминий, чугун). Алюминиевые и чугунные изделия штампуются на заводах, так как требуемых условий для работы с этими металлами можно добиться только в производственных условиях. Без этого получится работать только со сталью или медью. Лучше всего использовать медь, так как она податлива и имеет высокую степень теплопроводности. Есть две схемы как сделать змеевик:

  • винтовая;
  • параллельная.

Винтовая схема подразумевается расположение витков спирали по винтовой линии. Теплоноситель в таких теплообменниках движется в одном направлении. При необходимости для увеличения тепловой мощности можно объединять несколько спиралей по принципу «труба в трубе».

Чтобы максимально сократить теплопотери нужно выбрать . Это также зависит от материала стен.

Делать в нужно исходя из паропроницаемости теплоизоляции.

В параллельной схеме теплоноситель постоянно меняет направление своего движения. Такой теплообменник изготавливается из прямых труб, соединенных коленом с поворотом на 180 градусов. В некоторых случаях, например, для изготовления регистра отопления, поворотные колени могут не использоваться. Вместо них устанавливается прямой байпас, который может находиться как на одном, так и на обоих торцах трубы.

Методы передачи тепла

Принцип работы змеевикового теплообменника заключается в том, чтобы нагревать одно вещество за счет тепла другого. Так, вода в теплообменнике может нагреваться открытым пламенем. В данном случае он будет выступать в роли теплоприемника. Но также змеевик и сам может выступать в качестве источника тепла. Например, когда по трубкам течет теплоноситель, нагретый в котле или посредством встроенного электрического ТЭНа, а его тепло передается воде из системы отопления. По сути, конечная цель теплопередачи – это нагреть воздух в помещении.

Какие бывают теплообменники

Когда я первый раз установил чугунную буржуйку в своем гараже и начал регулярно ее топить, очень быстро пришел к выводу, что эта удобная, относительно недорогая и довольно простая печь много «кушает». Особенно мне жалко было смотреть на раскаленную докрасна дымоходную трубу. И на то, как на крыше из нее вылетают искры.

Если вы топите печь хвойной древесиной, пеллетами или брикетами, то температура газов в дымоходе колеблется в пределах 300 — 400ºС. Сухая осина или береза дают уже порядка 500ºС. В случае же когда основным топливом является хороший каменный уголь или кокс, температура в дымоходе может вырастать до 750ºС.

Какие бывают теплообменники

Я реально понимал, что чуть ли не половина энергии сгораемого угля или дров просто вылетает в трубу и обогревает улицу. Если поверхность небольшой жарочной плиты еще можно было как-то использовать, то, что делать с трубой я не знал. Покопавшись в сети и побеседовав с людьми, я выяснил, что эта проблема общая и решить ее можно, установив на трубу теплообменник.

Подходящих для этого конструкций существует 3:

  1. Кожухотрубный теплообменник или, проще говоря, труба в трубе. Такая конструкция предназначена для нагрева воды и может быть двух видов:
    • Первый вариант встречается не так часто, хотя сделать его своими руками довольно просто. Смысл здесь заключается в том, что на всю верхнюю часть печи, то есть жарочная плита плюс дымоход устанавливается металлическая емкость для воды, через которую и проходит дымоход. Мне этот вариант не нравится отсутствием жарочной поверхности. Как ни крути, а на даче или в гараже она нужна. Что же касается бани, то там эта жарочная поверхность занята камнями;

Сплошной нагреватель.

    • Второй навесной вид кожухотрубного теплообменника более практичный. Относительно небольшая емкость для воды располагается непосредственно на трубе дымохода, ее объем в подавляющем большинстве случаев не превышает 10л. Но хитрость в том, что она соединяется двумя трубами с большим материнским баком, который устанавливается отдельно от печи. Принцип действия прост, холодная вода поступает в нижнюю часть кожухотрубного теплообменника и нагреваясь возвращается в материнский бак через верхний вывод. Такой навесной теплообменник для бани на трубу подходит в самый раз.
Читайте также:  Подвал в бане: как правильно спроектировать и построить банный подвал

Навесной нагреватель.

Какие бывают теплообменники
  1. Не менее популярным является регистр теплообменник на дымоходную трубу в виде змеевика. По большому счету, он мало чем отличается от навесного кожухотрубного варианта. Здесь вместо навесной емкости используется труба, намотанная на дымоход. Как и в первом случае, эта труба соединяется с материнской емкостью. Работают обе системы по аналогичному принципу;
  2. Но помимо воды, дымоходными газами можно с таким же успехом обогревать и воздух. Конструкция воздушного теплосъемника диаметрально отличается от жидкостных моделей. Трубы здесь заводятся непосредственно вовнутрь дымохода и располагаются перпендикулярно движению раскаленных газов. В теплотехнике это называется трубная доска, а визуально такое чудо напоминает врезанную в дымоход емкость в виде револьверного барабана.

Конвектор на дымоходе с вентилятором.

В баню очень удобно устанавливать сразу два теплообменника. Непосредственно на выходе из топки, там, где температура самая высокая, ставится жидкостная модель. А немного выше, иногда даже в районе мансарды монтируется головка воздушного конвектора. Таким образом, КПД буржуйки увеличивается минимум на 20 – 30%.

Основные критерии выбора теплообменника

Выбирая твердотопливную систему на дровах для подогрева воды, следует определиться с типом теплообменника. оптимально подходящим в конкретно взятом случае. Одним из конструктивно простых является змеевик, который выполнен из трубы согнутой кольцом и размещённой в баке.

Однако в качественной банной печи чаще всего используют более сложную систему, которая состоит из двух ёмкостей соединённых между собой трубами. Горящее топливо нагревает нижнюю ёмкость и тепло поступает в верхний цилиндрический бак. Такая конструкция печи не только нагревает воду, но и отапливает помещения парилки и предбанника .

Особенности работы печи с теплообменником

Основные критерии выбора теплообменника

Большинство разновидностей печей с теплообменником, заполняются водой или антифризом. Принцип функционирования таких устройств основан на естественной циркуляции жидкости за счёт разницы температур. Однако существуют системы, которые для циркуляции воды обустраиваются электрическим насосом. При этом эффективность работы любых печей будет зависеть от определённых нюансов.

  • По советам профессионалов в бане лучше использовать открытую систему подогрева воды, в которой не нагнетается высокое давление.
  • Наиболее эффективными в плане эксплуатации считаются системы подогрева, при обустройстве которых протяжённость проложенных труб не превышает 3-х метров. Такого расстояния вполне достаточно чтобы разместить бак в предбаннике.
  • Также очень много зависит от диаметра труб, который должен быть минимум 1 дюйм. В противном случае циркуляция жидкости в системе будет сильно затруднена и без использования дополнительного электронасоса печь для бани с теплообменником не будет справляться со своими прямыми обязанностями.

Теплообменник для дымохода: расчет мощности, изготовление, монтаж

Современные россияне мало чем отличаются от своих предков, мы все также пытаемся на чем-то сэкономить, сохранить крохи, но «схалявить».

Поэтому не редко, что на частном доме, бане, гараже можно заметить интересное приспособление в виде цилиндра. Этот прибор называется – теплообменник на трубу дымохода.

Зачем он нужен и какое его главное предназначение узнаем далее. Также определим, какие разновидностей бывают, и какие правила монтажа.

Нужно разделять, что для теплообменников различают два вида конструкции. Например, водяной контур считается внутренним, так как устанавливается непосредственно на котел. А вот второй тип – внешний, предназначен для установки на дымоходе.

Абсолютно все виды этих приспособлений должны заполняться жидкостью. То есть в обычном понимании – это своеобразный бак, который может быть размещен на дымоходе, к нему подведены трубы, по которым после горячая вода попадает в радиаторы или баки.

Получается, что даже тепловая энергия от выходящих газов сохраняется и дает пользу. Тем самым происходит полный процесс с безотходным циклом.

Съем тепла трубы дымохода, как уже говорилось, происходит при помощи подведенных труб, одна поставляет холодную воду, а другая ведет к баку или батареи уже горячую, нагретую воду.

Какие бывают теплообменники

В зависимости от того, какой теплоноситель используется в данной цепи, различают:

Водяные намного эффективней, учитывая, что коэффициент теплопередачи выше.

Водяной теплообменник с баком

В том случае, когда речь идет об установке теплообменника на трубу дымохода в баню или дом, и она выводится наружу, то стоит выбирать первый тип – воздушный.

Потому как монтаж полноценной системы с водяной теплопередачей, будет сопровождаться определенными трудностями в конструктивных решениях.

Воздушный теплообменник на дымоход идеальное решение для самостоятельной установки, серьезных навыков от вас не потребуется.

Учитывая характер работы, использовать лучше материалы из медной трубки для отопления. Можно установить полноценный змеевик на дымоход, в таком случае теплообменник на дымоход самостоятельно, своими руками удастся сделать в кратчайшие сроки, без дополнительной пайки или сварки трубы.

Кстати, если вы планируете использовать эту энергию не для отопления дома, а в качестве бойлера, то есть использовать воду для мытья посуды, купания и прочие, то лучше установить для бани, сауны бак накопительный.

Читайте также:  Талькохлорит или малиновый кварцит, обустраиваем баню

Изготовление теплообменника

Приведем пошаговую инструкцию, как изготовить самостоятельно такое устройство.

  1. Вырежьте два круга диаметром 30 см. (Заглушки). Размеры учитывайте исходя из вашего дымохода.
  2. Разметьте на каждом листе места размещения труб, самая большая должна проходить в центре. Средняя трубка 58 мм, восемь маленьких по 32 мм.
  3. Поочередно приваривайте трубы к заглушкам
  4. Приварите вторую заглушку к трубам.
  5. Изготовьте бак.
  6. Сбоку металлического кожуха проделайте два отверстия, по противоположным сторонам.
  7. На стенках теплообменника сделать выход под патрубки.
  8. Готовую сердцевину вставьте в кожух. Закрепите с помощью сварки.
  9. Приварите теплообменник к дымоходу.
  10. Обработайте конструкцию термостойкой краской.

Самодельный теплообменник

Особенности монтажа

Для теплообменника на дымоход своими руками, конструкцию разобрали в пункте выше. Сейчас разберем, каким образом происходит монтаж теплообменника рядом с котлом. Такое устройство будет включать:

  • Корпус, то есть, грубо говоря, обшивку печи или котла.
  • Непосредственно накопитель.
  • Патрубки холодной и горячей подачи.
  • Сливные краны теплообменника.

Подробно система конструкции, передана на картинке. Установить теплообменник на трубу дымохода в техническом плане будет немного сложней. Но, в таком случае происходит больший нагрев и циркуляция воды, соответственно больше тепла отдается помещению.

Особенности установки

Теплообменник на трубу дымохода можно установить самостоятельно, а работать он будет в одном из двух режимов. В каждом из них происходит определенный процесс теплоотдачи внутренней трубе от дыма. В первом режиме следует подключить выносной бак к теплообменнику. При этом на внутренней трубе будет конденсироваться вода, теплообменник станет нагреваться за счёт тепла дымовых газов. Температура на стенке трубы при этом не будет больше 100 °С, вода в баке будет нагреваться достаточно долго.

Во втором режиме конденсация на внутренних стенках теплообменника и вовсе не будет происходить. Тепловой поток будет идти более существенно, вода нагреется быстро. Для того чтобы ближе ознакомиться с данным процессом, необходимо поставить кастрюлю с водой на газовую горелку. Вы увидите, как на стенках появится конденсат, который станет капать на плиту. Этот этап будет длиться достаточно долго, пока вода не разогреется. Если вы используете теплообменник в качестве регистра для нагрева воды, то следует отдать предпочтение небольшим конструкциям с толстыми стенками, в этом случае конденсата будет меньше.

Основные типы грунтовых воздушных теплообменников

Грунтовые теплообменники для вентиляции делятся на три основных группы: гравийные (бесканальные),  трубные (канальные) и безмембранные. В бесканальных устройствах воздух проходит через подземный слой грунта. В трубных – через подземные трубы. Безмембранные теплообменники – это комбинация трубных и гравийных: в них на ровный слой гравия укладывается ровный слой полимерных плит.

При любой схеме основной канал подводящего типа соединяется с вентиляцией, и предусматривается механизм, позволяющий переключаться с режима использования теплообменника на режим использования прямого притока воздуха с улицы.

В частных домах обычно используют трубные теплообменники – они более эффективны. При этом способе в траншею укладывают трубопровод диаметром 200-2500 мм и длиной 15-50 метров: чем длиннее трубопровод, тем эффективнее будет его работа, но тем выше и аэродинамическое сопротивление. Изгибы и повороты в трубопроводе допускаются, они на эффективность работы не влияют.

Основные типы грунтовых воздушных теплообменников

Отлично, если участок большой, и есть возможность уложить одну трубу, но допускается и параллельная укладка труб, и веерная.

Обычно для того, чтобы устроить грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками, берут полипропиленовые трубы. Трубы с большой поверхностью и меньшей толщиной стенок обладают лучшей теплопроводностью, поэтому выбор часто падает на гофрированный материал. Для стока конденсата, который появится летом, во время охлаждения горячего воздуха, трубы укладывают с уклоном в 2 градуса. Начало трубопровода на участке должно быть установлено выше обычного уровня снега и оснащено воздухозаборником с фильтром.

Рассмотрим такой теплообменник на примере устройства, сделанный пользователем нашего портала с ником Prayfor, который живет в Ровно, в одноэтажном доме площадью 160 квадратных метров. Конечно, это вспомогательная система отопления «для комфорта и экономии», основное отопление дома – электричество и газ.

Грунтовый теплооменник смонтирован из канализационных труб диаметром 160 метров. Общая длина 60 метров, плюс еще 12 метров под домом.

Трубы тепообменника уложены в отдельные траншеи на глубине от 1 до 2 метров, они веером сходятся в одну точку. В этой точке сделан дренаж, а от нее под домом идет одна двенадцатиметровая труба, которая ведет к рекуператору.

Для каждой трубы сделан свой воздухозаборник, они спрятаны в деревянные короба.

Основные типы грунтовых воздушных теплообменников

Рекуператор висит на стене котельной, а разводка воздуховодов – на неотапливаемом чердаке трубами 160 с переходом в 125 на выходе. Все они утеплены, укрыты слоем минваты (40 см), и накрыты доской толщиной 40 мм.

Сделано 6 точек подачи (4 в комнатах и 2 в гостиной) и 3 точки забора (2 в санузлах и 1 в простирочной).

Варианты изготовления теплообменников на дымовую трубу своими руками

Большое количество тепла, которое мы получаем от сгорания в печи жидкого или твердого топлива, попросту вылетает в дымоход. Некоторые предприимчивые люди уже задумались над такой проблемой. Поэтому при обогреве частных домов, дач, бань и оранжерей они начали пользоваться различными приспособлениями, позволяющими сохранить тепло, и таким способом экономят свои расходы.

Читайте также:  Как баня влияет на потенцию, польза и противопоказания

Подобно им другие умельцы местом установки теплообменника выбирают не стену или печь, а дымовую трубу. Так, без снижения технических параметров отопительного устройства теплоотдача довольно простого и компактного агрегата повышается в три раза. В то же время важно обеспечить возможность очистки дымохода и хорошую тягу в нем.

Разновидности

На сегодняшний день существует множество вариантов конструкций теплообменников на трубу дымохода. Однако наиболее популярными считаются следующие модели:

  • воздушный агрегат;
  • устройство в виде змеевика;
  • аппарат, оснащенный емкостью для воды;
  • теплообменник из гофры.

Каждый умелец из народа, стремясь создать для своих нужд полезное устройство, вносил некоторые личные идеи, способствующие его совершенствованию. Для реализации задуманного использовались следующие комплектующие элементы:

  • радиаторы от системы охлаждения автомобилей;
  • разнообразные змеевики;
  • металлические резервуары;
  • коллекторы;
  • регистры отопления;
  • радиатор системы обогрева жилища.

Предлагаем ознакомиться с популярными моделями подобных аппаратов, подходящих для самостоятельного изготовления.

Воздушный теплообменник

Это устройство, передающее тепло от дымового канала в окружающее пространство, изготавливается в виде металлической конструкции с вмонтированными в нее входными и выходными патрубками.

Принцип действия этого вида теплообменника подобен работе простейшего конвектора.

Через входные отрезки металлопрокатного изделия, подсоединенные к конструкции, воздушные массы поступают в аппарат и выводятся через отверстия в его верхней части, наполняя теплом пространство отапливаемого помещения. В связи с этим эффективность печи значительно повышается, а расход топлива снижается в два раза.

При наличии определенных навыков, а также болгарки и сварочного аппарата можно изготовить воздушный теплообменник на дымоход своими руками.

Набор материалов, необходимых для создания устройства:

  • часть металлического листа толщиной 1 мм с равными сторонами размером 350 мм;
  • отрезок трубы длиной до 2,5 м и сечением 1 ¼ дюйма (3,17 см);
  • кусок металлопрокатного изделия сечением в 2 дюйма (5,08 см) и длиной 30 см;
  • резервуар емкостью 20 л.

Итак, чтобы соорудить воздушный теплообменник своими руками, придерживайтесь пошаговой инструкции:

  1. На металлическом листе нужно начертить и вырезать два круга, диаметр которых должен быть равен аналогичному размеру торцевых частей подготовленного резервуара.
  2. По центру каждой из заготовок следует проделать отверстие, соответствующее диаметру трубы сечением 2 дюйма (5,08 см).
  3. Вокруг центрального проема на обеих деталях нужно равномерно отметить точки, на месте которых сделать отверстия под отрезки трубы сечением 1 ¼ дюйма (3,17 см).
  4. Часть металлопрокатной конструкции с указанными параметрами следует разделить с помощью болгарки. Должно получиться 8 трубок, равных по длине (по 30 см каждая).
  5. Проводятся сварочные работы: к центральному отверстию крепится кусок трубы сечением 2 дюйма (5,08 см) и длиной 30 см, а к боковым – 8 равных отрезков такой же длины и сечением 1 ¼ дюйма (3,17 см).

Особенности работы устройства

Как уже упоминалось выше, теплообменник встроенного типа находится между кожухом конвектора и топкой. При этом исключено воздействие открытого огня. Аппарат емкостью 5 л способен быстро заполнить бак объемом до 120 л. Эффективность и правильность эксплуатации устройства обеспечиваются за счет предварительного поступления воды в резервуар. После этого можно приступать к растопке печи. Несоблюдение основного условия со временем приводит к потери теплоносителем герметичности и, как следствие, его выходу из строя.

С помощью циркуляционного насоса можно добиться бесперебойности прибора в процессе подачи жидкости. При этом предотвращаются неприятные моменты, связанные с образованием пробок в трубопроводе. Сама же вода, подаваемая в бак с помощью насоса, нагревается значительно быстрее. Эффективная работа печи, оснащенной теплообменником, основывается на следующих факторах:

Особенности работы устройства
  1. Открытые системы нагревания воды без давления являются наиболее приемлемыми для отопления такой бани.
  2. Самой эффективной считается система нагрева воды, сумма протяженности труб которой не превышает 3 м. Именно такой длины в итоговом исчислении вполне хватает для обеспечения сообщения между теплообменником и баком, размещенным в смежной с парилкой комнате.
  3. Для обустройства системы нужно использовать однодюймовое металлопрокатное изделие. Именно такой размер соединяющего элемента способен обеспечить нормальное течение жидкости по трубопроводу даже без задействования циркуляционного насоса.

Монтаж печи с теплообменником – особенности проведения работ

Чтобы монтаж печи с теплообменником для бани прошёл без особых проблем нужно следовать определённой последовательности действий.

  1. Конструкция должна быть установлена на фундаменте, залитом вглубь до полуметра.
  2. Отопительная система огораживается кладкой из огнеупорного кирпича на растворе из глины и песка.
  3. В помещении, где установлена печь, размещают основной теплообменник, а топку выводят в заранее обустроенное в стене бани отверстие.
  4. Горячая жидкость поступает по трубам, обмотанным теплоизоляционным материалом в ёмкость для воды либо радиаторы отопления.
  5. Дымоход выводят через обустроенное в крыше отверстие.
  6. Все места стыков качественно герметизируют.