Теплообменник в печь для отопления

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.

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.

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.

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:

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.

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.

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.

Водяное отопление на даче: разводим тепло от печи по дому

все о биотопливе и твердотопливных котлах

• Биотопливо

• все категории
• Общая информация 241
• Брикеты из торфа 8
• Брикеты топливные 61
• Древесный уголь 36
• Дрова 34
• Пеллеты древесные 91
• Пеллеты из лузги 16
• Пеллеты из соломы 21
• Пеллеты из торфа 13
• Щепа, стружка, отходы 44
• Дымоходы 45
• Енергетические комплексы 10
• Камины, печи для дома 208
• Комплектующие 17
• Пиролизные котлы (печи) 25
• Твердотопливные котлы 111
• Отопление, энергосбережение 125
• Проекты и услуги 4
• Сбор и утилизация отходов 20

1. Основные материалы

• Теплообменник
• Трубы
• Теплоноситель
• Отопительные приборы

2. Принципы монтажа
3. Заключение

Во многих дачных домиках стоит сложенная из кирпича печь. Однако по мере того, как дом обрастает пристройками, ее возможностей часто перестает хватать. Тепло хочется развести по дальним комнатам.

Как сделать водяное отопление на даче своими руками?

ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Давайте подумаем, что нам понадобится для реализации проекта.

ТЕПЛООБМЕННИК

Его предстоит поместить прямо в топку или в самое начало дымохода. Традиционно для его самостоятельного изготовления используется обычная черная сталь, но не из-за каких-то особых качеств, а из-за дешевизны. Если у вас есть возможность изготовить теплообменник из жаростойкой нержавейки и ее цена вас не смущает – именно этот вариант будет наилучшим.

Какой формы и размера должен быть теплообменник? Все определяется исключительно формой топки и вашей фантазией. Это может быть змеевик, плоский или Г-образный бак объемом 20-30 литров, водяная рубашка или цилиндрической формы решетка из труб.

Капитан Очевидность подсказывает: чем больше площадь поверхности теплообменника, тем больше тепла он отберет у продуктов сгорания. Кроме того, важен максимальный перепад по высоте между входом и выходом.

Для дачи с периодическим или постоянным отсутствием электричества очевидный выбор – гравитационная система отопления. Насос не планируется, а раз так – диаметр розлива должен быть большим. Обычно используется труба не тоньше ДУ32; для дома большой площади (и, соответственно, с большей длиной отопительного контура) лучше взять трубу ДУ40 или даже ДУ50.

Почему водяное отопление дачи требует столь толстых труб? Ключевые слова – гидравлическое сопротивление. Оно тем больше, чем ближе друг к другу стенки трубы.

А вот для подводок к батареям отопления вполне можно обойтись трубой ДУ20. Для одного отопительного прибора ее пропускной способности хватит с запасом.

Какой материал стоит предпочесть? Чаще всего используется стальная труба, но это скорее дань традиции, чем необходимость. В штатном режиме температура воды в отопительной системе не поднимается выше точки кипения, а значит – можно смело использовать металлопластик или полипропилен.

ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ

Строго говоря, хоть мы и собираемся смонтировать водяное отопление для дачи своими руками, в качестве теплоносителя воду лучше не использовать. Дача есть дача: присутствовать на ней всю зиму вы не будете. Что произойдет с водой в контуре при отрицательных температурах – объяснять не нужно.

Что можно использовать вместо воды?

• Солевой раствор. Если на 100 массовых частей воды добавить 40 частей обычной поваренной соли, полученная смесь будет замерзать не при 0, а при -20 градусах.
• Теплоноситель на основе глицерина. Он дорог, но контур мы заполним всего один раз. Предел температуры, при которой глицериновые теплоносители сохраняют текучесть – -30С.

Обратите внимание:даже при более низкой температуре глицерин твердеет, не расширяясь при этом. Трубы и батареи не будут разорваны.

• Пропиленгликоль. Он не токсичен, в отличие от этиленгликоля; от воды этот теплоноситель, однако, отличается меньшей удельной теплоемкостью. К тому же пропиленгликоль менее текуч.

ОТОПИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Случаи, когда печи для дачи с водяным отоплением используют незамерзающий теплоноситель, имеют одну особенность: желательно, чтобы общий объем системы отопления был минимален. Просто ради уменьшения расходов: в отличие от воды, его придется покупать.

С сечением розлива ничего не поделать: с тонкими трубами гравитационная система просто не сможет работать. А вот объем отопительных приборов лучше сделать минимальным.

Золотой серединой между эффективностью и дешевизной оказываются алюминиевые секционные радиаторы отопления. При цене 250-300 рублей за секцию они обладают минимальным внутренним объемом и быстро прогреваются. Каждая секция отдает до 210 ватт тепла.

ПРИНЦИПЫ МОНТАЖА

Как подключаются к батареям печи с водяным отоплением для дачи? Есть ли какая-то инструкция по монтажу?

В общем-то, единственно отличие от типичной гравитационной системы – теплообменник внутри кирпичной печи вместо дровяного котла.

В остальном все устройство отопления весьма традиционно.

• Система может быть открытой или закрытой. В первом случае в верхней точке контура монтируется открытый расширительный бак, который заодно позволяет воздуху покинуть контур. Во втором случае вверху ставится ручной или автоматический воздушник, а мембранный бак монтируется в любой части контура. Его объем берется примерно равным 10% емкости отопительной системы.
• От установленного внутри печи теплообменника розлив сразу поднимается в верхнюю точку контура, формируя так называемый разгонный коллектор. Остальная часть розлива прокладывается с небольшим постоянным уклоном. Стекая по ней, теплоноситель постепенно отдает тепло радиаторам. Уклон нужен и для обеспечения движения остывающей воды самотеком, и для того, чтобы весь воздух был вытеснен в верхнюю часть отопительной системы.
• Отопительные печи для дачи с водяным контуром обычно отапливают сравнительно небольшие по площади дома, в которых уместна простейшая разводка барачного типа – ленинградка. Дом опоясывается кольцом розлива, в который, не разрывая его, врезаются радиаторы. Там, где они выше основного контура, в радиаторах устанавливаются воздушники – краны Маевского, обычные вентиля или даже водоразборные краны.

Разумеется, кирпичные печи – далеко не единственное решение. Чугунные и стальные изделия фабричного изготовления, выполняющие ту же функцию, вы увидите в приложенном к статье видео.