В печку теплообменник


Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

Свернуть

Обычно печь передаёт жар от сгорающего топлива, непосредственно нагревая кирпичи. Метод простой и надежный. Но мало эффективный, поскольку такая печь может обогреть небольшую площадь. Да и само тепло попусту «вылетает в трубу» — в буквальном смысле. Теплообменник для дровяной печи повышает площадь отапливаемых помещений. Такая конструкция позволяет получить горячую воду дополнительно к теплу.

Принцип работы

Теплообменник для кирпичной печи относится к приборам непрямого нагрева воды. Принцип его работы — жидкость циркулирует в замкнутом пространстве устройства, в результате естественной конвенции. Под воздействием тепла, вода нагревается.

Более горячие слои поднимаются наверх, их место занимают холодные слои. Перемешивание воды под воздействием тепла называется циркуляцией. Нагревшаяся вода или любой другой жидкий теплоноситель, поднявшись, отдаёт тепло воде. Сама печь не является теплообменником, поскольку создает тепло.

к содержанию ↑

Функции

к содержанию ↑

Виды

Виды теплообменников разделяются по конструкции, месту расположения и по материалу изготовления. Для каждого конкретного случая можно подобрать совокупность этих видов.

Совмещая конструкцию и материал, правильно разместив — можно неплохо поднять КПД кирпичной печи. Стоит рассмотреть — как сделать теплообменник для печи без лишних затрат. Разбирая виды существующих конструкций можно подобрать самый оптимальный теплообменник для той или иной планировки.

к содержанию ↑

Материал изготовления

  1. Медь. За счёт своей пластичности, медь наиболее оптимальна при изготовлении теплообменника. Медная трубка проста для изгибания, придания любой формы.У неё высокий коэффициент теплопроводности — более 380. Но медь так же недостаточно жаропрочный материал и дорого стоит.
  2. Нержавейка. Тоже достаточно пластичный и отзывчивый материал. Хотя имеет более низкий коэффициент теплопроводности. Зато устойчив к перепаду температур. Из него можно сварить любой вариант конфигурации. ВАЖНО: Нельзя использовать оцинкованную сталь, при нагревании она выделяет в воздух ядовитые соединения цинка.
  3. Металлопластик. Легкодоступный практичный материла. Легко можно найти, но у него низкий коэффициент теплопроводности! Практически на два порядка ниже, чем у меди. Зато этот материал долговечный, устойчивый к температурным перепадам.
к содержанию ↑

Как правильно выбрать?

При выборе основополагающую роль играет цена на теплообменник для печи. От выбора материала зависит конструктивное решение. Второй по важности аспект — возможность изготовления.

И окончательно завершает выбор, место, где печь будет стоять. Учитывать надо что именно требуется достичь. Нужна отопительно-варочная печь или обогрев гаража, будет ли это каменка для бани или печка для отопления деревенского дома. Для каждого варианта есть свои особенности и тонкости.

Главное: точно рассчитать какую площадь надо отапливать, нужна ли попутно горячая вода, сколько единиц топлива возможно тратить в отопительный сезон и многое другое. Итог всех прикидок должен быть один — ориентируясь на финансы, доступные материалы, нужды, подобрать максимально подходящую конструкцию.

Что лучше в разных вариантах:

к содержанию ↑

Изготовление теплообменника своими руками

Не всегда есть возможность купить готовый проект печи с теплообменником. Так же не все могут сами работать сваркой. Но соорудить теплообменник в печь для отопления своими руками, не такая тяжелая задача. Применив алюминий или медь можно избежать сварочных работ. При хорошей подготовке, правильном расчёте это возможно и не обременительно. Вдобавок экономит семейный бюджет.

к содержанию ↑

Расходные материалы

Выбрав место и размер, стоит обдумать из чего проще соорудить теплообменник. Можно использовать как перечисленные выше материалы, так и чугунные радиаторы отопления, автомобильные радиаторы и тому подобное. Главное правильно учитывать тепло проводимость. Точно продумать какой инструмент понадобится и подготовить его заранее. Все эти мелочи облегчат установку.

к содержанию ↑

Алгоритм сборки

Начинать надо с проекта — продумывая мелочи и подбирая варианты. Исходить стоит из размера — если печь слабая, то несоразмерно большой теплообменник только навредит. Если вы используете в качестве трубы для змеевика медь, то длина не должна превышать трёх метров.

Самый простой вариант изготовления — змеевик.  Для него потребуется медная труба, длинной от 2 м до 3 м.

От длины трубы и количества витков зависит скорость нагрева. Но стоит помнить — надо учитывать размер печи, топки и не злоупотреблять увеличением змеевика. Перекосы в размерах понижают срок службы печи.

Для закручивания трубы в спираль нужен шаблон. Это любая подсобная деталь цилиндрической формы. Диаметр шаблона должен вписываться в топочный размер. 

Подготовив материалы приступаем:

Средний показатель расчётной мощности теплообменника, равен 1кВт на 10 метров площади.

Если вас не устраивает такой тип теплообменника, можно изготовить другой тип, например сварив стальные трубы. Выглядит это примерно так:

Примеры чертежей, по которым проводить работы:

к содержанию ↑

Как установить?

Установить теплообменник в печь удобно во время кладки новой печи. Это позволит капитально смонтировать его, соблюдая все зазоры и размеры. При такой установке легче соблюсти правильный размер. Смонтировав теплообменник на фундамент печи, обложить его кирпичом легче, чем разбирая готовую печь, пытаться приспособить его на место. Но это тоже возможно.

Есть также важные моменты и требования, которые стоит соблюдать для увеличения сроков эксплуатации:

Нехитрые правила помогут избежать опасных ситуаций, помогут продлить срок службы печи. Не забывайте так же о пожарной безопасности.

Примеры установки на фото:

pechnoy.guru

Теплообменник в печь для отопления своими руками

Теплообменник из медной трубы с припаянными пластинами — важнейший элемент современных отопительных котлов

Главным элементом любой из систем отопления служит особое устройство — теплообменник для отопления дома. в котором происходит передача тепла от генератора тепла к теплоносителю. На современном рынке представлено большое количество различных отопительных котлов, но все их разнообразие не ограничивает фантазию домашних умельцев по части самостоятельного изготовления подобных устройств. В нашей статье читателям будет предложено узнать, для чего нужен теплообменник в системе отопления, как его сделать своими руками и каким способом подключить.

Функция теплообменника в системе отопления

В домашних отопительных системах воздух наиболее часто используются поверхностные теплообменники системы отопления, где тепловая энергия передается через поверхности металлических стенок данного устройства.

Принцип отопления через теплообменник наиболее полно реализован в конструкции газовых, твердотопливных или электрических котлов. Вода циркулирует по изогнутым в виде змеевика трубам, установленным внутри отопительного агрегата, и нагревается от температуры горящего топлива. Нагревшийся теплоноситель уходит в трубопровод отопительной системы, а ему на смену в теплообменник поступает остывшая вода из радиаторов.

До сих пор во многих индивидуальных домах традиционным источником тепла остается печь. Она хороша для обогрева небольшой избы, однако в условиях многокомнатного коттеджа ее тепловая мощность недостаточна. Поэтому в частном доме теплообменник в системе отопления нужен для того, чтобы превратить печку в полноценный водонагревательный котел. Размер и форма самодельного теплообменника для отопления должна вписываться в габариты топливной камеры печи. К этому устройству можно подключить трубопроводы и радиаторы, и тогда отопление дома станет более эффективным.

Виды теплообменников

Если вмонтировать в печь водяной теплообменник для отопления, во всем доме станет гораздо теплее

Более практичны водяные теплообменники для отопления. Это обусловлено тем, что вода намного лучше передает тепловую энергию, чем воздух. Вместе с тем, воздушный теплообменник для отопления также находит применение. Кроме водяного и воздушного, применяется также и теплообменник на дымоход для отопления, который устанавливают не внутрь, а снаружи.

Все выпускаемые промышленностью отопительные устройства оснащены теплообменниками, конструкция которых максимально приспособлена для эффективного нагрева воды.

В заводских условиях теплообменные устройства изготавливают из меди. Труба представляет собой змеевик, поперек изгибов которого расположено множество пластин, обеспечивающих большую площадь теплообмена.

Соорудить у себя дома самодельный теплообменник для отопления, чтобы он был точно как заводской, практически нереально. Поэтому придется выбрать вариант попроще.

Устройство системы

Несложный по конструкции самодельный теплообменник послужит для отопления дома

Принцип действия самодельного теплообменника состоит в том, что печь передает ему энергию от сгорания дров или угля, а нагревшаяся вода расходится по трубам во все комнаты. Такой способ отопления позволяет обитателям дома наслаждаться равномерным распределением тепла. Кроме того, все помещения прогреваются гораздо быстрее, а расходы на приобретение топлива снижаются.

Усовершенствовать печное отопление частного дома можно двумя способами:

Схема кирпичной печи с теплообменником

Изготовив теплообменник для отопления своими руками, домовладелец может быть уверенным, что его печь с водяным контуром станет действовать не хуже настоящего твердотопливного котла. Отличие будет только в том, что у печки расположение входного отверстия теплообменника получится немного выше над полом, чем у заводских котлов. Это довольно существенная разница, которая может влиять на скорость естественной циркуляции теплоносителя.

Подключение теплообменника к системе отопления нужно сделать таким образом, чтобы труба поступления холодной воды (обратка) была расположена как можно ниже.

Так же, как в обычной системе отопления, в верхней точке трубопроводов нужно вмонтировать расширительный бачок. Он будет компенсировать изменение объема нагретой воды и выпускать из системы пузырьки воздуха. Если отопление через теплообменник с естественной циркуляцией окажется недостаточным для обогрева большого коттеджа, придется установить в систему циркуляционный насос.

Для присоединения самодельного теплообменника для отопления используют 2 штуцера: один снизу (вход холодной воды), другой сверху (выход горячей). При монтаже теплообменника нужно обеспечить необходимый уклон труб, как требуется по схеме.

Преимущества отопления с теплообменником

Принцип подключения теплообменника к системе отопления

Если разбираться, для чего нужен теплообменник в системе отопления, можно заметить несколько явных преимуществ:

  1. Простота изготовления. Если в доме уже существует печь, то придется потратиться только на изготовление самодельного теплообменника и монтаж системы отопления.
  2. Комбинированное отопление. Дополнительно к обогреву дома от поверхности печки прибавится водяная система отопления.
  3. Разнообразие видов топлива. Можно топить печь любыми твердыми энергоносителями, в отличие от котлов, ориентированных только на определенный вид топлива.
  4. Красивый внешний вид. Сохранить традиционный вид русской печи бывает полезно при создании интерьера в национальном стиле.

Среди недостатков отопления через теплообменник можно назвать: менее высокий КПД по сравнению с заводскими котлами и отсутствие автоматического контроля за интенсивностью нагрева теплоносителя.

Как изготовить самодельный теплообменник

Регистр из нескольких труб

Форма теплообменника для отопления, сделанного своими руками, может быть разной. Наиболее распространенный вариант — регистр из нескольких стальных или медных труб, но также используются и образцы пластинчатого типа.

Температура в зоне горения очень высока, особенно, когда горит уголь. Поэтому повышенные требования предъявляются к металлу, из которого будут изготовлены элементы теплообменника, рациональности его конструкции и качеству сварных швов.

Материалы для изготовления

Пример использования чугунных радиаторов в качестве теплообменника в кирпичной печи

Задача водяных теплообменников для отопления — обеспечивать оптимальную передачу тепла, и в этом процессе важна степень теплопроводности металла. Например, стальная труба проводит тепло в 7 раз слабее, чем медная. Поэтому при одинаковом диаметре трубы для передачи одного и того же количества тепла понадобится 25 метров стальной трубы взамен 3,5 метров медной.

Медные теплообменники самые экономичные в работе, но и дорогие. Более доступными для самостоятельного изготовления считаются теплообменники из стальной трубы диаметром не менее 32 мм.

Если предполагается топить печь углём, лучше установить теплообменник из чугуна. Этот металл более крепкий, и стенки устройства долго не будут прогорать.

Расчет мощности теплообменника

Вычислить заранее мощность теплообменника для системы отопления довольно трудно. Для этого нужно учитывать слишком много факторов: диаметр труб, длину змеевика, теплопроводность металла, температуру сгорания топлива, скорость циркуляции теплоносителя и др. Реальная способность теплообменника справляться со своими функциями выяснится только после начала эксплуатации отопительной системы.

При расчетах можно ориентироваться, что 1 метр трубы диаметром 50мм, служащей теплообменником, даст 1 кВт тепловой мощности.

Можно взять для примера какую-либо известную модель котла и в соответствии с его параметрами изготовить свой самодельный теплообменник.

Особенности конструкции

Теплообменник для водяного отопления дома, сваренный из гладкостенных труб, называют регистром. Он выглядит как своеобразная «решетка», и это наиболее популярная форма самодельного теплообменника. Кроме такой конструкции, делают и более простые устройства в виде прямоугольного или цилиндрического бака. Главное, чтобы площадь поверхности для теплового обмена была максимально большой.

При изготовлении теплообменника своими руками нужно соблюдать несколько условий:

Особенности монтажа

Теплообменник устанавливают внутрь печи в процессе ее кладки

Проще всего монтировать теплообменник одновременно с сооружением печи. Если устанавливать его в старую печь, придется разобрать часть ее кирпичной кладки.

  1. На подготовленный фундамент печи прямо в полость топки устанавливают трубчатый теплообменник.
  2. При дальнейшем укладывании рядов кирпичей оставляют места для входной и выходной труб устройства.
  3. После завершения кладки печи подключают теплообменник к системе отопления, заполняют систему водой и производят пробную топку печи.

Видео материал предлагает ознакомиться с полезными советами по самостоятельному изготовлению теплообменника:

До сих пор мы говорили только о теплообменниках в системе водяного отопления. Обратим внимание и на другие сферы их применения.

Воздушное отопление

Если охарактеризовать воздушную систему отопления, можно сказать, что у нее больше минусов, чем плюсов. Воздушные теплообменники для отопления мало распространены в частном жилом секторе, они пока еще не стали привычными.

Преимуществом этой системы называют возможность совмещать обогрев с принудительной вентиляцией. Однако возможные ошибки при ее проектировании и монтаже могут свести преимущества к минимуму. В воздуховодах бывает слышен шум вентилятора, а в помещениях ощущается температурный дисбаланс.

Теплообменники для воздушного отопления существуют прямого нагрева, а также косвенного. В первых из них газовое или дизельное топливо сгорает непосредственно в самом теплообменнике. В других моделях используется промежуточный теплоноситель.

Теплообменник на дымоход

Смонтированный на дымоход теплообменник использует вылетающую в трубу тепловую энергию

На дачах и в банях у «народных умельцев» можно увидеть самодельный водяной или воздушный теплообменник, установленный на дымоход небольшой печи. Получается очень выгодно: тепло не уходит вместе с дымом, а часть его служит для нагрева воды.

Установив теплообменник на дымоход для отопления, можно получать довольно большое количество горячей воды. Конечно, этого не хватит, чтобы обогреть весь дом, но достаточно, чтобы поставить в предбаннике один-два радиатора. Использовать теплообменник на дымоход можно как для отопления, так и для быстрого нагрева воды в бане.

Подобное устройство может быть очень простым в изготовлении. За основу можно взять отрезок большой трубы диаметром 500–700 мм, или сварить бак из нержавейки. В центре конструкции будет проходить вертикальная труба, соответствующая диаметру дымохода, а сверху и снизу должны быть приварены два патрубка.

Отдавая свою температуру теплообменнику, выходящие из печи продукты сгорания быстро остывают. Из-за этого уменьшается тяга в дымоходе и несколько замедляется горение топлива.

Изготовление теплообменника для отопления своими руками может стать способом устроить в доме полноценное водяное отопление без приобретения дорогостоящего оборудования.

Теплообменники для печей с водяным контуром своими руками

Для того, чтобы печь могла использоваться, как источник тепла для системы водяного отопления дома, в ней должен быть обязательно установлен теплообменник, в котором циркулирует жидкий теплоноситель, чаще всего вода. Его еще называют печной котел или регистр. В этой статье мы рассмотрим, как изготовить такой теплообменник для печи своими руками и каким он может быть, в зависимости от вида самой печи и материала, используемого для его изготовления.

Из чего можно изготовить печной теплообменник

Для того, чтобы изготовить теплообменник для печи своими руками можно использовать листовую «черную» сталь толщиной 3-5 мм или стальные трубы (круглые или профильные) с такой же толщиной стенок и диаметром 30-50 мм. Как вариант, для этой цели может использоваться лист или трубы из нержавеющей стали или меди. Но, из-за высокой их стоимости, эти материалы при самостоятельном изготовлении печных котлов используются крайне редко.

Из листового металла такие регистры изготовить проще. Их легче чистить при эксплуатации. Но, как правило, они имеют меньшую площадь контакта с пламенем или горячими газами, так как в своем большинстве своем они являются сплошными и в теплообмене участвует только внутренняя их поверхность, обращенная к пламени. Печные котлы из труб, при тех же габаритных размерах, как правило, имеют большую теплообменную площадь (хотя это зависит еще и от количества и от диаметра труб), так как позволяют пламени или горячим газам контактировать, практически, со всей их поверхностью. Но они более сложны в изготовлении. Особенно это касается конструкций, состоящих полностью из труб круглого сечения.

Если для изготовления теплообменника для печи с водяным контуром используются трубы, то лучше всего, если они будут бесшовными (цельнотянутыми). Если же используются шовные трубы, то швы придется дополнительно укреплять сварным швом и располагать с наружной стороны регистра (со стороны кирпичной кладки).

Очень часто при изготовлении печных котлов трубы и листовое железо комбинируют. Делается это для того, чтобы использовать их положительные качества: чтобы и изготавливать было проще, и теплообменная площадь была достаточной.

Каких видов могут быть самодельные печные теплообменники

Кроме, рассмотренных выше, конструкционных различий печных котлов, зависящих от выбранного материала для их изготовления, их конструкции могут отличаться и в зависимости от вида печи. для которой они собственно и предназначены. Такие печи могут быть отопительными или отопительно-варочными.

Конструкция теплообменника для отопительно-варочной печи отличается тем, что в верхней его части есть открытое пространство для доступа пламени к варочной плите. В регистрах же для отопительных печей верхняя часть, как правило, закрыта сплошным листом или рядами труб.

Форма и размеры печных котлов подбираются в соответствии с размерами и формой того места, где их предполагается установить (чаще всего это топливник печи), а также в зависимости от его необходимой тепловой мощности.

Конструкции котлов для отопительных печей с водяным контуром

Здесь мы рассмотрим три наиболее распространенные конструкции, выполненные отдельно из листового металла и труб, а также их комбинирования.

Теплообменник представляет собой сплошную П-образную конструкцию, сваренную из листового металла, предназначенную для расположения в топливнике отопительной печи. Теплообменной поверхностью являются его внутренние стенки.

Теплообменник из листового металла для отопительной печи

Печной котел из труб. Холодная вода из системы подается через «обратку» в нижнюю U-образную трубу основания теплообменника (диаметром 40-50 мм и с толщиной стенки 3-4 мм), постепенно нагреваясь, она по Г-образным вертикальным трубам (такого же сечения, как и U-образное основание или меньше) поднимается вверх и попадает в верхнюю трубу-коллектор, а из нее, уже нагретой, в систему отопления дома. Такой регистр является более эффективным, чем изготовленный из листовой стали, но и более сложным в изготовлении, так как придется делать множество стыков труб между собой и сваривать их.

Печной регистр для отопительной печи из труб

Боковые поверхности этого регистра изготавливаются из листового металла толщиной 3-5 мм и представляют собой сплошные панели толщиной 40-45 мм, а верхней части они соединены между собой рядом горизонтальных труб диаметром 40-50 мм.

Использование труб вместо сплошной поверхности (как в варианте 1) позволяет увеличить площадь соприкосновения с нагревающей средой, а использование листового металла для боковых панелей, упрощает процесс изготовления, что немаловажно если вы решите его сделать своими руками.

Печной котел из листового металла и труб для отопительной печи

Печные котлы (регистры) для отопительно-варочных печей

Теплообменники для отопительно-варочных печей могут также быть изготовлены, как из листового железа, так и труб (круглых или профильных), а также при их комбинировании. Рассмотрим несколько вариантов.

Теплообменник для отопительно-варочной печи или кухонной плиты в виде двух сплошных боковых панелей из листового металла («книжка»), соединенных между собой.

Теплообменник для отопительно-варочной печи

Печной котел из труб круглого и прямоугольного сечения: круглые (диаметром 40-50х4 мм) расположены горизонтально и соединены в конструкцию с помощью прямоугольных 50-60х40х4 мм. Такая комбинация разных видов труб облегчает изготовление котла. Размеры а, б, в и г рассчитываются, в зависимости от размеров топливника и необходимой мощности регистра.

Теплообменник для отопительно-варочной печи из круглых и профильных труб

Теплообменный регистр только из круглых труб. Представляет собой два горизонтальных контура, соединенных вертикальными трубами. Холодная вода из системы подается в нижний контур, а нагретая с верхнего контура подается обратно в систему отопления.

Регистр для отопительно-варочной печи из труб

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:

где: Qуд – его удельная мощность, ккал/час;S – его полезная площадь (соприкосновения с нагревающей средой), м 2 .

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.

Теплообменник для печи своими руками видео:

Устройство теплообменника для печи своими руками

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.

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.

Именно поэтому для изготовления змеевика лучше всего использовать отожженную медную трубу .

Такой материал отличается достаточной пластичностью, а потому ему легко можно будет придать желаемую форму, например, путем гибки. К медной трубе легко подсоединяется резьбой фитинг.

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:

Конструктивные особенности

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.

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.

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.

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.

Правила конструирования

При проработке конструкции важно обеспечить соблюдение следующих условий:

Приступаем к монтажу

Последовательность выполнения работ зависит от конструктивных особенностей теплообменника.

Установка прибора с регистром

При монтаже в старую печь придется разобрать часть кладки. Последовательность выполнения работ выглядит следующим образом:

  1. Готовим фундамент для змеевика прямо в полости топки.
  2. Устанавливаем змеевик.
  3. Укладываем разобранный ряд кирпичей, оставляя места для входной и выходной части труб.
  4. Подключаем теплообменник к системе отопления.

До начала эксплуатации резервуар стоит в обязательном порядке проверить на герметичность. Убедиться в отсутствии протечек можно путем заполнения его водой, желательно, под давлением.

Монтаж устройства с емкостью

Наилучший вариант для печи или камина. Изготавливается из металлического бака и двух медных трубок. Объем бака, как правило, составляет около 20 литров. При отсутствии готового изделия резервуар достаточного объема изготавливается своими руками путем сваривания листовой стали.

Для изготовления теплообменника следует использовать материал толще 2,5 мм. Сварку стоит производить таким образом, чтобы толщина формируемого шва была минимальной.

Резервуар необходимо установить на 1 метр выше уровня пола, но не дальше 3 метров от печи. В баке проделываются два отверстия: одно около дна, второе – в наивысшей точке с противоположной стороны. Эффективность теплоотдачи зависит от расположения магистралей.

Необходимо стремиться к тому, чтобы минимальное отклонение нижнего отвода в направлении пола составляло 2 градуса. Верхний должен быть подключен под углом 20 градусов в противоположном направлении.

Производится монтаж сливного крана в накопительный бак. Предусматривается еще один кран, предназначенный для слива всей системы, который устанавливается в самой нижней точке. После проверки герметичности система готова к эксплуатации. Эффективность такой печи с теплообменником можно будет по достоинству оценить в холодное время года.

О чем следует помнить?

При естественной циркуляции теплоносителя располагать теплообменник над печью следует на расстоянии 1,5 – 2,5 м. Из-за постоянного изменения геометрических параметров, трубы к стене нельзя крепить достаточно плотно. Стоит обязательно предусмотреть небольшой зазор.

Важно помнить, что если печь используется не только для обогрева дома, но и для нагрева воды, на теплообменник должно уходить максимум 10 % от общего количества выработанного тепла. При использовании для отопления конструкции с расширительным баком, объем последнего следует выбирать таким образом, чтобы находящаяся в нем вода смогла нагреться до требуемой температуры за два часа.

Трубы для обратки должны иметь меньший диаметр, чем трубы для подачи теплоносителя. Материал, предназначенный для уплотнения резьбовых соединений, выбирается с достаточным уровнем жаростойкости.

Если дом не предназначен для постоянно проживания, а используется лишь время от времени, то от водяного отопления лучше отказаться. Желательно вместо воды заливать специальный антифриз, если планируется протапливание печи с теплообменником в холодное время года. Это позволит избежать разрыва труб. Помните, что добавление теплоносителя при полном нагреве печи недопустимо.

Источники: http://strojdvor.ru/otoplenie/izgotovlennyj-svoimi-rukami-teploobmennik-budet-sluzhit-serdcem-sistemy-otopleniya-doma/, http://v-teple.com/pechi/teploobmenniki-dlya-pechej-svoimi-rukami.html, http://x-teplo.ru/otoplenie/pechi-kaminy/teploobmennik-svoimi-rukami.html

teplosten24.ru

Теплообменник для кирпичной печи

Использование кирпичной печи для отопления дома имеет очень длинную и богатую историю. Со времени, когда человек сумел добывать огонь своими руками, он обустраивал на его основе прогревание жилища, готовил еду, защищался от опасностей, отгоняя диких животных. Со временем, технологии стали усложняться, и началась трансформация, которая сменила систему отопления открытым огнем на использование печи.

Виды печей, и все ли подходят для обогрева дома

Есть несколько десятков вариаций, которые предполагают разные функции и особенности. Печи могут выступать только лишь в роли варочной поверхности, это самые компактные устройства, их не составит труда выложить своими руками. Более масштабные сооружения служат средством отопления. Но наибольшую популярность имели всегда, и до сих пор используются в негазифицированных регионах, большие печи, которые греют дом, в них готовят еду себе или скоту, выпекают хлеб, сушат фрукты.

Модернизация таких сооружений происходит и по сей день. Дело в том, что раньше дома строили небольшими, часто на одну-две комнаты, с низкими потолками. Такая планировка дома позволяла не создавать разветвленную систему отопления, тепла печи хватало, чтобы обогреть его целиком. Но такой недостаток, как концентрация теплого воздуха вверху помещения и непосредственно рядом с печью, не позволяет качественно обогреть современное жилье. Понимая, что этот недочет нужно исправлять, люди придумали систему с водяным отоплением в доме, где котлом выступает теплообменник, вмонтированный в кирпичную печь. Она способна качественно обогреть весь дом, благодаря циркуляции горячей воды по трубам к конвекторам.

Принцип работы печи с теплообменником

В замкнутой системе вода после остывания поступает в теплообменник и нагревается вновь. Такое отопление можно сделать своими руками, особенно если оно создается заново. Переделать уже готовую печь довольно проблематично. Основная сложность заключается в том, что теплообменник нужно вмонтировать в уже созданную конструкцию печи, его размеры обязательно должны соответствовать размерам, чтобы был обеспечен должный уровень его прогрева.

Кирпичные печи делят на две основные группы:

Первый вариант предполагает, что печь построена таким образом, что ее прогрев осуществляется в течение длительного времени. Но вместе с тем, после топки один раз в сутки, она способна долго удерживать температуру дома и не исключает возможности приготовления еды без новой закладки дров. Печи, которые остывают быстро, имеют хорошую теплопроводность, они быстро нагреваются, отдают энергию в помещение, но требуют постоянного контроля.

Минусы водяного отопления

Теплообменник в любой печи, построенной опытным печником или своими руками, снижает время, которое печь остается теплой. Ей необходимо прогреть не только свою поверхность, но и воду из системы. Это стоит учитывать при строительстве. Особенно важно, если дом не используется зимой, правильно подобрать жидкость для заполнения системы. Если решено залить в теплообменник и трубы воду, что присуще водяным системам отопления, то зимой она может замерзнуть, что станет причиной выхода из строя.

Профессионалы советуют остановить выбор на специальных незамерзающих жидкостях.

Их стоимость существенно отразиться на всем бюджете при создании системы отопления, однако монтаж не предполагает использования очень толстых труб, да и батареи, имеющиеся в наличии в каждом строительном магазине, уже не те, что использовались раньше. Их форма и объем жидкости, необходимый для работы всего контура, созданы для минимизации расходов топлива.

Виды регистров, особенности и преимущества

Теплообменник может быть нескольких конфигураций. Также, они есть заводского производства или индивидуальной проектировки. В первом варианте предусмотрены все технологические нюансы, но печь нужно создавать под конкретный теплообменник. Если система отопления уже создана и ее нужно доукомплектовать, придется создавать его с учетом уже существующей конструкции печи. Когда есть навыки в газосварке, можно попробовать сделать теплообменник своими руками, в противном случае, стоит нанять специалиста.

Выделяют два основных типа строения регистров, применимых к водяным системам отопления дома. Они могут быть изготовлены из трубок, в виде змеевика, по которым циркулирует жидкость или из стальных пластин. Трубастый теплообменник печи, оснащенной водяным отоплением, имеет большую площадь прогреваемости, что улучшает его характеристики. Но существенным минусом стает возможность закипания воды при интенсивной топке. Этого можно избежать, используя трубы большего диаметра. Также такая проблема может случиться с водяным отоплением, если циркуляция жидкости недостаточная. Так бывает из-за неправильного монтажа системы, установки теплообменника своими руками без должного опыта и квалификации.

Исправить ситуацию довольно просто, достаточно оснастить такой «котел» насосной станцией, которая будет жидкость по водяным трубкам, не давая ей застаиваться. Таким образом, теплообменник не сможет нагреть ее до кипящего состояния, а сами батареи всегда будут теплыми и все помещения дома не остынут.

Трубастый теплообменник применяют не только к печам с водяным отоплением дома, но и в печах, оснащенных плитой. Его форма позволяет вмонтировать регистр в печь так, чтобы не снижать качество прогрева варочной поверхности. Если же такой надобности нет, то к нему довариваются дополнительные трубки. Такое усиление поможет увеличить КПД отопительной системы. Недостатком этой формы есть сложность очистки. Сажа, попадая между трубами, оседает на них и ухудшает проходимость тепла, поэтому периодически нужно следить за водяным теплообменником и чистить его.

В конструкции, изготовленной из стальных листов, эта проблема сведена к минимуму. Но его можно использовать только для отопительных печей. В обоих случаях избежать закипания воды в системе с водяным отоплением поможет создание регистра толщиной не менее четырех сантиметров. Если же заменить верхнюю полку регистра трубастыми элементами, его тоже можно приспособить к варочной печи.

Что нужно учесть при строительстве печи

Печи бывают разных конструкций, но не в каждую из них можно встроить теплообменник. К примеру, популярные канальные системы просто не содержат в себе места, предусмотренного для приспособления котла. Такую печь несложно создать своими руками, но она не сможет выполнять всех тех функций, которые от нее ожидаются.

Наиболее удачным вариантом станет камерная печь. Роль камеры может выполнять духовой шкаф, вокруг которого и создается теплообменник. Таким образом, конструкция печи приспособлена и для готовки, нагревания воды и отопления дома. Горячий воздух от регистра проходит через камеру, обдавая его требуемой тепловой энергией, и дальше проходит в конвектор, прогревая его по всей высоте. Конвектор расположен по всей высоте печи, дополняя водяное отопление, ведь он спокойно может прогреть всю комнату.

Само по себе, строительство кирпичной печи с теплообменником, не отличается от простой. Ее возможно построить своими руками. Материал требуется специальный. В качестве раствора принято использовать жаростойкий красный кирпич, в местах наибольшего температурного влияние его заменяют шамотным. Раствор лучше всего подходит на глиняной основе.

Строительство обязательно начинают с фундамента, и гидроизоляции. Кирпичная печь – это очень тяжелая конструкция и нуждается в надежном основании. Кладка требует точности и выверенности действий. Места, где кирпич не будет закольцован (подпечье, горнило, дверки отверстий для выгреба золы и т.д.) нужно дополнительно армировать и создавать с перевязкой.

Печь, построенная по всем правилам, станет прекрасной основой для водяного отопления, прогреет весь дом с минимальным расходом дров и прослужит долгие годы.

Похожие статьи

Кирпичные печи для дачи на дровах

Печи из кирпича для дома на дровах

Печной котел или теплообменник для печи своими руками

Для того, чтобы определиться, какой теплообменник для печи выбрать и какая конструкция эффективнее, необходимо, первоначально, выяснить что же на его эффективность влияет. Можно выделить такие основные факторы, влияющие на его теплопередающую способность:

На основании этого можно сделать следующие выводы:

  1. Конструкция печного котла или теплообменника для печи должна быть такой, чтобы площадь его соприкосновения со средой с высокой температурой (пламенем или горячими газами) была максимальной. Исходя из этого, можно заключить, что конструкции котлов тех же размеров, изготовленные из труб будут более эффективными, чем такие же – из листового металла. Хотя здесь имеет значение и частота расположения труб и их диаметр. Чтобы не гадать, необходимо просто подсчитать суммарную площадь поверхности теплообменника, которая будет контактировать с горячей средой – чем она получится больше, тем лучше. Сделать это сможет даже школьник.
  2. Для изготовления теплообменников необходимо использовать материалы обладающих хорошей теплопередающей способностью. Но кроме этого, они должны выдерживать температуру и агрессивность той среды, из которой он будет забирать тепло (топливник или дымоход). Из доступных материалов, это может быть сталь или чугун. Хотя чаще всего используется именно сталь: в виде труб или листовая. Это объясняется, как наличие широкого ассортимента ее профилей и толщины, так и относительной простотой работы с ней: ее несложно сваривать или изгибать для получения конструкции выбранной формы. С другой стороны, чугун более устойчив к агрессивной среде, но это хрупкий материал, не терпит ударов и резких изменений температуры, поэтому для изготовления теплообменника могут использоваться только готовые отлитые секции. Одним из примеров такого теплообменника может быть его конструкция, изготовленная из секций обычного чугунного радиатора, рассмотренная ниже.
  3. Для обеспечения надежной естественной циркуляции теплоносителя имеет значение разница температуры теплоносителя на его входе и выходе, чем она больше, тем лучше будет циркуляция. Поэтому входной патрубок, подающий «холодную» воду (обратка) и выходной, с нагретой водой, должны располагаться на разных уровнях: первый у основания, а второй – в верхней части камеры, где происходит теплообмен (топливник, дымоход, колпак печи). При использовании циркуляционного насоса и принудительной циркуляции это может быть не так важно, но и в этом случае для печных котлов необходимо обеспечивать максимальную естественную циркуляцию. Так как в отопительных устройствах использующих твердое топливо, к которым относятся и печи, практически никогда принудительная циркуляция не применяется в чистом виде, а только совместно с естественной, с возможностью переключения с одного режима на другой в случае отсутствия электроэнергии (используя байпас). Да и при наличии условий для нормальной циркуляции циркуляционному насосу легче создавать принудительную.

Теперь рассмотрим несколько конструкций печных котлов или теплообменников для печи с водяным контуром. из разных материалов, разной сложности, но которые вполне можно изготовить своими руками, если иметь некоторые навыки работы с металлом и умение проводить сварочные работы. В крайнем случае, можно выбрать компромиссный вариант: подобрать наиболее подходящую конструкцию, подготовить материалы: листовой металл или трубы необходимых размеров и толщины, а сварочные работы поручить опытному сварщику.

Особенностью теплообменника для отопительной печи, располагаемого в топливнике, является то, что в его верхняя часть обычно закрыта полкой из листового металла или трубами. Так как максимальная температура пламени в его верхней части, таким образом, достигается максимально эффективный забор тепла и передача его теплоносителю. Его конструкция и размеры должны быть такими, чтобы обеспечивать максимальную эффективность водяного контура, но при этом не препятствовать загрузке и нормальному горению топлива. Такие печные котлы могут быть изготовлены из листового металла толщиной 4-5 мм, круглых труб диаметром 32-57 мм, или труб прямоугольного сечения 30-40х50-60 мм. Лучше всего, если используемые для этого трубы будут бесшовными. В противном же случае, линии швов необходимо расположить в сторону кирпичной кладки и предварительно проварить сваркой.

В зависимости от формы перекрытия топливника такие теплообменники могут вверху быть ровными (при перекрытии плоскими чугунными плитами) или дугообразными (при арочном кирпичном перекрытии).

Ниже представлены возможные варианты для отопительной печи с плоским перекрытием топливника :

Рис.1 Теполообменник для отопительной печи из листовой стали толщиной 4-5 мм.

Кроме того, возможны вариант с комбинированием листового железа и труб, как на фото слева. Здесь верхняя сплошная полка заменена рядом из круглых труб. При этом, как в первом варианте, так и во втором “обратка” и подающая труба могут привариваться сбоку (с одной стороны или с разных) или сзади, в зависимости от расположения печи и схемы разводки труб водяного отопления.

Возможен также вариант, когда и боковые стенки такого теплообменника также будут заменены трубами, круглого или прямоугольного профиля, при этом они могут быть расположены и вертикально и горизонтально.

Для отопительной печи с арочным перекрытием топливника возможен такой вариант котла из труб:

Такой формы регистр можно использовать даже для устройства водяного контура в русской печи. В этом случае кривизна изгиба труб должна соответствовать своду ее варочной камеры.

Теплообменники для отопительно-варочных печей или кухонных плит отличает то, что их верхняя поверхность должна быть полностью или частично открытой, для доступа пламени к варочной плите. Боковые же поверхности таких печных котлов могут быть также изготовлены из листовой стали («книжка») или труб.

В случае расположения теплообменника вне топливника, его конструкция для отопительных и отопительно-варочных труб может быть одинаковой. Здесь уже большее значение имеет вид, конструкция и размер места, где теплообменные регистры будут устанавливаться, то есть, дымовых каналов или при их отсутствии (колпаковые печи), размеры колпака.

Для отопительно-варочных печей или кухонных плит возможны такие конструкции из листового железа и труб (фото или рис. 2 ниже).

Возможен также вариант только из труб круглого и прямоугольного профиля (рис.3).

Рис. 3 Вариант регистра из труб: 1 – трубы прямоугольного профиля 40х60х4 мм; 2 – круглые бесшовные трубы наружным диаметром 40 или 50 мм и толщиной стенки 4-5 мм; 3 – круглые трубы диаметром 32 или 40 мм; 4 – труба, подающая нагретую воду в систему водяного отопления диаметром 50 мм; 5 – “обратка” диаметром 50 мм; а, б, в, г – размеры, которые расчитываются в зависимости от требуемой мощности котла (см. ниже), а также принимаются в соответствии с размерами топливника и топочной дверки.

Также возможен другой вариант из труб круглого сечения для отопительно-варочной печи или кухонной плиты, как на фото слева, в виде двух горизонтальных контуров, соединяемых вертикальными трубками.

Возможен также еще и такой вариант теплообменника (котла, регистра) из круглых труб для отопительно-варочной печи или плиты:

Чаще всего, печные котлы устанавливаются в топливнике отопительных, отопительно-варочных печей или кухонных плит. Если в случае с кухонной плитой другого варианта, практически нет, то для печей возможно и другое его расположение и, по мнению некоторых специалистов, более эффективное – вне топливника. Потому что при традиционном расположении теплообменника в топливнике, циркулирующая в нем вода снижает в нем температуру и, таким образом, ухудшает условия сгорания топлива, что приводит к его неполному сгоранию, увеличению количества сажи и снижению КПД печи.

А максимальный эффект получается, когда вода в контуре теплообменника двигается навстречу тепловому потоку, то есть более холодная ее часть должна контактировать с печными газами, имеющими более низкую температуру, а более нагретая ее часть – с более горячими. Кроме того в этом случае уменьшается количество конденсата на поверхности теплообменника, что снижает его коррозию. При размещении печного котла в топливнике обеспечить такие условия сложно.

Решением может быть расположение теплообменника в колпаковом дымоходе печи или ее вертикальных дымооборотах (в зависимости от конструкции). Особенно привлекательно выглядит, с этой точки зрения, колпаковый дымоход. Горячие газы задерживаются в нем вплоть до остывания печи. Внутри него можно просто разместить теплообменник большого объема и площади соприкосновения с горячими газами, сваренный из труб, причем возможны разные его конструкции. Горячие газы в колпаке сначала поднимаются вверх, а потом опускаются вниз к выходу в дымовую трубу, по пути отдавая свою тепловую энергию печному котлу. Таким же образом можно продумать размещение регистра в вертикальных дымооборотах с движением дымовых газов вниз. Но при этом необходимо учесть, что их сечение должно быть достаточным, чтобы обеспечивать хорошую тягу.

Хотя в каждом конкретном случае, выбор варианта расположения необходимо рассматривать в зависимости от вида печи, ее конструкции и формы, а также вида и конструкции самого используемого теплообменника.

Мощность теплообменника водяного контура печи, которая необходима для отопления помещений дома зависит от их площади (объема) и степени утепления ограждающих конструкций: самих стен, перекрытий, окон и дверей. Как средний показатель можно ориентироваться на 1-1,2 кВт на каждые 10 м 2 при высоте потолка 2,5-2,7 м. То есть для дома площадью 100 м 2 в среднем может понадобиться печной котел тепловой мощностью 10-12 кВт. Мощность самого теплообменника зависит от площади поверхности соприкосновения с горячей средой (огнем или горячими газами). В среднем, считается что его удельная тепловая мощность составляет от 5 до 10 кВт с 1 м 2 площади соприкосновения такого котла, в зависимости от температуры омывающих его горячих газов и температуры воды на его входе и выходе, которые во многом зависят от вида топлива и режима топки. Чтобы узнать полную мощность необходимо полезную площадь теплообменника умножить на удельную мощность:

Рассчитать удельную мощность можно по формуле:

K =12 ккал/час на 1 о С – коэффициент теплопередачи от нагревающей среды к теплоносителю через стальную поверхность;

Тm – средняя температура нагревающей среды (макс.+мин./2), о С;

tm -средняя температура теплоносителя в регистре (входящая+выходящая/2), о С.

Если печь будет работать постоянно, например, на угле, тогда:

Tm=1000+600/2=800 о С.

Qу=12(800-70)=8760 ккал/час или 10,2 кВт.

Если печь дровяная и будет работать периодически (около 2 часов), то и температура горячей среды будет ниже (максимум: 700 и 300 соответственно) и при той же температуре теплоносителя получим:

Qу=12(500-70)=5160 ккал/час или 6 кВт – максимум, что можно получить с 1 м 2 его поверхности.

Площадь регистра вычисляется в зависимости от его вида. Если он изготовлен из листового металла, то подсчитывается общая площадь, которая соприкасается с горячей средой. В случае использования теплообменника из круглых труб, их диаметр (в м) умножается на 3,14 и общую длину труб, соприкасающихся с горячими газами. Если трубы прямоугольные, берется периметр их сечения и также умножается на их длину. Если котел комбинированный, состоит из разных труб и листового металла, то по отдельности вычисляется их площадь, а потом суммируется. Если известна общая требуемая мощность теплообменника, вид топлива и режим топки (а значит и удельная мощность), то легко можно определить требуемую полезную площадь будущего котла и его размеры, в зависимости из каких материалов он будет изготавливаться (труб или листовой стали):

Теплообменник для печи или котла можно также изготовить своими руками из секций чугунных радиаторов, даже б/У. Если будут для этого использоваться секции старого радиатора, то перед сборкой их необходимо изнутри промыть слабым раствором соляной кислоты (6-7%), а затем чистой теплой водой, чтобы очистить их внутреннюю поверхность от всех отложений. Кроме этого, необходимо с помощью специального ключа разобрать радиатор на секции (даже новый) и заменить резиновые или картонные прокладки между ними асбестовыми нитями, пропитанными графитовой смазкой. После этого, рассчитав необходимое количество секций для теплообменника (площадь каждой около 0,25 м2) они соединяются в одну конструкцию.

Такой регистр может состоять из одного или двух рядов секций. Подсоединение труб системы отопления к такой конструкции осуществляется с помощью резьбовых соединение и соответствующих переходников, уголков и сгонов, также, как и при монтаже чугунных радиаторов, но для уплотнения резьбовых соединений, которые будут находиться под воздействием высокой температуры, необходимо также использовать асбестовые нити, а не паклю, как обычно.

После изготовления такого теплообменника, еще до установки в печь, необходимо проверить его герметичность, а для этого необходимо залить в него воду и убедиться в отсутствии протечек. Такой теплообменник будет иметь довольно большие габариты, поэтому эго лучше устанавливать не в топливнике, а в дымоходе или печном колпаке. Тем более, что чугун не терпит резких температурных скачков и при воздействии на него с одной стороны пламени, а с другой – холодной воды, он может дать трещину.

Теплообменники для печей с водяным контуром своими руками

Для того, чтобы печь могла использоваться, как источник тепла для системы водяного отопления дома, в ней должен быть обязательно установлен теплообменник, в котором циркулирует жидкий теплоноситель, чаще всего вода. Его еще называют печной котел или регистр. В этой статье мы рассмотрим, как изготовить такой теплообменник для печи своими руками и каким он может быть, в зависимости от вида самой печи и материала, используемого для его изготовления.

Из чего можно изготовить печной теплообменник

Для того, чтобы изготовить теплообменник для печи своими руками можно использовать листовую «черную» сталь толщиной 3-5 мм или стальные трубы (круглые или профильные) с такой же толщиной стенок и диаметром 30-50 мм. Как вариант, для этой цели может использоваться лист или трубы из нержавеющей стали или меди. Но, из-за высокой их стоимости, эти материалы при самостоятельном изготовлении печных котлов используются крайне редко.

Из листового металла такие регистры изготовить проще. Их легче чистить при эксплуатации. Но, как правило, они имеют меньшую площадь контакта с пламенем или горячими газами, так как в своем большинстве своем они являются сплошными и в теплообмене участвует только внутренняя их поверхность, обращенная к пламени. Печные котлы из труб, при тех же габаритных размерах, как правило, имеют большую теплообменную площадь (хотя это зависит еще и от количества и от диаметра труб), так как позволяют пламени или горячим газам контактировать, практически, со всей их поверхностью. Но они более сложны в изготовлении. Особенно это касается конструкций, состоящих полностью из труб круглого сечения.

Если для изготовления теплообменника для печи с водяным контуром используются трубы, то лучше всего, если они будут бесшовными (цельнотянутыми). Если же используются шовные трубы, то швы придется дополнительно укреплять сварным швом и располагать с наружной стороны регистра (со стороны кирпичной кладки).

Очень часто при изготовлении печных котлов трубы и листовое железо комбинируют. Делается это для того, чтобы использовать их положительные качества: чтобы и изготавливать было проще, и теплообменная площадь была достаточной.

Каких видов могут быть самодельные печные теплообменники

Кроме, рассмотренных выше, конструкционных различий печных котлов, зависящих от выбранного материала для их изготовления, их конструкции могут отличаться и в зависимости от вида печи. для которой они собственно и предназначены. Такие печи могут быть отопительными или отопительно-варочными.

Конструкция теплообменника для отопительно-варочной печи отличается тем, что в верхней его части есть открытое пространство для доступа пламени к варочной плите. В регистрах же для отопительных печей верхняя часть, как правило, закрыта сплошным листом или рядами труб.

Форма и размеры печных котлов подбираются в соответствии с размерами и формой того места, где их предполагается установить (чаще всего это топливник печи), а также в зависимости от его необходимой тепловой мощности.

Конструкции котлов для отопительных печей с водяным контуром

Здесь мы рассмотрим три наиболее распространенные конструкции, выполненные отдельно из листового металла и труб, а также их комбинирования.

Теплообменник представляет собой сплошную П-образную конструкцию, сваренную из листового металла, предназначенную для расположения в топливнике отопительной печи. Теплообменной поверхностью являются его внутренние стенки.

Теплообменник из листового металла для отопительной печи

Печной котел из труб. Холодная вода из системы подается через «обратку» в нижнюю U-образную трубу основания теплообменника (диаметром 40-50 мм и с толщиной стенки 3-4 мм), постепенно нагреваясь, она по Г-образным вертикальным трубам (такого же сечения, как и U-образное основание или меньше) поднимается вверх и попадает в верхнюю трубу-коллектор, а из нее, уже нагретой, в систему отопления дома. Такой регистр является более эффективным, чем изготовленный из листовой стали, но и более сложным в изготовлении, так как придется делать множество стыков труб между собой и сваривать их.

Печной регистр для отопительной печи из труб

Боковые поверхности этого регистра изготавливаются из листового металла толщиной 3-5 мм и представляют собой сплошные панели толщиной 40-45 мм, а верхней части они соединены между собой рядом горизонтальных труб диаметром 40-50 мм.

Использование труб вместо сплошной поверхности (как в варианте 1) позволяет увеличить площадь соприкосновения с нагревающей средой, а использование листового металла для боковых панелей, упрощает процесс изготовления, что немаловажно если вы решите его сделать своими руками.

Печной котел из листового металла и труб для отопительной печи

Печные котлы (регистры) для отопительно-варочных печей

Теплообменники для отопительно-варочных печей могут также быть изготовлены, как из листового железа, так и труб (круглых или профильных), а также при их комбинировании. Рассмотрим несколько вариантов.

Теплообменник для отопительно-варочной печи или кухонной плиты в виде двух сплошных боковых панелей из листового металла («книжка»), соединенных между собой.

Теплообменник для отопительно-варочной печи

Печной котел из труб круглого и прямоугольного сечения: круглые (диаметром 40-50х4 мм) расположены горизонтально и соединены в конструкцию с помощью прямоугольных 50-60х40х4 мм. Такая комбинация разных видов труб облегчает изготовление котла. Размеры а, б, в и г рассчитываются, в зависимости от размеров топливника и необходимой мощности регистра.

Теплообменник для отопительно-варочной печи из круглых и профильных труб

Теплообменный регистр только из круглых труб. Представляет собой два горизонтальных контура, соединенных вертикальными трубами. Холодная вода из системы подается в нижний контур, а нагретая с верхнего контура подается обратно в систему отопления.

Регистр для отопительно-варочной печи из труб

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:

где: Qуд – его удельная мощность, ккал/час;S – его полезная площадь (соприкосновения с нагревающей средой), м 2 .

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.

Теплообменник для печи своими руками видео:

Источники: http://pluskirpich.ru/pechi/teploobmennik.html, http://www.postroj-dom.ru/petchi/233-teploobmennik-dlya-pechi-svoimi-rukami.html, http://v-teple.com/pechi/teploobmenniki-dlya-pechej-svoimi-rukami.html

teplosten24.ru

Как сделать теплообменник для печи своими руками

Организация отопления является непростой задачей. Лучше всего справляются с ней люди с профессиональными навыками — монтажники и проектировщики. Можно запрашивать у них весь комплекс мероприятий или же доверять часть работы. Можно также самостоятельно обустраивать отопление и устанавливать теплообменник для печи, пользуясь консультацией указанных специалистов.Теплообменник нужно делать строго соблюдая советы от специалистов

Компоненты отопительной системы

Чаще всего для жилых домов используются водяные системы отопления. Такой подход к решению задачи является традиционным. У него есть один неоспоримый плюс — это универсальность. Тепло проходит во все уголки помещения благодаря особому свойству теплоносителя. Нагрев его доступен при помощи различных энергоносителей. Также водяная система позволяет обустраивать комбинированные виды отопления, когда энергоносителей несколько, и все они отличаются по свойствам. Любую систему отопления можно условно поделить на такие составные компоненты:

Чтобы урегулировать работу теплоносителя, используется запорно-регулирующая арматура и дополнительное оборудование. Последнее объединяет такие элементы:

Ключевым компонентом здесь выступает расширительный бак. Все остальные элементы играют роль дополнительных. Устанавливают их в случае необходимости. Как известно, при нагреве происходит расширение воды.

Дополнительные объемы воды могут создать определенное давление на области соединения, если она находится в замкнутом пространстве. Чтобы избежать такой ситуации, в сети устанавливается расширительная емкость. Она берёт на себя всю лишнюю воду. Выделяют ёмкости мембранного и открытого типа.

Коллекторы, распределяющие носители, устанавливают в отопительных системах с теплыми полами. Также это делается, если в доме находит применение лучевая схема подключения отопительных приборов.

Бойлер косвенного нагрева — это особый резервуар, оснащенный змеевиком. Нагрев воды для бытовых нужд осуществляется здесь непосредственно от теплоносителя. Чтобы контролировать показатели давления воды и температуры, устанавливается манометр. Контроль над показателями теплоносителя осуществляется при помощи автоматизированных средств, контроллеров и датчиков.

Выбор мощности

Не зная, каковы потребности здания в обогреве, подобрать оборудование сложно. Расчёт может быть приблизительным и точным. Первый вариант предпочитают продавцы, реализующие отопительную технику, так как это обеспечивает относительно точный результат. В этом случае тепловая мощность вычисляется в соответствии с площадью помещений, которые отапливаются.

Рассматривают отдельно взятую комнату, выясняют, какую она имеет площадь. Полученное значение умножается на 120. Необходимая для всего загородного дома энергия определяется после объединения показателей всех помещений. Но куда лучше точный метод. Он предполагает:

  1. Умножение площади помещений, у которых с улицей контактирует только одна стена, на 100. Важно, чтобы на этой же стороне присутствовало одно окно.
  2. Умножение на 120, если речь идет об угловой комнате, имеющей одно окно.
  3. Умножение на 130, когда подразумевается помещение с двумя окнами и более, а также двумя наружными стенами. При подсчете приближенным методом жители холодных регионов могут недополучить тепла, а южных — переплатить за чересчур мощное оборудование.

В этом видео вы узнаете, как сделать теплообменник: Точный расчётный способ производится специалистами. Именно он обеспечивает четкое понимание, сколько тепла может быть потеряно в любом здании. Прежде чем приступить к конкретным вычислениям, определяют площадь дверей, окон и стен. Каждый строительный материал имеет ту или иную толщину слоя. Ее также необходимо учитывать.

Правильный выбор котла

Сегодня выпускаются различные виды котлов с тем или иным типом топлива и энергоносителями. Основными разновидностями бытовых теплогенераторов считаются:

Есть модификации, работающие на жидком топливе. На твердом топливе работают котлы прямого горения. То же касается пеллетных и пиролизных котлов. Такие котлы востребованы, так как эксплуатация их предполагает низкие затраты. Это уголь и дрова, которое стоят относительно недорого. Есть вероятность подключения природного газа, но это дорогое удовольствие. Люди предпочитают покупать угольные и дровяные устройства.

Для начала, нужно подобрать котёл

Эксплуатация источника тепла, который работает на твердом топливе, чем-то напоминает простое печное отопление. Надо отыскать дрова, тратить силы и время, загружать их в топку. Обычно твердотопливные котлы имеют некую инерционность. Это означает, что нагрев воды после закрытия воздушной заслонки будет прекращаться постепенно. Полученную энергию удастся использовать эффективно только, если есть тепловой аккумулятор. Самым лучшим вариантом является теплогенератор на пеллетах. Но такое оборудование стоит достаточно дорого, что делает его недоступным для широких слоев граждан.

Газовое оборудование

Хорошей альтернативой может послужить проведение газового отопления. Здесь используется магистральный газ. Такие котлы эффективные и надежные. КПД составляет 87% у самой простой модификации. У дорогих конденсационных модификаций этот показатель приближается к 97%.

Отопительный прибор компактный, безопасный и автоматизированный. Ему требуется обслуживание не чаще 1 раза в год. При этом в котельную приходится ходить исключительно для того, чтобы изменить настройки и проследить за их нормальным функционированием. По сравнению с твердотопливным, это довольно бюджетный агрегат.

Как и предыдущему типу котлов, газовому требуются дымоход и приточно-вытяжная вентиляция. Газовое оборудование с каждым годом стоит всё меньше, поэтому его популярность у российских граждан растет.

Газовое оборудование имеет свои нюансы

Электрические и жидкотопливные

Самым эффективным считается электрическое отопление. Только оно может обеспечивать КПД 99%. К тому же для него не требуются вентиляция и дымоходы, обслуживание как таковое не предусмотрено, разве что есть необходимость чистить устройство раз в 2-3 года.

Монтаж, как и стоимость самого оборудования, отличается дешевизной. Конечно, все эти свойства электрокотла делают его привлекательным в глазах покупателя, но стоит он всё же недёшево. Финансовые затраты обусловлены необходимостью платить за электричество. Можно устанавливать многотарифный счетчик, хотя и это не позволит обойти по функциональным характеристикам дровяной теплогенератор.

Жидкотопливные котлы  работают на дизельном топливе и отработанном масле. Этот тип отопления считается самым грязным. После посещения котельной непременно придется отмывать руки от солярки. Также от одежды будет исходить соответствующий запах. Один раз в год понадобится чистка агрегата. Это отдельное событие, после которого придётся отмывать сажу чуть ли не со всего тела. Не самым выгодным решением является применение солярки. Стоимость ее может перечеркнуть все очевидные плюсы. Отработанное масло сейчас поднялось в цене и может быть выгодно только тем, у кого есть дешевый его источник.

В современных отопительных котлах присутствует много важных элементов. Среди них — теплообменник для кирпичной печи со сваренными пластинами. Именно внутри него осуществляется передача тепла к носителю от генератора. Сегодня представлен большой ассортимент различных отопительных котлов, но это не мешает владельцам частных домовладений самостоятельно изготавливать подобные устройства.

Функции элемента

Теплообменники поверхностного типа в большинстве случаев используются, когда речь идёт о системах отопления для дома. Тепловая энергия проходит через плоскость металлических стенок. Лучше всего реализован этот принцип в котлах:

Вода проходит по трубам, имеющим изогнутую форму. Они устанавливаются внутри устройства и нагреваются от подходящего топлива. Носитель прогревается и переходит в трубопровод. На смену ему в теплообменник поступает вода из радиатора, находящаяся в остуженном состоянии.

Электрический котёл – оптимальный вариант

В частных домовладениях до сих пор источником тепла служит печь. Она подходит для обогрева небольшого дома, но ее тепловой мощности недостаточно, если речь идет о большом коттедже. По этой причине теплообменник в отопительной системе необходим, чтобы трансформировать печь в полноценной котёл с функцией нагрева воды. Изготавливают теплообменник для дровяной печи своими руками, он имеет различные формы и размеры. Можно подключать к нему радиаторы отопления, в этом случае дом получит более эффективное отопление.

Классификация отопительных элементов

Чтобы сделать дом более тёплым, необходимо встраивать водный теплообменник в печь. Он является наиболее практичным. Объясняется это тем, что за счёт этого устройства тепловая энергия лучше передается водой. Воздушный аппарат тоже может применяться для аналогичных целей. Есть вариант с установкой на дымоход снаружи.

Выпускаемые на сегодня отопительные устройства имеют теплообменники, максимально приспособленные для нагрева воды. В промышленных условиях такие приборы изготавливают из меди. Формируется труба, имеющая вид змеевика. Вдоль ее изгибов присутствует большое количество пластин, обеспечивающих значительную площадь теплообмена. Оборудовать у себя в жилище самодельный теплообменник, который максимально совпадал бы со строением заводского, нереально. Вот почему приходится подбирать варианты попроще.

Как устроена система

Для отопления дома допускается применение самодельного устройства, которое характеризуется простотой конструкции. Действует он таким образом, что энергия от переработки угля поступает ему от печи. Нагревается вода, которая распределяется по трубам во все помещения. Тепло распределяется равномерно, что обеспечивает комфортную атмосферу во всём жилище. Одновременно снижаются и затраты на покупку топлива. Печное отопление удастся улучшить, прибегнув к двум способам:

Готовая печь, созданная в соответствии со всеми требованиями, будет работать не хуже топливного котла. Она будет оснащена водяным контуром. Единственное различие здесь коснется локализации входного отверстия теплообменника. Оно расположится несколько выше над полом, нежели в заводских приборах. Это довольно ощутимая разница, способная повлиять на время естественной циркуляции носителя.

При монтаже труба холодной воды, которую ещё называют обратной, должна располагаться максимально низко. В верхней точке расположения труб необходимо монтировать расширительный бачок. Он обеспечит компенсацию объёма нагретой жидкости, если будет меняться, выпуская воздушные пузырьки из системы. В случае, если отопления с естественной циркуляцией не хватит для обслуживания большого коттеджа, понадобится дополнительный монтаж циркуляционного насоса.

Преимущества изделия

Теплообменник в системе отопления изготавливается легко и просто. В этом его основное преимущество. Если в наличии уже имеется печь, затраты коснутся только изготовления и последующего монтажа этого элемента. К прочим положительным сторонам можно отнести разнообразие видов топлива.

От поверхности печи исходит тепло, прогревающее помещение, но к нему еще прибавляется водяная система отопления. Такое оборудование имеет эстетичный внешний вид. Если планируется создать интерьер в русском национальном стиле, то он придется как нельзя кстати.

Рекомендации по изготовлению

Можно сделать теплообменник своими руками для печи, имеющий различную форму. Могут использоваться пластинчатые изделия, а еще регистр, состоящий из нескольких труб. Они изготавливаются из меди или стали. В зоне сгорания, особенно если речь идет об угле, отмечается большая температура. Вот почему к металлу, из которого состоит теплообменник, предъявляются внушительные требования.

Водяной теплообменник должен передавать тепло, именно поэтому имеет большое значение показатель теплопроводности металла. Для примера медная труба пропускает тепло в 7 раз сильнее, нежели та, что изготовлена из стали. Вот почему, имея одинаковый показатель диаметра для передачи одинакового объема тепла, потребуется 3,5 м медной трубы, тогда как стальной придётся взять 25 м. Медь экономична в работе, но стоит дорого. Самостоятельно изготавливать можно теплообменники из стали, если их диаметр не меньше 32 мм.

Если хозяин дома намеревается использовать уголь для отопления, лучше сделать теплообменник для печи из чугуна. Такой материал будет лучше противостоять воздействию огня. К тому же он наиболее крепкий.

Особенности готовой конструкции и ее монтаж

Регистром называют теплообменник для водяного отопления, сделанный из труб с гладкими стенками. Он имеет вид решетки. Именно такая форма является самой популярной. Но бывают модификации цилиндрической и прямоугольной формы, считающиеся самыми примитивными. Ширина внутренних пустот в таком устройстве должна быть равна, как минимум, 5 мм. При более низком показателе вода начнет кипеть. Не меньше 3 мм должна составлять толщина стенок труб. Это защитит металл от горения. Сооружая теплообменник для печи своими руками, надо обустраивать пространство между стенками топки и теплообменником, равное 15 мм.

Благодаря этому удастся компенсировать расширение металла во время его нагрева. Установка теплообменника осуществляется внутри печи, когда укладывают ее стенки. Именно такой вариант считается наиболее простым и доступным. Часть кирпичей придется разобрать, если речь идёт о старой печи.

На фундамент монтируется трубчатый теплообменник. Делать это надо прямо внутри топки, укладывая кирпичи рядами, оставляя пространство для входной и выходной трубы. Когда кладка будет завершена, теплообменник подсоединяют к системе отопления и заполняют водой. После этого можно затопить печку.

kaminguru.com

Теплообменник в печь

Для обогрева жилых домов существует широкий ассортимент генераторов тепла, которые отличаются конструкцией и видами топлива. Если здание расположено вдали от крупных населенных пунктов или используется периодически, лучшим вариантом станет установка системы печного отопления.

Теплообменник для печи, применяемый в данной конструкции, обеспечит равномерный обогрев всего дома, а также предоставит необходимое количество горячей воды.

Специфика применения

Стандартное печное отопление подразумевает неравномерное распределение тепловой энергии – чем дальше от источника, тем холоднее. После подключения радиаторов и заливки воды, печи выступают аналогами твердотопливных котлов, обеспечивая нагрев теплоносителя, дымовых каналов и стенок. Подобная система во время топки позволит передать тепло от змеевика к радиаторам, а после угасания топлива будет использовать энергию нагретых стенок печи.

При монтаже теплообменника стоит учитывать то, что его установка уменьшит полезный объем топливного отсека и горючее придется добавлять намного чаще. Ликвидировать данную проблему поможет правильная проектировка водяного контура и его соотношение с размерами отопительной камеры. Хорошей альтернативой станет устройство печи длительного горения.

В подобном апгрейде системы отопления есть свои нюансы. Та энергия, что выделяется при сгорании дров, станет нагревать теплообменный узел и размещенную в нем рабочую жидкость, но стенки печи при этом не изменят своей температуры.

Нагреву подвергнется верхняя часть корпуса с дымовыми каналами. Если здание применяется для временного проживания, включение печи будет проводиться нерегулярно, и может привести к замерзанию жидкости внутри труб. С целью предотвращения аварийных ситуаций рекомендуется заменять воду антифризом.

Преимущества

Установка водяного контура в систему печного отопления позволяет повысить эффективность расходования топлива.

Энергия сгоревшего теплоносителя тратится на нагрев корпуса, дымовых каналов и стенок, а также обеспечивает высокую температуру циркулирующей по трубам воды.

Для владельцев недвижимости данный метод обеспечивает дополнительные преимущества:

Конструкционные особенности

Если собственник здания имеет опыт кладки кирпича или печных работ, монтаж может быть произведен своими руками. Перед подключением водяной отопительной системы также понадобится изготовить теплообменный узел.

Несмотря на то, что строительный рынок предлагает большой выбор готовых конструкций, самостоятельное изготовление более выгодно. Собственноручная установка позволяет учесть все параметры данной конкретной печи, ее размещение и габариты топливного отсека.

Теплообменник из труб

Устройство системы печного отопления с водяным контуром подразумевает монтаж теплообменника в топливном отсеке печи и подключение к нему труб для подачи рабочей жидкости. Для отопительно-варочных печей и кухонных плит хорошо подойдут змеевики, сваренные из труб и размещенные в металлических емкостях. Их изготовление требует профессионализма, а очистка от продуктов горения достаточно трудоемка, но извилистая поверхность обеспечит быстрый нагрев.

Применяемые в конструкции 50-милиметровые трубы П-образной формы можно заменить отрезками профильных труб 40х60 мм. Это упростит работы по сварке и серьезно облегчит монтаж. Если печь не применяется для приготовления пищи, к верхней части теплообменного узла привариваются дополнительные трубки малого диаметра. Конструкция, улучшенная своими руками, будет отдавать намного больше тепла.

Теплообменник из листовой стали

Устройства такого типа применяются в печах, предназначенных исключительно для обогрева помещения. Для их изготовления понадобится листовой металл толщиной в полсантиметра, отрезки прямоугольных труб 40х60 мм, а также круглые трубки того же диаметра для подвода воды к рабочей поверхности. Габариты теплообменников зависят от размеров печных отсеков для топлива.

Подобная система отопления может быть применена для отопительно-варочной печи или простой кухонной плиты. Для этого конструкцию необходимо смонтировать так, чтобы нагретые газы из топливной камеры двигались в направлении верхней полки регистра, обтекали ее и входили в дымовые каналы.

Альтернативным вариантом станет изготовление теплообменника без верхней полки, боковые стороны которого будут соединяться с круглыми или прямоугольными трубами.

Монтаж обогревательного устройства

Теплообменники для кирпичных печей могут быть сделаны своими руками из металла толщиной 2,5 мм. Основой конструкции станут две емкости – цилиндрическая верхняя и прямоугольная нижняя, связанные между собой с помощью труб. Сопряжение швов должно происходить с минимальным зазором, а диаметр труб – вычисляться, исходя из габаритов печи и площади обогреваемого помещения. После проверки точности расчетов и повторного измерения заготовок детали соединяются методом сварки.

Прочность готовой конструкции определяется после заваривания нижней трубы, заливки воды и соединения выходных отверстий с радиаторными емкостями. Когда монтаж завершен, необходимо заполнить систему сжатым воздухом, контролируя давление с помощью манометра. Качественно заваренные швы протекать не будут. В случае обнаружения протечек или других дефектов, проводится слив воды и герметизация проблемных мест. Важным параметром при монтаже станет общая длина труб – чем она меньше, тем лучше пройдет обогрев помещения.

Нюансы установки и эксплуатации

При монтаже тепловых узлов и их введении в эксплуатацию нужно следовать технологии установки и не допускать аварийных ситуаций. Высокая температура в отопительной камере предъявляет повышенные требования к качеству металла, рациональности теплообменного узла и качеству сварки. Знание нескольких простых правил поможет обеспечить длительное и надежное функционирование системы печного обогрева.

Несущие контуры теплообменников не должны крепиться к стенам с помощью неподвижных соединений. Температура, до которой нагреваются трубы, вызывает расширение металла, которое может привести к изменению их размеров.

Хорошим материалом для труб печного отопления станет медь. Применение данного металла обеспечит высокую теплопроводность конструкции и простоту изготовления змеевика за счет пластичности.

Сечение трубопроводов должно составлять не менее дюйма. При меньших величинах схема станет инерционной, а ток жидкости в ней серьезно замедлится. Рост теплопотерь в отопительных магистралях приведет к снижению коэффициента полезного действия – в помещении станет холоднее при таких же тратах топлива.

ultra-term.ru

Виды теплообменников

Общепринятая классификация технических агрегатов делит все изделия на виды, которые в свою очередь имеют свои подвиды. Подвидов теплообменников может быть огромное количество, каждый владелец бани за счет внесения незначительных изменений в конструкцию или материалы изготовления может создавать свои персональные подвиды. А по главным конструктивным особенностям теплообменники делятся на следующие виды:

По месту расположения емкости для теплой воды

Баки можно размещать в парной, душевой или на чердаке. Каждое место имеет свои преимущества и недостатки.

Первый вариант – бак в парной. Преимущества – значительно сокращается длина водопроводов, а это оказывает большое положительное влияние на скорость нагрева воды. Об этих и многих других особенностях функционирования теплообменников и конструкционных требованиях к их устройствам мы расскажем в конце статьи. Недостаток – и так небольшое помещение еще больше «сжимается».

Второй вариант – бак в душевой. По нашему мнению, самый оптимальный вариант, недостаток – несколько увеличивается длина трубопроводов.

Общая проблема для первых двух вариантов – низкий напор воды. Дело в том, что высота бани редко превышает два метра. Если от этого значения вычесть высоту бака для воды (примерно 50 сантиметров), то максимальная высота патрубка для отбора воды понижается до 1,5 метра. Что это значит? Это значит, что стационарный душ установить невозможно, мыться придется только гибким шлангом. И то не поднимать его выше 1,5 метра. Даже еще меньше, более-менее терпимым напор воды будет только при перепаде по высоте не менее 10 сантиметров.

Эти проблемы решаются выносом емкости для теплой воды на чердак бани (вариант третий).

Но в этом случае возникают свои проблемы – увеличивается длина трубопроводов и возрастают тепловые потери, бак обязательно нужно утеплять. Но и это не все – возникает проблема с доливом воды в емкость. Носить ведрами по лестнице не каждому владельцу бани хочется. А водопровод существует не везде. Невозможно дать универсальный совет для всех читателей по месту размещения емкости под воду, каждый должен самостоятельно сориентироваться с учетом собственных индивидуальных особенностей строения, наличия инженерных сетей, климатической зоны проживания и максимального количества одновременно моющихся людей.

По месту расположения теплообменника

Есть два варианта расположения теплообменника – в печи или около дымохода (дымоход в этом случае должен быть из металлических труб). Оба варианта работоспособны, но имеют свои особенности.

Первый вариант, то есть внутренний теплообменник, позволяет относительно быстро нагреть воду, но есть большие риски ее закипания.

Кроме того, возникают большие сложности проведения периодических уходов или замены теплообменников.

С заменой вообще проблема – придется разбирать печь. Что касается техуходов, то их можно сделать, но ценой значительных усилий. Дело в том, что вода образует внутри теплообменников накипь, один миллиметр накипи уменьшает теплоотдачу на 10%, это значительные потери. Во многих регионах нашей страны вода твердая (имеет большое количество ионов Ca), это хорошо для питьевой воды, но плохо для всех типов теплообменников.

Для образования накипи необязательно, чтобы вода кипела по всему объему. Небольшой слой воды постоянно кипит возле перегретых стенок теплообменника, весь объем не закипает из-за непрерывного ее перемешивания конвективными потоками, но на стенках кальций каменеет. В некоторых случаях уже через несколько лет пользования баней накипь достигнет такой толщины, что это заметно отразится на скорости ее нагрева. Очистить теплообменник можно будет только концентрированным раствором соляной кислоты, существующие в реализации специальные средства не отличаются большой эффективностью. Работы с соляной кислотной при нарушении правил техники безопасности негативно влияют на здоровье.

Теплообменник около дымохода не имеет этих недостатков, температура трубы не настолько высока, чтобы вода около стенок теплообменника закипала. Это достоинство стало причиной недостатки – время нагревания воды в емкости значительно увеличивается.

Иногда встречается еще один вариант размещения теплообменника – под камнями каменки. Можно, конечно, и там располагать теплообменник, но зачем тогда камни в парной? Только смотреть на них? Дело в том, что с таким расположением теплообменника температура нагрева камней будет недостаточной для образования пара. А пар в русской бане играет решающую роль, и не только для прогревания тела. Настоящие любители русской бани добавляют в воду для полива камней настой целебных или душистых трав. А если в воду добавить немного натурального кваса или пива (только натурального, а не «болтанки» из спирта и краски), то воздух в парной наполнится непередаваемым ароматом свежего хлеба. Если вы установите под камнями теплообменник, то лишите себя многих удовольствий.

Мы выяснили общие характеристики теплообменников и емкостей для теплой воды, теперь можно перейти к подробному рассмотрению технологии их изготовления и монтажа. Эта тема очень большая, стоит разбить ее на несколько частей. Рассмотрим отдельно варианты изготовления емкостей, теплообменников и способов их монтажа.

Изготовление емкостей под теплую воду

Есть несколько вариантов емкостей – от дорогих из нержавеющей стали и до дешевых покупных пластиковых. Мы эти варианты рассматривать не станем, остановимся на наиболее удачном, с нашей точки зрения, металлическом из листового железа. Его преимущества не только в относительно небольшой стоимости (хотя и это немаловажно), а и в возможности сделать бак, идеально подходящий по линейным параметрам к каждому помещению бани. Что касается внешнего вида, то существует большой выбор устойчивых красок, поверхности можно покрасить в любой цвет или оклеить их самоклеящейся декоративной полиэтиленовой пленкой.

Таблица. Расчет объема бака

Этап Описание Схема
Найдите объем вашего бака Перемножьте длину (l), ширину (w) и высоту (h)
Вычислите заполненный объем (d) Для прямоугольных баков заполненный объем — это те же длина и ширина, но меньшая высота. Новая высота — это высота заполнения бака.

Таблица. Изготовление бака

Шаг, №№ Описание работ
Шаг 1. Заготовьте материалы. Понадобится листовое железо толщиной не менее 0,5 мм. Предлагаем делать бак прямоугольной формы, длина 80 сантиметров, высота 40 сантиметров, ширина 20 сантиметров. В бак помещается 64 литра воды, но заливать нужно не более 60 литров. В бак нужно вварить три металлических патрубка с резьбой, они реализуются в магазинах. Диаметр условных проходов патрубков лучше брать не менее 3/4 дюйма. Это наиболее часто используемый диаметр трубопроводов, обеспечивает нормальную естественную циркуляцию воды. Для полного монтажа теплообменника нужно будет иметь дополнительную водопроводную арматуру и фитинги, об этом мы поговорим ниже вовремя рассмотрения вопросов по монтажу.
Шаг 2. Сделайте на металлическом листе разметку бака. Понадобятся две пластины 80×60 см, две 40×20 см и одна 80×20 см. Мы специально сделали бак прямоугольным. Дело в том, что расстояние между входным и выходным патрубками следует максимально увеличить. Это позволит теплой воде не смешиваться сразу с холодной, будет достигаться существенная разница их температур, что оказывает решающее влияние на скорость водного потока в трубопроводах. А от этого критерия во многом зависит не только эффективность, но и безопасность использования теплообменника.
Шаг 3. Отрежьте заготовки по размерам. Нужно пользоваться болгаркой, во время работы с этим инструментов строго соблюдайте правила техники безопасности – он очень травмоопасный. Старайтесь, чтобы срез был максимально ровным. Проверьте качество разрезания каждой грани на ровной поверхности, устраните большие изъяны.
Шаг 4. Соберите все детали бака попарно, сделайте их абсолютно одинаковыми. Особое внимание обращайте на углы, они должны быть только прямоугольными.
Шаг 5. Положите лицевую часть бака на ровную поверхность, в нескольких местах недлинным швом приварите боковину бака. Такую же операцию сделайте с другой стороной. Проверьте их положение, во время остывания шва их обязательно поведет.
Шаг 6. На приваренные боковины положите вторую большую деталь, проверьте ее положение, при необходимости откорректируйте боковины. Прихватите элементы. Следите, чтобы зазор между отдельными деталями не превышал 2÷3 миллиметров, в противном случае во время сварки придется подкладывать в них проволоку, а это нежелательно.
Шаг 7. Поставьте конструкции верх ногами и прихватите дно. Проверьте и поправьте его положение.
Шаг 8. Если все нормально – сваривайте все элементы. Следите за качеством шва, категорически исключаются пропуски. Можно немного «халтурить» на толщине сварочного шва, емкость не несет значительных нагрузок, но пропуски запрещаются.
Шаг 9. Вварите в дно металлические патрубки. Мы уже говорили, что входной и выходной следует по максиму удалять друг от друга. Патрубок отбора воды для душа лучше размещать не посредине, а ближе к сливному, забор воды будет ускорять циркуляцию в баке.
Шаг 10. Прожгите отверстия для патрубков. Для патрубков нужно вначале прожечь отверстия в дне бака, сделать это удобнее электрической сваркой.
Шаг 11. Придумайте способ крепления бака к стене. Можно приварить к задней стенке специальные кронштейны или устанавливать его на подставке. Если есть желание и материал – изготовьте съемную крышку.
Шаг 12. Круглошлифовальной машинкой зачистите все швы, налейте воду и проверьте их герметичность. При необходимости заделайте отверстия.
Шаг 13. Подготовьте лицевые поверхности емкости под чистовую отделку.

Видео — Изготовление бака для воды (сварка)

Видео — Изготовление бака из нержавейки

С баком для воды все, можно его крепить в любом помещении бани. Теперь подробнее поговорим о теплообменниках.

Теплообменники – особенности изготовления

Самые важные элементы, от их правильного устройства и эффективного функционирования во многом зависит комфортность мытья. Мы рассмотрим несколько вариантов теплообменников и выскажем свои замечания, окончательное решение за вами. Одна и главных проблем всех типов теплообменников – невозможность регулировать температуру нагрева воды. Вода в баке может быть или недостаточно теплой, или слишком горячей. Разбавлять горячую воду холодной приходится вручную. Но и это еще не все – очень велики риски закипания воды в теплообменнике. Система не очень пострадает от пара, она открытого типа, но для теплообменника такие ситуации «даром» не обойдутся. А что делать, если вода в теплообменнике закипела? Тушить пламя в печи? А как хоть немного регулировать температуру воды? Постоянно подкладывать в топку по одному полену и вынимать из нее по полполена? На эти вопросы мы дадим ответы в конце статьи.

Начнем с простых теплообменников и закончим более сложными.

Теплообменники около дымохода

Наиболее простой, но очень эффективный теплообменник из медной трубки.

В зависимости от диаметра дымохода нужно приобрести 1,5÷2,0 метра медной трубки диаметром примерно 10 миллиметров. Чем меньше диаметр трубки, тем больше поверхность ее непосредственного соприкосновения с трубой, тем быстрее греется вода. Но, с другой стороны, маленький диаметр трубки значительно уменьшает скорость потока воды, а это может стать причиной ее закипания. С учетом обоих факторов мы рекомендуем брать трубку диаметром 10 мм.

На концы трубки следует надеть переходники и развальцевать их. Для развальцовки имеются специальные приспособления.

Делайте развальцовку аккуратно, плоскость развальцованного торца должна быть ровной и гладкой, в противном случае в местах соединения трубопроводов будут протечки.

Видео — Гибка медных трубок

Более сложный в изготовлении теплообменник можно сделать из двух металлических труб. Диаметр первой должен быть немного больше, чем диаметр дымохода, а диаметр второй на 5÷10 см больше первой. Как делать такой теплообменник?

Шаг 1. Отрежьте болгаркой два куска трубы различных диметров длиной 20÷30 сантиметров. Торцы труб должны лежать в одной плоскости, быть ровными и аккуратными.

Шаг 2. Из листовой стали вырежьте два круга с диаметром большей трубы. В этих кругах точно посредине вырежьте отверстия с диаметром меньшей трубы.

Шаг 3. Вставьте в отверстия отрезки труб и приварите их. Сваривайте внимательно, не допускайте пропусков шва.

Шаг 4. Вверху и внизу конструкции вварите металлические патрубки с резьбой на концах, для каждого патрубка нужно сделать отверстие. Проверьте теплообменник на герметичность.

Конструкция готова, можно ее устанавливать на дымоход и делать разводку трубами. Желательно оба теплообменника изолировать минеральной ватой с верхним покрытием алюминиевой фольгой. Это намного уменьшит непродуктивные тепловые потери и ускорит нагрев воды.

Теплообменники в печи

С помощью таких теплообменников вода будет нагреваться значительно быстрее. Теплообменники в печи могут изготавливаться из трубок в виде различных геометрических конструкций или быть обыкновенными плоскими. Эффективность плоских теплообменников ниже. Но зато они значительно долговечнее и проще в изготовлении.

Теплообменники нужно устанавливать одновременно с кладкой печи. С учетом параметров топки подбираются размеры теплообменников. Выводы труб могут быть как с одной стороны печи, так и с двух. Допускается вариант входа холодной воды снизу, а выхода сверху плоскости печи. Одним словом, вариантов как по материалу изготовления теплообменника, так и по типу, геометрии, линейным размерам и конструктивным особенностям великое множество. Однозначного универсального совета дать невозможно, вы должны принять самостоятельное решение с учетом особенностей банной печи и режимов пользования душевой и парилкой.

Для изготовления теплообменника выбирайте прочные качественные материалы, сварочные швы нужно делать в соответствии с правилами и характеристиками материалов. Имейте в виду, что исправить поврежденный теплообменник в печи во многих случаях без ее разборки невозможно. А что такое разобрать и заново собрать печь объяснять не стоит.

Самый легкий вариант – приобрести заводскую металлическую печь для бани с встроенным теплообменником. Но такие печи имеют один недостаток – низкая эффективность теплообменника.

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.

  1. Старайтесь максимально сокращать длину трубопроводов, не делайте много поворотов и изгибов трубы. Ваша задача – создать наиболее благоприятные условия для циркуляции воды.
  2. При использовании пластиковых труб не допускайте их перегрева в местах соединения с теплообменниками. Наличие внутри воды не допустит их полного прорыва из-за потери прочности, вызванного нагревом, но деформации возможны.
  3. Не забывайте в самом низком месте поставить сливной кран. Если баня длительное время не используется, то в зимний период нужно спускать всю воду из системы.
  4. Во время соединения трубопроводов предусматривайте возможность их демонтажа для выполнения ремонтных или регламентных технических работ.
  5. Старайтесь, чтобы длина горизонтальных участков трубопровода была минимальной. Все такие участки монтируйте под углом не менее 10°. Такие мероприятия положительно сказываются на скорости потока воды.

Несколько общих советов

Во время пользования теплообменников возникают некоторые проблемы, способные «испортить настроение». Какие это неприятности и как их можно решать?

Температура нагрева воды в баке

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.

Закипает вода в теплообменнике

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.

banya-expert.com

Змеевик для печей

Один из самых простых в изготовлении теплообменников – змеевик. Все что нужно – найти трубу из достаточно пластичного металла. Чаще всего используется медь или алюминий, так как оба металла стойки к коррозии и легко гнутся. Затем труба изгибается, причем форма в принципе может быть любая.

Для того чтобы вода активно двигалась самотеком (без насоса) общая протяженность змеевика не должна превышать 3 метров (это с учетом соединения до выносного бака). Создавая свой теплообменник, «примеривайте» его к печи: он не должен соприкасаться с открытым пламенем, а нагреваться должен раскаленным воздухом. На концах  нарезается наружная резьба, к которой затем подсоединяются через фитинги выносной бак.

Змеевик может располагаться не только внутри топки, но и снаружи. Обматывать печку вряд ли стоит, а вот металлический дымоход греть воду будет достаточно эффективно. Ведь если печь без камеры дожига, то температура на выходе топки может быть до 500оС. Пример такого теплообменника на трубе смотрите на фото.

В самом простом варианте теплообменник может иметь вид подковы. Тогда использовать можно и нержавейку – так ее можно согнуть. Например, на видео ясно видна подобная форма, которую использовали в печи для бани «Витра» (видео о том как перенести теплообменник в печи Vitra с левой боковой панели на правую ищите в конце статьи).

Один из видов змеевика – регистр. Это, как правило, сварная конструкция из труб, которая часто чем-то напоминает отопительные. Регистр для банной печи чаще всего варят из нержавейки, так как только она может длительное время переносить жесткие условия эксплуатации. Сварные конструкции имеют большой размер и вес, и потому  их чаще устанавливают кирпичных печах. В железной печи не всегда можно найти место для размещения  небольшой трубки-теплообменника, не то что громоздкой сварной конструкции. А при проектировании кирпичных банных печей можно выделить место и под регистр.

Иногда теплообменник выполнен в виде небольшой емкости с водой (объем до 3-х литров), который также располагается внутри топки без непосредственного контакта с огнем. Принцип его работы ничем не отличается от других. Чтобы служил такой бачок-теплообменник дольше, при изготовлении своими руками, постарайтесь сделать конструкцию  так, чтобы было как можно меньше сварных швов. Например, возьмите лист нержавейки (толщины 1-2 мм достаточно) и на листогибе придайте требуемую геометрию. На корпусе шов будет всего один, плюс приварены будут боковые панели и входные патрубки.

Изготавливая любой из теплообменников, расположенных внутри топки, нужно помнить, что отбирать без ущерба для обогрева помещения они могут не более 10% мощности печи. Так что чересчур большие регистры делать нерационально. Их и разместить сложно и они отрицательно скажутся на температуре воздуха в парной. Лучше рассчитать систему так, чтобы можно было за все время посещения бани подогреть воду несколько раз: вам ведь не нужны сразу 150 литров кипятка? Сначала надо немного горячей воды чтобы запарить веники, потом чуть больше, чтобы помыться перед парилкой, и затем еще некоторое количество, чтобы ополоснуться. В результате, нужны, может и 150 литров горячей воды, но порциями. Так зачем делать систему на 150 литров и ждать несколько часов, пока она будет приемлемой температуры, если можно сделать бак на 50-70 литров и несколько раз нагреть в нем воду, которая будет расходоваться по мере необходимости…

Водяная рубашка

Просто реализуется еще один теплообменник – водяная рубашка (водяной контур) на трубу. На участок дымохода наваривается труба большего диаметра с двумя патрубками для подачи/отведения воды. Принцип работы все тот же: горячая вода подымается вверх, вниз поступает из выносного бака более холодная вода.

Этот способ более привлекателен по нескольким причинам:

Все эти плюсы делают такое устройство достаточно привлекательным. Но есть у такого решения и минусы:

Водяной контур на печь делается аналогично, но в этом случае в емкость с водой строится вокруг корпуса. Практически всегда такой теплообменник делают на круглые печи. Во-первых, можно подобрать трубу большего размера и приварить дно и верх, что вряд ли удастся с прямоугольными печами, и во-вторых, по кругу вода движется легко и система эффективна, чего тяжело добиться при квадратном кожухе.

Теплообменник открытого сифонного типа

Очень интересный и эффективный вариант нагревать воду на печи, но, к сожалению, не очень распространенный. В печь вваривается наклонная труба, запаянная на конце. Ее второй конец — открытый срез  — приварен в нижней части бака с водой.  Когда вода налита в бак, часть ее попадает в трубу, расположенную в печи, где она нагревается вплоть до кипения. Выделяющийся при кипении пар пузырьками поднимается вверх. Попав в холодную среду пузырек лопается, передавая значительную часть тепла окружающей воде. Кроме того перенос тепла происходит за счет все той же конвекции (движения горячей воды вверх, а холодной вниз).

Одно из практических воплощений такого теплообменника представлены на фото. Конструкция несколько изменена, но принцип остался тот же.

В этом варианте бак располагается на подставке в соседней комнате. В стене и в одном боку печи проделано отверстие (печь стоит боком). Длина трубы такая, что она чуть не достает до противоположной стенки топки. Труба на конце запаяна, отверстие в печи немного большего размера, чем диаметр патрубка, не заизолирован и не уплотнен. Входное отверстие расположено достаточно низко – прямо на этот необычный теплообменник накладываются дрова, а затем после прогорания при необходимости на нее нагребаются угли.

Владелец такого водяного теплообменника сифонного типа уже более 6 лет использует данный агрегат. Говорит, что дым не попадает в помещение. Иногда, если в парилку чересчур резко закрыть дверь, может небольшая порция дыма вырваться, но  это случается очень редко и не приносит каких-либо неприятностей. Бак не рекомендует делать большим – удобнее несколько раз заливать воду, чем ждать, пока нагреется большой ее объем. Бак на фото имеет объем порядка 50 литров.

Чем и как соединять выносной бак и теплообменник

Хотя температура воды в теплообменнике при любой его конструкции не поднимается выше 100oC, патрубки могут нагреваться до более значительных температур – они контактируют со стенкой печи. Потому желательно примерно 40-50 см от них устанавливать металлические трубы. Наверное, все та же нержавейка будет предпочтительнее: черный металл будет ржаветь, медь и алюминий – возможно, но достаточно проблематично. Далее можно использовать металлопластиковые трубы для горячей воды, возможно использование гофрированных   или гибких шлангов в обмотке (которыми подключают бойлеры). Диаметр — дюймовые или ¾ дюйма. Меньший нежелательно – вода будет плохо циркулировать: в теплообменнике будет кипеть, а в баке останется холодной.

Для уплотнения резьбовых соединений применяйте специальные средства, которые выдерживают высокие температуры (например, тангит). При использовании фитингов стандартные прокладки заменяйте самодельными из паронита.

Подсоединяя теплообменник на трубе или в печи с выносным баком, обязательно сделайте в самой нижней точке системы кран для слива. Он пригодится, когда будете консервировать систему на зиму: чтобы все не разорвало от замерзшей воды, ее (воды) не должно остаться ни капли. Если же баня у вас отапливаемая, кран все равно нужен  — если вода застаивается, она приобретает неприятный запах.

Еще один нюанс: трубы на горизонтальных участках  должны иметь небольшой уклон в сторону печи. Нюанс небольшой, но на работоспособности системы сказывается очень сильно. Потому обеспечьте небольшой наклон (1-5 градусов).

teplowood.ru

otoplenie.site

Теплообменники для печей — как увеличить КПД при сгорании топлива

Любой человек, решивший строить собственный дом, всегда озабочен проблемой его отопления, поскольку, в конечном итоге, именно оно является залогом комфортной жизни семьи.

Традиционным способом согреть дом в нашей стране всегда являлась кирпичная печь, которая и в наше время не теряет свою популярность. КПД различных типов печей может отличаться в разы: от 35% в случае русской печи до 80% у печи Колпакова. Но при этом хорошему хозяину всегда хочется максимально увеличить полезную отдачу отопительного агрегата.

Лучшим способом это сделать является монтаж во внутреннем объеме печи теплообменника, который, поглощая тепло продуктов сгорания, способствует более полному использованию мощности печи  и позволяет обогревать весь дом равномерно, независимо от того, где именно находится печь.

Виды теплообменников

Самым известным видом теплообменника является змеевик. Но эта форма не является догмой и подходит далеко не для всех печей. Поэтому в каждом отдельном случае конструкция и форма теплообменного узла может решаться по-разному.

Для принятия правильного решения необходимо учесть три основных фактора:

По месту расположения все теплообменные устройства можно разделить на два типа:

  1. Внешний теплообменник – располагается возле дымохода и чаще всего представляет собой герметичную емкость, «опоясывающую» дымоход. Нагрев жидкости происходит за счет тепла удаляемых продуктов сгорания.
  2. Внутренний теплообменник – емкость, расположенная прямо в топочной камере печи или находящаяся в непосредственной близости от нее.

Конструкции теплообменников

Поскольку теплообменное устройство почти каждый раз выполняется индивидуально, то нет каких либо конкретных типоразмеров или строго регламентируемых форм. Фактически, это индивидуально изготовляемое устройство, поэтому размеры варьируются достаточно широко.

Что касается форм, то наиболее часто используемыми являются следующие конструкции:

Из профиля с помощью сварки изготавливают две части: квадратную – для задней части теплообменника и П-образную – для передней. В задней торцевой части прорезают два отверстия для приваривания труб отвода и подвода воды. Стальными листами соединяют заднюю и переднюю части как сверху, так и по бокам. Они образуют стенки теплообменника.

Роль же боковых  и верхней части агрегата выполняю водяные трубы. Их вваривают в отверстия, сделанные в стенках прямоугольного профиля. Трубы ввода и отвода воды также располагаются в задней П-образной стенке теплообменника.

Она представляет собой два замкнутых контура из труб – верхний и нижний, которые располагаются, соответственно, около «дна» топки и возле ее «потолка». Между собой они соединены вертикальными участками труб, расположенных возле стенок топочной камеры.

К системе отопления такую конструкцию присоединяют, используя резьбовые соединения. Так как подобное устройство является довольно габаритным, его размещают не в топливной камере, а в печном колпаке или в дымоходе. Роль играет также и материал теплообменника – чугун, который не любит резких перепадов температуры, возникающих при одновременном контакте стенки регистра с холодной водой и огнем, поэтому размещать его лучше подальше от места непосредственного сгорания топлива.

Что нужно предусмотреть и учесть

При размещении теплообменника в печи нужно учитывать следующее:

Безопасная эксплуатация печи с теплообменником

Для безопасной эксплуатации нужно строго выполнять следующие правила:

  1. Никогда не заполняйте теплообменник холодной водой тогда, когда печь уже разогрета. Сделайте это заранее.
  2. В местах соединения теплообменника и водопроводных  труб нужно использовать только те уплотнители, которые предназначены для эксплуатации в условиях высоких температур.
  3. Не стоит крепить отводящие трубы на неподвижные крепления. Тепловое расширение металла вызывает изменения линейных размеров труб, что может привести к расшатыванию креплений.
  4. Конструкция и размеры теплообменника должны быть такими, чтобы устройство не влияло отрицательно на мощность печи. Поэтому процент отбираемого тепла должен составлять не более 10%.
  5. Нужно учитывать, что размещение в печи теплообменника вдет к постоянному охлаждению топки, поэтому, вследствие неполного сгорания топлива образуется много сажи. Поэтому дымоход нужно чистить чаще.
  6. Для обратки системы отопления нужно применять трубы меньшего диаметра, чем для подачи. Это делается для того, чтобы снизить скорость циркуляции и вода успевала остыть в помещении, а не возвращалась в печь горячей.
  7. Если печь находится в доме, который эксплуатируется только сезонно, то нужно предусмотреть возможность полного слива воды из системы и теплообменника. Это предотвратит разрывы труб при замерзании в них воды.

Использование теплообменника не только повышает эффективность работы печи, но и обеспечивает равномерный прогрев всех удаленных от нее помещений дома.

diskmag.ru

Теплообменник для кирпичной печи

Использование кирпичной печи для отопления дома имеет очень длинную и богатую историю. Со времени, когда человек сумел добывать огонь своими руками, он обустраивал на его основе прогревание жилища, готовил еду, защищался от опасностей, отгоняя диких животных. Со временем, технологии стали усложняться, и началась трансформация, которая сменила систему отопления открытым огнем на использование печи.

Виды печей, и все ли подходят для обогрева дома

Есть несколько десятков вариаций, которые предполагают разные функции и особенности. Печи могут выступать только лишь в роли варочной поверхности, это самые компактные устройства, их не составит труда выложить своими руками. Более масштабные сооружения служат средством отопления. Но наибольшую популярность имели всегда, и до сих пор используются в негазифицированных регионах, большие печи, которые греют дом, в них готовят еду себе или скоту, выпекают хлеб, сушат фрукты.

Модернизация таких сооружений происходит и по сей день. Дело в том, что раньше дома строили небольшими, часто на одну-две комнаты, с низкими потолками. Такая планировка дома позволяла не создавать разветвленную систему отопления, тепла печи хватало, чтобы обогреть его целиком. Но такой недостаток, как концентрация теплого воздуха вверху помещения и непосредственно рядом с печью, не позволяет качественно обогреть современное жилье. Понимая, что этот недочет нужно исправлять, люди придумали систему с водяным отоплением в доме, где котлом выступает теплообменник, вмонтированный в кирпичную печь. Она способна качественно обогреть весь дом, благодаря циркуляции горячей воды по трубам к конвекторам.

Принцип работы печи с теплообменником

В замкнутой системе вода после остывания поступает в теплообменник и нагревается вновь. Такое отопление можно сделать своими руками, особенно если оно создается заново. Переделать уже готовую печь довольно проблематично. Основная сложность заключается в том, что теплообменник нужно вмонтировать в уже созданную конструкцию печи, его размеры обязательно должны соответствовать размерам, чтобы был обеспечен должный уровень его прогрева.

Кирпичные печи делят на две основные группы:

Первый вариант предполагает, что печь построена таким образом, что ее прогрев осуществляется в течение длительного времени. Но вместе с тем, после топки один раз в сутки, она способна долго удерживать температуру дома и не исключает возможности приготовления еды без новой закладки дров. Печи, которые остывают быстро, имеют хорошую теплопроводность, они быстро нагреваются, отдают энергию в помещение, но требуют постоянного контроля.

Минусы водяного отопления

Теплообменник в любой печи, построенной опытным печником или своими руками, снижает время, которое печь остается теплой. Ей необходимо прогреть не только свою поверхность, но и воду из системы. Это стоит учитывать при строительстве. Особенно важно, если дом не используется зимой, правильно подобрать жидкость для заполнения системы. Если решено залить в теплообменник и трубы воду, что присуще водяным системам отопления, то зимой она может замерзнуть, что станет причиной выхода из строя.

Профессионалы советуют остановить выбор на специальных незамерзающих жидкостях.

Их стоимость существенно отразиться на всем бюджете при создании системы отопления, однако монтаж не предполагает использования очень толстых труб, да и батареи, имеющиеся в наличии в каждом строительном магазине, уже не те, что использовались раньше. Их форма и объем жидкости, необходимый для работы всего контура, созданы для минимизации расходов топлива.

Виды регистров, особенности и преимущества

Теплообменник может быть нескольких конфигураций. Также, они есть заводского производства или индивидуальной проектировки. В первом варианте предусмотрены все технологические нюансы, но печь нужно создавать под конкретный теплообменник. Если система отопления уже создана и ее нужно доукомплектовать, придется создавать его с учетом уже существующей конструкции печи. Когда есть навыки в газосварке, можно попробовать сделать теплообменник своими руками, в противном случае, стоит нанять специалиста.

Выделяют два основных типа строения регистров, применимых к водяным системам отопления дома. Они могут быть изготовлены из трубок, в виде змеевика, по которым циркулирует жидкость или из стальных пластин. Трубастый теплообменник печи, оснащенной водяным отоплением, имеет большую площадь прогреваемости, что улучшает его характеристики. Но существенным минусом стает возможность закипания воды при интенсивной топке. Этого можно избежать, используя трубы большего диаметра. Также такая проблема может случиться с водяным отоплением, если циркуляция жидкости недостаточная. Так бывает из-за неправильного монтажа системы, установки теплообменника своими руками без должного опыта и квалификации.

Исправить ситуацию довольно просто, достаточно оснастить такой «котел» насосной станцией, которая будет жидкость по водяным трубкам, не давая ей застаиваться. Таким образом, теплообменник не сможет нагреть ее до кипящего состояния, а сами батареи всегда будут теплыми и все помещения дома не остынут.

Трубастый теплообменник применяют не только к печам с водяным отоплением дома, но и в печах, оснащенных плитой. Его форма позволяет вмонтировать регистр в печь так, чтобы не снижать качество прогрева варочной поверхности. Если же такой надобности нет, то к нему довариваются дополнительные трубки. Такое усиление поможет увеличить КПД отопительной системы. Недостатком этой формы есть сложность очистки. Сажа, попадая между трубами, оседает на них и ухудшает проходимость тепла, поэтому периодически нужно следить за водяным теплообменником и чистить его.

В конструкции, изготовленной из стальных листов, эта проблема сведена к минимуму. Но его можно использовать только для отопительных печей. В обоих случаях избежать закипания воды в системе с водяным отоплением поможет создание регистра толщиной не менее четырех сантиметров. Если же заменить верхнюю полку регистра трубастыми элементами, его тоже можно приспособить к варочной печи.

Что нужно учесть при строительстве печи

Печи бывают разных конструкций, но не в каждую из них можно встроить теплообменник. К примеру, популярные канальные системы просто не содержат в себе места, предусмотренного для приспособления котла. Такую печь несложно создать своими руками, но она не сможет выполнять всех тех функций, которые от нее ожидаются.

Наиболее удачным вариантом станет камерная печь. Роль камеры может выполнять духовой шкаф, вокруг которого и создается теплообменник. Таким образом, конструкция печи приспособлена и для готовки, нагревания воды и отопления дома. Горячий воздух от регистра проходит через камеру, обдавая его требуемой тепловой энергией, и дальше проходит в конвектор, прогревая его по всей высоте. Конвектор расположен по всей высоте печи, дополняя водяное отопление, ведь он спокойно может прогреть всю комнату.

Само по себе, строительство кирпичной печи с теплообменником, не отличается от простой. Ее возможно построить своими руками. Материал требуется специальный. В качестве раствора принято использовать жаростойкий красный кирпич, в местах наибольшего температурного влияние его заменяют шамотным. Раствор лучше всего подходит на глиняной основе.

Строительство обязательно начинают с фундамента, и гидроизоляции. Кирпичная печь – это очень тяжелая конструкция и нуждается в надежном основании. Кладка требует точности и выверенности действий. Места, где кирпич не будет закольцован (подпечье, горнило, дверки отверстий для выгреба золы и т.д.) нужно дополнительно армировать и создавать с перевязкой.

Печь, построенная по всем правилам, станет прекрасной основой для водяного отопления, прогреет весь дом с минимальным расходом дров и прослужит долгие годы.

Похожие статьи

Кирпичные печи для дачи на дровах

Печи из кирпича для дома на дровах

Печной котел или теплообменник для печи своими руками

Для того, чтобы определиться, какой теплообменник для печи выбрать и какая конструкция эффективнее, необходимо, первоначально, выяснить что же на его эффективность влияет. Можно выделить такие основные факторы, влияющие на его теплопередающую способность:

На основании этого можно сделать следующие выводы:

  1. Конструкция печного котла или теплообменника для печи должна быть такой, чтобы площадь его соприкосновения со средой с высокой температурой (пламенем или горячими газами) была максимальной. Исходя из этого, можно заключить, что конструкции котлов тех же размеров, изготовленные из труб будут более эффективными, чем такие же – из листового металла. Хотя здесь имеет значение и частота расположения труб и их диаметр. Чтобы не гадать, необходимо просто подсчитать суммарную площадь поверхности теплообменника, которая будет контактировать с горячей средой – чем она получится больше, тем лучше. Сделать это сможет даже школьник.
  2. Для изготовления теплообменников необходимо использовать материалы обладающих хорошей теплопередающей способностью. Но кроме этого, они должны выдерживать температуру и агрессивность той среды, из которой он будет забирать тепло (топливник или дымоход). Из доступных материалов, это может быть сталь или чугун. Хотя чаще всего используется именно сталь: в виде труб или листовая. Это объясняется, как наличие широкого ассортимента ее профилей и толщины, так и относительной простотой работы с ней: ее несложно сваривать или изгибать для получения конструкции выбранной формы. С другой стороны, чугун более устойчив к агрессивной среде, но это хрупкий материал, не терпит ударов и резких изменений температуры, поэтому для изготовления теплообменника могут использоваться только готовые отлитые секции. Одним из примеров такого теплообменника может быть его конструкция, изготовленная из секций обычного чугунного радиатора, рассмотренная ниже.
  3. Для обеспечения надежной естественной циркуляции теплоносителя имеет значение разница температуры теплоносителя на его входе и выходе, чем она больше, тем лучше будет циркуляция. Поэтому входной патрубок, подающий «холодную» воду (обратка) и выходной, с нагретой водой, должны располагаться на разных уровнях: первый у основания, а второй – в верхней части камеры, где происходит теплообмен (топливник, дымоход, колпак печи). При использовании циркуляционного насоса и принудительной циркуляции это может быть не так важно, но и в этом случае для печных котлов необходимо обеспечивать максимальную естественную циркуляцию. Так как в отопительных устройствах использующих твердое топливо, к которым относятся и печи, практически никогда принудительная циркуляция не применяется в чистом виде, а только совместно с естественной, с возможностью переключения с одного режима на другой в случае отсутствия электроэнергии (используя байпас). Да и при наличии условий для нормальной циркуляции циркуляционному насосу легче создавать принудительную.

Теперь рассмотрим несколько конструкций печных котлов или теплообменников для печи с водяным контуром. из разных материалов, разной сложности, но которые вполне можно изготовить своими руками, если иметь некоторые навыки работы с металлом и умение проводить сварочные работы. В крайнем случае, можно выбрать компромиссный вариант: подобрать наиболее подходящую конструкцию, подготовить материалы: листовой металл или трубы необходимых размеров и толщины, а сварочные работы поручить опытному сварщику.

Особенностью теплообменника для отопительной печи, располагаемого в топливнике, является то, что в его верхняя часть обычно закрыта полкой из листового металла или трубами. Так как максимальная температура пламени в его верхней части, таким образом, достигается максимально эффективный забор тепла и передача его теплоносителю. Его конструкция и размеры должны быть такими, чтобы обеспечивать максимальную эффективность водяного контура, но при этом не препятствовать загрузке и нормальному горению топлива. Такие печные котлы могут быть изготовлены из листового металла толщиной 4-5 мм, круглых труб диаметром 32-57 мм, или труб прямоугольного сечения 30-40х50-60 мм. Лучше всего, если используемые для этого трубы будут бесшовными. В противном же случае, линии швов необходимо расположить в сторону кирпичной кладки и предварительно проварить сваркой.

В зависимости от формы перекрытия топливника такие теплообменники могут вверху быть ровными (при перекрытии плоскими чугунными плитами) или дугообразными (при арочном кирпичном перекрытии).

Ниже представлены возможные варианты для отопительной печи с плоским перекрытием топливника :

Рис.1 Теполообменник для отопительной печи из листовой стали толщиной 4-5 мм.

Кроме того, возможны вариант с комбинированием листового железа и труб, как на фото слева. Здесь верхняя сплошная полка заменена рядом из круглых труб. При этом, как в первом варианте, так и во втором «обратка» и подающая труба могут привариваться сбоку (с одной стороны или с разных) или сзади, в зависимости от расположения печи и схемы разводки труб водяного отопления.

Возможен также вариант, когда и боковые стенки такого теплообменника также будут заменены трубами, круглого или прямоугольного профиля, при этом они могут быть расположены и вертикально и горизонтально.

Для отопительной печи с арочным перекрытием топливника возможен такой вариант котла из труб:

Такой формы регистр можно использовать даже для устройства водяного контура в русской печи. В этом случае кривизна изгиба труб должна соответствовать своду ее варочной камеры.

Теплообменники для отопительно-варочных печей или кухонных плит отличает то, что их верхняя поверхность должна быть полностью или частично открытой, для доступа пламени к варочной плите. Боковые же поверхности таких печных котлов могут быть также изготовлены из листовой стали («книжка») или труб.

В случае расположения теплообменника вне топливника, его конструкция для отопительных и отопительно-варочных труб может быть одинаковой. Здесь уже большее значение имеет вид, конструкция и размер места, где теплообменные регистры будут устанавливаться, то есть, дымовых каналов или при их отсутствии (колпаковые печи), размеры колпака.

Для отопительно-варочных печей или кухонных плит возможны такие конструкции из листового железа и труб (фото или рис. 2 ниже).

Возможен также вариант только из труб круглого и прямоугольного профиля (рис.3).

Рис. 3 Вариант регистра из труб: 1 — трубы прямоугольного профиля 40х60х4 мм; 2 — круглые бесшовные трубы наружным диаметром 40 или 50 мм и толщиной стенки 4-5 мм; 3 — круглые трубы диаметром 32 или 40 мм; 4 — труба, подающая нагретую воду в систему водяного отопления диаметром 50 мм; 5 — «обратка» диаметром 50 мм; а, б, в, г — размеры, которые расчитываются в зависимости от требуемой мощности котла (см. ниже), а также принимаются в соответствии с размерами топливника и топочной дверки.

Также возможен другой вариант из труб круглого сечения для отопительно-варочной печи или кухонной плиты, как на фото слева, в виде двух горизонтальных контуров, соединяемых вертикальными трубками.

Возможен также еще и такой вариант теплообменника (котла, регистра) из круглых труб для отопительно-варочной печи или плиты:

Чаще всего, печные котлы устанавливаются в топливнике отопительных, отопительно-варочных печей или кухонных плит. Если в случае с кухонной плитой другого варианта, практически нет, то для печей возможно и другое его расположение и, по мнению некоторых специалистов, более эффективное – вне топливника. Потому что при традиционном расположении теплообменника в топливнике, циркулирующая в нем вода снижает в нем температуру и, таким образом, ухудшает условия сгорания топлива, что приводит к его неполному сгоранию, увеличению количества сажи и снижению КПД печи.

А максимальный эффект получается, когда вода в контуре теплообменника двигается навстречу тепловому потоку, то есть более холодная ее часть должна контактировать с печными газами, имеющими более низкую температуру, а более нагретая ее часть – с более горячими. Кроме того в этом случае уменьшается количество конденсата на поверхности теплообменника, что снижает его коррозию. При размещении печного котла в топливнике обеспечить такие условия сложно.

Решением может быть расположение теплообменника в колпаковом дымоходе печи или ее вертикальных дымооборотах (в зависимости от конструкции). Особенно привлекательно выглядит, с этой точки зрения, колпаковый дымоход. Горячие газы задерживаются в нем вплоть до остывания печи. Внутри него можно просто разместить теплообменник большого объема и площади соприкосновения с горячими газами, сваренный из труб, причем возможны разные его конструкции. Горячие газы в колпаке сначала поднимаются вверх, а потом опускаются вниз к выходу в дымовую трубу, по пути отдавая свою тепловую энергию печному котлу. Таким же образом можно продумать размещение регистра в вертикальных дымооборотах с движением дымовых газов вниз. Но при этом необходимо учесть, что их сечение должно быть достаточным, чтобы обеспечивать хорошую тягу.

Хотя в каждом конкретном случае, выбор варианта расположения необходимо рассматривать в зависимости от вида печи, ее конструкции и формы, а также вида и конструкции самого используемого теплообменника.

Мощность теплообменника водяного контура печи, которая необходима для отопления помещений дома зависит от их площади (объема) и степени утепления ограждающих конструкций: самих стен, перекрытий, окон и дверей. Как средний показатель можно ориентироваться на 1-1,2 кВт на каждые 10 м 2 при высоте потолка 2,5-2,7 м. То есть для дома площадью 100 м 2 в среднем может понадобиться печной котел тепловой мощностью 10-12 кВт. Мощность самого теплообменника зависит от площади поверхности соприкосновения с горячей средой (огнем или горячими газами). В среднем, считается что его удельная тепловая мощность составляет от 5 до 10 кВт с 1 м 2 площади соприкосновения такого котла, в зависимости от температуры омывающих его горячих газов и температуры воды на его входе и выходе, которые во многом зависят от вида топлива и режима топки. Чтобы узнать полную мощность необходимо полезную площадь теплообменника умножить на удельную мощность:

Рассчитать удельную мощность можно по формуле:

K =12 ккал/час на 1 о С – коэффициент теплопередачи от нагревающей среды к теплоносителю через стальную поверхность;

Тm — средняя температура нагревающей среды (макс.+мин./2), о С;

tm -средняя температура теплоносителя в регистре (входящая+выходящая/2), о С.

Если печь будет работать постоянно, например, на угле, тогда:

Tm=1000+600/2=800 о С.

Qу=12(800-70)=8760 ккал/час или 10,2 кВт.

Если печь дровяная и будет работать периодически (около 2 часов), то и температура горячей среды будет ниже (максимум: 700 и 300 соответственно) и при той же температуре теплоносителя получим:

Qу=12(500-70)=5160 ккал/час или 6 кВт – максимум, что можно получить с 1 м 2 его поверхности.

Площадь регистра вычисляется в зависимости от его вида. Если он изготовлен из листового металла, то подсчитывается общая площадь, которая соприкасается с горячей средой. В случае использования теплообменника из круглых труб, их диаметр (в м) умножается на 3,14 и общую длину труб, соприкасающихся с горячими газами. Если трубы прямоугольные, берется периметр их сечения и также умножается на их длину. Если котел комбинированный, состоит из разных труб и листового металла, то по отдельности вычисляется их площадь, а потом суммируется. Если известна общая требуемая мощность теплообменника, вид топлива и режим топки (а значит и удельная мощность), то легко можно определить требуемую полезную площадь будущего котла и его размеры, в зависимости из каких материалов он будет изготавливаться (труб или листовой стали):

Теплообменник для печи или котла можно также изготовить своими руками из секций чугунных радиаторов, даже б/У. Если будут для этого использоваться секции старого радиатора, то перед сборкой их необходимо изнутри промыть слабым раствором соляной кислоты (6-7%), а затем чистой теплой водой, чтобы очистить их внутреннюю поверхность от всех отложений. Кроме этого, необходимо с помощью специального ключа разобрать радиатор на секции (даже новый) и заменить резиновые или картонные прокладки между ними асбестовыми нитями, пропитанными графитовой смазкой. После этого, рассчитав необходимое количество секций для теплообменника (площадь каждой около 0,25 м2) они соединяются в одну конструкцию.

Такой регистр может состоять из одного или двух рядов секций. Подсоединение труб системы отопления к такой конструкции осуществляется с помощью резьбовых соединение и соответствующих переходников, уголков и сгонов, также, как и при монтаже чугунных радиаторов, но для уплотнения резьбовых соединений, которые будут находиться под воздействием высокой температуры, необходимо также использовать асбестовые нити, а не паклю, как обычно.

После изготовления такого теплообменника, еще до установки в печь, необходимо проверить его герметичность, а для этого необходимо залить в него воду и убедиться в отсутствии протечек. Такой теплообменник будет иметь довольно большие габариты, поэтому эго лучше устанавливать не в топливнике, а в дымоходе или печном колпаке. Тем более, что чугун не терпит резких температурных скачков и при воздействии на него с одной стороны пламени, а с другой – холодной воды, он может дать трещину.

Теплообменники для печей с водяным контуром своими руками

Для того, чтобы печь могла использоваться, как источник тепла для системы водяного отопления дома, в ней должен быть обязательно установлен теплообменник, в котором циркулирует жидкий теплоноситель, чаще всего вода. Его еще называют печной котел или регистр. В этой статье мы рассмотрим, как изготовить такой теплообменник для печи своими руками и каким он может быть, в зависимости от вида самой печи и материала, используемого для его изготовления.

Из чего можно изготовить печной теплообменник

Для того, чтобы изготовить теплообменник для печи своими руками можно использовать листовую «черную» сталь толщиной 3-5 мм или стальные трубы (круглые или профильные) с такой же толщиной стенок и диаметром 30-50 мм. Как вариант, для этой цели может использоваться лист или трубы из нержавеющей стали или меди. Но, из-за высокой их стоимости, эти материалы при самостоятельном изготовлении печных котлов используются крайне редко.

Из листового металла такие регистры изготовить проще. Их легче чистить при эксплуатации. Но, как правило, они имеют меньшую площадь контакта с пламенем или горячими газами, так как в своем большинстве своем они являются сплошными и в теплообмене участвует только внутренняя их поверхность, обращенная к пламени. Печные котлы из труб, при тех же габаритных размерах, как правило, имеют большую теплообменную площадь (хотя это зависит еще и от количества и от диаметра труб), так как позволяют пламени или горячим газам контактировать, практически, со всей их поверхностью. Но они более сложны в изготовлении. Особенно это касается конструкций, состоящих полностью из труб круглого сечения.

Если для изготовления теплообменника для печи с водяным контуром используются трубы, то лучше всего, если они будут бесшовными (цельнотянутыми). Если же используются шовные трубы, то швы придется дополнительно укреплять сварным швом и располагать с наружной стороны регистра (со стороны кирпичной кладки).

Очень часто при изготовлении печных котлов трубы и листовое железо комбинируют. Делается это для того, чтобы использовать их положительные качества: чтобы и изготавливать было проще, и теплообменная площадь была достаточной.

Каких видов могут быть самодельные печные теплообменники

Кроме, рассмотренных выше, конструкционных различий печных котлов, зависящих от выбранного материала для их изготовления, их конструкции могут отличаться и в зависимости от вида печи. для которой они собственно и предназначены. Такие печи могут быть отопительными или отопительно-варочными.

Конструкция теплообменника для отопительно-варочной печи отличается тем, что в верхней его части есть открытое пространство для доступа пламени к варочной плите. В регистрах же для отопительных печей верхняя часть, как правило, закрыта сплошным листом или рядами труб.

Форма и размеры печных котлов подбираются в соответствии с размерами и формой того места, где их предполагается установить (чаще всего это топливник печи), а также в зависимости от его необходимой тепловой мощности.

Конструкции котлов для отопительных печей с водяным контуром

Здесь мы рассмотрим три наиболее распространенные конструкции, выполненные отдельно из листового металла и труб, а также их комбинирования.

Теплообменник представляет собой сплошную П-образную конструкцию, сваренную из листового металла, предназначенную для расположения в топливнике отопительной печи. Теплообменной поверхностью являются его внутренние стенки.

Теплообменник из листового металла для отопительной печи

Печной котел из труб. Холодная вода из системы подается через «обратку» в нижнюю U-образную трубу основания теплообменника (диаметром 40-50 мм и с толщиной стенки 3-4 мм), постепенно нагреваясь, она по Г-образным вертикальным трубам (такого же сечения, как и U-образное основание или меньше) поднимается вверх и попадает в верхнюю трубу-коллектор, а из нее, уже нагретой, в систему отопления дома. Такой регистр является более эффективным, чем изготовленный из листовой стали, но и более сложным в изготовлении, так как придется делать множество стыков труб между собой и сваривать их.

Печной регистр для отопительной печи из труб

Боковые поверхности этого регистра изготавливаются из листового металла толщиной 3-5 мм и представляют собой сплошные панели толщиной 40-45 мм, а верхней части они соединены между собой рядом горизонтальных труб диаметром 40-50 мм.

Использование труб вместо сплошной поверхности (как в варианте 1) позволяет увеличить площадь соприкосновения с нагревающей средой, а использование листового металла для боковых панелей, упрощает процесс изготовления, что немаловажно если вы решите его сделать своими руками.

Печной котел из листового металла и труб для отопительной печи

Печные котлы (регистры) для отопительно-варочных печей

Теплообменники для отопительно-варочных печей могут также быть изготовлены, как из листового железа, так и труб (круглых или профильных), а также при их комбинировании. Рассмотрим несколько вариантов.

Теплообменник для отопительно-варочной печи или кухонной плиты в виде двух сплошных боковых панелей из листового металла («книжка»), соединенных между собой.

Теплообменник для отопительно-варочной печи

Печной котел из труб круглого и прямоугольного сечения: круглые (диаметром 40-50х4 мм) расположены горизонтально и соединены в конструкцию с помощью прямоугольных 50-60х40х4 мм. Такая комбинация разных видов труб облегчает изготовление котла. Размеры а, б, в и г рассчитываются, в зависимости от размеров топливника и необходимой мощности регистра.

Теплообменник для отопительно-варочной печи из круглых и профильных труб

Теплообменный регистр только из круглых труб. Представляет собой два горизонтальных контура, соединенных вертикальными трубами. Холодная вода из системы подается в нижний контур, а нагретая с верхнего контура подается обратно в систему отопления.

Регистр для отопительно-варочной печи из труб

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:

где: Qуд – его удельная мощность, ккал/час;S – его полезная площадь (соприкосновения с нагревающей средой), м 2 .

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.

Теплообменник для печи своими руками видео:

Источники: http://pluskirpich.ru/pechi/teploobmennik.html, http://www.postroj-dom.ru/petchi/233-teploobmennik-dlya-pechi-svoimi-rukami.html, http://v-teple.com/pechi/teploobmenniki-dlya-pechej-svoimi-rukami.html

msklimat.ru


Смотрите также

Сайт о Бане - проект, посвященный строительству, эксплуатации и уходу за русской баней. Большой сборник статей, который может быть полезен любому любителю бани

Содержание, карта сайта.