Теплообменник в металлическую печь

Обновлено: 16.05.2024

Часто возникает идея использовать лишние киловатты тепла, которые возникают при топке бани. Умельцы научились с помощью этой энергии греть воду для мытья и отапливать смежные комнаты. Такая энергия поступает и аккумулируется при помощи обмена теплом.

Проще говоря, теплообменник — это обычный змеевик, который греет воду. Дальше ее можно использовать по своему усмотрению или для отопления смежных комнат, создавая замкнутый контур.

Теплообменник в банной печи позволяет решать разные задачи: нагрев воды, использование ее для помывки, отопление соседнего помещения. Для нагрева воды змеевик можно вставить внутрь печи. Также жидкость может находится в баке, который будет нагреваться непосредственно от стенки печи. Еще один вариант — использовать отопительный контур.

По месту расположения емкости для теплой воды

В зависимости от того, где располагают емкость с водой, выделяют следующие виды нагревателей:

Емкость непосредственно в парилке — позволяет воде быстрее греться, т. к. водопровод отсутствует или очень короткий. Сокращаются и теплопотери. Недостаток вполне очевиден: полезная площадь парилки сокращается.
Емкость находится в смежном помещении, где оборудована душевая. Часто рекомендуют именно этот вариант. В отдельной душевой мыться удобнее и места в парилке больше. Но растет длина водопровода.
Проблему слабого напора позволяет решить установка бака с теплоносителем на чердаке. Этот способ так же не лишен недостатка. Нужно подвести холодную воду наверх, да и длина горячего водопровода больше. Емкость нужно тщательно утеплять, чтобы максимально снизить теплопотери.

По месту расположения теплообменника

В зависимости от места расположения самого нагревателя, выделяют:

Нагреватель является частью самой печи. Ремонтировать такой теплообменник очень сложно. Придется демонтировать часть печи. Учитывайте, что постепенно накипь уменьшит КПД фактически до нуля (1 мм накипи уменьшает КПД на 10%).
Теплообменник для печи в бане расположен рядом с дымоходом. В этом случае, теплоноситель будет греться медленнее. Зато, закипать не будет (газы в дымовой трубе не нагреют его настолько сильно), отпадет проблема с накипью. Доступ к такому прибору значительно проще.

Как правильно выбрать?

Выбор того или иного нагревателя зависит от начальных условий и поставленных перед ним задач. Внутри печи он гораздо быстрее нагреет жидкость, но она может закипать. Образуется накипь, которая быстро выводит прибор из строя. Правильный расчет необходимой мощности позволяет избежать этой проблемы.

Расположенный возле дымохода печи, внешний нагреватель занимает больше места, жидкость греет значительно медленнее. Зато, к нему всегда есть доступ. В случае поломки, его легко починить или заменить. Теплоноситель закипает редко, просто не набирает столь высокую температуру, поэтому накипь не образуется. Выбор остается за хозяином.

Можно приобрести заводскую модель, которая будет стоить от 10 000 рублей, в зависимости от мощности. Стоимость качественной кирпичной печи с теплообменником начинается от 20 000 рублей, но, практика показывает, что она будет не так эффективна.

Ничего хитрого в устройстве прибора нет, насколько оправдана такая покупка — большой вопрос. Все можно установить своими руками.

Как сделать теплообменник самостоятельно?

Покупать дорогие изделия из нержавейки для эксплуатации в бане нецелесообразно. Теплообменник для печи в бане можно легко изготовить самостоятельно. Как сделать теплообменник банной печи своими руками? Пошаговая инструкция будет ниже.

Материалы и инструменты

Какие материалы имеют для теплообменника печи в бане первостепенное значение? Зависит от того, сколько воды нужно нагреть. Вот примерный список того, что понадобится:

металлический лист, толщина 2-3 мм — S=2*(0,40*0,80+0,40*0,20)+0,80*0,20 = 2*(0,32+0,08)+0,16 = 0,96 м 2
кран Ø32 мм — 2 шт.
обратный клапан Ø32 мм — 1 шт.
фитинги Ø32 мм— 6 компл.
патрубки Ø32 мм — 6 шт.
вентиль Ø32 мм (для слива) — 1 шт.
труба металлическая, гофрированная Ø32 мм — 3 м.
труба Ø32 мм (холодный водопровод) — по необходимости.
уплотнительный шнур для герметизации соединений — 1 упак.
электроды — 1 пачка.

Какой инструмент используется? Вот список:

сварочный инвертор;
«болгарка»
прочие инструменты.

Расчет размеров

Мощность нагревателя должна соответствовать мощности самой печи. Рекомендуют сделать теплообменник, руководствуясь следующим:

Теплообменник не должен потреблять больше 10% от мощности самой печи. В таком случае, мощности печи хватит и на обогрев помещения. Топливо будет расходоваться максимально эффективно. Время нагрева не увеличится.
Суммарная длина труб не должна превышать 3 метра. Нужно сделать необходимый уклон, который составляет 250 0 на прямой подаче, а на обратной — больше 30 0 в сторону печки. Так теплоноситель будет эффективно подаваться самотеком. В противном случае, не обойтись без насоса.
Воды должно быть достаточно. Она должна нагреваться не более двух часов, но не закипать. Если сделать бак слишком малого объема, теплоноситель очень быстро закипит. Если котел находится непосредственно в парилке, мыться там будет очень тяжело. Тяжелый пар заполнит помещение и нормально дышать станет невозможно. При слишком большом объеме бака из металла, теплоноситель может и вовсе не нагреться.
Не забудьте, что когда печь прогорит, вода все же какое-то время должна оставаться горячей. Поэтому, нужно заложить необходимый запас мощности.

Учитывая все вышесказанное, попробуем подобрать оптимальный теплообменник из металла. Принимаем, что для прогрева воздуха в бане нужно 5 кВт. Тогда мощность теплообменника из металла составит 10 кВт, а его площадь — 1 м 2 . На возможные теплопотери отнесем 3 кВт. Тогда монтаж 1 м 2 теплообменника даст нам 7кВт энергии. Время нагрева воды — 2 часа. Тогда требуемую площадь теплообменник определим по формуле: S = 1/7*W, где

W = 0,00117*V*(t_k-t_н) /T= 0,00117*65*(70-10) /2= 2,3кВт, отсюда S = 1/7*W=1/7*2,3 = 0,33 м 2 , где S — требуемая площадь теплообменника, м 2 ;

Выбираем теплообменник для печи на дровах

Отопительные приборы пользуются большим спросом, однако традиционные печки все еще актуальны по ряду причин. Конечно, их эффективность не на высшем уровне, но это можно изменить, если установить специальный теплообменник. Благодаря этому оборудованию отопительная система станет более универсальной, так как прогреваться будет не только воздух, но и теплоноситель. Вашему вниманию предлагается более детальное знакомство с особенностями теплообменника для дровяной печи, его функциями и разновидностями.

Особенности

Теплообменники для печи на дровах являются неотъемлемой частью всей отопительной системы. К тому же данный элемент решает многие задачи. Цель состоит в равномерном распределении тепла по помещениям, обеспечении горячей водой и аккумулировании энергии. Стоит отметить, что изделие способно сохранять максимальную температуру достаточно долго, все зависит от того, металлическая печь или кирпичная. Короб теплообменника, который располагается на дымоходе, дарит преимущество в расходе тепла выбрасываемых газов. Большой объем позволяет греть жидкость и сохранять нужную температуру на протяжении всего процесса топки.

Единственным недостатком конструкции может стать большой габарит, но это зависит от вида устройства и параметров помещения, где он будет устанавливаться.

Зачастую данное оборудование применяется в том случае, когда нужно получить второй нагревающий контур. Если печь кирпичная, теплообменник повышает экономичность системы. На сегодняшний день такая продукция пользуется спросом при обустройстве бань, жилых домов, гаражей и коммерческих помещений.

Такое простое устройство приносит огромную пользу. Его можно разделить на несколько классификаций по таким критериям, как конструкция, место установки и материал изготовления. У каждого вида свои особенности и преимущества, с которыми следует ознакомиться, прежде чем выбирать теплообменник.

Змеевик

С данным видом знаком практически каждый. Устройство представлено в виде свернутой в спираль трубы, длина которой достигает нескольких метров. Змеевик устанавливается внутри емкости, где находится жидкий теплоноситель. Концы соединяют со стенками, чтобы вода циркулировала внутри. Здесь необходимо правильно рассчитать длину змеевика, и выбрать оптимальный материал, чтобы ускорить процесс нагрева. Часть трубы остается снаружи и отвечает за обогрев помещения.

С емкостью

Бак с трубой находится возле отделения топки, где важно соблюдать уровень наклона используемых труб, чтобы получить качественную циркуляцию. В зависимости от условий иногда нужно устанавливать электронасос. В данном случае есть свои преимущества, так как вода нагревается во время прохождения через трубу, которая огибает топку. Это ускоряет процедуру. Данный вариант теплообменника лучше выбирать для контура.

Водяные рубашки

Своими руками сделать такой теплообменник непросто. Конструкция включает герметичную емкость, которая расположена внутри другой такой же емкости. Для печи из трубы этот вариант эффективен и прост в эксплуатации. Теплообмен проистекает быстро, но для изготовления такой системы требуется опыт.

Трубные доски

Две герметичные емкости соединяются большим количеством мелких труб, где и происходит обмен теплом. Данная конструкция предназначена для эксплуатации в больших помещениях, ее нередко можно встретить в многоэтажных домах. Эксплуатация усложняется по причине ряда мер предосторожности, которые требуется соблюдать. Большую роль играет состав воды, так как если при нагревании образовывается накипь, стенки могут повреждаться.

Материалы

Производители используют разные материалы для изготовления теплообменников, все зависит от условий эксплуатации и требований по характеристикам. Медь отличается пластичностью, из нее получаются оптимальные теплообменники, трубку можно согнуть, придав нужную форму. У этого материала отличная теплопроводность, единственным недостатком является цена. А также важно учитывать, что медь не выдерживает слишком высоких температур.

Нержавеющая сталь, пожалуй, является одной из самых популярных в производстве теплообменников. Это пластичный материал, который может выдерживать перепады температуры, что важно. Из такого металла можно сварить теплообменник любого вида, формы и размера. Оцинкованная сталь в данном случае не используется, так как при нагреве выделяет токсичные вещества, которые вредят здоровью.

Что касается доступности по цене и практичности, сюда можно отнести металлопластик, который продается практически везде.

У материала низкая теплопроводность, при этом он долговечный и также справляется с температурными перепадами.

Советы по выбору

Если вы собрались построить дровяную печь для отопления помещения, выбор теплообменника нужно делать взвешенно. На рынке предлагается широкий ассортимент, и без знаний сложно найти то, что отвечает всем параметрам. Существуют критерии, согласно которым вы сможете самостоятельно подобрать устройство. На стоимость продукции напрямую влияет материал конструкции. Специалисты рекомендуют учитывать место, где будет стоять печь, а также определиться с задачами теплообменника. Для варочной, отопительной или печи для бани характеристики устройства могут отличаться.

Первым делом рассчитайте площадь, которая должна обогреваться, чтобы подобрать соответствующий размер. Если вместе с отоплением требуется горячая вода, тогда обратите внимание на теплообменники, которые созданы для таких целей.

Если речь идет про обустройство бани, требуется комплексный вариант, так как теплообменник должен обогревать помещение и обеспечивать горячей водой. В данном случае лучшим вариантом будет змеевик, а для парилки обустроить дополнительный нагрев.

Что касается дома из дерева, зачастую в нем устанавливается отопительно-варочная печь. Здесь подойдет теплообменник с емкостью. А вот для гаражного помещения не потребуется ничего габаритного и многофункционального. Многие устанавливают горизонтальные устройства из чугунных батарей или автомобильных радиаторов, которые можно сделать самостоятельно. Если говорить о материале теплообменника, учитывайте свои финансовые возможности и условия эксплуатации системы отопления. Помните, что медный не всегда справляется с перепадами температуры.

У каждого теплообменника свои конструкционные особенности, которые необходимо учитывать. Большие скачки давления горячей воды не позволят поднимать ее вверх, если это многоэтажное здание. Узнайте о максимальной рабочей температуре и давлении, если показатель высокий, соответственно, и материал устройства должен быть прочным и устойчивым к подобным условиям. Тепловой аппарат должен быть способным передавать нужное количество энергии из одной среды в другую.

Размер бака должен быть соответствующим по габаритам: если размер слишком большой, маленькая печь не справится с таким количеством воды, либо нагрев будет слишком долгим. Есть оптимальный показатель по параметрам – на нагрев воды должно уходить лишь 10% тепла.

Для крепления не рекомендуется использовать жесткие контракции, которые при высокой температуре деформируются. Выбирайте устойчивый к нагреву герметик.

Установка

Рекомендации специалистов сходятся на том, что площадь устройства должна быть около квадратного метра, но все зависит от габаритов печи, поэтому придется рассчитать этот показатель. Крайне важно размещать компоненты целой системы правильно, чтобы они могли функционировать. Таким образом, бак нужно расположить выше теплообменника. Большой и маленький резервуар соединяются трубами, первая для подачи горячей воды должна иметь наклон до 30 градусов, а вторая проходить ниже (она предназначена для передачи холодной воды в печь), уровень наклона не больше 2 градусов. Там же располагается кран для слива воды, а емкость укомплектовывается краном для разбора.

Чтобы система служила долго и верно, перед подключением теплообменник должен быть наполнен водой, чтобы сварные швы и соединительные участки не разошлись. Опытные специалисты рекомендуют монтировать бак на расстоянии до 3 м до печи.

Для улучшения циркуляции можно установить электронасос.

Следует отметить, что это полезное устройство, которое дарит много преимуществ, особенно, если речь идет о наличии печи в помещении, будь это жилой дом, сауна или гараж. Благодаря такому оборудованию можно не только отапливать, но получить горячую воду и даже создавать пар. Срок эксплуатации при правильной установке и подключении достаточно длительный, к тому же сам теплообменник недорогой. Устройство может быть компактным и не занимать много места, у него привлекательный внешний вид, монтаж не сложный, особый уход не требуется. Главное достоинство – высокая эффективность и возможность устанавливать в помещениях с высокой температурой. Подводя итог, можно с уверенностью сказать, что дровяная печь не обходится без такого компонента, как теплообменник. Следуйте рекомендациям, и сможете подобрать устройство, учитывая все характеристики.

Как сделать теплообменник для печи на дровах своими руками?

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.

Функции

Чаще всего используются теплообменники для получения второго нагревающего контура. Без него топливо сгорая, нагревает стенки топки. Взаимодействуя с воздухом, нагретые кирпичи отдают тепло. Но оно по газоходу улетает.
С помощью теплообменника в кирпичной печи, горячий воздух отдает излишки тепла циркулирующей жидкости. Позволяет повысить экономичность, получая на выходе двойной коэффициент на одну топливную единицу.
Используется теплообменники в печах для бани, гаража, дома. В каждом перечисленном варианте у теплообменника своя функция – нагрев воды для душа, нагрев теплоносителя для отопления и тому подобное. Различные конструкции повышают области применения.

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.

Змеевик. Создается из трубы, свёрнутую в виде спирали, длинной несколько метров. Такой водяной теплообменник для печи, устанавливается в ёмкость с жидким теплоносителем. Концы трубы развальцовывают в стенки, позволяя теплоносителю циркулировать внутри, попутно нагревая воду в баке. При правильно рассчитанной длине змеевика, материала его изготовления, количества колец можно ускорить нагрев воды. Так же часть змеевика, остающаяся на воздухе, увеличивает скорость прогрева помещения.
Теплообменник с емкостью. Бак и труба теплообменника для печи, проведена непосредственно вблизи топочного отделения. Нужно строго соблюсти градус наклонов подводимых труб, для достижения естественной циркуляции. В некоторых случаях приходится ставить электрический насос для этих целей. В этом решении есть свои плюсы – вода нагревается непосредственно пропускаясь через трубу, огибающую топку. Такое решение повышает скорость нагрева. Обычно используется для отопительного контура.
Трубная доска. Состоит из двух полностью герметичных ёмкостей и большого количества мелких труб. Основные трубы-ёмкости, расположены на разных частях, около топочного пространства и связаны трубами. В местах соединения происходит теплообмен. Такая конструкция используется в отоплении большого пространства, вплоть до многоэтажек. Эксплуатация такого теплообменника усложнена, поскольку приходится соблюдать меры предосторожности. Здесь важен химический состав воды, из-за образования накипи возможны прорывы стенок.
Водяная рубашка. Этот теплообменник сложнее всего создать своими руками. Его конструкция – два герметичных резервуара, расположены один в другом. Эффективна и проста в эксплуатации – теплообменник для печи из трубы. Позволяет быстро проистекать теплообмену, но сложна в изготовлении – требует профессиональных навыков.

Материал изготовления

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.
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.
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.

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:

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.

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.

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:

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:

не стоит фиксировать трубы конструкций металлическими крепежами;
не стоит заливать ледяную воду, для избежания появления конденсата;
соблюдать пропорции между печью и теплообменником, избегая большой разницы;
использовать уплотнительные материалы с высокой жаропрочностью;
соблюдать полностью все меры противопожарной безопасности;

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

Печь с котлом водяного отопления: что надо знать о конструктивных особенностях

Печь, сложенная из кирпича – всеми любимый, надежный и экономный вариант отопления небольшого коттеджа или дачи. Однако она не способна полноценно прогреть загородный дом большой площади; в этом случае на помощь может прийти усовершенствованная печь с котлом водяного отопления. Разбираемся, какими особенностями обладает конструкция, какие моменты нужно учесть при выборе формы и места размещения теплообменника.

Как работает система водяного отопления с печью

Кирпичная печь, дополненная водяным контуром, позволяет быстро и равномерно прогреть помещения достаточно большого (до 100 квадратов) дома; ее целесообразно ставить в доме с мансардой или вторым этажом. Принцип работы прост: тепло, выделяемое при сгорании топлива, нагревает теплоноситель (в частных системах это вода), который циркулирует по помещениям и распределяет тепловую энергию.

Чтобы система работала эффективно, она должна быть построена по определенным правилам. Проще всего реализуется водяной контур с естественной циркуляцией воды. Он основан на физическом явлении расширения воды (как и любой жидкости) при ее нагревании.

Основой системы является печь с теплообменником. Функции теплообменника выполняет металлическая емкость, оснащенная патрубками (штуцерами) и соединенная с трубами системы. Разогретая вода распределяется по контуру отопления, а циркуляция становится возможной из-за разницы удельного веса горячей и остывшей воды.

Также в систему водяного отопления входят следующие элементы:

Расширительный бак. Накопительная емкость, предотвращающая повреждения в системе, когда повышается давление.
Циркуляционный насос. Увеличивает скорость движения теплоносителя по контуру, от чего тепловая энергия распределяется быстрее и равномернее.

При обустройстве водяного отопления с печью можно ориентироваться на стандартные схемы разводки. Но печь является специфическим источником тепла; она медленно нагревается и остывает, а тепло выделяется неравномерно. Поэтому для качественного обогрева жилья необходимо учитывать эти особенности.

Плюсы и минусы системы

Кирпичная печь с встроенным котлом водяного отопления обладает следующими преимуществами:

Система более энергоэффективна; КПД конструкции со встроенным теплообменником в разы больше, чем у традиционной печки, обогревающей одну-две, и далеко не самые большие, комнаты.

Система экономна в работе. Печь из кирпича остывает медленно; после того, как дрова прогорят, трубы будут оставаться горячими в течение двух-трех часов. Дров потребуется меньше, затраты на приобретение топлива снизятся.
Незначительные финансовые вложения. Водяной контур устанавливают одновременно с кладкой печи. Изготовленный своими руками теплообменник обойдется на порядок дешевле покупного котла.
Местонахождение печи не влияет на качество обогрева; вы можете установить радиаторы в любом месте.
При продуманном расположении котел маскируется печной конструкцией и никак не влияет на комфорт помещения.

Стоит помнить о следующих минусах конструкции:

Для самостоятельной сборки печи с теплообменником необходим опыт, и он достаточно специфический. Если вы никогда не делали кирпичную кладку и не монтировали системы отопления, первый опыт вряд ли будет полностью удачным.
Установку водяного конура в готовую печь нельзя назвать хорошей идеей. На практике возникает много дополнительных проблем, а стоимость разборки, сборки и монтажа котла сопоставима со стоимостью новой печной конструкции.

Кирпичная печь с водяным контуром нуждается в тщательно проработанном проекте с учетом размеров всех помещений, которые предполагается обеспечить теплом. Она по-прежнему остается пожароопасным объектом, поэтому при ее эксплуатации необходимо придерживаться всех правил пожарной безопасности.
Сохраняется риск отравления угарным газом, чего поможет избежать сделанный по правилам дымоход.
Тепло невозможно полностью распределить равномерно: в комнате около печки всегда будет теплее.

В целом, монтаж в доме отопительной системы, включающей печь, котел и батареи считается экономически выгодным решением. Одновременно такая конструкция обладает нюансами, о которых нельзя забывать во время проектировки и возведения. К наиболее важным относят следующие тонкости:

У кирпича высокая тепловая инерция, и вы не сможете мгновенно остановить нагрев печи. Это может стать проблемой для замкнутого контура с циркулярным насосом. Если (даже ненадолго) пропадет электричество, то насос заглохнет, а теплоносителю в контуре достаточно будет одной минуты, чтобы закипеть. Нужна комбинированная система с искусственной и естественной циркуляцией воды.

Печь с теплообменником нельзя использовать летом: она начнет нагревать контур, и вы не сможете находиться в доме из-за жары. Но и разжигать топку без воды в контуре нельзя: металл перегреется, что приведет к его прогоранию.
Если система используется нерегулярно (например, на даче), то при больших перерывах воду сливают. Если забыть об этом, замерзшая вода благополучно испортит контур.
С точки зрения безопасности эксплуатации печка с котлом водяного отопления уступает, например, газовому котлу с теплообменником, остановить работу которого можно одним перекрыванием крана.

Варианты расположения теплообменников

Печи с водяным контуром используются не только в жилых домах, но и в больших банях, оборудованных комнатой отдыха, отдельной душевой или, например, раздевалкой. Конструкция печи с котлом (теплообменником) чаще реализовывается двумя способами: котел монтируют непосредственно в топке или в дымоходе. Реже емкость с водой монтируют в теле печки, рядом с очагом.

Конструкция котла в топке более подходит для обогрева жилья большой площади. Ее КПД достигает 85-90%, что увеличивает продолжительность рабочего цикла. Минус заключается в непосредственном контакте металла с огнем. Результатом становится усиленное накопление сажи, а со временем – прогорание металла.

Сажа понижает КПД агрегата (в среднем на 10% из-за слоя в 1 мм). Поэтому вам придется ее регулярно чистить или смириться с ухудшением отопительных возможностей системы. Также стоит учитывать увеличение размеров печки с котлом внутри. Место для крупногабаритной конструкции найдется не на каждой кухне или в бане.

Вторая возможность для установки теплообменника предоставляется в дымоходе. У котла, встроенного в дымоход, возрастает срок службы, так как металл не контактирует с огнем и потому защищен от прогорания. Если подобная конструкция установлена в парной бани, она никак не влияет на скорость прогрева парной.

Смежные помещения обогреваются за счет тепла, которое, при обычных условиях, в прямом смысле вылетело бы в трубу. При такой организации контура отопления нагрев является неравномерным: горячие газы хуже нагревают воду, и остальные помещения обогреваются слабее, а для дальних помещений обогрев становится символическим.

Форма теплообменников

Печи с водяным контуром самостоятельного изготовления оборудуются несколькими типами теплообменников. При выборе и сооружении котла для печки принимают во внимание сложность изготовления (себестоимость и трудозатраты), а также возможности размещения.

Кроме того, выбор конструкции определяется назначением. К примеру, в бане желательно быстро нагревать достаточный для мытья объем, что предполагает интенсивную теплопередачу. А для отопительной системы жилого дома предпочтительна постепенная передача тепла от огня к воде.

Теплообменники различаются не только формой, но и материалом изготовления. Правильно совмещая форму, материал и размещение, можно значительно поднять КПД системы.

В конструкциях кирпичных печей возможны следующие разновидности теплообменников:

Змеевик. Так называют трубу, которую сгибают под разными углами. Плюс змеевика состоит в быстром прогреве, минус – в том, что объем его обычно небольшой, и для больших площадей малопригоден. Его монтируют за топкой или внутри ее; если змеевик имеет вид спирали – то и на дымоход.
Регистр. Теплообменник напоминает трубный радиатор, может состоять из труб разного диаметра. Его ценят за универсальность и энергоэффективность; место установки выбирают согласно общей схеме.
Водяная рубашка. Разновидность трубчатого устройства, монтируется внутри топки или надевается на дымоход. Конструкция склонна к протечкам, зато отличается эффективностью; для монтажа не надо разбирать печь.
Теплообменник плоского типа. Устанавливается в домах и банях, практичный вариант с точки зрения изготовления, монтажа и обслуживания. Имеет вид плоской емкости, устанавливается рядом с топкой. Для корректной работы необходимо соблюсти технические параметры: наклон и расположение прямой и обратной трубы. Оптимален для отопительного контура, так как нагревает воду максимально быстро.

Видео описание

О плюсах, минусах и ошибках в кладке печи с водяным контуром в следующем видео:

Повышение эффективности системы

Выбирая конфигурацию котла в печь для отопления, оценивают множество факторов и учитывают их влияние в комплексе. Чтобы повысить эффективности работы теплообменника, при его конструировании принимают во внимание следующие идеи:

Эффективность возрастает, если использовать материалы повышенной теплопроводности. Лучшими показателями теплопроводности обладает медь, но она стоит дорого. Поэтому оптимальным решением станет жаропрочная нержавеющая сталь.
Обеспечивают максимально возможную площадь поверхности (при заданных габаритах).
Рассчитывают оптимальный перепад высот между прямой и обратной трубой.
Теплообменник не должен мешать горению топлива (при расположении в топке) и удалению газов (если его монтируют в дымоходе).
Количество передаваемой энергии находится в прямой зависимости от площади теплообменника и разницы температуры между различными средами.

О монтаже теплообменника и испытании системы в следующем видео:

Коротко о главном

Если кирпичную печь дополнить водяным отопительным контуром, то такая система сможет существенно (до 100 квадратов) увеличить обогреваемую площадь дома любой конфигурации. Конструкция обладает высоким КПД и хорошей теплоотдачей, равномерно распределяет энергию по всем помещениям.

Чтобы выбрать или сделать качественный теплообменник, необходимо принимать во внимание его форму, место расположения и материал изготовления. Конструкция должна как можно точнее повторять форму и габариты топки (или дымохода); только в этом случае КПД системы будет максимальным.

Встроенный теплообменник открытого типа для банной печи

Чаще всего парную баню возводят на отдельном от дома фундаменте, и это получается другая постройка. Чтобы подвести туда горячую воду из бойлера, который находится в ванной, расположенной внутри дома, придется прокладывать трубопровод по воздуху или по траншее, но для горячей воды это прям плохо. Но есть очень простой выход из такой ситуации – достаточно установить теплообменник на трубу дымохода в баню, и горячая вода для мытья всегда будет к вашим услугам.

Теплообменник для бани

Попробуем разобраться в назначении теплообменника на банную печь. Это нехитрое устройство позволяет постоянно иметь в наличии горячую воду в том случае, когда топится печь. Как правило, такая емкость имеет не особо большой размер, поэтому очень быстро нагревается, что полностью обеспечивает потребности одного или маленькой группы парильщиков. Сам бак может находиться прямо в парилке, недалеко от печи, либо его выводят в моечное отделение, но на скорость нагрева воды это практически не влияет.

Виды емкостей

На чертеже, показанном выше, вы видите эллипсоидную модель емкости для горячей воды, где нагрев происходит за счет дыма от дров или угля, которыми отапливается банная печь. Такой вариант очень популярен в силу своей удобной формы – его очень легко навесить на стену, если к баку приварить крепежные кронштейны, как у электрического бойлера. Диаметр трубы должен соответствовать диаметру дымохода, чтобы их можно было плотно стыковать, и при этом угарный газ не просачивался в помещение. Размеры самой емкости могут быть произвольными, но придется учитывать одну простую закономерность – чем больше воды вмещается в посудину, тем дольше она греется.

Цилиндрические емкости, как правило, имеют небольшие размеры, и их устанавливают непосредственно на вертикальную дымоотводную трубу стартового дымохода. Понятно, что вся масса воды, закачанной в теплообменник, в данном случае будет оказывать давление на дымоотводную конструкцию печи, поэтому здесь очень важно, чтобы упор имел хорошее основание. Топочное отделение в печах-каменках, как правило, делают из толстой листовой стали, поэтому газоотводная труба просто вваривается в ее верхнюю часть. Такие теплообменники обычно не делают объемом более 20-30 литров, чтобы не создавать чрезмерного давления на топку. Тем не менее, вода нагревается очень быстро и её достаточно для нескольких человек.

Пять преимуществ встроенного теплообменника банной печи перед универсальным.

Конструкции открытого типа по сравнению с вмонтированными в печную топку емкостями удобны тем, что их при необходимости можно снять и почистить от накипи, которая постепенно (по ере накопления) снижает КПД от теплоотдачи горячих газов, проходящих через дымоотводную трубу. Еще одним преимуществом открытого теплообменника можно назвать тот факт, что его можно повесить на любой высоте вне зависимости от высоты печи или даже перенести с парилки в моечное отделение. Для теплообменника любой конструкции важно учитывать, что при горящей топке в емкости обязательно должна быть вода – так он прослужит гораздо дольше.

Принцип работы открытого теплообменника

Ранее привычная схема подключения теплообменника в бане была следующей: внутри топки или на патрубок дымохода монтировали теплообменный контур в виде змеевика, чтобы как можно больше жидкости вступало в контакт с открытым пламенем или горячим дымоходом. Для этой цели использовали медную или стальную трубу, а иногда сваривали бачок из нержавеющей стали. Вода в такой теплообменник поступала из наружного бака самотеком, и устанавливали его, как правило, неподалеку от печи. Из-за низкой скорости циркуляции жидкость успевала прогреваться до 85-90°C, но этого вполне хватало.

Принцип устройства современных теплообменников остался очень похожим, так как основным источником теплокалорий по-прежнему остается печь. Но все остальное изменилось: емкость с водой находится снаружи, и жидкость греется за счет горячих газов, которые выбрасываются в атмосферу. У такой системы есть определенные преимущества. Во-первых, тепловая энергия топки не расходуется на подогрев – это, вместо топки, делает стальная дымоотводная труба. Во-вторых, если бак для горячей воды установить в моечном отделении, то он будет дополнительно обогреваться от температуры воздуха в помещении.

Закачка воды в предварительную емкость перед теплообменником может производиться либо вручную, либо придется подвести холодный трубопровод из дома и открывать его по необходимости. В то время, когда вы решили протопить баню, водный поток можно регулировать запорной арматурой, если установить кран на месте подачи у входа в емкость. Кроме того, на теплообменнике на всякий случай нужно установить подрывной клапан, так как если долго не использовать постоянно подогреваемую жидкость – она закипит. Еще нужно приспособить маленькую емкость в качестве расширительного бака, к которому будет подключен душ.

1) Теплообменник, 2) накопительный бак, 3) отвод горячей воды с уклоном 20°, 4) нижний отвод (обратка), 5) сливной кран накопителя, 6) сливной кран системы Источник pechnoy.guru

Но это еще не все возможности подключения такой системы - банная печь с теплообменником может составлять единое целое. То есть, емкость приваривается сбоку топки, но, желательно, чтобы это было снаружи – так будут меньше проблем с техобслуживанием (время от времени нужно удалять накипь). Впрочем, если приспособить крышку с доступом к внутренним стенкам емкости, то очистка теплообменника не станет проблемой. Эту конструкцию придется продумывать самостоятельно, ориентируясь на расположение парилки и её общую площадь. Иногда в качестве водогрейного котла вверху топочного отделения монтируют чугунный радиатор и это тоже неплохо, только это временное решение – в нем невозможно очистить накипь.

Примечание: стальные внутренние или внешние теплообменники не являются накопительной емкостью для горячей воды, поэтому вам все равно придется варить или приобретать готовый бак – он одновременно послужит в качестве расширительного резервуара.

По сути, мы здесь рассмотрели два способа нагрева воды в емкостях – самоварный (от дымоотводной трубы) и прямой (от топки банной печи). Какой из них лучше выбрать – смотрите сами, а ниже сможете узнать о некоторых подробностях монтажа.

Какие материалы можно использовать

Водогрейный бак, который одновременно будет выполнять функции теплообменника (это, как правило, емкости самоварного типа), изготавливаются из стали разных марок. Лучше всего, конечно, если это будет нержавеющая или оцинкованная листовая сталь толщиной 1,5-2 мм. Конечно, емкость можно сварить из обычного металла, но вариант с оцинковкой и нержавейкой предусматривает меньшее количество накипи при нагреве воды, точнее, образование накипи никуда не денется, но её гораздо легче удалять при профилактическом обслуживании. У кого есть дома листы из алюминиевых или медных сплавов могут использовать их, но тогда емкость получится слишком дорогостоящей и варить её сложнее, нежели сталь.

Монтаж теплообменника самоварного типа

Давайте попробуем разобраться, как смонтировать теплообменника самоварного типа в своей парилке на дымоотвод банной печи. Возьмем стандартные материалы с общепринятыми размерами, а также обойдемся стандартными инструментами.

Вам понадобится мало материалов, но больше инструментов:

оцинкованная или нержавеющая труба Ø 100 мм;
листовая сталь оцинкованная 2000x1000x1,5 мм;
два резьбовых штуцера из оцинковки или нержавейки на холодную и горячую воду;
сварка электро или другая, какую сможете найти;
болгарка с отрезным диском по металлу:
электрическая или аккумуляторная дрель (шуруповерт);
корончатая фреза с алмазным напылением Ø 100 мм;
ступенчатое сверло;
ученический циркуль, а еще лучше готовальня;
тиски слесарные;
слесарный угольник, рулетка;
полукруглый напильник по металлу, наждачная бумага для шлифовки кромок;
маркер, но лучше чертилка.

Примечание: выбирать материал для сварки теплообменника (оцинковка или нержавейка) можете самостоятельно, но оптимальная толщина листа и стенок трубы 1,5-2 мм.

Раскрой листа

Будем исходить из того, что у нас лист оцинкованной стали 2000x1000x1,5-2,0 мм и раскроим его так, чтобы этого материала было достаточно для сваривания емкости теплообменника. Бак получится цилиндрической формы длиной 8000 мм и диаметром 4000 мм. Сначала разрезаете лист поперек так, чтобы одна часть получилась 1256x1000 мм - это для цилиндра Ø 400 мм. Если хотите использовать другой диаметр, то для вычисления длины окружности воспользуйтесь формулой С=2πR (по радиусу) или С=πD. От фрагмента 1256x1000 мм отрежьте еще часть, чтобы у вас осталась заготовка 1256x800 мм.

У вас ещё остается часть отрезанного листа 743x1000 мм (1 мм съедается на ширине реза). Теперь возьмите ученический циркуль и начертите на этой заготовке две окружности по 400 мм в диаметре. Если у вас есть дома готовальня, то это еще лучше, так как там вместо грифеля мощно вставить иглу и, тем более, изогнуть чертящую ножку так, чтобы она оказалась под прямым углом относительно поверхности. Когда расчертите окружности, оставьте крестики в центре каждой из них – это можно сделать иглой на ножке циркуля или чертилкой. Теперь аккуратно вырезаете болгаркой два диска по заданным размерам и обработайте кромки наждачной бумагой или той же УШМ, чтобы в дальнейшем не порезаться.

Теплообменник в печь.

Переходим к более сложному заданию – нужно будет в обоих дисках вырезать корончатой фрезой два отверстия по 100 мм диаметром под трубу для дымоотвода. Чтобы отверстия получились точно по центру, у вас уже должны быть начерчены крестики, о которых говорилось выше. Для наиболее точной центровки сначала просверлите отверстия тоненьким (2-3 мм) сверлом и только тогда используйте корончатую фрезу с алмазным напылением. Сложность в данном случае заключается в том, что металл толщиной 1,5-2,0 мм будет прогибаться, если его сверлить коронкой на весу, поэтому понадобится какое-то плотное и в то же время нетвердое основание.

Лучше всего для той цели подойдет песок, поверхность которого нужно сделать ровной, чтобы туда плотно легла заготовка, а для удобства его можно набрать в картонный или деревянный ящик. Помимо плотного основания для сверления листовой стали нужна неподвижность заготовки, так как зажать диск на песчаной подушке вам не удастся, то уприте круг в угол ящика, а с противоположной стороны придерживайте пальцами, но лучше пассатижами. Если хотите, можете поменять порядок действий местами – сначала просверлите круглое отверстие под дымоход, а потом вырезайте болгаркой диск для крышки цилиндра. Если четырехугольную заготовку упереть в угол ящика, её будет гораздо удобнее удерживать во время сверления.

На одном из дисков, чтобы не устанавливать подрывной клапан, просверлите ступенчатым сверло отверстие нужного диаметра для пробки, которая будет свободно открываться и закрываться. Пробку можно сделать из кусочка нержавеющей трубки, приварив сверху шляпку или из кусочка полипропиленовой трубы Ø 20 мм, напаяв с одного конца заглушку. Второй вариант будет даже удобнее первого, так как пробку из ППР даже при закипевшей воде можно открыть и закрыть голыми руками. При сильном давлении, если пар не пробьется в месте закупорки, пробку попросту вытолкнет из емкости – это очень удобно и в разы дешевле подрывного клапана.

Теперь нужно сварить цилиндр из листа 1256x800 мм. Если вы будете работать без подсобника, то будет очень сложно, но для фиксации краёв прямоугольника понадобятся тиски. Теперь зажмите в тисках уголок листа так, чтобы несколько сантиметров прямоугольника оказались выше прижимных губок, а остальная часть свисала к полу. Если у вас есть помощник, пусть свернет цилиндр кромка к кромке и удерживает, а вы или кто-то другой пусть прихватит шов в трех точках (края и средину). Теперь остается только хорошо проварить стык, чтобы не просочилась вода. Имейте в виду, если у вас нет достаточно практики в сварочных работах, то такой шов вы не сделаете самостоятельно – лучше пригласите профессионального сварщика.

После того, как обобьете окалину с цилиндра, можно заняться штуцерами для холодной и горячей воды. В данном случае следует поступать именно в такой очередности: сначала штуцеры, а потом крышки и труба, чтобы стружка и брызги расплавленного металла не оставались внутри емкости. В верхней и нижней части бака ступенчатым сверлом сделайте два отверстия на холодную и горячую воду под резьбовой фитинг, только сначала продумайте их место расположения, чтобы оно оказалось удобным для подключения. Переходные фитинги на подключение PPR-20 должны быть из нержавеющей или оцинкованной стали, как об этом уже упоминалось в перечне «Материалы и инструменты».

Теперь нужно аккуратно приварить обе крышки, но сначала проверьте, проходит ли сквозь них кусок трубы для вставки. Дело в том, что у этой трубы Ø 100 мм может оказаться не наружным, а внутренним размером, и тогда отверстия в крышках вам придется растачивать напильником. Это долго, но ничего лучше вы не придумаете, впрочем, можно также выполнить такую операцию при помощи корончатой фрезы, но для этого оба диска обязательно нужно зажать в тисках. Именно оба сразу, чтобы ускорить процесс, и вам останется только примерять при растачивании отверстия его проходимость с помощью трубы. Когда приварите крышки, вставьте в отверстия сотую трубу и тоже аккуратно обварите. Все, теплообменник готов к установке и эксплуатации.

Готовый теплообменник врежьте в вертикальную трубу, выходящую из топки, как можно ниже (насколько позволит конструкция печи и самой парилки), чтобы не растрачивать КПД от горячего дыма. На нижний и верхний резьбовой штуцер накрутите резьбовые паечные фитинги PPR-20. Далее можете приступать к разводке холодной и горячей воды. Обратите внимание, что полипропиленовая труба PPR-20 должна быть армирована алюминиевой фольгой или стеклотканью (PN-20), то есть, вдоль трубы вы сможете прочесть надписи PPR-20 PN-20. Эти трубы будут идти от бака с холодной водой, и отводить горячую воду. Ни в коем случае не используйте PPR-20 PN-10 или PPR-20 PN-16 без армирования – они могут прогнуться в горячей парилке.

Почему натрубный лучше всех; теплообменники для печи в бане: как они работают, 3 основных вида.

Заключение

Мы не станем рассматривать, как правильно сделать разводку холодной и горячей воды полипропиленовыми трубами, так как это тема для отдельной статьи, а наша цель – теплообменная емкость. Тем не менее, вам будет гораздо выгоднее установить баки для холодной и горячей воды в парилке (если, конечно, позволит ее площадь), чтобы тратить меньше тепловой энергии на нагрев (это ускорит процесс теплообмена).

Читайте также: