Самодельные теплообменники для котлов отопления. Изготовление своими руками отопительного теплообменника

Собрать теплообменник своими руками заставляют самые разные обстоятельства. Так, подобным обстоятельством может стать уникальная планировка здания. Нестандартные строения зачастую невозможно обогреть с помощью обычных батарей, поэтому приходится разрабатывать и изготавливать отопительную систему самостоятельно.

Теплообменник для печи, изготовленный своими руками, понадобится и в случае, когда дом расположен в удаленной местности и не имеет центрального отопления. Кроме того, самодельный змеевик пригодится при наличии трудностей с газификацией или электроснабжением.

Самодельный обменник тепла хорош тем, что не только позволяет отапливать ваш дом, но и дает возможность получить горячую воду для хозяйственно-бытовых целей. В результате данный аппарат будет снабжать ей кухню, ванную комнату и баню.

Существует несколько видов теплообменников:

• водяной;
• воздушный;
• встроенный;
• внешний.

Тип змеевика выбирается в зависимости от количества печей, размещенных в доме, площади, занимаемой тем или иным помещением, а также материала стен. Практически все нагревательные устройства, построенные по принципу расширения горячей воды, монтируются внутри помещения.

Внешний и внутренний вид

Теплообменник для печи своими руками собирается снаружи помещения в тех случаях, когда внутри не хватает места для проведения сборки змеевика. Аппарат, а именно его резервуар, выносится за стены строения. С системой отопления внутри дома он связывается при помощи трубопроводов различного диаметра.

Внешним может быть как водяной теплообменник, так и воздушный. Нагревает подобное устройство специальная печь с помощью особой трубы, отводящей наружу продукты горения. Тепло, образующееся при горении, можно использовать для обогрева небольших по площади помещений, для этого тепловой обменник устанавливают прямо в дымоход.

К плюсам подобного нагревательного элемента можно отнести простоту технического обслуживания и ремонта, а к минусам — сложность исполнения. Дело в том, что придется монтировать аппарат на открытом воздухе и дополнительно потребуется перестройка такого элемента жилого дома, как кирпичная печь.

Конструкция теплообменника внутреннего типа несколько проще. Например, его можно разместить прямо в печи, над топкой. Для этой цели можно использовать внутреннее пространство камина. Конструкция обменника будет зависеть от конструкции домашней печи или камина.

Перед началом работ имеет смысл проконсультироваться с опытным специалистом в области обустройства отопления зданий. Он подскажет, стоит использовать регенеративный теплообменник или при проведении монтажных работ лучше всего в конструкции системы обогрева помещения применить смесительные теплообменники. На основании полученной от него информации владелец жилья сможет точно рассчитать стоимость проведения строительных работ, что напрямую влияет на то, какая конструкция теплообменника будет выбрана.

К сожалению, отопление при помощи описываемого устройства любого типа подразумевает получение значительно менее высокого КПД по сравнению с котлами, созданными при промышленном производстве. К минусам работы с таким устройством можно отнести невозможность установки на него приборов, обеспечивающих автоматический контроль за интенсивностью нагрева теплового носителя (воздуха, воды и т.д.).

Схема устройства обменника тепла

Схема роторного теплообменника обычно является достаточно стандартной и имеет такие же конструктивные элементы, которыми обладает регенеративный теплообменник. К таким элементам относят:

• кирпичную печь;
• нагревательный резервуар;
• трубки;
• трубопровод для подключения системы отопления;
• нагревательный элемент.

Печной змеевик, смонтированный в виде контура замкнутого типа, позволяет успешно заменить котлы типа TLO, которые являются энергонезависимыми. В таком виде могут быть построены смесительные теплообменники.

Схема отопления и горячее водоснабжение должны включать в себя и дополнительные элементы, такие как отопительный прибор, имеющий медный теплообменник, краны и запоры, систему водоотведения и т.д. При этом стоит знать, что медный теплообменник для отопления может использовать в качестве теплоносителя не только воду, но и специальные незамерзающие жидкости.

Если владелец жилья решил применить тип теплообменника, использующий в качестве теплоносителя воду, то стоит продумать и смонтировать систему подачи воды в контур. Это можно сделать с помощью подачи жидкости непосредственно в бак или же непосредственно в трубопровод в «обратку». Этот вариант подключения системы подачи воды позволит изготовить теплообменник, не имеющий при смешении жидкости резкого перепада температуры.

При обустройстве отопления следует предусмотреть установку на его элементах фильтров. Это позволит отопительной системе прослужить значительно дольше.

При монтаже системы следует придерживаться нескольких народных советов о том, как сделать теплообменник своими руками. Например, в качестве одного из его элементов можно использовать автомобильные радиаторы, хорошо отдающие тепло, что позволяет снизить расходы на отопление. Такой теплообменник для печки стоит относительно недорого, что позволяет сэкономить при осуществлении монтажа отопительной системы достаточно серьезную сумму.

При использовании схемы обменника, основанной на естественной циркуляции теплоносителя, максимальная длина одной «нитки» отопления не должна быть более 3 м. Изготовить теплообменник, позволяющий превысить это ограничение, в принципе возможно, но его КПД будет очень низким. Поэтому следует правильно рассчитывать габариты устройства.

Стоит при этом ориентироваться на мощность и размеры кирпичной печи, вид используемого топлива, места установки печи и на стандартную пропорцию — 1 кв. м поверхности обменника тепла равен 10 кВт. Следующий нюанс при строительстве такого устройства, как теплообменник для печки, заключается в том, что он не должен отбирать у печи более 1/10 вырабатываемой энергии. Для того чтобы уменьшить расходы на отопление, в качестве материала для труб обменника лучше всего использовать медь.

При проведении расчета для аппарата стоит заложить некоторый запас мощности. Если схема отопления не предусматривает естественной циркуляции воды, придется установить насос.

Монтаж теплообменника и его проверка

Специалисты знают, что обменник лучше всего монтировать одновременно со строительством печи. Таким образом владелец жилья избежит необходимости разбирать старую печь или разрушать часть ее кладки.

Для монтажа данного устройства необходимо:

• подготовить фундамент печи и установить на него змеевик обменника;
• при кладке печи оставить входные и выходные отверстия для труб радиатора;
• после окончания кладки дать раствору высохнуть, после чего произвести проверку получившейся отопительной системы.

Как проверить теплообменник, можно узнать из технической литературы. Самый простой способ — это просто подать воду в систему и зажечь печь. В результате вы проверите сварочные швы радиатора, соединения труб.

Если не циркулирует жидкость или вы обнаружили течь, нужно перебрать всю систему. Чтобы этого не произошло, при изготовлении резервуара обменника необходимо использовать сталь толщиной 2,5 мм, а швы должны быть минимальной ширины.

Стоит обратить внимание на обеспечение пожаробезопасности изготовленного теплообменника. Нельзя допускать появления открытого огня или утечек газа или электричества. Если владелец самостоятельно изготовил теплообменный элемент отопительной системы, то для ввода ее в эксплуатацию следует пригласить опытного сантехника, который заметит дефекты и даст рекомендации по устранению.

Если монтаж отопления проводит специализированная компания, то ее специалисты самостоятельно составят необходимую схему, произведут расчеты теплообменника и системы отопления.

Теплообменники – это общее название приспособлений, объединённых принципом работы.

Они применяются в химической, нефтяной, газовой, прочих промышленных отраслях.

В быту их используют для повышения КПД самодельных печей, в бойлерах косвенного нагрева, для совместной работы разных теплоносителей, когда один из них более дорогой (чтобы сэкономить средства), в общем, везде, где нужно охладить, нагреть или передать температуру жидкости или газу.

Как это работает, для чего и каким образом можно сделать теплообменник своими руками.

Итак, назначение приспособления – передавать температуру от одной среды к другой. Источниками тепла и теплоносителями могут быть различные жидкости, газы и пар. Нестабильные среды разделяются материалом, имеющим для этого подходящий показатель теплопроводности. Простейший пример теплообменника – обычный комнатный радиатор. Источник тепла – вода в отоплении. Нагреваемая среда – воздух в комнате. А разделяющий материал – металл, из которого сделан радиатор.

Большую роль в том, какой использовать промежуточный материал, имеет его степень теплопроводности. Лидерами по этому показателю являются серебро и медь. Но по понятным причинам, чаще всего применяется медь.

Устройство теплообменника

Медь в 7,5 раз лучше передаёт тепло, чем сталь, а пластик в 200 раз хуже, чем сталь. Получается, что при прочих равных условиях, 1,7 метра медной, 12 метров стальной и 2000 метров пластиковой трубы передадут одно и то же количество тепла.

Виды

По назначению, разделяют теплообменники на:

1. Охладительные.
2. Нагревательные.

Нагреватели же наоборот, содержат в себе разогретый газ (жидкость), который делится теплом с циркулирующей холодной жидкостью (газом).

Устройство поверхностного теплоомбенника

И «нагреватели» и «охладители» могут различаться по конструкции:

1. Поверхностные (тот случай, когда среды контактируют через промежуточную поверхность).
2. Регенеративные (поочерёдная подача холодной и горячей среды к специальной насадке, которая, нагреваясь и охлаждаясь, регулирует температуру сред).
3. Смесительные (подача одной среды непосредственно в другую и их перемешивание).

Надо сказать, что поверхностные теплообменники используются чаще всего. Они значительно отличаются по форме. Здесь можно выделить три типа:

1. Пластинчатые (множество пластин, собранных в кассеты, по лабиринтам которых проходит жидкость).
2. Змеевики (тонкая трубка, закрученная в спираль).
3. Труба в трубе.

Отопление на двух видах топлива может быть очень удобным, особенно когда возникают перебои с одним из источников обогрева. имеют две камеры сгорания и производятся в разных исполнениях: газ – электричество, газ – уголь и так далее. Конструкцию системы и способы монтажа рассмотрим далее.

Особенности выбора терморегулятора для радиатора отопления рассмотрим .

Привычные способы отопления в некоторых ситуациях могут оказаться неудобными. Отопление без газа и дров может быть хорошей альтернативой..html рассмотрим способы организации обогрева помещения без использования дров и газа.

Изготовление теплообменника «труба в трубе» своими руками

Принцип работы, плюсы и минусы

По названию понятно, что теплообменник представляет собой большую трубу, внутри которой расположена меньшая. Охлаждающая или нагревающая среда перемещается по внутренней трубе, а жидкость, которую нужно охладить, подаётся во внешнюю.

Теплообменник из трубы может состоять из нескольких звеньев, соединённых последовательно.

Такая несложная конструкция имеет преимущества:

• подходит для любых теплоносителей;
• просто изготовить самостоятельно;
• легко чистить;
• служит долго;
• подходит для работы под давлением (в отличие от пластинчатых);
• можно подобрать скорость движения жидкостей, путём изменения размеров труб.

Однако всё нужно тщательно рассчитывать, а трубы могут обойтись довольно дорого.

Изготовление

Понадобится:

• Трубки разного диаметра (желательно медь) – 2шт.
• Тройники т-образные (диаметр такой же, как у большей трубки) – 2 шт.
• Короткие трубки одинаковой длины, диаметр = выходу тройника. – 2 шт.
• Сварка и электроды, либо мощный паяльник и припой для меди.
• Болгарка.
• Рулетка.

Использовать будем тонкостенные медные трубки. Выбираем подходящие по длине отрезки так, чтобы диаметр одного был минимум на 4мм больше другого (зазор будет по 2 мм с каждой стороны).

1. На наружную трубку с двух сторон привариваем тройники (боковой стороной).
2. Вставляем внутрь трубку меньшего диаметра и, проваривая торцы большей трубки, фиксируем в ней внутреннюю трубку.
3. К выходам т-образных тройников привариваем короткие трубки, по которым будет подходить жидкость.
4. Если была использована не медная, а стальная заготовка, её эффективность будет значительно ниже. Имеет смысл увеличить площадь рабочей поверхности, сделав батарею из отдельных теплообменников. Они последовательно соединяются небольшими отрезками труб, приваренных то к одному, то к другому тройнику. В результате должна получиться змейка.

Для работы с загрязнёнными средами теплообменники делаются разборными, чтобы была возможность чистить его в будущем. Для чистых жидкостей делают неразборные теплообменники.

Сборка воздушного пластинчатого теплообменника своими руками с вентилятором

Сделаем из пластинчатого теплообменника бытовой обогреватель. Его можно, например, подсоединить к котлу с водяной рубашкой.

Понадобится:

• готовый пластинчатый теплообменник, небольшого размера;
• патрубки для воздуховода;
• вентилятор;
• фанера для сборки каркаса (её размеры должны совпадать с размерами боковых стенок теплообменника) – 4 шт;
• фанера для фронтальной части каркаса – 1 шт;
• лист металла;
• брусок (такой длины, чтобы хватило на рамку и 4 коротких бруска);
• саморезы;
• рулетка;
• электролобзик;
• шуруповёрт.

Ход работы:

1. Из фанерных кусков сбивается ящик. Внутренние углы фиксируются при помощи брусков на саморезы. Теплообменник должен плотно вставляться в каркас.
2. На одну сторону каркаса крепим лист металла, посередине прорезаем отверстие, в которое будет вставлен вентилятор.
3. Делаем рамку из бруска. Крепим её на противоположной стороне каркаса.
4. К рамке приделываются патрубки для воздухоотвода.

Установив такой прибор на пути следования холодного воздуха с улицы, можно получить свежий, но тёплый воздух. Потери тепла из-за вентиляции помещений сократятся в 3 раза.

Водяной теплообменник для печи своими руками

Для повышения КПД котла с водяным контуром. Металлическая конструкция из труб большого диаметра будет встраиваться в печь и подключаться к отопительному трубопроводу.

Несколько общих рекомендаций:

• Диаметр труб не должен быть менее 2,5 см. Иначе теплообменник будет замедлять движение жидкости.
• Приблизительный расчёт площади теплообменника: 1м 2 на 3-5 кВт мощности печи.
• Но если печь не только отапливает дом, но и греет воду, теплообменник должен «забирать» более 1/10 части тепла.

Конструкция теплообменника – две горизонтальные трубы, между которыми наваривается батарея из 6-9 труб того же диаметра.

1. Выход теплообменника делается в верхней части, вход (по которому будет подаваться обратка) – в нижней.
2. На входном и выходном патрубках нарезается резьба для присоединения к трубам отопления.
3. Установка в полости топки начинается на стадии закладки фундамента печи.
4. По мере строительства рядов печи, трубчатая конструкция всё время крепится и контролируется её положение (к выходу теплоносителя немного выше от уровня).
5. Когда печь закончена, теплообменник подсоединяется к отоплению. Делается это при помощи муфты. На одном из концов нарезается длинная резьба, накручивается узкая гайка, потом муфта до упора. Резьбы на второй трубе оборачивается лентой ФУМ, паклей и т. п., потом муфта скручивается в обратную сторону. Чтобы не тёк стык на первой трубе, резьба тоже оборачивается лентой ФУМ и прижимается гайкой.
6. Система с теплообменником заполняется водой и производится пробная топка.

Качество швов должно быть идеальным, ведь теплообменнику предстоит работать при высоких температурах, доступа к нему не будет, а течи приведут к ремонту всей печи!

Вариантом теплообменника для печи может быть резервуар, внутри которого проходит часть горячей дымовой трубы. Такой прибор легче обслуживать, демонтировать по необходимости, но сделать несколько сложнее.

Что делать с регулятором мощности?

Маленькое, недорогое устройство значительно сэкономит средства и поможет выставлять на теплообменнике нужную вам температуру.

Чтобы установить его на трубку теплообменника, нужно клеммами подключить термостат, а потом провода питания.

Избежать лишней работы, можно, купив регулятор со встроенным устройством нагрева. По цене ощутимой разницы не будет.

Теплообменник может стать отличным дополнением к печи, он повысит её эффективность. Его можно установить на вентиляционных отверстиях и греть проходящий в дом воздух, обеспечить дом горячей водой, заставить обычную печь отдавать больше тепла и много другое.

Очень актуальная информация в кризис, когда и денег мало, и цены поднебесные. Я вот тоже сейчас с отоплением на даче горбачусь, склоняюсь к теплым полам. Хотелось бы почитать что-нибудь на эту тему.

Хороший конечно способ и более экономичный, но нужно иметь мужские мастеровые руки)) Ну а женщине проще купить готовое оборудование. Но идея хорошая, познавательная статья для очумелых ручек

Теплообменник – устройство, предназначенное для эффективной передачи тепла от одного другому.

Такой процесс может быть осуществлён несколько раз в одной системе, ведь частным случаем теплообменника является и , и газовый или электрический котёл.

Наиболее распространённая модель теплообменника, используемая в системе отопления, представляет собой 2 металлические ёмкости, которые подобно матрёшке находятся одна в другой, и через металлическую стенку производят передачу тепла.

Достоинства такого механизма заключается в том, что благодаря герметичной конструкции не происходит взаимное перемешивание однородных сред, а при использовании разных по физическим свойствам теплоносителей не происходит перемешивания.

Делаем своими руками

Прежде, чем приступать к изготовлению теплообменника, необходимо определиться с тем какой принцип передачи тепла будет реализован в таком устройстве.

Изготовление пластинчатого теплообменника

Для изготовления такого устройства необходимо приготовить следующие материалы и инструменты:

• сварочный аппарат;
• болгарка;
• 2 листа нержавеющей рифлёной стали толщиной 4 мм;
• плоский лист нержавеющей стали толщиной 4 мм;
• электроды;

Процесс сборки:

1. Из нержавеющей, рифлёной стали нарезаются квадраты со стороной 300 мм, в количестве 31 шт.
2. Затем , из плоской нержавейки нарезается лента шириной 10 мм и общей длиной 18 метров. Данная лента разрезается на отрезки длиной 300 мм.
3. Рифлёные квадраты свариваются друг с другом , полосой 10 мм с двух противоположных сторон, таким образом, чтобы каждая следующая секция была перпендикулярна предыдущей.
4. В итоге , получается 15 секций, обращённых в одну сторону, и 15 в другую в одном корпусе кубической формы. Рифлёная поверхность таких секции позволяет эффективно передавать теплоту от одного теплоносителя другому, при этом, не происходит взаимное перемещение различных или однородных сред.
5. В том случае , когда используется для передачи тепла не воздушная масса, а жидкость, к тем секциям, в которых будет циркулировать вода, приваривается коллектор из нержавеющей стали. Коллектор изготавливается из плоской нержавейки. Для этой цели болгаркой вырезаются прямоугольники: 300 *300 мм – 2 шт; 300 *30 мм – 8 шт. Таким образом, получится комплект, из которого сваривается 2 коллектора, которые напоминают по своей форме квадратную крышку от коробки.
6. В каждом из коллекторов делается отверстие , к которому приваривается патрубок для последующего соединения с трубами отопительной системы или обеспечения горячим водоснабжением.
7. Отверстия на коллекторах делаются у одного из углов а, а при установке их на теплообменник входной патрубок должен быть расположен в нижней части такой конструкции, а выходной – в верхней.

Рассмотренный выше теплообменник устанавливается открытой стороной в систему циркуляции горячих газов.

Таким образом, раскалённый газообразный теплоноситель будет передавать теплоту рифлённым стенкам нержавеющих пластин, которые, в свою очередь, будут нагревать жидкость.

Теплообменник такой конструкции можно использовать для передачи тепла от одной жидкости, к другой. Для этого на открытые части пластин приваривается с 2 сторон стальная рубашка с патрубком вышеописанной конструкции.

Чертеж:

Изготовление водяного теплообменника для печи

Обычная дровяная печь может не только отапливать помещение традиционным способом, но и использоваться для нагрева воды для отопления комнат, в которых данный обогревательный прибор не установлен.

Для изготовления такого устройства понадобятся следующие материалы и инструменты:

• труба стальная диаметром 325 мм, длиной 1 метр;
• труба стальная диаметром 57 мм, длиной 6 метров;
• стальной лист толщиной 4 мм;
• сварочный аппарат;
• электроды;
• газовый резак;
• белый маркер;

Процесс изготовления:

1. Цилиндр из трубы диаметром 325 мм устанавливается вертикально на стальной лист и обводится маркером или мелом.
2. Обведённая окружность вырезается газовым резаком. Затем по получившемуся металлическому блину изготавливается ещё одна окружность такого же диаметра.
3. В каждом из таких блинов вырезается 5 отверстий диаметром 57 мм. Такие отверстия должны быть равноудалены друг от друга, а также от середины блина и его края. Блины привариваются к цилиндру таким образом, чтобы их отверстия располагались напротив друг друга.
4. Труба 57 мм нарезается болгаркой на отрезки длиной 101 см. Необходимо подготовить 5 таких отрезков.
5. Каждый отрезок трубы устанавливается в отверстия таким образом, чтобы края этой трубы на 1 мм выходили из отверстий верхних и нижних “блинов”. Электросваркой отрезки труб свариваются. В результате, получается металлический цилиндр, внутри которого находятся трубы меньшего диаметра. По этим трубам будет проходить горячий воздух и дымовые газы, в результате чего, труба будет нагреваться и через свои стенки передавать тепло жидкости, которая будет находиться внутри цилиндра.
6. Для осуществления циркуляции жидкости внутри металлического цилиндра, в нижней и верхней его части привариваются патрубки. Снизу такой конструкции будет подаваться холодная вода, в верхней – осуществляться забор нагретой таким образом жидкости.

Воздушный теплообменник

Воздушный теплообменник – это пластинчатый прибор, который изготавливается по тому же принципу, как и вышеописанный в данной статье пластинчатый теплообменник, только с той лишь разницей, что коллектор на такое устройство не устанавливается.

Как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, через устройство в качестве теплоносителя используется газ. Только для нагрева используются горячие газы образованные в результате горения топлива, а в качестве нагреваемого газа выступает воздух, который для большей эффективности может подаваться через теплообменник принудительно с помощью вентилятора.

Труба в трубе

Теплообменники такой конструкции очень просты в изготовлении и в эксплуатации.

Для того, чтобы изготовить такой прибор самостоятельно, понадобятся следующие материалы и инструменты:

• электросварка;
• электроды;
• болгарка;
• труба диаметром 102 мм, длиной 2 метра;
• труба диаметром 57 мм. длиной 2 метра;
• стальной лист толщиной 4 мм;

Процесс изготовления:

1. Из листовой стали вырезаются заглушки, в середине которых делаются отверстия диаметром 57 мм.
2. Эти заглушки привариваются к трубе 102 мм, таким образом, чтобы отверстия заглушек оказались посередине диаметра трубы. В эти отверстия заводится труба 57 мм и качественно проваривается по окружности.
3. В основной трубе 102 мм делается 2 отверстия для установки входящего и выходного патрубков. Эти отверстия должны располагаться как можно дальше друг от друга.

Принцип работы такого теплообменника очень прост: горячий теплоноситель, проходя по трубе меньшего диаметра, через металлические стенки трубы отдаёт тепло, жидкости, которая находится в полости трубы большего диаметра. Таким образом, происходит передача тепловой энергии, в то же время не происходит перемешивания жидкостей, которые могут быть не однородны, например вода и минеральное масло.

При подключении такой системы, как правило, теплообменник располагается в горизонтальной плоскости, а циркуляция жидкостей для повышения КПД осуществляется разнонаправлен

Чертеж собранного водо-водяного теплообменника труба в трубе:

Промывка теплообменника

Своевременная промывка и очистка таких устройств, позволяет служить таким приборам много лет безотказно. Особенно нуждаются в своевременной очистке теплообменники, которые в качестве теплоносителя используют разогретые газы от сжигания твёрдого топлива.

Как правило, в таких системах, пластинчатые каналы забиваются сажей, что резко снижает КПД такого устройства, а при чрезмерном забивании рабочих отверстий продуктами горения, устройство может полностью выйти из строя.

Для качественной очистки таких теплообменников, устройство полностью демонтируется и каналы, тщательно очищают от сажи с последующей промывкой пластин.

Контур, в котором циркулирует вода повышенной жёсткости, необходимо промыть специальным средством от накипи или раствором лимонной кислоты. При значительном слое известковых отложений, производят механическую очистку пластин. Для этой цели, коллектор срезается болгаркой по шву. Пластины очищаются от накипи, затем коллектор приваривается на прежнее место.

Подобным образом происходит очистка системы теплообмена “труба в трубе”. Если не удаётся химическим способом эффективно удалить накипь, труба разрезается, накипь удаляется механическим способом. Затем происходит сборка устройства.

Виды

Существует 2 типа теплообменников:

Поверхностный

Наиболее распространённый тип теплообменника, который получил распространение не только в системах отопления зданий, но и во многих производственных процессах. В качестве теплоносителя, который может быть использован для передачи тепла в таких устройствах, используется не только вода, но и водяной пар, различные минеральные масла и химические вещества.

Поверхностные модели разделяются на рекуперативные и регенеративные:

1. Рекуперативные – передают тепло через стенку теплоносителя.
2. Регенеративные – такие теплообменники функционируют в периодическом режиме. Сначала горячий теплоноситель нагревает поверхность теплообменника, затем к стенкам, которые аккумулировали тепло, подводится холодный теплоноситель.

Смесительный

При использовании такого вида устройств, происходит проникновение горячего теплоносителя в холодный. В результате такого смешивания, происходит прямая передача тепла. В системе отопления такой вид теплопередачи используется редко.

Обычно, смесительный способ, применяется при солнечном нагреве воды, когда теплоноситель из теплогенератора поступает в накопительную ёмкость, в которой происходит смешивание, горячей и холодной жидкости.

1. Чтобы избежать образования накипи в системе отопления , необходимо использовать только дистиллированную воду. Большое количество дистиллированной воды для этой цели можно изготовить в домашних условиях пропуская через теплообменник “труба в трубе” водяной пар.
2. Используя самодельное устройство для теплообмена между газами , образованными в результате сгорания топлива и жидкостью, необходимо все монтажные работы производить с наивысшей тщательностью, чтобы в результате недостаточной герметизации дымохода не поступал угарный газ в помещение.
3. При использовании котлов или печек , в которых используется естественная тяга воздуха в дымоходе, площадь сечения дымохода внутри теплообменника не должна быть меньше площади патрубка котла или печки.

Как мылись в бане наши деды? В печь вмуровывался большой чан для воды. Пока каменка топилась, в чане грелась вода, его объема (около 50 литров) хватало для всей семьи. Холодная вода бралась из другой емкости. Люди парились и потом мылись в одном помещении, что было не очень удобно. В перегретой и переполненной паром парилке сложно было мыться.

Не удивительно, что в настоящее время владельцы бань желают повысить комфортность принятия водных процедур и разделить процесс парения и мытья по разным помещениям.

Вопросы с теплой водой решаются двумя способами: при помощи отдельно установленного электрического бойлера и при помощи теплообменника, забирающего тепло от печи. Первый метод рассматривать не будем, в нем нет ничего интересного и сложного. Кроме того, для обогрева большого количества воды расходуется значительное количество электрической энергии, а ее стоимость в настоящее время постоянно возрастает.

Поговорим о теплообменниках, дадим пошаговую инструкцию строительства некоторых из них и практические советы по инженерным проблемам теплообменников.

Общепринятая классификация технических агрегатов делит все изделия на виды, которые в свою очередь имеют свои подвиды. Подвидов теплообменников может быть огромное количество, каждый владелец бани за счет внесения незначительных изменений в конструкцию или материалы изготовления может создавать свои персональные подвиды. А по главным конструктивным особенностям теплообменники делятся на следующие виды:

По месту расположения емкости для теплой воды

Баки можно размещать в парной, душевой или на чердаке. Каждое место имеет свои преимущества и недостатки.

Первый вариант – бак в парной. Преимущества – значительно сокращается длина водопроводов, а это оказывает большое положительное влияние на скорость нагрева воды. Об этих и многих других особенностях функционирования теплообменников и конструкционных требованиях к их устройствам мы расскажем в конце статьи. Недостаток – и так небольшое помещение еще больше «сжимается».

Второй вариант – бак в душевой. По нашему мнению, самый оптимальный вариант, недостаток – несколько увеличивается длина трубопроводов.

Бак для воды в душевой – схема

Общая проблема для первых двух вариантов – низкий напор воды. Дело в том, что высота бани редко превышает два метра. Если от этого значения вычесть высоту бака для воды (примерно 50 сантиметров), то максимальная высота патрубка для отбора воды понижается до 1,5 метра. Что это значит? Это значит, что стационарный душ установить невозможно, мыться придется только гибким шлангом. И то не поднимать его выше 1,5 метра. Даже еще меньше, более-менее терпимым напор воды будет только при перепаде по высоте не менее 10 сантиметров.

Эти проблемы решаются выносом емкости для теплой воды на чердак бани (вариант третий) .

Но в этом случае возникают свои проблемы – увеличивается длина трубопроводов и возрастают тепловые потери, бак обязательно нужно утеплять. Но и это не все – возникает проблема с доливом воды в емкость. Носить ведрами по лестнице не каждому владельцу бани хочется. А водопровод существует не везде. Невозможно дать универсальный совет для всех читателей по месту размещения емкости под воду, каждый должен самостоятельно сориентироваться с учетом собственных индивидуальных особенностей строения, наличия инженерных сетей, климатической зоны проживания и максимального количества одновременно моющихся людей.

По месту расположения теплообменника

Есть два варианта расположения теплообменника – в печи или около дымохода (дымоход в этом случае должен быть из металлических труб). Оба варианта работоспособны, но имеют свои особенности.

Первый вариант, то есть внутренний теплообменник, позволяет относительно быстро нагреть воду, но есть большие риски ее закипания.

Кроме того, возникают большие сложности проведения периодических уходов или замены теплообменников.

С заменой вообще проблема – придется разбирать печь. Что касается техуходов, то их можно сделать, но ценой значительных усилий. Дело в том, что вода образует внутри теплообменников накипь, один миллиметр накипи уменьшает теплоотдачу на 10%, это значительные потери. Во многих регионах нашей страны вода твердая (имеет большое количество ионов Ca), это хорошо для питьевой воды, но плохо для всех типов теплообменников.

Для образования накипи необязательно, чтобы вода кипела по всему объему. Небольшой слой воды постоянно кипит возле перегретых стенок теплообменника, весь объем не закипает из-за непрерывного ее перемешивания конвективными потоками, но на стенках кальций каменеет. В некоторых случаях уже через несколько лет пользования баней накипь достигнет такой толщины, что это заметно отразится на скорости ее нагрева. Очистить теплообменник можно будет только концентрированным раствором соляной кислоты, существующие в реализации специальные средства не отличаются большой эффективностью. Работы с соляной кислотной при нарушении правил техники безопасности негативно влияют на здоровье.

Теплообменник около дымохода не имеет этих недостатков, температура трубы не настолько высока, чтобы вода около стенок теплообменника закипала. Это достоинство стало причиной недостатки – время нагревания воды в емкости значительно увеличивается.

Иногда встречается еще один вариант размещения теплообменника – под камнями каменки . Можно, конечно, и там располагать теплообменник, но зачем тогда камни в парной? Только смотреть на них? Дело в том, что с таким расположением теплообменника температура нагрева камней будет недостаточной для образования пара. А пар в русской бане играет решающую роль, и не только для прогревания тела. Настоящие любители русской бани добавляют в воду для полива камней настой целебных или душистых трав. А если в воду добавить немного натурального кваса или пива (только натурального, а не «болтанки» из спирта и краски), то воздух в парной наполнится непередаваемым ароматом свежего хлеба. Если вы установите под камнями теплообменник, то лишите себя многих удовольствий.

Мы выяснили общие характеристики теплообменников и емкостей для теплой воды, теперь можно перейти к подробному рассмотрению технологии их изготовления и монтажа. Эта тема очень большая, стоит разбить ее на несколько частей. Рассмотрим отдельно варианты изготовления емкостей, теплообменников и способов их монтажа.

Цены на теплообменник

теплообменники

Изготовление емкостей под теплую воду

Есть несколько вариантов емкостей – от дорогих из нержавеющей стали и до дешевых покупных пластиковых. Мы эти варианты рассматривать не станем, остановимся на наиболее удачном, с нашей точки зрения, металлическом из листового железа. Его преимущества не только в относительно небольшой стоимости (хотя и это немаловажно), а и в возможности сделать бак, идеально подходящий по линейным параметрам к каждому помещению бани. Что касается внешнего вида, то существует большой выбор устойчивых красок, поверхности можно покрасить в любой цвет или оклеить их самоклеящейся декоративной полиэтиленовой пленкой.

Таблица. Расчет объема бака

Этап	Описание	Схема
Найдите объем вашего бака	Перемножьте длину (l), ширину (w) и высоту (h)
Вычислите заполненный объем (d)	Для прямоугольных баков заполненный объем - это те же длина и ширина, но меньшая высота. Новая высота - это высота заполнения бака.

Таблица. Изготовление бака

Шаг, №№	Описание работ
Шаг 1. Заготовьте материалы.	Понадобится листовое железо толщиной не менее 0,5 мм. Предлагаем делать бак прямоугольной формы, длина 80 сантиметров, высота 40 сантиметров, ширина 20 сантиметров. В бак помещается 64 литра воды, но заливать нужно не более 60 литров. В бак нужно вварить три металлических патрубка с резьбой, они реализуются в магазинах. Диаметр условных проходов патрубков лучше брать не менее 3/4 дюйма. Это наиболее часто используемый диаметр трубопроводов, обеспечивает нормальную естественную циркуляцию воды. Для полного монтажа теплообменника нужно будет иметь дополнительную водопроводную арматуру и фитинги, об этом мы поговорим ниже вовремя рассмотрения вопросов по монтажу.
Шаг 2. Сделайте на металлическом листе разметку бака.	Понадобятся две пластины 80×60 см, две 40×20 см и одна 80×20 см. Мы специально сделали бак прямоугольным. Дело в том, что расстояние между входным и выходным патрубками следует максимально увеличить. Это позволит теплой воде не смешиваться сразу с холодной, будет достигаться существенная разница их температур, что оказывает решающее влияние на скорость водного потока в трубопроводах. А от этого критерия во многом зависит не только эффективность, но и безопасность использования теплообменника.
Шаг 3. Отрежьте заготовки по размерам.	Нужно пользоваться болгаркой, во время работы с этим инструментов строго соблюдайте правила техники безопасности – он очень травмоопасный. Старайтесь, чтобы срез был максимально ровным. Проверьте качество разрезания каждой грани на ровной поверхности, устраните большие изъяны.
Шаг 4. Соберите все детали бака попарно, сделайте их абсолютно одинаковыми.	Особое внимание обращайте на углы, они должны быть только прямоугольными.
Шаг 5. Положите лицевую часть бака на ровную поверхность, в нескольких местах недлинным швом приварите боковину бака.	Такую же операцию сделайте с другой стороной. Проверьте их положение, во время остывания шва их обязательно поведет.
Шаг 6. На приваренные боковины положите вторую большую деталь, проверьте ее положение, при необходимости откорректируйте боковины.	Прихватите элементы. Следите, чтобы зазор между отдельными деталями не превышал 2÷3 миллиметров, в противном случае во время сварки придется подкладывать в них проволоку, а это нежелательно.
Шаг 7. Поставьте конструкции верх ногами и прихватите дно.	Проверьте и поправьте его положение.
Шаг 8. Если все нормально – сваривайте все элементы.	Следите за качеством шва, категорически исключаются пропуски. Можно немного «халтурить» на толщине сварочного шва, емкость не несет значительных нагрузок, но пропуски запрещаются.
Шаг 9. Вварите в дно металлические патрубки.	Мы уже говорили, что входной и выходной следует по максиму удалять друг от друга. Патрубок отбора воды для душа лучше размещать не посредине, а ближе к сливному, забор воды будет ускорять циркуляцию в баке.
Шаг 10. Прожгите отверстия для патрубков.	Для патрубков нужно вначале прожечь отверстия в дне бака, сделать это удобнее электрической сваркой.
Шаг 11. Придумайте способ крепления бака к стене.	Можно приварить к задней стенке специальные кронштейны или устанавливать его на подставке. Если есть желание и материал – изготовьте съемную крышку.
Шаг 12. Круглошлифовальной машинкой зачистите все швы, налейте воду и проверьте их герметичность.	При необходимости заделайте отверстия.
Шаг 13. Подготовьте лицевые поверхности емкости под чистовую отделку.

Видео – Изготовление бака для воды (сварка)

Видео – Изготовление бака из нержавейки

С баком для воды все, можно его крепить в любом помещении бани. Теперь подробнее поговорим о теплообменниках.

Теплообменники – особенности изготовления

Самые важные элементы, от их правильного устройства и эффективного функционирования во многом зависит комфортность мытья. Мы рассмотрим несколько вариантов теплообменников и выскажем свои замечания, окончательное решение за вами. Одна и главных проблем всех типов теплообменников – невозможность регулировать температуру нагрева воды. Вода в баке может быть или недостаточно теплой, или слишком горячей. Разбавлять горячую воду холодной приходится вручную. Но и это еще не все – очень велики риски закипания воды в теплообменнике. Система не очень пострадает от пара, она открытого типа, но для теплообменника такие ситуации «даром» не обойдутся. А что делать, если вода в теплообменнике закипела? Тушить пламя в печи? А как хоть немного регулировать температуру воды? Постоянно подкладывать в топку по одному полену и вынимать из нее по полполена? На эти вопросы мы дадим ответы в конце статьи.

Начнем с простых теплообменников и закончим более сложными.

Теплообменники около дымохода

Наиболее простой, но очень эффективный теплообменник из медной трубки.

В зависимости от диаметра дымохода нужно приобрести 1,5÷2,0 метра медной трубки диаметром примерно 10 миллиметров. Чем меньше диаметр трубки, тем больше поверхность ее непосредственного соприкосновения с трубой, тем быстрее греется вода. Но, с другой стороны, маленький диаметр трубки значительно уменьшает скорость потока воды, а это может стать причиной ее закипания. С учетом обоих факторов мы рекомендуем брать трубку диаметром 10 мм.

На концы трубки следует надеть переходники и развальцевать их. Для развальцовки имеются специальные приспособления.

К концам трубок можно подсоединить стальные трубы. К гайкам прикручиваются штуцеры Штуцеры. Конус штуцера должен плотно прилегать к развальцованному концу трубки

Делайте развальцовку аккуратно, плоскость развальцованного торца должна быть ровной и гладкой, в противном случае в местах соединения трубопроводов будут протечки.

Цены на медные трубки

медные трубки

Видео – Гибка медных трубок

Более сложный в изготовлении теплообменник можно сделать из двух металлических труб. Диаметр первой должен быть немного больше, чем диаметр дымохода, а диаметр второй на 5÷10 см больше первой. Как делать такой теплообменник?

Шаг 1. Отрежьте болгаркой два куска трубы различных диметров длиной 20÷30 сантиметров. Торцы труб должны лежать в одной плоскости, быть ровными и аккуратными.

Шаг 2. Из листовой стали вырежьте два круга с диаметром большей трубы. В этих кругах точно посредине вырежьте отверстия с диаметром меньшей трубы.

Шаг 3. Вставьте в отверстия отрезки труб и приварите их. Сваривайте внимательно, не допускайте пропусков шва.

Шаг 4. Вверху и внизу конструкции вварите металлические патрубки с резьбой на концах, для каждого патрубка нужно сделать отверстие. Проверьте теплообменник на герметичность.

Конструкция готова, можно ее устанавливать на дымоход и делать разводку трубами. Желательно оба теплообменника изолировать минеральной ватой с верхним покрытием алюминиевой фольгой. Это намного уменьшит непродуктивные тепловые потери и ускорит нагрев воды.

С помощью таких теплообменников вода будет нагреваться значительно быстрее. Теплообменники в печи могут изготавливаться из трубок в виде различных геометрических конструкций или быть обыкновенными плоскими. Эффективность плоских теплообменников ниже. Но зато они значительно долговечнее и проще в изготовлении.

Теплообменники нужно устанавливать одновременно с кладкой печи. С учетом параметров топки подбираются размеры теплообменников. Выводы труб могут быть как с одной стороны печи, так и с двух. Допускается вариант входа холодной воды снизу, а выхода сверху плоскости печи. Одним словом, вариантов как по материалу изготовления теплообменника, так и по типу, геометрии, линейным размерам и конструктивным особенностям великое множество. Однозначного универсального совета дать невозможно, вы должны принять самостоятельное решение с учетом особенностей банной печи и режимов пользования душевой и парилкой.

Для изготовления теплообменника выбирайте прочные качественные материалы, сварочные швы нужно делать в соответствии с правилами и характеристиками материалов. Имейте в виду, что исправить поврежденный теплообменник в печи во многих случаях без ее разборки невозможно. А что такое разобрать и заново собрать печь объяснять не стоит.

Самый легкий вариант – приобрести заводскую металлическую печь для бани с встроенным теплообменником. Но такие печи имеют один недостаток – низкая эффективность теплообменника.

Монтаж трубопроводов

Мы уже упоминали, что для трубопроводов лучше использовать трубы диаметром 3/4″, такой диаметр наиболее часто используется во всех отопительных системах и подходит по всем показателям для теплообменника бани.

Трубы могут быть металлическими или пластиковыми. Можно пользоваться и гибкими гофрированными шлангами, но нужно иметь в виду, что у них значительно меньше диаметр условного прохода, а это негативно сказывается на скорости водяного потока.

Дадим несколько советов по монтажу трубопроводов.

1. Старайтесь максимально сокращать длину трубопроводов, не делайте много поворотов и изгибов трубы. Ваша задача – создать наиболее благоприятные условия для циркуляции воды.

   

2. При использовании пластиковых труб не допускайте их перегрева в местах соединения с теплообменниками. Наличие внутри воды не допустит их полного прорыва из-за потери прочности, вызванного нагревом, но деформации возможны.

   

3. Не забывайте в самом низком месте поставить сливной кран. Если баня длительное время не используется, то в зимний период нужно спускать всю воду из системы.

   

4. Во время соединения трубопроводов предусматривайте возможность их демонтажа для выполнения ремонтных или регламентных технических работ.
5. Старайтесь, чтобы длина горизонтальных участков трубопровода была минимальной. Все такие участки монтируйте под углом не менее 10°. Такие мероприятия положительно сказываются на скорости потока воды.

Цены на гибкую гофрированную трубку из нержавеющей стали

гибкая гофрированная трубка из нержавеющей стали

Во время пользования теплообменников возникают некоторые проблемы, способные «испортить настроение». Какие это неприятности и как их можно решать?

Нужно «ловить» момент, когда она будет приемлемой, но такой «момент» поймать почти невозможно. Дело в том, что во время приема душа печь продолжает гореть, соответственно, температура воды постоянно повышается. Что делать? Тушить огонь в печи? Это, конечно, не выход.

Мы предлагаем решить проблему при помощи смесителя. Если в бане есть водовод – отлично, он поможет не только создавать комфортную температуру, но и с помощью простейшей автоматики сделать наполнение емкости под воду автоматическим. Можно будет мыться без экономии воды, несколько уменьшаются риски ее закипания в теплообменнике. Если подвод воды отсутствует, то рекомендуем установить дополнительную емкость для холодной воды рядом с баком для теплой воды. Подсоединять его к душу нужно через смеситель.

Особенно часто такое случается во время монтажа теплообменника непосредственно в топке печи. Мы гарантируем, что вам никогда не удастся рассчитать параметры теплообменника таким образом, чтобы полностью исключить такое явление. Слишком сложные это расчеты и слишком много есть неизвестных и нерегулируемых показателей. Расчеты по скорости движения водного потока может выполнить только квалифицированный инженер-конструктор, отлично знающий законы теплотехники, гидротехники и монтажа. Но самая главная неизвестная величина – пламя в печи.

Никто и никогда не сможет точно сказать, сколько тепла дает печь в каждую отдельно взятую единицу времени. Оперативно увеличивать или уменьшать интенсивность горения пламени в зависимости от температуры воды невозможно. Решить проблему закипания воды предлагаем при помощи обыкновенных однофазных водяных насосов для отопительных систем. Встраиваются они непосредственно в трубопровод, мощность устройств 100÷300 Вт. Установка циркуляционного насоса не только устраняет риски закипания, но и значительно ускоряет время нагрева воды.

Надеемся, что наша информация будет полезной для владельцев бань и даст возможность не решать проблемы с теплообменниками, а предупреждать их возникновение еще на этапе изготовления и монтажа.

Цены на циркуляционный насос

циркуляционный насос

Видео – Как устроен универсальный теплообменник в банной печи

Всегда озабочен проблемой его отопления, поскольку, в конечном итоге, именно оно является залогом комфортной жизни семьи.

Традиционным способом согреть дом в нашей стране всегда являлась кирпичная печь, которая и в наше время не теряет свою популярность. КПД различных типов печей может отличаться в разы: от 35% в случае русской печи до 80% у печи Колпакова. Но при этом хорошему хозяину всегда хочется максимально увеличить полезную отдачу отопительного агрегата.

Лучшим способом это сделать является монтаж во внутреннем объеме печи теплообменника, который, поглощая тепло продуктов сгорания, способствует более полному использованию мощности печи и позволяет обогревать весь дом равномерно, независимо от того, где именно находится печь.

Самым известным видом теплообменника является змеевик. Но эта форма не является догмой и подходит далеко не для всех . Поэтому в каждом отдельном случае конструкция и форма теплообменного узла может решаться по-разному.

Для принятия правильного решения необходимо учесть три основных фактора:

• Теплообменник не должен мешать загрузке топлива в печь и не должен препятствовать его горению.
• Среди геометрических размеров агрегата важными являются два: габариты теплообменника должны соответствовать размерам печи; нельзя превышать максимальный перепад между входом в теплообменник холодной воды и выходом , иначе он будет работать неэффективно.
• Максимальная площадь поверхности теплообменника.

По месту расположения все теплообменные устройства можно разделить на два типа:

1. Внешний теплообменник – располагается возле дымохода и чаще всего представляет собой герметичную емкость, «опоясывающую» . Нагрев жидкости происходит за счет тепла удаляемых продуктов сгорания.
2. Внутренний теплообменник – емкость, расположенная прямо в топочной камере печи или находящаяся в непосредственной близости от нее.

Поскольку теплообменное устройство почти каждый раз выполняется индивидуально, то нет каких либо конкретных типоразмеров или строго регламентируемых форм. Фактически, это индивидуально изготовляемое устройство, поэтому размеры варьируются достаточно широко.

Что касается форм, то наиболее часто используемыми являются следующие :

• Теплообменник из листовой стали . Для его изготовления потребуются следующие материалы: сталь листовая, стальной профиль прямоугольного сечения 60*40 мм (50*40 мм) и труба диаметром 40 – 50 мм для организации подвода и отвода воды в контур.

Из профиля с помощью изготавливают две части: квадратную – для задней части теплообменника и П-образную – для передней. В задней торцевой части прорезают два отверстия для приваривания труб отвода и подвода воды. Стальными листами соединяют заднюю и переднюю части как сверху, так и по бокам. Они образуют стенки теплообменника.

Роль же боковых и верхней части агрегата выполняю водяные трубы. Их вваривают в отверстия, сделанные в стенках прямоугольного профиля. Трубы ввода и отвода воды также располагаются в задней П-образной стенке теплообменника.

• Еще один объемный теплообменник из круглых труб представляет собой конструкцию, размещенную непосредственно в топочной камере, буквально «прилипшую» к ее стенкам.

Она представляет собой два замкнутых из труб – верхний и нижний, которые располагаются, соответственно, около «дна» топки и возле ее «потолка». Между собой они соединены вертикальными участками труб, расположенных возле стенок топочной камеры.

К системе отопления такую конструкцию присоединяют, используя резьбовые соединения. Так как подобное устройство является довольно габаритным, его размещают не в топливной камере, а в печном колпаке или в дымоходе. Роль играет также и материал теплообменника – , который не любит резких перепадов температуры, возникающих при одновременном контакте стенки регистра с холодной водой и огнем, поэтому размещать его лучше подальше от места непосредственного сгорания топлива.

Что нужно предусмотреть и учесть

При размещении теплообменника в печи нужно учитывать следующее:

Безопасная эксплуатация печи с теплообменником

Для безопасной эксплуатации нужно строго выполнять следующие правила:

Использование теплообменника не только повышает эффективность работы печи, но и обеспечивает равномерный прогрев всех удаленных от нее помещений дома.