гофрированная нержавеющая труба для теплообменника в баню
Встроенный теплообменник открытого типа для банной печи
Отправим материал на почту
Чаще всего парную баню возводят на отдельном от дома фундаменте, и это получается другая постройка. Чтобы подвести туда горячую воду из бойлера, который находится в ванной, расположенной внутри дома, придется прокладывать трубопровод по воздуху или по траншее, но для горячей воды это прям плохо. Но есть очень простой выход из такой ситуации – достаточно установить теплообменник на трубу дымохода в баню, и горячая вода для мытья всегда будет к вашим услугам.
Теплообменник для бани
Попробуем разобраться в назначении теплообменника на банную печь. Это нехитрое устройство позволяет постоянно иметь в наличии горячую воду в том случае, когда топится печь. Как правило, такая емкость имеет не особо большой размер, поэтому очень быстро нагревается, что полностью обеспечивает потребности одного или маленькой группы парильщиков. Сам бак может находиться прямо в парилке, недалеко от печи, либо его выводят в моечное отделение, но на скорость нагрева воды это практически не влияет.
Виды емкостей
На чертеже, показанном выше, вы видите эллипсоидную модель емкости для горячей воды, где нагрев происходит за счет дыма от дров или угля, которыми отапливается банная печь. Такой вариант очень популярен в силу своей удобной формы – его очень легко навесить на стену, если к баку приварить крепежные кронштейны, как у электрического бойлера. Диаметр трубы должен соответствовать диаметру дымохода, чтобы их можно было плотно стыковать, и при этом угарный газ не просачивался в помещение. Размеры самой емкости могут быть произвольными, но придется учитывать одну простую закономерность – чем больше воды вмещается в посудину, тем дольше она греется.
Цилиндрические емкости, как правило, имеют небольшие размеры, и их устанавливают непосредственно на вертикальную дымоотводную трубу стартового дымохода. Понятно, что вся масса воды, закачанной в теплообменник, в данном случае будет оказывать давление на дымоотводную конструкцию печи, поэтому здесь очень важно, чтобы упор имел хорошее основание. Топочное отделение в печах-каменках, как правило, делают из толстой листовой стали, поэтому газоотводная труба просто вваривается в ее верхнюю часть. Такие теплообменники обычно не делают объемом более 20-30 литров, чтобы не создавать чрезмерного давления на топку. Тем не менее, вода нагревается очень быстро и её достаточно для нескольких человек.
Видео описание
Пять преимуществ встроенного теплообменника банной печи перед универсальным.
Принцип работы открытого теплообменника
Ранее привычная схема подключения теплообменника в бане была следующей: внутри топки или на патрубок дымохода монтировали теплообменный контур в виде змеевика, чтобы как можно больше жидкости вступало в контакт с открытым пламенем или горячим дымоходом. Для этой цели использовали медную или стальную трубу, а иногда сваривали бачок из нержавеющей стали. Вода в такой теплообменник поступала из наружного бака самотеком, и устанавливали его, как правило, неподалеку от печи. Из-за низкой скорости циркуляции жидкость успевала прогреваться до 85-90°C, но этого вполне хватало.
Принцип устройства современных теплообменников остался очень похожим, так как основным источником теплокалорий по-прежнему остается печь. Но все остальное изменилось: емкость с водой находится снаружи, и жидкость греется за счет горячих газов, которые выбрасываются в атмосферу. У такой системы есть определенные преимущества. Во-первых, тепловая энергия топки не расходуется на подогрев – это, вместо топки, делает стальная дымоотводная труба. Во-вторых, если бак для горячей воды установить в моечном отделении, то он будет дополнительно обогреваться от температуры воздуха в помещении.
Закачка воды в предварительную емкость перед теплообменником может производиться либо вручную, либо придется подвести холодный трубопровод из дома и открывать его по необходимости. В то время, когда вы решили протопить баню, водный поток можно регулировать запорной арматурой, если установить кран на месте подачи у входа в емкость. Кроме того, на теплообменнике на всякий случай нужно установить подрывной клапан, так как если долго не использовать постоянно подогреваемую жидкость – она закипит. Еще нужно приспособить маленькую емкость в качестве расширительного бака, к которому будет подключен душ.
Примечание: стальные внутренние или внешние теплообменники не являются накопительной емкостью для горячей воды, поэтому вам все равно придется варить или приобретать готовый бак – он одновременно послужит в качестве расширительного резервуара.
По сути, мы здесь рассмотрели два способа нагрева воды в емкостях – самоварный (от дымоотводной трубы) и прямой (от топки банной печи). Какой из них лучше выбрать – смотрите сами, а ниже сможете узнать о некоторых подробностях монтажа.
Какие материалы можно использовать
Водогрейный бак, который одновременно будет выполнять функции теплообменника (это, как правило, емкости самоварного типа), изготавливаются из стали разных марок. Лучше всего, конечно, если это будет нержавеющая или оцинкованная листовая сталь толщиной 1,5-2 мм. Конечно, емкость можно сварить из обычного металла, но вариант с оцинковкой и нержавейкой предусматривает меньшее количество накипи при нагреве воды, точнее, образование накипи никуда не денется, но её гораздо легче удалять при профилактическом обслуживании. У кого есть дома листы из алюминиевых или медных сплавов могут использовать их, но тогда емкость получится слишком дорогостоящей и варить её сложнее, нежели сталь.
Монтаж теплообменника самоварного типа
Давайте попробуем разобраться, как смонтировать теплообменника самоварного типа в своей парилке на дымоотвод банной печи. Возьмем стандартные материалы с общепринятыми размерами, а также обойдемся стандартными инструментами.
Материалы и инструменты
Вам понадобится мало материалов, но больше инструментов:
Примечание: выбирать материал для сварки теплообменника (оцинковка или нержавейка) можете самостоятельно, но оптимальная толщина листа и стенок трубы 1,5-2 мм.
Раскрой листа
У вас ещё остается часть отрезанного листа 743×1000 мм (1 мм съедается на ширине реза). Теперь возьмите ученический циркуль и начертите на этой заготовке две окружности по 400 мм в диаметре. Если у вас есть дома готовальня, то это еще лучше, так как там вместо грифеля мощно вставить иглу и, тем более, изогнуть чертящую ножку так, чтобы она оказалась под прямым углом относительно поверхности. Когда расчертите окружности, оставьте крестики в центре каждой из них – это можно сделать иглой на ножке циркуля или чертилкой. Теперь аккуратно вырезаете болгаркой два диска по заданным размерам и обработайте кромки наждачной бумагой или той же УШМ, чтобы в дальнейшем не порезаться.
Видео описание
Теплообменник в печь.
Переходим к более сложному заданию – нужно будет в обоих дисках вырезать корончатой фрезой два отверстия по 100 мм диаметром под трубу для дымоотвода. Чтобы отверстия получились точно по центру, у вас уже должны быть начерчены крестики, о которых говорилось выше. Для наиболее точной центровки сначала просверлите отверстия тоненьким (2-3 мм) сверлом и только тогда используйте корончатую фрезу с алмазным напылением. Сложность в данном случае заключается в том, что металл толщиной 1,5-2,0 мм будет прогибаться, если его сверлить коронкой на весу, поэтому понадобится какое-то плотное и в то же время нетвердое основание.
Лучше всего для той цели подойдет песок, поверхность которого нужно сделать ровной, чтобы туда плотно легла заготовка, а для удобства его можно набрать в картонный или деревянный ящик. Помимо плотного основания для сверления листовой стали нужна неподвижность заготовки, так как зажать диск на песчаной подушке вам не удастся, то уприте круг в угол ящика, а с противоположной стороны придерживайте пальцами, но лучше пассатижами. Если хотите, можете поменять порядок действий местами – сначала просверлите круглое отверстие под дымоход, а потом вырезайте болгаркой диск для крышки цилиндра. Если четырехугольную заготовку упереть в угол ящика, её будет гораздо удобнее удерживать во время сверления.
На одном из дисков, чтобы не устанавливать подрывной клапан, просверлите ступенчатым сверло отверстие нужного диаметра для пробки, которая будет свободно открываться и закрываться. Пробку можно сделать из кусочка нержавеющей трубки, приварив сверху шляпку или из кусочка полипропиленовой трубы Ø 20 мм, напаяв с одного конца заглушку. Второй вариант будет даже удобнее первого, так как пробку из ППР даже при закипевшей воде можно открыть и закрыть голыми руками. При сильном давлении, если пар не пробьется в месте закупорки, пробку попросту вытолкнет из емкости – это очень удобно и в разы дешевле подрывного клапана.
Теперь нужно сварить цилиндр из листа 1256×800 мм. Если вы будете работать без подсобника, то будет очень сложно, но для фиксации краёв прямоугольника понадобятся тиски. Теперь зажмите в тисках уголок листа так, чтобы несколько сантиметров прямоугольника оказались выше прижимных губок, а остальная часть свисала к полу. Если у вас есть помощник, пусть свернет цилиндр кромка к кромке и удерживает, а вы или кто-то другой пусть прихватит шов в трех точках (края и средину). Теперь остается только хорошо проварить стык, чтобы не просочилась вода. Имейте в виду, если у вас нет достаточно практики в сварочных работах, то такой шов вы не сделаете самостоятельно – лучше пригласите профессионального сварщика.
После того, как обобьете окалину с цилиндра, можно заняться штуцерами для холодной и горячей воды. В данном случае следует поступать именно в такой очередности: сначала штуцеры, а потом крышки и труба, чтобы стружка и брызги расплавленного металла не оставались внутри емкости. В верхней и нижней части бака ступенчатым сверлом сделайте два отверстия на холодную и горячую воду под резьбовой фитинг, только сначала продумайте их место расположения, чтобы оно оказалось удобным для подключения. Переходные фитинги на подключение PPR-20 должны быть из нержавеющей или оцинкованной стали, как об этом уже упоминалось в перечне «Материалы и инструменты».
Теперь нужно аккуратно приварить обе крышки, но сначала проверьте, проходит ли сквозь них кусок трубы для вставки. Дело в том, что у этой трубы Ø 100 мм может оказаться не наружным, а внутренним размером, и тогда отверстия в крышках вам придется растачивать напильником. Это долго, но ничего лучше вы не придумаете, впрочем, можно также выполнить такую операцию при помощи корончатой фрезы, но для этого оба диска обязательно нужно зажать в тисках. Именно оба сразу, чтобы ускорить процесс, и вам останется только примерять при растачивании отверстия его проходимость с помощью трубы. Когда приварите крышки, вставьте в отверстия сотую трубу и тоже аккуратно обварите. Все, теплообменник готов к установке и эксплуатации.
Готовый теплообменник врежьте в вертикальную трубу, выходящую из топки, как можно ниже (насколько позволит конструкция печи и самой парилки), чтобы не растрачивать КПД от горячего дыма. На нижний и верхний резьбовой штуцер накрутите резьбовые паечные фитинги PPR-20. Далее можете приступать к разводке холодной и горячей воды. Обратите внимание, что полипропиленовая труба PPR-20 должна быть армирована алюминиевой фольгой или стеклотканью (PN-20), то есть, вдоль трубы вы сможете прочесть надписи PPR-20 PN-20. Эти трубы будут идти от бака с холодной водой, и отводить горячую воду. Ни в коем случае не используйте PPR-20 PN-10 или PPR-20 PN-16 без армирования – они могут прогнуться в горячей парилке.
Видео описание
Почему натрубный лучше всех; теплообменники для печи в бане: как они работают, 3 основных вида.
Заключение
Мы не станем рассматривать, как правильно сделать разводку холодной и горячей воды полипропиленовыми трубами, так как это тема для отдельной статьи, а наша цель – теплообменная емкость. Тем не менее, вам будет гораздо выгоднее установить баки для холодной и горячей воды в парилке (если, конечно, позволит ее площадь), чтобы тратить меньше тепловой энергии на нагрев (это ускорит процесс теплообмена).
Теплообменник из гофрированной трубы своими руками
Как повысить КПД твердотопливного котла, в том числе и изготовленного своими руками
Недостаток всех твердотопливных котлов в том, что часть тепла уносится в дымовую трубу, снижая их эффективность – особенно при прямой и высокой дымовой трубе. Чтобы уменьшить потери тепла, и увеличить КПД котлов на твердом топливе можно воспользоваться способами, которые я применил в своём доме.
Первый способ — использование энергии дымовых газов для дополнительного нагрева помещения
Для этого необходимо, чтобы твердотопливный котёл находился в подвальном помещении или в цокольном этаже дома и перепад высоты между подом топливника котла и верхним срезом дымовой трубы был достаточно большой – не менее 7 м.
Для использования тепла, которое уносится в дымовую трубу, в комнате или между комнатами возводится отопительная печь или отопительный щиток. Твердотопливный котёл располагается так, чтобы он находился под печью или щитком. Конструкция отопительной печи выполняется так, что через её дымообороты проходят дымовые газы из котла. При выходе из топливника печи устанавливается задвижка, которая закрывается при топке котла и открывается, когда необходимо протопить печку, например в межсезонье, когда котёл ещё не топится или в другом случае.
Вариант расположения твердотопливного котла (горизонтального) в доме: 1 — теплообменник; 2 — корпус котла; 3 — плита или 14 — свод из кирпича (как вариант); 4 — обратка; 5 — циркуляционный насос; 6 — запорные краны; 7 — труба с нагретой водой (подающая); 8 — топливник печи; 9 — печь; 10 — задвижки; 11 — перекрытия; 12 — расширительный бак системы отопления; 13- дымовые каналы печи; 15 — топочная дверка; 16 — поддувальная камера.
Если вместо печи соорудить отопительный щиток, то здесь вообще никаких проблем, так как он представляет собой только дымовые каналы. Длина дымовых каналов рассчитывается, как и при кладке печи.
При таком варианте дымовые каналы печи или щитка аккумулируют часть тепла дымовых газов из котла, а в последствии отдают их в помещения. Даже когда радиаторы отопления уже остыли, стенки печи ещё долго излучают тепло, которое бы просто ушло наружу.
Второй способ — использование энергии газов для нагрева воды
Кроме этого, на твердотопливном котле можно установить самодельный водонагреватель, вода в котором будет нагреваться горячими газами, выходящими из котла, через металлическую дымовую трубу. Проще всего такой водонагреватель изготовить из двух отрезков металлических труб диаметром 300-400 мм и 100-110 мм. Внутренняя труба служит одновременно дымовой трубой твердотопливного котла и нагревательным элементом, передавая энергию дымовых газов воде.
Гофра
Для использования этого малобюджетного варианта необходимо взять три алюминиевых гофрированных трубы и обернуть их вокруг дымоходной трубы на втором этаже или в мансарде. Воздух в гофре будет нагреваться от стенок дымоходной трубы и его можно перенаправить в любое помещение. А для того, чтобы теплоотдача была более эффективной можно обернуть гофрированные трубы пищевой фольгой.
Можно также установить в мансарде на дымоходной трубе специальный теплообменник, работающий по принципу колпаковой печи – нагретый воздух поднимается вверх, а при остывании постепенно опускается вниз. Подобная конструкция имеет существенный плюс – как правило, металлическая труба дымохода нагревается до такой степени, что к ней невозможно даже прикоснуться, и в этом случае теплообменник существенно снижает опасность возникновения пожара или ожогов.
Некоторые мастера дополнительно облицовывают конструкцию сеткой с камнями для сбора и удержания тепла и украшают подставку теплообменника. Мансардное помещение становиться более уютным, теплым и даже может быть использовано в качестве жилья в холодное время года.
Выбираем конструкцию прибора
Выбирая подходящий теплообменник для печи, стоит стремиться к тому, чтобы общая площадь поверхности готового изделия была наибольшей. Это позволит обеспечить наиболее эффективный обогрев помещения.
Змеевик
Наибольшее распространение получили регистры (змеевики). Такие теплообменники варят из гладкостенных труб диаметром 40 – 50 мм. Внешне они напоминают решетку характерной Г-образной формы. Для их изготовления можно использовать не только круглые, но и профильные трубы с близкой площадью поперечного сечения.
Обратку и выход горячей воды можно располагать как с одной стороны регистра, так и с разных.
Вариант выхода определяется конструктивными особенностями самой печи и схемой разводки труб в системе отопления.
Следующими по популярности можно назвать прямоугольные или цилиндрические баки, внутри которых располагается труба или змеевик. Длина такого теплообменника зависит от параметров топливника печи. Теплообменник, устанавливаемый на дымоход, как правило, имеет цилиндрическую форму. Внутри него проходит труба, диаметр которой равен диаметру дымохода. Патрубки привариваются снизу. Может использоваться как для обогрева помещения, так и для нагрева воды.
Такая конструкция требует особого внимания. Из-за быстрого остывания продуктов сгорания значительно снижается тяга в самом дымоходе. Это способствует замедлению горения топлива.
Установка изделия на отопительно-варочную печь требует особого внимания. Необходимо позаботиться о том, чтобы горячие газы проходили над его верхней полкой и входили в дымоход в передней части топливника.
В таком случае плита для приготовления пищи может располагаться прямо над теплообменником. Допустимо также изготовление регистра без верхней полки. Так называемая полка состоит из нижней и боковых частей, соединенных между собой трубами.
Назначение и особенности
Теплообменник предназначен для забора тепла от циркулирующего в дымоходе нагретого воздуха. Конструкция устройства зависит от диаметра и формы дымоотводящей трубы, материала который был использован для создания теплообменника, мощности теплогенерирующего прибора и теплоносителя.
Теплообменники классифицируют, в зависимости от теплоносителя, на жидкостные и воздушные. Устройства воздушного типа наиболее простые в изготовлении, однако, они обладают не самой большой эффективностью. Такие устройства нуждаются в более качественном материале и исполнении, но более эффективны, чем устройства с воздушным теплоносителем.
Разновидности по конструкции
По месту расположения теплообменники бывают внутренними и внешними.
Внешние
Размещается возле дымохода. Это емкость, которая «окружает» дымоход. Нагрев теплоносителя происходит за счет тепла, которое выделяют продукты при сгорании.
Внутрь емкости помещают часть трубы, которая отводит продукты горения. За такими теплообменниками проще ухаживать. Они легко демонтируются для очищения от накипи и устранения дефектов.
Внутренние
Это емкость, расположенная внутри печи, непосредственно над топкой. Устройство легко установить, но если появится необходимость очистить прибор от накипи или устранить дефекты, возникнут проблемы.
Принцип работы устройства
Из чего состоит теплообменник типа труба в трубе? Нетрудно догадаться: из пары труб, вмонтированных одна в другую (по-научному – коаксиально расположенных). По каждому из элементов двигается теплоноситель. «Девайс» можно регулировать за счет правильного подбора диаметра элементов. Конструкция настолько проста, что теплообменник труба в трубе сделать своими руками может любой хозяин, имеющий немного времени и желание.
Так выглядит теплообменник для водопровода
Особенности функционирования аппарата
Описанные устройства применяют для охлаждения либо нагрева теплоносителя для сравнительно умеренных по площади поверхностей теплообмена – порядка 50 квадратных метров. Если сделать особенный расчет теплообменного аппарата типа труба в трубе, то можно добиться даже процесса кипения, а то и конденсации теплоносителя.
Также в случае необходимости площадь теплообмена реально увеличить, но придется строить дополнительные секции.
Чтобы очистка поверхности одинаково качественно осуществлялась в любой части конструкции, с обеих сторон, важно правильно выбрать и умело присоединить выходные/входные патрубки. Тогда агрегат будет работать эффективно, равномерно распределяя потоки по каждому из каналов
Этот момент особенно важен для установки охлаждающих устройств, когда понижение температуры недопустимо.
Принцип работы «девайса» предельно прост: пара теплоносителей отделена друг от друга перегородкой, через которую осуществляется теплообмен. Расположение «бок о бок» позволяет добиться относительной компактности сооружения. Распределение процессов внутри устройства происходит так: насыщенный пар концентрируется между трубами, а жидкость перемещается по внутренней трубе.
Цена описываемого аппарата не бывает низкой, однако и миссия у него, согласитесь, важная. Конструкция теплообменника типа труба в трубе может разниться, базируясь на разных вариантах компоновок. Однако любой из придуманных типов агрегата хорошим мастерам вполне под силу собрать прямо на месте, используя стандартные элементы и опираясь на чертеж.
1– труба теплообменная; 2 – труба кожуховая; 3 – опора; 4 – решетка кожуховых труб; 5 – камера
Сфера применения приборов
Такой вид теплообменников используют во множестве сфер – как в промышленном сегменте, так и в бытовой области. Добыча и транспортировка газа, подача и очистка нефти, обработка осадочных вод, перемещение химических составов – все эти процессы становятся возможными благодаря задействованию конструкций труба в трубе. Широко распространено применение данного типа теплообменников и в коммунальном хозяйстве – для снабжения горячей водой населения, заводов, фабрик и других зданий. Если сделать специальный расчет теплообменника типа труба в трубе, то такую конструкцию можно задействовать даже в теплоэнергетике. Одно из самых интересных применений «героя» статьи – изготовление вина и молочных продуктов. Даже в пищевой промышленности без теплообменников не обойтись.
Схема устройства прибора
Монтаж трубопроводов
Мы уже упоминали, что для трубопроводов лучше использовать трубы диаметром 3/4″, такой диаметр наиболее часто используется во всех отопительных системах и подходит по всем показателям для теплообменника бани.
Трубы могут быть металлическими или пластиковыми. Можно пользоваться и гибкими гофрированными шлангами, но нужно иметь в виду, что у них значительно меньше диаметр условного прохода, а это негативно сказывается на скорости водяного потока.
Дадим несколько советов по монтажу трубопроводов.
Цены на гибкую гофрированную трубку из нержавеющей стали
гибкая гофрированная трубка из нержавеющей стали
Во время пользования теплообменников возникают некоторые проблемы, способные «испортить настроение». Какие это неприятности и как их можно решать?
Нужно «ловить» момент, когда она будет приемлемой, но такой «момент» поймать почти невозможно. Дело в том, что во время приема душа печь продолжает гореть, соответственно, температура воды постоянно повышается. Что делать? Тушить огонь в печи? Это, конечно, не выход.
Мы предлагаем решить проблему при помощи смесителя. Если в бане есть водовод – отлично, он поможет не только создавать комфортную температуру, но и с помощью простейшей автоматики сделать наполнение емкости под воду автоматическим. Можно будет мыться без экономии воды, несколько уменьшаются риски ее закипания в теплообменнике. Если подвод воды отсутствует, то рекомендуем установить дополнительную емкость для холодной воды рядом с баком для теплой воды. Подсоединять его к душу нужно через смеситель.
Особенно часто такое случается во время монтажа теплообменника непосредственно в топке печи. Мы гарантируем, что вам никогда не удастся рассчитать параметры теплообменника таким образом, чтобы полностью исключить такое явление. Слишком сложные это расчеты и слишком много есть неизвестных и нерегулируемых показателей. Расчеты по скорости движения водного потока может выполнить только квалифицированный инженер-конструктор, отлично знающий законы теплотехники, гидротехники и монтажа. Но самая главная неизвестная величина – пламя в печи.
Никто и никогда не сможет точно сказать, сколько тепла дает печь в каждую отдельно взятую единицу времени. Оперативно увеличивать или уменьшать интенсивность горения пламени в зависимости от температуры воды невозможно. Решить проблему закипания воды предлагаем при помощи обыкновенных однофазных водяных насосов для отопительных систем. Встраиваются они непосредственно в трубопровод, мощность устройств 100÷300 Вт. Установка циркуляционного насоса не только устраняет риски закипания, но и значительно ускоряет время нагрева воды.
Надеемся, что наша информация будет полезной для владельцев бань и даст возможность не решать проблемы с теплообменниками, а предупреждать их возникновение еще на этапе изготовления и монтажа.
Видео – Как устроен универсальный теплообменник в банной печи
Традиционно для отопления частных домов используются печи. Однако в силу конструкционных особенностей или увеличения площади помещения их мощности бывает недостаточно для эффективного обогрева всего строения. В таком случае приходится искать пути для повышения теплоотдачи при тех же затратах. При желании можно сделать теплообменник для печи своими руками. Это значительно повысит уровень теплоотдачи.
Как самостоятельно изготовить данное устройство?
Сделать теплообменник на дымоход своими руками достаточно просто. Для этого используйте следующие материалы:
Теплообменник водяной из нержавеющей стали
Пошаговая инструкция для изготовления теплообменника:
Самодельный теплообменник
Материалы для теплообменников
Чаще всего теплообменник изготавливается, как трубная конструкция. Это и понятно, ведь труба уже в своем готовом виде имеет полость, по которой может двигаться вода или другая жидкость. А соответственно трубы, изготовленные из разных материалов, могут быть использованы в процессе изготовления теплообменника.
Теперь представьте, сколько метров каждой трубы необходимо, чтобы они одинаково обеспечивали теплом проходящий по трубам теплоноситель. Навскидку получается так:
Вот теперь становится понятным, какой материал лучше, а который вообще не стоит использовать. Сразу же оговоримся, что эти сравниваемые показатели берутся для труб одного диаметра. Единственный момент, который смущает в этом соотношении, это стоимость труб. К примеру, 3,5 м медной трубы практически стоит столько же, сколько 25 м стальной. К тому же сталь прочнее и лучше выдерживает тепловые нагрузки. Зато медь пластичнее, что позволяет избегать сложных монтажных и сборочных процессов и придавать теплообменнику различную форму, к тому же без большого труда. То есть, эти небольшие отклонения все же приходится учитывать, выбирая материал для изготовления теплообменника своими руками.
Медные теплообменники
Печь с медным теплообменником, конечно, работает в несколько раз эффективнее. Показатель пластичности материала дает возможность минимизировать его размеры, к примеру, скручивая в спирали. Кстати, сам размер теплообменника никоим образом не влияет на работоспособность прибора, ведь в данной конструкции наиважнейшим показателем является площадь отбора тепла. А, значит, чем больше витков спирали будет в приборе, тем больше площадь соприкосновения.
Изготовлен из меди
В настоящее время самодельный медный теплообменник может работать по-разному. Есть два пути нагреть теплоноситель:
То есть, технология нагрева теплоносителя будет зависеть от того, какой источник тепла вами будет использован. Кстати, такие системы могут работать не только на нагрев, но и на охлаждение.
Стальной вариант
Стальные теплообменники для печи изготовить своими руками непросто. Для этого домашний мастер должен владеть навыками работы со сварочным аппаратом и другими слесарными инструментами (особенно болгаркой). Такое устройство требует основательного подхода. К примеру:
Специфика работы
Сегодня выпускают теплообменники различных видов. В целом особенности их работы, как и характеристики конструкции, схожи. Свойства строения такого элемента:
Заслонки можно поворачивать. Формируется зигзагообразный дымоход различной длины. Клапаны можно настраивать, чтобы соотношение тяги и теплообмена получалось максимально эффективным. Стандарты безопасности соблюдаются.
В этом видео вы узнаете, как сделать теплообменник:
Как подобрать или рассчитать размеры печного котла
После того, как вы выбрали вид теплообменника, необходимо определиться с его размерами. С одной стороны его габариты должны соответствовать размеру места, куда он будет установлен.
Чаще всего теплообменники помещают в топливник печи, но иногда в дымовых каналах или камере бесканальной печи. При этом необходимо учесть, что между кирпичной кладкой и регистром должен быть зазор 0,5-1 см, учитывающий тепловое расширение металла.
Кроме этого, необходимо знать требуемую мощность печного теплообменника. Как ее определить?
Она зависит от тепловой мощности системы водяного отопления, необходимой для обогрева дома, которая в свою очередь зависит от теплоизоляционных свойств его наружных конструкций и максимальной отрицательной температуры наружного воздуха зимой. Упрощенно можно ориентироваться на средний показатель: 10-12 кВт на 100 м 2 площади дома.
Как же вычислить необходимую площадь печного котла, для обеспечения такой тепловой мощности? В среднем, принято считать, что для обеспечения тепловой мощности 5-10 кВт необходимо около 1 м 2 теплообменной поверхности котла. Величина этого показателя зависит от температуры горячих газов, соприкасающихся с теплообменником и температур воды (теплоносителя) на его выходе и входе, что в свою очередь, в значительной степени зависит от режима топки и вида топлива.
Полную мощность теплообменника можно вычислить по формуле:
Удельную мощность можно вычислить по формуле:
где: k=12 ккал/час на 1°С – коэффициент теплопередачи «газ-вода» через стальную поверхность; Т = (Tмакс+Tмин)/2 – средняя температура нагревающей среды (пламя, газы), °С; t = (tмакс+tмин)/2– средняя температура теплоносителя (вход+выход/2), °С.
Если печь будет работать периодически (около 2 часов) на дровах, то средние температуры среды и теплоносителя будут максимум: 500 и 70°С соответственно и с 1 м 2 теплообменника в этом случае можно будет получить максимум 6 кВт тепловой мощности.
Если печь будет работать на угле и постоянно, то средние максимальные средние показатели среды и теплоносителя могут быть: 800 и 70 °С соответственно. В этом случае с 1 м 2 площади печного котла можно будет снять около 10 кВт.
Если известна общая требуемая тепловая мощность котла и режим топки (а значит и удельная его мощность), то вполне можно определить, какую полезную площадь поверхности он должен иметь:
В зависимости от того из какого материала будет изготавливаться теплообменник, можно подсчитать, сколько потребуется труб или листового металла, чтобы обеспечить такую площадь соприкосновения с нагревающей средой. При этом в расчет берется только та поверхность, которая будет непосредственно контактировать с горячими газами или пламенем.
Например, если печной котел будет изготавливаться сплошным (только из листового металла), то в расчет следует принимать только внутреннюю его поверхность. Если же он будет изготавливаться из труб, то практически вся их поверхность будет участвовать в теплообмене (их длина х диаметр х 3,14). При комбинировании разных материалов, необходимо будет вычислять площадь соприкосновения с нагревающей средой каждого элемента отдельно, а потом суммировать.
Если необходимо увеличить тепловую мощность котла при тех же габаритных размерах, можно в его конструкцию добавить дополнительные элементы (например, трубы). Если же его мощность получается слишком большой, то можно уменьшить его длину. Другими словами: в каждом конкретном случае необходимо делать расчет и корректировку размеров регистра, привязывая их к размерам и конструкции самой печи, а также мощности системы водяного отопления дома, которую придется обеспечивать тепловой энергией.
Изготовление своими руками
После того, как подобран вид печного котла, материал и сделан расчет размеров можно приступать к его изготовлению своими руками
При этом необходимо обратить внимание на качество сварочных работ. Оно должно быть на высоком уровне, так как данный агрегат будет эксплуатироваться в достаточно агрессивной среде, а для того чтобы выполнить его ремонт, скорее всего, придется разбирать печь или ее часть
Поэтому, если вы не уверены в своих способностях сварщика, то лучше эту работу поручить опытному специалисту, предварительно заготовив все необходимые элементы конструкции.
После выполнения сварочных работ необходимо заполнить регистр водой, проверить нет ли протечек и выполнить его опрессовку при давлении, превышающем рабочее в системе отопления, как минимум, в 2 раза.
Как сделать винтовой змеевик
После того как вы сделали расчет змеевика теплообменника можно приступать непосредственно к изготовлению. Винтовую конструкцию сделать достаточно просто. Диаметр петли нужно подбирать исходя из размера бака, в который будет осуществляться монтаж. Нужно чтобы трубы не прикасались к корпусу.
На сегодняшний день самый дешевый утеплитель для стен – это минвата. При этом он является и одним из лучших вариантов.
Сделав сравнение характеристик утеплителей, становится очевидным превосходство полимеров.
Накручивать витки нужно на круглую болванку. Медь легко гнется, поэтому не нужен никакой дополнительный инструмент. Желательно соблюдать небольшой отступ между витками, чтобы теплоноситель контактировал с трубой со всех сторон. Это увеличит площадь теплообмена, что позволит достигнуть максимальной тепловой мощности, которую мы рассчитывали.
Выбираем материал
Змеевик традиционно изготавливается из трубы, протяженность и диаметр которой определяются желаемым уровнем теплоотдачи. Эффективность работы конструкции будет зависеть от теплопроводности используемого материала. Чаще всего используются трубы:
Медный или металлопластиковый?
При одинаковом уровне теплоотдачи и равных поперечных размерах длина металлопластиковых труб будет в 11, а стальных в 7 раз больше, чем медных.
Ищем подручные средства
Учитывая высокую стоимость материалов, будет уместно рассмотреть возможность использования уже отслуживших свое изделий, но еще не выработавших полностью ресурс. Это не только снизит затраты на изготовление теплообменника, но сократит время на выполнение монтажных работ. Как правило, предпочтение отдается:
Чаще всего в качестве теплообменника выступает металлический бак емкостью до 5 литров с вмонтированными патрубками. Непосредственный контакт с огнем отсутствует. Прибор позволяет нагреть холодную воду, которая затем поступает в радиаторы или съемный бак большей емкости, расположенный в этой же или соседней комнате.
В результате, протапливая печь в одной комнате, можно будет обогреть и другую. По своему конструктивному исполнению теплообменник для печи может быть внешним и внутренним.
Внешний
Такой тип очень напоминает резервуар, заполняемый теплоносителем. Внутри емкости располагается часть трубы, используемая для отвода продуктов горения. По своему конструктивному исполнению внешний теплообменник более сложный, чем внутренний, так как предъявляет повышенные требования к выполнению сварочных работ.
Однако его техническое обслуживание осуществлять намного проще. При необходимости резервуар может быть демонтирован с целью удаления накипи или устранения протечки.
Внутренний
Монтируется над топкой прямо внутри печи. Отличается простотой монтажа, но при необходимости проведения технического обслуживания могут возникнуть определенные трудности. Особенно если печь выложена из кирпича.
Чтобы этого избежать, в момент разработки конструкции стоит позаботиться о ремонтопригодности будущего теплообменника.
Где устанавливаются змеевиковые теплообменники
Метод теплообмена зависит от того, где устанавливается змеевик:
В котле стоят змеевики с оребрением.
В котле пламя нагревает воду в змеевике, а потом она расходится по всей системе, отдавая тепловую энергию в помещение конвективным методом через радиаторы отопления. Некоторые из них также относятся к категории змеевиковых теплообменников. Например, полотенцесушители и регистры отопления из круглой или профильной трубы.
Контакт с открытым пламенем накладывает некоторые требования к эксплуатационным качествам металла, который использовался в производстве. Акцент делается на надежности и долговечности. Поэтому чаще всего используют сталь и чугун. Последний считается самым лучшим вариантом.
В бойлере и теплоаккумуляторе приоритетное значение имеет скорость теплообмена и устойчивость к коррозии. В данном случае нет ничего лучше, чем медь. Главное, чтобы она не контактировала с алюминием. Между этими металлами происходит реакция, которая приводит к химической коррозии.
Особенности кирпичных печей
Все виды конструкций подобного плана известны уже несколько сотен лет и давно доказали свою надежность. Но отдавая предпочтение такому отоплению нужно взвесить все за и против.
Чем хорош такой вариант
Принцип нагрева регистров.
Важно: если максимальное КПД традиционной кирпичной конструкции не превышает 50%, то при использовании хороших регистров, грамотной трубной разводки и врезанного в систему циркуляционного насоса для отопления. КПД может доходить до 85%, что вполне сопоставимо с современными твердотопливными котлами
Схема печи с котлом отопления.
Изъяны системы
Чтобы запустить систему на проектную мощность потребуется время, в отличие от электрических агрегатов, на разогрев кирпичных стенок конструкции и теплоносителя в трубной разводке уйдет не менее получаса.
Схема отопления от камина.
Водяной теплообменник замкнутого типа
Принцип действия всех замкнутых систем отопления построен на элементарных законах физики – при нагревании, плотность воды уменьшается и подталкиваема снизу более холодной, она начинает подниматься по трубе, попадая в расширительный бак, и уже из него по всему контуру возвращается к нагревателю.
В данном случае, в качестве нагревателя выступает дымоход, который своей энергией толкает воду по контуру системы отопления.
Самодельный змеевик
Самодельный водяной теплообменник
Конструкция, изображённая на фото, является самым распространённым и простым способом использования тепла от дымохода. Верхний край трубки соединяется с расширительным баком, а нижний с контуром отопления.
Чаще всего такую систему используют в качестве вспомогательной. С её помощью можно обогревать небольшие помещения, в которых ранее не предусматривалось отопление, но не более того. Выступать в роли основного отопления она не сможет, так как в её устройстве есть несколько значительных недостатков:
Регистровый теплообменник
Чтобы избежать проблем с самодельными устройствами, можно приобрести регистр теплообменник на дымоходную трубу. Конечно, цена такого приспособления будет выше, чем у сделанного своими руками. Но и качественные характеристики не идут ни в какое сравнение.
Принцип работы такого устройства, идентичен описанному выше, с той лишь разницей, что тут уже произведены все расчёты, уберегающие устройство от закипания. К сожалению, контроля за нагревом тут тоже нет, но зато есть несколько существенных плюсов в сравнении с «самоделкой»:
Внутреннее устройство теплообменника
Варианты подключения конструкций
Теплообменник на дымоходе может работать в двух основных режимах. И в каждом из них – свой процесс теплоотдачи от дыма к внутренней трубе теплообменника.
Итак, в первом режиме мы подключаем к теплообменнику выносной бак с холодной водой. Тогда на внутренней трубе происходит конденсация воды, отчего сам теплообменник нагревается исключительно за счет тепла конденсации водяных паров дымовых газов. В этом случае температура на стенке трубы будет не более 100°С. И вода в баке греться будет долго.
Во втором режиме конденсация паров воды на внутренней стенке теплообменника не происходит. Здесь тепловой поток через трубу идет более существенно, и вода греется быстро. Чтобы более полно понять этот процесс, проведите такой эксперимент: поставьте кастрюлю с холодной водой на газовую горелку. Будет хорошо видно, как на стенках кастрюли появится конденсат, и он станет капать на плиту. И не смотря на пламя 100°С, это состояние будет идти долго, пока сама вода в кастрюле не разогреется. Поэтому, если вы используете теплообменник на трубе как регистр для нагрева воды, то отдавайте предпочтение небольшим его конструкциям с толстыми стенками внутренней трубы – так конденсата будет намного меньше.
Труба на олове – просто и долговечно!
Данный вариант — это просто, практично и удобно. По сути, здесь дымоход попросту обвивает металлическая или медная труба, она постоянно нагревается, и перегоняемый через нее воздух быстро становится теплым.
Приварить спираль к вашему дымоходу вы можете аргоновой горелкой либо полуавтоматической сваркой. Припаять можно и оловом – если только заранее обезжирить его ортофосфорной кислотой. Держаться на нем теплообменник будет особенно крепко – ведь как раз самовары и паяны оловом, и служат действительно долго.
Гофра – дешево и сердито
Это – самый простой и малобюджетный вариант. Берем три алюминиевые гофры и оборачиваем их вокруг дымохода в мансарде или втором этаже. В трубах от стенок дымохода воздух будет греться, и его можно будет перенаправить в любое другое помещение. Даже достаточно большая комната будет нагрета до жары, пока вы будете топить печь для парной. А чтобы теплосъем был более продуктивен, обмотайте спирали из гофры обычной пищевой фольгой.
Теплоообменник-колпак – для прогрева мансарды
Также на участке дымохода в мансардном помещении можно поставить теплообменник, который работал бы по принципу колпаковой печи – это когда горячий воздух поднимается вверх, а остывая – медленно вниз. У такой конструкции есть свой огромный плюс – обычный металлический дымоход на втором этаже обычно раскаляется так, что к нему нельзя прикоснуться, и такой теплообменник значительно уменьшит опасность пожара или случайных ожогов.
Некоторые умельцы такие теплообменники еще обкладывают сеткой с камнями для аккумуляции тепла и декорируют подставку теплообменника. Мансарда в таком случае получается еще более уютной и вполне может использоваться как жилая. Ведь исходя из практики, температура трубы банной печи не превышает 160-170 °С, если на ней находится теплообменник. И самая высокая температура уже будет находиться только в районе шибера. Тепло и безопасно!