Sk-mirastroy.ru

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

Теплообменник для печки

Теплообменник в кирпичную печь для отопления

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

Виды печей, и все ли подходят для обогрева дома

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

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

Принцип работы печи с теплообменником

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

Кирпичные печи делят на две основные группы:

  • удерживающие тепло;
  • быстроостываемые.

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

Минусы водяного отопления

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

Профессионалы советуют остановить выбор на специальных незамерзающих жидкостях.

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

Виды регистров, особенности и преимущества

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

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

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

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

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

Что нужно учесть при строительстве печи

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

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

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

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

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

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.

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.

Читать еще:  Укладка тротуарной плитки на бетонное основание

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.

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.

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.

Читать еще:  Как посчитать объем стены

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).

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.

Читать еще:  Гипсовые панели для стен в интерьере комнаты

Самодельная печь с теплообменником своими руками показана на видео:

Устройство теплообменника для печи своими руками

Традиционно для отопления частных домов используются печи. Однако в силу конструкционных особенностей или увеличения площади помещения их мощности бывает недостаточно для эффективного обогрева всего строения. В таком случае приходится искать пути для повышения теплоотдачи при тех же затратах. При желании можно сделать теплообменник для печи своими руками. Это значительно повысит уровень теплоотдачи.

Выбираем материал

Змеевик традиционно изготавливается из трубы, протяженность и диаметр которой определяются желаемым уровнем теплоотдачи. Эффективность работы конструкции будет зависеть от теплопроводности используемого материала. Чаще всего используются трубы:

  • медные с коэффициентом теплопроводности 380;
  • стальные с коэффициентом теплопроводности 50;
  • металлопластиковые с коэффициентом теплопроводности 0,3.

Медный или металлопластиковый?

При одинаковом уровне теплоотдачи и равных поперечных размерах длина металлопластиковых труб будет в 11, а стальных в 7 раз больше, чем медных.

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

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

Ищем подручные средства

Учитывая высокую стоимость материалов, будет уместно рассмотреть возможность использования уже отслуживших свое изделий, но еще не выработавших полностью ресурс. Это не только снизит затраты на изготовление теплообменника, но сократит время на выполнение монтажных работ. Как правило, предпочтение отдается:

  • любым радиаторам отопления, не имеющим течи;
  • полотенцесушителям;
  • радиаторам от автомобилей и другим похожим по конструкции изделиям;
  • проточным водонагревателям.

Конструктивные особенности

Чаще всего в качестве теплообменника выступает металлический бак емкостью до 5 литров с вмонтированными патрубками. Непосредственный контакт с огнем отсутствует. Прибор позволяет нагреть холодную воду, которая затем поступает в радиаторы или съемный бак большей емкости, расположенный в этой же или соседней комнате.

В результате, протапливая печь в одной комнате, можно будет обогреть и другую. По своему конструктивному исполнению теплообменник для печи может быть внешним и внутренним.

Внешний

Такой тип очень напоминает резервуар, заполняемый теплоносителем. Внутри емкости располагается часть трубы, используемая для отвода продуктов горения. По своему конструктивному исполнению внешний теплообменник более сложный, чем внутренний, так как предъявляет повышенные требования к выполнению сварочных работ.

Однако его техническое обслуживание осуществлять намного проще. При необходимости резервуар может быть демонтирован с целью удаления накипи или устранения протечки.

Внутренний

Монтируется над топкой прямо внутри печи. Отличается простотой монтажа, но при необходимости проведения технического обслуживания могут возникнуть определенные трудности. Особенно если печь выложена из кирпича.

Чтобы этого избежать, в момент разработки конструкции стоит позаботиться о ремонтопригодности будущего теплообменника.

Выбираем конструкцию прибора

Выбирая подходящий теплообменник для печи, стоит стремиться к тому, чтобы общая площадь поверхности готового изделия была наибольшей. Это позволит обеспечить наиболее эффективный обогрев помещения.

Змеевик

Наибольшее распространение получили регистры (змеевики). Такие теплообменники варят из гладкостенных труб диаметром 40 – 50 мм. Внешне они напоминают решетку характерной Г-образной формы. Для их изготовления можно использовать не только круглые, но и профильные трубы с близкой площадью поперечного сечения.

Обратку и выход горячей воды можно располагать как с одной стороны регистра, так и с разных.

Вариант выхода определяется конструктивными особенностями самой печи и схемой разводки труб в системе отопления.

Следующими по популярности можно назвать прямоугольные или цилиндрические баки, внутри которых располагается труба или змеевик. Длина такого теплообменника зависит от параметров топливника печи.
Теплообменник, устанавливаемый на дымоход, как правило, имеет цилиндрическую форму. Внутри него проходит труба, диаметр которой равен диаметру дымохода. Патрубки привариваются снизу. Может использоваться как для обогрева помещения, так и для нагрева воды.

Такая конструкция требует особого внимания. Из-за быстрого остывания продуктов сгорания значительно снижается тяга в самом дымоходе. Это способствует замедлению горения топлива.

Установка изделия на отопительно-варочную печь требует особого внимания. Необходимо позаботиться о том, чтобы горячие газы проходили над его верхней полкой и входили в дымоход в передней части топливника.

В таком случае плита для приготовления пищи может располагаться прямо над теплообменником. Допустимо также изготовление регистра без верхней полки. Так называемая полка состоит из нижней и боковых частей, соединенных между собой трубами.

Правила конструирования

При проработке конструкции важно обеспечить соблюдение следующих условий:

  • внутренние пустоты в теплообменнике должны быть больше 5 мм. При меньшей ширине возможно закипание воды;
  • для избегания прогорания материала следует использовать трубы с толщиной стенок более 3 мм;
  • необходимо обязательно предусмотреть зазор 10 – 15 мм между стенкой топки и теплообменником для компенсации расширения металла при нагреве.

Приступаем к монтажу

Последовательность выполнения работ зависит от конструктивных особенностей теплообменника.

Установка прибора с регистром

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

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

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

Монтаж устройства с емкостью

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

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

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

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

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

О чем следует помнить?

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

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

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

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

Зачем печи встроенный теплообменник?

Каждый, кто выбирает банную печь, стоит перед огромным выбором: и дровяные печи есть, и газовые, и электрические, и для маленьких парных, и для больших, и с теплообменником и без. Для своей родной баньки хочется выбрать что-то максимально практичное, удобное, качественное и просто приятное глазу.

Это раньше люди ставили в баню самую обычную печь и чан с водой, которая нагревалась во время прогрева парной, тут же и парились, и мылись, и отдыхали. А сейчас в цене комфорт и Ваше время, поэтому мы предлагаем более практичные и универсальные решения.

Если вы планируется использовать баню не только для того, чтобы попариться и хорошо провести время, но и соблюсти гигиену, то вам, конечно же, нужна горячая вода. Но для этого не нужно ставить водонагреватель. Мы предлагаем вам простой вариант — печь со встроенным теплообменником, который исполняет роль водонагревателя.

Такие печи идеально подойдут для тех, у кого в бане есть комната отдыха, моечное отделение, парное Решать вопрос нагрева воды для помывки в бане можно различными способами. Но если вы планируете поставить в бане хорошую печку, дровяную или газовую, то никакое дополнительное оборудование для этой цели и не требуется.

Существует несколько видов теплообменников. Например, часто распространенный вид — змеевик. Или соединение двух металлических емкостей: цилиндра и параллелепипеда. Теплообменники бывают навесные и встроенные. Навесные теплообменники называют — теплообменниками самоварного типа.

Навесные теплообменники нагреваются посредством выбрасываемых в дымоход газов. Вода быстро нагревается в баке и остается горячей на протяжении всего времени топки бани. При обустройстве дымохода вначале устанавливают теплообменник самоварного типа, а затем уже дымоотводную трубу. Обязательно нужно следить за наличием в теплообменнике воды, поскольку в сухом состоянии он может перегреться и потерять свои герметические свойства. Недостаток такой конструкции заключается в том, что она довольно громоздкая + требует дополнительных финансовых вложений.

Печи со встроенными теплообменниками это более практичный вариант для нагрева воды в баке расположенном в соседнем с парилкой помещении — помывочной. Встроенный в конструкцию печи теплообменник имеет вид герметичного плоского бака разной емкости (зависит от модели печи). В этот резервуар вварены два патрубка с нарезанной на их концах резьбой. К ним присоединяются водопроводные трубы, ведущие к выносному баку большого объема (до 100 л). В печи теплообменнику отведено место непосредственно внутри топки. Необходимо именно перед началом топки печки заполнять систему водой, поскольку разогретый сухой теплообменник под воздействием высокой температуры от горящего пламени деформируется и потеряет свою герметичность и начинает просто протекать. Встроенный теплообменник позволяет экономить на топливе, т.к. нагревается за счет тепловой энергии, идущей на обогрев парилки и камней.

Основные достоинства печи со встроенным теплообменником:

  • Эффективность и скорость нагревания встроенного теплообменника значительно выше по причине установки его непосредственно в топке.
  • Значительно экономится пространство парилки за счет идеального сочетания отопительного прибора и нагревателя воды.
  • Бак, в котором нагревается вода, может быть удален на существенное расстояние от печки.
  • Устройство используется в бане, как для нагрева воды, так и для создания высокой температуры, а также образования пара в парилке.

Компания TMF предлагает разные варианты печей со встроенными теплообменниками: дровяные печи «Ангара 2012», «Гейзер», «Тунгуска», «Аврора», линейку газовых печей «Таймыр» и другие.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector