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

Дымоход буржуйки имеет выход в стену, поэтому теплообменник монтируется прямо на дымоотводящую трубу на небольшой высоте от плиты – 20-30 см. Если потолок высокий, его можно поднять выше или вывести выходное отверстие наружу

Теплообменники для печей с водяным контуром своими руками

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

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

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

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

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

Виды теплообменников

Простое устройство может быть эффективным по-разному – в зависимости от вида. Классификацию проводят по нескольким критериям. Различные модели заводских или кустарных теплообменников, например, в баню, отличаются:

  • конструкцией,
  • местом установки,
  • материалом.
Читайте также:
Утеплитель для бани с фольгой: особенности монтажа

Эти факторы влияют друг на друга и на особенности теплообменного агрегата в целом: его стоимость, КПД, производительность, объем системы, сложность установки и пр.

Конструкция

Конструктивные отличия во многом зависят от назначения изделия. Например, нагрев воды для мытья предполагает существенный объем и интенсивную теплопередачу. А использование только для отопления требует постепенной передачи тепла теплоносителю.

  • Змеевик – гнутая под разными углами труба. Быстро прогревается, но часто не обладает достаточным объемом. Подходит для монтажа в дровяную топку, за топку, в каменку, на дымоход (если змеевик — спиралевидный).
  • Регистр – аналог трубного радиатора, пожалуй, самый популярный, универсальный, энергоэффективный. Как правило, это несколько труб большого диаметра, соединенных тонкими трубками. Выбор конкретной формы и места установки ограничен фантазией автора, а также общей схемой.
  • Дипломат – одна или несколько соединенных между собой емкостей с патрубками. Это распространенная модель, простая в сборке и монтаже. Печь для бани с теплообменником такого типа обеспечит тепло, жар, горячую воду. Недостатки – существенный объем снижает скорость прогрева, ограничивает выбор места для монтажа. Примитивная форма не способствует полноценной теплопередаче, мешая прогреву частей самой печки. Поэтому хорошо подходит только для монтажа внутрь каменки (если речь о бане), за нее или за топку.
  • Водяная рубашка – кожух, устанавливаемый на прогреваемые изнутри части теплогенератора. Зачастую это цилиндр с патрубками, надетый на дымоход. Сложен для кустарной сборки, подвержен протечкам, зато не требует разборки печки для монтажа и достаточно эффективен.

Выбор модели обычно связан не столько с КПД и ценой, сколько со сложностью установки. Например, некоторые модификации водяных «рубашек», «змеевиков» и «дипломатов» монтируются без разборки печи. Максимум – модернизация части трубы или замена чугунной плиты (для готовки) на «дипломат».

Теплообменные регистры, как правило, предпочтительнее других устройств. Однако устанавливаются они только при строительстве новой печки или серьезной переделке старой.

Материал

Проектируя печь либо камин с каким-либо теплообменником, инженер (или печник) учитывает параметры материалов. Необходимые свойства – огнеупорность, эластичность, стойкость к коррозии, теплоемкость, теплопроводность. Обладают этими характеристиками только металлы.

  • Сталь прекрасно подходит по всем параметрам, кроме стойкости к коррозии. Однако если теплоноситель залит всегда, ржаветь она не будет.
  • Нержавеющая сталь не имеет недостатков, кроме высокой цены и сложности сварки. Оцинкованная сталь почти не применяется из-за токсичных выделений, связанных с высокими температурами.
  • Чугун, недостатки которого – сложность сварки и высокая вероятность образования трещин (из-за резких перепадов температуры при неравномерном нагреве).
  • Медь, которая всем хороша, кроме высокой цены и соединением частей пайкой. Припой «не держит» сильный нагрев, если слита вода, поэтому применение меди ограничено.
Читайте также:
Турник на потолок - доступно каждому

Выбор, как правило, связан с наличием или доступностью материала. Нередко встречаются банные печи с чугунным теплообменником, представляющим собой доработанную батарею. Доработка заключается в проварке стыков секций и заглушек в лишних отверстиях. Тем самым получают теплообменный регистр, обладающий всеми нужными свойствами. Его недостаток – громоздкость, ограничивающая выбор места.

Способы увеличения КПД

Печи-буржуйки изготавливаются различных форм и размеров. Но их объединяет один недостаток — низкой коэффициент полезного действия. Более половины тепловой энергии, в прямом смысле слова, вылетает в трубу. Нерациональное использование тепла привело к тому, что владельцы этих отопительных приборов начали задумываться о возможных изменениях конструкции печи для повышения ее эффективности. Решением этой проблемы могла стать частичная модернизация буржуйки. Единой концепции решения этого вопроса не было, и каждый обладатель печи стал самостоятельно, методом проб и ошибок, решать проблему.

Увеличение КПД буржуйки — это получение дополнительного количества тепла от отопительного прибора при неизменном количестве сожженного топлива. Этого можно добиться несколькими способами:

  • изменением теплопередающей поверхности,
  • увеличением теплосъема;
  • использованием более калорийного топлива;
  • увеличением теплоемкости печи.

Буржуйка отдает тепло в окружающее пространство не только корпусом, но и металлической дымовой трубой. Увеличить поверхность теплопередачи прибора можно, пересмотрев его размеры в большую сторону. Такой вариант возможен при создании печи своими руками. Имея уже изготовленную буржуйку, выполнить его можно другим способом. Обычно к дымоходу из металлической трубы приваривают уголок. Располагают его вершиной к элементу по всей длине. Установку уголка проводят вокруг трубы. Таким образом, площадь теплопередающей поверхности можно увеличить в 3-4 раза, в зависимости от размеров уголка.

Другим вариантом увеличения поверхности теплопередачи является изготовление дымовой трубы, проходящей внутри помещения большой площади. Для этого изготавливают дымоход с поворотами. Их выполняют в виде плавных переходов. Создавать повороты под прямым углом нежелательно, так как буржуйка может начать дымить. Последний участок дымохода устанавливается вертикально. На нем делают карман с лючком для чистки сажи.

При невозможности удлинить трубу изменяют ее конструкцию. На патрубок, выходящий из корпуса печи, приваривают цилиндры, выполненные из трубы диаметром 300-400 мм. Между собой они соединяются отрезками труб диаметром не менее чем у дымового патрубка. Вварку их проводят несоосно для увеличения пути прохождения дыма.

Изготовление теплообменника своими руками

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

Читайте также:
Сравнение затрат на строительство дома из бруса и газобетона

Расходные материалы

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

Алгоритм сборки

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

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

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

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

Подготовив материалы приступаем:

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

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

Примеры чертежей, по которым проводить работы:

Как установить?

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

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

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

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

Читайте также:
Что сначала клеить – обои или потолочный плинтус: нюансы монтажа поверх оклеенных стен

Газовое оборудование

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

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

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

котёл_газовый

Газовое оборудование имеет свои нюансы

Установка теплообменника в банной печи

При выборе теплообменника следует, прежде всего, отталкиваться от объемов и мощности топочной камеры печи. Мощная печь, скорее всего, уже будет содержать в себе теплообменник.

Однако такая вода лучше всего подходит для обогрева контура. Так как она имеет высокую температуру на выходе, что создает разность давления, которое заставляет воду двигаться по трубам. Внутренний теплообменник не способен произвести большое количество горячей воды.

  • Решением проблемы может стать выносной, самоварный бак. При этом стоит учитывать, что дым в печи с внутренним теплообменником имеет меньшую температуру, нежели в обычной печи. Разность может составлять 50-100 градусов. Поэтому дополнительный теплообменник здесь дожжен быть небольшого объема в 20-80 литров.
  • Бак для трубы агрегата без внутреннего теплообменника может быть и значительно большего размера – до 150 литров.
  • Изготовление и установка внешних баков не требует дополнительных усилий. Для этого используются металлические листы или готовые баки. Монтируются они одновременно с созданием трубы. При этом сама труба может иметь более короткую длину, так как на выходе в стену или крышу температура в ней будет существенно ниже обычной.
  • Сложность в установке встроенных теплообменников связана не с ними самими, так как они полностью интегрированы в печь, а с монтажем отеплительного контура.

Если дополнительный насос здесь не запланирован, то длина труб не должна быть больше 10 метров. Для большей длины контура следует устанавливать насосы для принудительной циркуляции.

Читайте также:
Экономичные электрообогреватели нового поколения - выбираем лучший!

Важно! Эксплуатировать постоянно агрегат со встроенным теплообменником без воды нельзя. Так как конструкция печи рассчитана на охлаждение за счет воды. Без нее металл в топочной камере будет перегреваться и деформироваться.

При выборе и установке теплообменника не стоит также забывать и о том, что любые емкости с водой требуют обслуживания и регулярного очищения от накипи. Эксплуатировать баки в этом плане значительно проще.

Каждый хозяин сам себе выбирает, как ему сделать баню более комфортной и высокотехнологичной. Но всегда будет разумным сочетание сразу нескольких способов, а домашние и гости это безусловно оценят.

Принцип работы воздушного теплообменника

Основное назначение теплообменника – передавать энергию от продуктов горения в дымоходе теплоносителю, в качестве которого выступает вода или воздух. Установленные в дымоходах теплообменники (это относится к водяным модификациям) часто называют экономайзерами.

Эти устройства собирают и передают в помещение тепло, которое просто уходит в атмосферу, благодаря чему вырабатываемая печью тепловая энергия используется по максимуму. Кроме обычной водопроводной воды иногда используют и другие жидкости – масло или «незамерзайку».

В связи с этим все устройства делят на две большие категории:

  • воздушные;
  • жидкостные (водяные).

Выбор того или иного вида зависит от нескольких факторов. Важнейшие из них – это конфигурация и материал дымохода, а также характеристики самого прибора.

Схема воздушного теплообменника

Схема воздушного теплообменника. Он считается менее эффективным, чем жидкостный аналог, но имеет простую конструкцию, что делает его подходящим для самостоятельного изготовления

Разберем, как работает воздушная модель. Конструкция устройства проста: прочный корпус с перегороженным внутренним пространством. Роль перегородок играют пластины или трубки, основная функция которых – затормозить движение нагретых газов и направить тепло в нужное русло.

Некоторые перегородки (заслонки) не припаивают, а делают подвижными. С помощью задвигания/выдвигания металлических пластин можно регулировать силу тяги, тем самым снижая или увеличивая производительность обогревательного прибора.

Воздушные теплообменники называют конвекторами, та как в основе их работы лежит принцип конвекции. Холодный воздух из помещения попадает внутрь устройства, где от воздействия горячих дымовых газов повышается его температура. В нагретом состоянии он через другое отверстие движется дальше – обратно в помещение или в отопительную систему.

Читайте также:
Шкаф на балконе: интересные идеи и полезные советы

Рекомендации пользователей

Рекомендуют монтировать теплообменник ещё во время кладки новой печи. В противном случае объём топливника надо уменьшить. Общую обкладку кирпичом выполняют только после того, как устройство смонтировано. Между частями печи обязательно оставляют зазор.

Качественный металл толщиной минимум 2,5-5 миллиметров – оптимальный выбор для создания теплообменников на банную печь собственными руками. Теплоносителями могут быть в равной степени вода и антифриз.

Эффективность работы печи выше, если использовать теплообменник. Тогда проще обеспечить равномерный прогрев всех помещений, вне зависимости от расстояния до источника энергии.

Газовое оборудование

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

alt

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

котёл_газовый

Газовое оборудование имеет свои нюансы

Изготовление теплообменника своими руками

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

Расходные материалы

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

Алгоритм сборки

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

Читайте также:
Стеклохолст — как с ним работать, чтобы сделать потолок идеально ровным

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

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

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

Подготовив материалы приступаем:

  • Изгибая трубу, наматываем её на заготовленную болванку для получения спирали;

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

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

Примеры чертежей, по которым проводить работы:

Как установить?

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

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

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

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

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

Обвязка первичных и вторичных колец

Эту схему применяют в сложных системах с большим числом потребителей, работающих в разных температурных режимах.

  1. К котлу подключают короткий контур с основными теплосъемными устройствами (например, радиаторами нижнего этажа и бойлером косвенного нагрева). Это первичное кольцо.
  2. К контуру подсоединяют петли – «теплые полы», поэтажные ветки с радиаторами и т. д. Это вторичные кольца.
Читайте также:
Экономичные электрообогреватели нового поколения - выбираем лучший!

Каждая часть оснащена своим циркуляционным насосом. В первичном кольце помпа работает постоянно, и теплоноситель здесь движется непрерывно. При необходимости запускаются нагнетатели во вторичных петлях, вызывая циркуляцию среды и здесь. Запитанные от них потребители получают тепло.

Если помпу во вторичном кольце выключить, движение воды в нем прекратится, т. к. давление в точках подсоединения к первичному контуру одинаково. Для этого их разносят на расстояние не более 4 диаметров трубопровода.

Схема обвязки первичных и вторичных колец.

Температурный режим во вторичном кольце регулируют 2 способами:

  • запуском и остановкой помпы;
  • изменением скорости ее вращения.
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: