Sk-mirastroy.ru

Стройка и ремонт
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теплообменник в печь для отопления

КПД печи и теплообменника – какую конструкцию предпочесть

КПД у печей и котлов, работающих на твердом топливе, имеет большой разброс значений. Простая буржуйка с водяным контуром обойдется в разы дешевле, но у нее слишком маленький КПД, — отопление окажется в итоге не экономичным. Не только дешевизна первичного вложения в оборудование определяет правильность выбора. Скорее выбор конструкции печи, должен зависеть от будущих долговременных расходов (которые намного больше), — от КПД, от комфортности проживания рядом с таким отоплением. Что же оказывается лучшим выбором и для каких условий…

КПД печи на твердом топливе – важный фактор

Если КПД электрического или газового котла далеко за 90%, то на него просто не обращают внимание при выборе такого оборудования. Но в твердотопливных агрегатах КПД может сильно различаться.

  • В неумело сделанной буржуйке может быть ниже 50%.
  • На заводские котлы в основном дают значение 75 – 78%.
  • Отдельные мастера по выкладке (сборке) печей уверяют, что у них КПД 85%, а при отдельных режимах приближается к 90%, а значит потребуется меньше дров процентов на 15 – 20, меньше обслуживать…

КПД печи определяет температура исходящих газов – отношение энергии оставшейся в помещении к вылетевшей в трубу. Чем ниже температура газов в дымоходе, тем больше КПД.

Металлическая печь — буржуйка с наименьшим КПД

Методы повышения отбора тепла у печи

Умельцы повышают забор энергии до максимума двумя методами.

  • Обустройством в дымоходах теплообменников, которые являются первичными, в них подается холодный теплоноситель из обратки, или к ним подключается отдельный нагреваемый бак.
  • Прокладкой дымоходов в отапливаемой зоне, в стенах, через металлические балки в перекрытиях, которые являются рассеивателями тепла.

Можно ли это создать в собственном доме (котедже) и обеспечить максимальную энергоотдачу на отопление дома от сгоревшего топлива…

Пути повышения КПД, защита от сажистого налета

Если в системе отопления не сделана защита от холодной обратки для печки, то теплообменник значительную часть времени будет слишком холодным, ниже 55 градусов. Это значит, что на нем будет выпадать роса, которая смешиваясь с сажей образует агрессивные кислоты и крепкую теплоизолирующую корку.

Чтобы уменьшить негативное явление, влекущее наружную коррозию и теплоизоляцию, желательно создать в отопительной системе защиту от холодной обратки на основе трехходового клапана, которая будет давать на выходе теплоноситель всегда горячее +60 град. Это повысит в итоге КПД печи за счет уменьшения смолистых загрязнений и значительно продлит жизнь стальным деталям.

Второй путь снижения загрязненности печи – регулярные чистки теплообменника, удаления сажи. Сюда же сопутствует оптимальное топливо (сухие не смолистые дрова) и оптимальные режимы работы, с дожигом зольнистых частиц и СО, подачей необходимого количества воздуха, а точнее нахождение достаточного количества кислорода поверх пламени в дополнение к воздуху подаваемому снизу.

Какая мощность печи ожидается с учетом КПД

Мы можем лишь приближенно определить среднюю эксплуатационную мощность печи по количеству топлива сжигаемого за сутки. Теплотворность сухих дров (20% влаги, год под навесом) определяется в среднем как 4,0 кВт/ кг. Если в сутки сумели сжечь 50 кг дров, то получили 200 кВт энергии.

С учетом КПД 0,7 для хорошей печи – 140 кВт уйдет на обогрев дома, а 60 кВт поступит через дымоход на обогрев космических пространств.

Средняя развиваемая мощность в час — 140/24=5,8 кВт/час. Вероятно, максимальная мощность была в короткие промежутки времени – 5,8х2,9=15 кВт. Передача тепла осуществлялась разными путями: какая-то часть была привнесена в дом через теплообменник и теплоноситель, другая ушла непосредственно на нагрев воздуха от печки и дымохода, третья – предметов и стен инфракрасным излучением.

Мощность теплообменника

Среднюю удельную максимальную мощность теплообменника принято принимать как 10 кВт с метра квадратного его площади, которая непосредственно контактирует с пламенем. Обычно умельцы собирают теплообменники для печной зоны с площадями 0,5 – 1,5 м кв.

Для теплообменника в дымоходе, удельная мощность зависит от температуры газов, и вряд ли будет больше чем 0,4 кВт с 1 м кв. его поверхности. Тем не менее, именно это устройство позволяет увеличить КПД всего контура и забрать парочку дополнительных киловатт, например, за счет размещения 0,5 м кв. плоского теплообменника в канале дымохода.

Для трубчатых дымоходов выпускаются приспособления, которые надеваются сверху. Определить их удельную мощность можно лишь экспериментально для конкретных условиях, но то, что они существенным образом повысят КПД теплогенераторов — сомнению не подлежит.

Важные вопросы при создании теплообменников и печей

При создании отопительного оборудования нужно преследовать несколько целей. Помимо цели максимально напичкать зону горения полезной площадью теплообмена, есть еще два ключевых момента, которые нужно решить и которые обеспечивают качественные характеристики печи.

  • Объем топочного пространства, количество одновременно горящих дров, не должны быть маленькими. Иначе придется буквально дежурить у печи держа очередную дровеняку в руках.
  • Нужно по возможности обеспечивать оптимальный объем закладки, такой, чтобы мощность от горения всего объема дров забиралась бы площадью размещенных теплообменников.
  • Еще важный вопрос — возможность чистить теплообменники от сажи без проблем легко и без разбора печи.

Конструкции теплообменников с максимальным КПД

Исходя из требований простоты очистки, большой топочной камеры при одновременно большой площади теплообменна, большой удельной мощности произошли различные варианты конструкций печи и самих камер, по которым движется теплоноситель. На рынке и в самодельных конструкциях распространены следующие решения.

  • В буржуйке устанавливают спиральные теплообменники из нержавейки. КПД печки обычно 40%, если только дымоход не протянут по помещению.
  • Трубчатые теплообменники из сварных труб заделываются в кирпичную кладку. Обычно эффективность не более 50% по причине скоплений сажи в рельефной форме. Это не совсем эффективная конструкция, применялась чаще раньше при недостатке листового металла, варилась из труб отопления 50 мм.
  • Трубы с теплоносителем опоясывают металлическую камеру сгорания — распространенная конструкция печей из металла, — не более 70%.
  • Коробчатый бак, формирует из себя камеру горения, тыльную и боковые ее стороны. Дополнительные трубы устанавливаются на исходящей газов. Это обычная схема в котлах и печах, дает КПД 70 — 75%.
  • Водяная колосниковая решетка — в отдельных котлах делают еще и колосники из труб с теплоносителем — прибавка в несколько процентов.
  • На дымоход сделанный из труб надевается дополнительный бак-теплообменник — обычно им подогревают небольшую ГВС.
  • Теплообменник в виде короба на исходящих газах, — забор энергии у дымовых газов, количество зависит от размеров, протяженности, площади, поднятие КПД до 85%.

Важно в печке организовать правильное горение дров, чтобы достаточное количество воздуха поступало бы к зоне горения поверх пламени, тем самым снижая не догоревшие сухие летучие остатки к минимуму, и дожигая СО, если он образуется из-за недостатка воздуха снизу, когда происходит режим тления. Именно таким образом уменьшаются отложения сажи и забирается вся энергия заключенная в топливе — поднимается КПД печи или котла.

Что такое теплообменник для печи и как он устроен

Теплообменник для печи — это устройство, которое обеспечивает передачу тепловой энергии сгорающего топлива к нагреваемому теплоносителю, находящемуся в изолированном от внешней среды контуре. Таким образом существенно повышается общая энергоэффективность, так как меньше тепловой энергии в буквальном смысле слова уходит в трубу дымохода. Как правило, это стальная или медная конструкция, сваренная из труб, внутри которой циркулирует теплоноситель — вода либо антифриз. Рекуператор непосредственно контактирует либо со стенками печи, либо с продуктами сгорания в дымоходе, другая его половина расположена в помещении.

Практически любая печь, кроме электрической, представляет собой конструкцию, в которой тепловая энергия вырабатывается путем сжигания топлива. Эта энергия нагревает стенки, сложенные из кирпича или сваренные из металла, а уже от них прогревается воздух в доме. Коэффициент полезного действия довольно низок, так как существенное количество тепла улетучивается в дымоход с угарными газами. Но можно повысить теплоотдачу, оборудовав печь теплообменником.

Как работает теплообменник?

Движение жидкости внутри труб основано на известных всем законах физики, в частности на законе теплового расширения. Нагретая жидкость расширяется, а значит, ее плотность и вес уменьшаются, и теплоноситель устремляется по трубе вверх. Остывший теплоноситель, наоборот, сжимается и уплотняется, поэтому под действием гравитации стекает вниз, в ту часть, которая находится в печи.

Проходя через раскаленную печь, теплоноситель контактирует со стенками и нагревается, после чего выходит по трубе наружу и отдает тепло помещению в виде излучения, а также нагревает воздух конвекционным способом. Остывший теплоноситель возвращается в нагретое пространство, вновь отбирая там тепло и выводя его в помещение. Использование печи с теплообменником дает возможность существенно повысить КПД и уменьшить дневное потребление угля или дров.

Виды теплообменников для печи

Все теплообменники для печи делятся на две основные группы:

наружного типа — представляют собой емкость, заполненную теплоносителем (чаще всего водой), внутри которой проходит дымоход с раскаленными продуктами горения. Проходя через резервуар, топочные газы нагревают теплоноситель, после чего, остыв, выбрасываются наружу;

внутреннего типа — состоят из спиральной трубы или регистра труб, вмонтированных непосредственно в стенки либо в потолок топочной камеры.

Каждая из конструкций имеет свои достоинства и недостатки Печь с теплообменником наружного, или «самоварного», типа более эффективна, так как в ней теплообмен происходит с уже отработанными газами, которые иначе были бы просто выброшены через дымоход. Но такая конструкция достаточно сложна в исполнении, требует точного расчета и знания законов движения воздуха. Внутренний теплообменник устроить намного проще, здесь никаких особых расчетов не требуется. Однако стоит помнить, что вмонтированную в тело печи трубу практически невозможно прочистить или отремонтировать при протечке.

Материалы для теплообменника

Теплообменники для печей изготавливают из разных материалов. Выбор зависит от финансовых ограничений владельца и от предпочитаемой конструкции.

Металлопластиковая труба — крайне неудачный выбор. Помимо того что она обладает очень невысоким коэффициентом теплоотдачи, следует помнить, что при нагреве пластик начинает выделять вредные для здоровья фенольные соединения. Использовать металлопластиковые трубы там, где температура нагрева может превысить 200 градусов, вообще нельзя.

Медная труба — отличный вариант. Коэффициент теплопроводности меди очень высок, материал отлично передает нагрев теплоносителю и не препятствует нагреву воздуха. К сожалению, медная трубка стоит недешево, а поэтому доступна не каждому.

Читать еще:  Кладка кирпича своими руками

Стальная труба — наиболее распространенный материал. В идеале она должна быть изготовлена из аустенитовой нержавеющей стали (пищевой), которая обладает высокой долговечностью и полностью безвредна при нагреве. Оцинкованные трубы использовать не стоит из-за активного испарения цинка при высокой температуре.

Нередко в целях экономии теплообменники для печей изготавливают с использованием старых чугунных батарей, использованных полотенцесушителей, автомобильных радиаторов и т. д. Обязательное условие: чтобы организовать естественную циркуляцию воды, длина одной «нитки» не должна превышать 3 метров, а сечение труб не должно быть меньше дюйма.

Монтаж печи с внутренним теплообменником

Для изготовления печи с теплообменником своими руками чаще всего выбирают схему внутреннего размещения из-за простоты. Как показывает практика, тепловой обмен работает более эффективно, если располагать змеевик не в топочной камере, а в толще печной стены. Казалось бы, внутри топки, где температура более высока, чем в стене, теплоноситель должен нагреваться лучше. Но на самом деле все объясняется достаточно просто.

Змеевик, размещенный внутри камеры, отбирает тепловую энергию непосредственно от пламени, поэтому на долю стенок тепла уже остается меньше, а излишки все так же улетучиваются в дымоход. Если же подогреваемая среда контактирует со стенками, то на нагрев топочной камеры при сгорании используется больше энергии, а значит, печь работает более эффективно. Отдающую область размещают выше печи, но немного в стороне, чтобы обеспечить доступ прохладного воздуха для обмена теплом.

Простая схема наружного теплообменника

Для того чтобы обеспечить максимальную разность температур между холодной и горячей частями устройства, наиболее целесообразно использовать дымоход колпакового типа. Внутри него размещается достаточно объемная емкость, заполненная водой, предназначенной для нагрева. Горячий топочный газ находится в верхней части колпака и нагревает емкость, а по мере остывания опускается в нижнюю, после чего выводится наружу. Такая схема позволяет наиболее эффективно использовать тепловую энергию, полученную при сжигании дров или угля.

Чтобы облегчить нагрев жидкости, емкость делается в виде регистра широких труб, связанных в единый контур. Несколько труб, установленных вертикально — наиболее простая в исполнении и работоспособная конструкция, которая к тому же не требует дорогостоящих материалов. Теплообменный аппарат из аустенитной (пищевой) нержавейки выдерживает без изменения характеристик достаточно большой нагрев, а при сварке образует прочные, долговечные швы.

Колпаковый дымоход с теплообменником — лучший вариант для отопления второго или мансардного этажа. Конструкция колпака представляет собой вертикальный цилиндр, расположенный над печью, а трубы теплообменника уходят еще выше — на второй этаж дома. Дачный дом, оборудованный колпаковым дымоходом, прогревается полностью не более чем за час.

Особенности конструкции теплообменника

Конструкционное решение напрямую зависит от схемы размещения. Чем больше площадь поверхности, контактирующей с горячим воздухом, тем активнее идет процесс нагрева, поэтому наиболее распространенные формы — многотрубный регистр или спиральный змеевик. Отдающая часть устройства изготавливается по тому же принципу, но нередко размещается в цилиндрическом или прямоугольном корпусе из эстетических соображений. Чтобы печь с теплообменником пластинчатым прослужила долго, обеспечивая качественный нагрев помещения, необходимо соблюдать несколько общих правил:

  • внутренние диаметры элементов нигде не должны быть меньше дюйма, иначе в узких местах вода будет активно кипеть, препятствуя циркуляции;
  • толщина стенок труб в части, подвергаемой нагреву, должна быть не меньше 3 мм, чтобы избежать прогорания металла с течением времени;
  • между стенкой печи и теплообменником должен оставаться зазор, равный примерно 10—15 мм, для компенсации теплового расширения труб;
  • следует предусмотреть возможность промывки труб изнутри для избавления от накипи, если в качестве теплоносителя используется вода.

При соблюдении этих несложных правил теплообменное устройство будет служить в течение нескольких десятилетий.

Отопительная печь с теплообменником своими руками — не так всё сложно, как кажется

Расход тепла должен осуществляться рационально, поскольку слишком большие потери этого ресурса могут обойтись слишком дорого. Для сохранения тепла используется большое количество методов и приспособлений, самым простым и популярным из которых является печь с теплообменником своими руками. Отопительные печи с теплообменником считаются гораздо более эффективными, чем без их использования.

Что такое теплообменник: устройство и принцип действия

Теплообменником называют устройство, которое способно принимать и отдавать тепло, при этом не имея способности аккумулировать тепло самостоятельно (прочитайте также: «Аккумулятор тепла своими руками»). Например, отопительная печка теплообменником не является, поскольку она создает тепло, а вот жидкость, используемая в отопительных системах, будет считаться теплообменником, поскольку она несет тепло по трубам и охлаждается в процессе передачи тепловой энергии.

Эффективность теплообменника – это его главный показатель, который характеризует способность передавать и сохранять тепло.

Существует несколько принципов, которые в значительной степени влияют на рабочие свойства теплообменника:

  • при большей разнице температур количество переданной энергии будет повышаться;
  • при повышении площади соприкосновения с теплообменником энергия будет передаваться намного быстрее;
  • при высокой теплопроводности материала, использованного для изготовления теплообменника, эффективность его работы будет гораздо выше, чем у аналога с низкой теплопроводностью.

Таким образом, если говорить об отопительных системах, то любая труба, в которой течет жидкость, имеющая температуру, которая отличается от температуры окружающей среды, будет являться теплообменником. Именно поэтому подобные системы используются для отопления: такое сочетание позволяет в разы повысить эффективность отопления и обеспечить домовладельцев не только теплом, но и горячей водой.

Как сделать теплообменник для печи

Изготовление теплообменника не является самым сложным техническим процессом. Самая простая схема теплообменника имеет название «змейка». Для изготовления подобной конструкции необходимо взять обычную трубу, свернутую спиралью, и поместить ее, например, в бочку, оставив концы трубы снаружи. Конечно, такое отопление будет в значительной степени зависеть от теплопроводности используемого материала.

Спиральная форма позволяет обеспечить максимальную площадь соприкосновения. Такой самодельный теплообменник для печи является самым простым и неэффективным, поэтому стоит рассмотреть и другие виды теплообменников.

Высокой популярностью пользуется также теплообменник под названием «водяная рубашка». Эта конструкция предусматривает наличие двух емкостей, одна из которых находится внутри другой. Создание данной конструкции своими руками без специального оборудования и опыта невозможно. Читайте также: «Камин на биотопливе — устройство биокаминов на примерах».

Эксплуатация теплообменника

Чтобы обеспечить теплообменнику долгую и полезную жизнь, его необходимо правильно использовать.

Для этого достаточно выполнять несколько простых правил:

  • трубы теплообменника нельзя устанавливать на закрытом креплении, поскольку при нагреве материал будет расширяться, а если у него не будет для этого свободного пространства, то разрушения не избежать;
  • при невысокой мощности печки стоит делать теплообменник своими руками поменьше, поскольку большое устройство будет перетягивать всю энергию на себя;
  • если кирпичная печь с установленным в ней теплообменником уже прогрета, то доливать в нее воду нельзя;
  • для уплотнения соединения теплообменника с трубами необходимо использовать устойчивые к высоким температурам материалы.

Выполнение этих правил позволит значительно увеличить длительность службы отопительных приборов и существенно повысить безопасность их эксплуатации.

Печь с теплообменником своими руками

Если нужно обогреть всего две комнаты, и при этом предпочтение отдается живому огню, то каминная печка с теплообменником будет лучшим вариантом из всех возможных. Кроме того, существует еще такой отопительный прибор, как печь с воздушным теплообменником, но ее устройство отличается от печей-каминов.

В качестве нагревающего элемента используется непосредственно печь-камин или котел, к которым подключены трубы. В трубопроводе обычно находится дистиллированная вода, но в холодное время стоит менять ее на антифриз или хотя бы разбавлять. Жидкость может циркулировать как естественно, так и под воздействием насоса.

Таким образом, нагретая вода начинает двигаться по дому при помощи трубопровода. Дальше вода демонстрирует свои качества теплообменника, отдавая тепло помещениям. Таким образом, при том же расходе топлива будет отапливаться гораздо большая площадь – и все благодаря тому, что установлен теплообменник в печь для отопления.

Классификация печей-каминов

На современном рынке представлено огромное количество самых разных моделей печей-каминов. Все эти конструкции – это печи со встроенным теплообменником, поэтому для выбора подходящего варианта используются другие параметры, например, тип используемого топлива или номинальная мощность.

Самые популярные печи-камины:

  1. Печи-камины «Викинг». Одни из наиболее эффективных типов печей. Обладают потрясающей скоростью прогрева помещения, вне зависимости от его габаритов. В качестве топлива используются дрова или бурый уголь. Единственный недостаток: «Викинги» отказываются работать с каменным углем.
  2. Печи-камины на пеллетах. Как следует из названия, эти печи «питаются» не привычными дровами или углем, а пеллетами. Пеллет – это вид топлива, который отличается экологической чистотой и выпускается в гранулах. Изготавливается из отходов деревообрабатывающей промышленности методом прессовки. Такое топливо не представляет никакой опасности для окружающей среды и обходится очень дешево, чем и обуславливается его высокая популярность. Кроме того, пеллеты не будут чадить в доме, поэтому к их плюсам можно отнести и повышенный комфорт.
  3. Печи-камины «Кедди». Конструкция шведского происхождения, выпускается в двух вариантах: угловом и пристенном. Печки обладают рядом преимуществ по сравнению с аналогами: во-первых, их дизайн значительно превосходит другие конструкции. Во-вторых, «Кедди» обладают небольшим весом, поэтому им не нужен фундамент, да и процесс установки будет значительно упрощен. Подключение к дымоходу и система каналов тоже довольно просты, потому-то эти системы так популярны.
  4. Варочная печь с камином. Основной отличительной особенностью этих конструкций является функциональность. Такие печки отлично подходят для готовки, греют дом и при этом приятно выглядят. Свою популярность эти комбинированные печки заслужили именно за эти качества, которые позволяют реализовать широкий круг задач и при этом мысленно вернуться в прошлое, когда открытый огонь был основным способом готовки и обогрева.
  5. Печи-камины «Байкал». Этот вариант чаще всего используется в загородных домах. Данная модель крайне эффективна, а при необходимости более точного выбора можно рассмотреть весь модельный ряд. Используемое топливо – дрова. Основная характеристика таких печей – невероятно долгая сохранность тепла даже при давно потухшем огне.

В данной статье были рассмотрены виды теплообменников и их классификация. Теперь изготовить теплообменник для печи своими руками не будет составлять особых проблем. Для большей наглядности можно обратить внимание на фото, где показаны теплообменники и особенности их производства. Читайте также: «Промывка пластинчатого теплообменника своими руками».

К тому же, как оказалось, изготовление теплообменника своими руками – это далеко не самая сложная задача. Гораздо сложнее подобрать действительно подходящую отопительную систему, которая будет выполнять все возложенные на нее функции.

Самодельная печь с теплообменником своими руками показана на видео:

Читать еще:  Осадочные и усадочные швы

Инструкция по изготовлению теплообменника для печи своими руками

Несмотря на огромный ассортимент генераторов тепла, работающих на разных видах топлива, в некоторых случаях целесообразнее пользоваться печкой. Например, если строение расположено вдали от крупного населенного пункта. Именно в сельских районах часто собственники испытывают проблемы или с газификацией своих домов, или с заправкой баллонов. Да и эл/снабжение стабильностью там не отличается.

Если же речь идет о небольшом строении, которое используется не ежедневно, а периодически (дачный домик, баня или что-то подобное), то установка печки – вполне приемлемый вариант. Но как сделать, чтобы она не только обогревала дом (причем равномерно, по всей площади, а не ограниченное пространство вокруг себя), но еще и обеспечивала горячей водой? Данная задача решается просто – необходимо сделать теплообменник.

Принцип функционирования

Поняв его, можно самостоятельно подобрать необходимые составные части для подобной системы. Работа основана на свойстве подогретой жидкости расширяться. Но конструктивное исполнение и конкретное инженерное решение определяются задачей, которую должно решить «приспособление».

Виды теплообменников:

  • Внешний. Конструктивно выполняется как резервуар, через который проходит часть трубы, отводящей от печки продукты горения. Но этот вариант в исполнении несколько сложнее, однако легче в обслуживании. Такую емкость проще демонтировать и провести ТО (к примеру, очистить от накипи) или отремонтировать (в случае протечки).
  • Встроеннный (внутренний). Размещается непосредственно в печи, над топкой. Смонтировать несложно, но потом добраться до него, тем более снять – довольно проблематично. Хотя многое зависит от конструкции самой печки. Если она кирпичная, то трудностей хватит. Для металлической же это будет сделать проще, особенно если при ее проектировании учесть такой параметр, как ремонтопригодность.

Обогрев

В этом случае монтируется контур замкнутого типа, так как теплоноситель не расходуется (частичное испарение не в счет). Такие печи с теплообменниками – это своего рода «народная» модификация котлов типа TLO, более известных как приборы с естественной циркуляцией теплоносителя («энергонезависимые»). Емкость размещается в печи, где жидкость и нагревается до необходимой температуры. В таких системах (отопительных) в качестве теплоносителя может использоваться не только вода, но и незамерзающие жидкости.

Составные части схемы:

  • резервуар, в котором нагревается холодный (охлажденный) теплоноситель;
  • система труб, по которым она перемещается к «потребителю» и обратно;
  • отопительные приборы.

Отопление + горячее водоснабжение

Довольно часто печи с теплообменниками монтируются в банях. Нелишними они будут и на даче. Но так как предусматривается водоразбор, то схема выглядит несколько иначе, да и в качестве теплоносителя используется только вода. Из рисунка несложно понять устройство такой системы (вариант).

Единственное, что не показано, так это подача воды для наполнения контура. Но здесь каждый решает, как ему удобнее – или непосредственно в бак сбора горячей воды, или в трубопровод (но обязательно в «обратку»). Последний вариант предпочтительнее, так как при смешении жидкостей не будет резкого перепада температуры.

На практике же нужно сделать и так, и так. Для чего? Бак, как правило, наполняется перед началом использования, например, после приезда на дачу. А вот в процессе, если воды не хватает, ее запас пополняется через трубу обратки.

Естественно, с установкой на магистрали фильтра очистки, чтобы не засорять резервуар. Кстати, для этого же рекомендуется использовать трубы из металлопластика. Традиционное «железо» ставить нецелесообразно – через некоторое время ржавчина начнет забивать фильтр.

Из чего сделать теплообменник

Фантазия «народных умельцев» – беспредельна. Поэтому перечислить все подобные «инновации» просто нереально. Но несколько примеров (как варианты) комплектующих привести стоит:

  • автомобильные радиаторы (даже б/у);
  • батареи отопления;
  • змеевики (трубы);
  • металлические баки;
  • регистры;
  • коллекторы.

Полезные советы

Так как работа схемы основана на естественной циркуляции теплоносителя, общая протяженность 1 «нитки» не должна превышать 3 м. Это одно из условий ее эффективности.

Сечение трубопроводов – не менее 1 дюйма. В противном случае схема станет более инерционной (замедлится ток жидкости) и увеличатся теплопотери в магистрали. А это – снижение КПД.

Один из главных вопросов – расчет габаритов теплообменника. Здесь многое зависит от места установки печи, ее размеров, мощности, вида топлива и ряда других факторов. Ориентироваться необходимо на пропорцию 1 м² поверхности теплообменника – 10 кВт. Но это минимум,поэтому всегда делается увеличение с учетом теплопотерь, эффективности горелки (режима работы) и тому подобное. Чтобы обеспечить необходимый «запас», желательно при расчетах применять пропорцию 1 м² /(3 – 4) кВт.

Если теплообменник делается из труб (змеевик), то лучший материал для них – медь. Она характеризуется некоторой пластичностью (не лопается при изгибах) и хорошей теплопроводностью.

Конфигурация магистралей (от этого зависит, насколько эффективно будет функционировать схема).

  • От печи к накопителю горячей воды – вверх под углом не менее 250.
  • На «обратке» – уклон в сторону печи не менее 30.
  • Превышение накопителя над печью в пределах 1,5 – 2,5 м.

Но это в случае, если в контуре не устанавливается насос, а циркуляция происходит естественно.

В статье рассмотрены только наиболее простые в исполнении схемы, хотя инженерных решений значительно больше. Например, теплообменник рекуперативный (модели перекрестные, параллельные, прямоточные).

Теплообменник для печи: как правильно рассчитать и самостоятельно сконструировать

Если в бане есть хорошая печь, то никакого бойлера для нагрева воды в моечную не нужно – для этого используется теплообменник. Его главная задача в том, чтобы нагреть поступающую воду и отдать ее в навесной бак. А потому пока пылает «сердце» бани – и вода в соседнем помещении будет горячей, а когда баня не топится и не используется – она сливается. Вот так все рационально и продумано.

Что такое теплообменник и зачем он нужен?

Банные печи с теплообменником – это печи, в которых есть особое пространство, куда поступает холодная вода, нагревается и выходит по трубам к радиаторам или навесному баку. Причем функция теплообменника банных печей не только в нагревании воды для душевой – те выносные баки, которые находятся в комнате отдыха или предбаннике, еще и прогревают их.

Существует 2 варианта исполнения теплообменников:

  • Внутренний теплообменник – это вставленный в бок печной камеры либо пущенный по дну змеевик, или же так называемая «рубашка», которая полностью покрывает топку.
  • Внешний теплообменник – модуль дымохода, труба, которая как бы опоясана герметичной емкостью.

Абсолютно все теплообменники, не зависимо от их вида, в обязательном порядке заполняются жидкостью – антифризом или водой. Подает жидкость в них сообщающая емкость – батарея водяного отопления или навесной бак. Для присоединения традиционно используются 2 штуцера: один снизу, другой – сверху. И все схема работы теплообменника предельно проста – все происходит благодаря естественной циркуляции нагреваемых жидкостей, либо путем подключения насоса, работающего от электричества.

Опытные печники советуют отдавать предпочтение открытым системам нагрева воды в бане – то есть без давления. Немаловажен и такой момент – наиболее эффективной системой нагрева воды в бане считается та, общая протяженность труб какой не превышает трех метров. Причем на практике этого оказывается достаточно, чтобы поместить прямо за стеной парилки сам бак.

Также важна и толщина трубы – лучше, если она не будет меньше дюйма, в противном случае току жидкости будет оказано ощутимое сопротивление, и печь банная с теплообменником без насоса не сможет гонять воду.

Как рассчитать площадь теплообменника?

Все расчеты габаритов теплообменника всегда приблизительны. К примеру, на обогрев обычного банного помещения необходимо около 5кВт – то есть именно столько энергии должна дать системе печь с теплообменником. А 1 квадратный метр площади теплообменника – это около 8-9 кВт во время топки.

Конечно, многое зависит от расположения котла в печи и интенсивности горения топлива, но в любом случае мощность котла по окончанию топки быстро падает в 5-10 раз. А потому площадь поверхности печного теплообменника рассчитывать нужно с многократным запасом – только так можно создать систему, которая сможет поддержать комфортную температуру во всех помещениях бани при одноразовой или двухразовой топке.

Форма самого котла печи для бани с теплообменником может быть самой разной. Наиболее распространенный вариант – из нержавеющих труб, но сегодня все более популярными становятся коллекторы из двух швеллеров и образцы пластинчатого типа.

Делаем теплообменник для печи своими руками

Для того, чтобы собственноручно изготовить теплообменник для кирпичной печи, понадобится металл 2,5 мм толщиной. Его конструкция будет такова: цилиндрическая верхняя емкость и прямоугольная нижняя соединены трубами. Самое главное – это сделать все сопрягаемые швы с минимальными зазорами, а уже размер самой печи и диаметр труб нужно рассчитывать исходя из размера самого помещения бани.

Итак, все готовые раскроенные детали нужно прихватить сваркой и проверить, насколько точно были выполнены все расчеты. После этого можно собирать теплообменник. И наконец, он проверяется на прочность таким образом: нижнюю трубу нужно заварить, в теплообменник – залить воду и выходное отверстие соединить с емкостью. Теперь, используя монометр для контроля давления, систему нужно заполнить сжатым воздухом. Если швы были выполнены качественно – они не станут течь. А вот если такие прорехи окажутся, из системы нужно слить воду и проблемные места снова заварить. Конечно, чем меньшей будет общая длина всех труб, тем лучше.

Теплоизолировать бак для воды или нет – зависит от того, будет ли он использоваться только по прямому назначению, или же им планируются прогреваться и смежные комнаты.

Правила безопасной эксплуатации теплообменника

Опытные печники советуют выбирать и эксплуатировать печь для бани с теплообменником ответственно, а потому не лишним будет ознакомиться с такими правилами:

  • Трубы от теплообменника нельзя крепить на неподвижные соединения к стенам – от нагрева первые расширяются и изменяют свои линейные размеры.
  • Мощность теплообменника не должна негативно влиять на мощность печи – всего отбираемое тепло не может превышать 10%. А потому слишком габаритные теплообменники – не лучший вариант, если сама печь не достаточно сильна.
  • Выносной бак для воды подбирать нужно так, чтобы после 2 часов топки бани в вода в системе была уже горячей. Но не раньше – иначе она будет закипать, и парилка будет перенасыщена паром. А вот слишком большой бак греть воду будет долго.
  • Если кирпичная печь с теплообменником уже разогрелась до высокой температуры, в нее крайне нежелательно наливать воду.
  • Чтобы уплотнить резьбу в месте соединения труб и теплообменника, нужно использовать только тот уплотнитель, который сможет выдержать высокую температуру.
Читать еще:  Как положить плиты перекрытия на газобетон

Если система предполагает естественный теплообмен – без насосов – то трубы для подачи в бак воды должны быть расположены так: холодная вода из бака самотоком стекает по трубе к печи, а горячая таким же образом поднимается снова к баку. Но все это будет работать, если трубы и прямой, и обратной подачи воды будут размещены под углом 2-5 градусов.

Современный строительный рынок предлагает достаточно видов банных агрегатов такого вида: это и мощная чугунная печь с теплообменником, и недорогие дровяные печи с теплообменником – цена последнего особо не влияет на стоимость самой печи. Важно только обратить внимание при выборе, чтобы сам теплообменник был изготовлен из качественной жаропрочной и жаростойкой стали.

Нет возможности купить оборудование? Можно сделать теплообменник для отопления частного дома своими руками

Проживание в частном доме в осенне-зимний период невозможно без системы отопления. Только она создает благоприятный микроклимат в помещении.

Не последнее место в ее конструкции занимает теплообменник. В частном доме без него не обойтись. Благодаря прибору тепло подается даже в удаленные комнаты. Существует несколько видов этого устройства, каждый из которых имеет слабые и сильные стороны.

Что такое теплообменник для отопления частного дома?

Теплообменник — это устройство, которое передает тепло от генератора к теплоносителю. В частных домах обычно используются поверхностные приборы. Благодаря таким теплообменникам тепло передается непосредственно через стенки агрегата.

Установка в котле

Устройство дает максимальный КПД в газовых, электрических и других котлах, работающих на твердом топливе. Внутри отопительного прибора устанавливают трубы в форме змеевика. Когда в котле начинает гореть топливо, прибор нагревается. Благодаря этому теплоноситель циркулирует по всей системе, передавая тепло внутрь помещения, и приходит обратно в змеевик.

Фото 1. Стальной проточный теплообменник для котла модели Vitopend 100, производитель — «Viessmann».

Если в доме в качестве основного прибора отопления используется не котел, а печь, то применение теплообменника также актуально, если строение имеет большую площадь. Печь не отапливает коттедж из-за маленькой мощности. По этой причине внутри устройства устанавливают змеевик. Он нагревает теплоноситель до высокой температуры, и это тепло благодаря радиаторам распространяется по всему дому.

Виды в зависимости от материала

В зависимости от материала изготовления выделяют чугунные и стальные приборы. У них есть свои достоинства и недостатки.

Чугунные

Основное достоинство устройств, изготовленных из чугуна, — продолжительный эксплуатационный период.

На материале не образуется коррозия при контакте с водой, поэтому устройство служит в течение длительного времени.

Недостаток чугунного изделия — повышенные требования к газовому оборудованию. Это объясняется тем, что участок, расположенный между теплой и сильно нагретой частью устройства — это уязвимая область, где на металле часто образуются трещины.

Предотвратить возникновение дефектов помогает промывка прибора. Такая процедура удаляет отложения в уязвимых участках теплообменника.

Внутри прибора есть место, где теплая вода сталкивается с холодной, т. е. участок, где теплоноситель возвращается в теплообменник из отопительной системы. Это зона риска возникновения низкотемпературной коррозии. Чтобы снизить возможность появления ржавчины, на обратке прибора фиксируют трехходовой кран смесительного действия.

Стальные

Такие теплообменники наиболее распространены. Это объясняется простотой обработки материала и их доступной ценой. Стальные изделия особенно популярны в отечественных приборах отопления.

Основные качества материала:

  • Повышенная прочность. Это защищает теплообменник от механических повреждений.
  • Пластичность. Такое свойство предотвращает появление трещин на приборе при нагревании.
  • Склонность к возникновению ржавчины. Коррозия образуется внутри и снаружи устройства. Это сокращает эксплуатационный период прибора.
  • Теплообменник из стали повышает расход топлива. Это происходит из-за утолщения стенок устройства и увеличения габаритов змеевика при изготовлении прибора. Производители вынуждены выполнять такие манипуляции для повышения инертности.

Разновидности по конструкции

По месту расположения теплообменники бывают внутренними и внешними.

Внешние

Размещается возле дымохода. Это емкость, которая «окружает» дымоход. Нагрев теплоносителя происходит за счет тепла, которое выделяют продукты при сгорании.

Внутрь емкости помещают часть трубы, которая отводит продукты горения. За такими теплообменниками проще ухаживать. Они легко демонтируются для очищения от накипи и устранения дефектов.

Внутренние

Это емкость, расположенная внутри печи, непосредственно над топкой. Устройство легко установить, но если появится необходимость очистить прибор от накипи или устранить дефекты, возникнут проблемы.

Установка в кирпичную печь

В печь теплообменник устанавливают для повышения теплоотдачи отопительного прибора.

Если в печи не установлен теплообменник, то теплоноситель распределяется неравномерно. Из-за этого вблизи источника тепла будет высокая температура воздуха, а в отдаленных местах — низкая.

Если к печи подключить радиаторы и залить воду в такую систему, то работа прибора станет сравнима с работой твердотопливного котла. Здесь также нагревается вода, стенки и каналы дымохода. Когда печь топится, теплоноситель движется от змеевика к батареям, а после прекращения топки берет энергию у нагретых стенок.

Справка! Теплообменник сокращает полезную площадь топки. Это приводит к необходимости следить за сгоранием топлива и чаще его добавлять. Правильное устройство водяного контура и его соотношение с размерами топки — решение проблемы.

Преимущества

  • Теплообменник легко изготавливается и монтируется своими руками.
  • Тепло в помещении обеспечивает непосредственно сама печь и теплоноситель, распределенный по батареям.
  • Устройство функционирует от любого вида твердого горючего.
  • Привлекательный внешний вид.

Правила изготовления и монтажа своими руками

Несмотря на большой выбор заводских моделей в специализированных магазинах, пользователи предпочитают делать устройства своими руками.

Это неудивительно, ведь самостоятельное производство позволяет учесть размеры той печи, куда монтируется изделие, и объем топки.

Устройство делают из трубок, по которым движется жидкость. Недостаток конструкции — возможность закипания жидкости при интенсивной топке. Чтобы этого не произошло, профессионалы советуют применять трубы большого объема.

Вода также закипает из-за слабого движения. Эта проблема возникает из-за неправильного монтажа. Чтобы она не появлялась, устанавливается насосная станция. Агрегат заставляет воду интенсивно циркулировать, что предотвращает ее застой.

Устройства для печей из кирпича выполняются из металла толщиной в 2,5 мм. Основу прибора составляют две емкости: верхняя в виде цилиндра и нижняя в виде прямоугольника. Трубы соединяют обе емкости. Диаметр труб зависит от размеров топки и площади помещения. Зазор между трубами должен быть минимальным. Все составляющие соединяются между собой с помощью сварки.

  • разбирается часть кирпичной кладки;
  • в топку на заранее подготовленный фундамент фиксируется прибор;
  • выполняется укладка кирпичей, в которой оставляют два отверстия для труб конструкции;
  • когда кладка готова, устройство подсоединяют к системе отопления.

Важно! После сварки, монтажа и заливки воды проверяется прочность прибора. Для этого конструкция заполняется сжатым воздухом. Давление контролируется манометром.

Если швы не протекают, устройство готово к эксплуатации. Если же во время тестирования между швов сочится вода, то вода сливается и используется герметик.

Теплообменник для печи

В бытовые отопительные печи по желанию заказчика, может быть вмонтирован теплообменник, который в зависимости от конструкции печи, может иметь различные размеры и нести различную функциональную нагрузку.

Виды теплообменников

  • Водогрейка
  • Отопительный
  • Воздушный калориферный

Печи с встроенным теплообменником

Печь с теплообменником и плитой

Теплообменник для нагрева воды обычно устанавливается в отопительно-варочных печах, после топки и нагревается отходящими газами. Размер теплообменника рассчитывается в зависимости от мощности печи так, чтобы вода в нём не закипала и не была холодной. Необходимо учитывать, что для нагрева воды, требуется много энергии, по этому температура газов, после прохождения теплообменника резко снижается и в печи с большой протяжённостью каналов, может образовываться конденсат.

Печь с теплообменником, духовкой и плитой, может иметь не более трёх каналов и невысокую трубу, иначе образования конденсата не избежать. Конденсат в печах образуется в следствии чрезмерного охлаждения газов в каналах, граница предельно низкой температуры на выходе из трубы должна составлять 100ᴼС.

Печь камин с теплообменником

Теплообменник в печах каминах, может быть водогрейным ( для бытовых нужд) и отопительным, который правильнее называть котлом, так как с его помощью функционирует радиаторное отопление. Такой котёл, в весенне-осенний период способен отопить две — три небольшие комнаты общей площадью до 40 М2, таким образом, печи камина с котлом будет достаточно для обогрева небольшого деревянного двухэтажного дома.

Печи камины с теплообменником, могут использоваться как в качестве основного вида отопления, так и в дополнение к другому источнику тепла. Расхожее мнение, что котёл устанавливается в топке — не верно, так как теплообменник постоянно снижает температуру в топке, что приводит к неполному сгоранию топлива и как следствие — быстрому зарастанию сажей газовых каналов. Сажа наросшая на стенки каналов, является мощным теплоизолятором, в итоге КПД у такой печи, крайне низкий. Котёл устанавливается после перевалочной стенки и находится в среде, уже по большей части сгоревших газов, которые несут достаточную температуру для нагрева теплоносителя и каналов. Котёл установленный за перевалочной стенкой, практически не соприкасается с открытым огнём и служит очень долго, в нём не образуется накипь ( в случае использования в качестве теплоносителя воды) и нагар ( в случае использования антифризов).

Теплообменник воздушный ( калорифер)

Калориферные теплообменники устанавливаются в отопительных печах в помещениях с высокими потолками, для быстрого воздухообмена между полом и потолком. Воздушные калориферы представляют из себя трубы круглого или прямоугольного сечения, встроенные в газовые каналы без уменьшения их сечения. При нагревании, создаётся естественная тяга, и начинается принудительная циркуляция воздуха. В помещениях с калориферами, необходимо чаще чем в других помещениях проводить влажную уборку, сами калориферы нужно тщательно пылесосить.

Теплообменник в банной печи

В последнее время, Русские бани всё чаще устраивают с разделёнными парной и помывочной, это значительно увеличивает срок службы самого строения. При таком устройстве, водогрейный бак выносится в помывочную и горячая вода из теплообменника поступает в него по трубам. Теплообменник как и котёл в печах, не стоит размещать в топке, так как вода будет постоянно кипеть.

Теплообменник для печи

В процессе горения, происходит ускоренное окисление, металл быстро даёт окалину, корродирует и прогорает, если теплообменник предназначен для отопительных целей, его можно изготавливать из чёрного металла, но если это водогрейка, чёрный металл всегда будет выдавать ржавую воду чтобы устранить эту проблему, нужен теплообменник из нержавеющей стали.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×