Стальной теплообменник для печи

Обновлено: 14.05.2024

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.

Читайте также: