Где лучше всего расположить теплообменник в банной печи

Несмотря на огромные запасы газа и множество трубопроводов, большинство малых российских поселений, находящихся далеко от крупных городов, вряд ли когда-либо будут газифицированы. Это просто нерентабельно. Даже в сердце России, в 200 км от Москвы, газифицированы лишь те поселки и деревни, которые находятся не дальше 10-15 км от городов. Дальше – все, как в глухой тайге. Отличие только в том, что есть электричество.

Назначение теплообменника

Прежде чем закупать в строительном магазине все необходимое, многие сталкиваются с вопросом необходимости такого оборудования. Теплообменник для банной печи нужен, чтобы более экономично расходов топливо. Именно отсюда и вытекают на первый взгляд странные требования к устройству:

  1. Протапливание и повышение температуры за короткое время.
  2. Эргономичность печки.
  3. Обязательное наличие каменки.
  4. Периодический режим функционирования отопителя.
Назначение теплообменника

Становится ясно, что при относительно небольших размерах печка должна крайне быстро достигать определенных температур и поддерживать их уровень. При этом вы удивитесь, если узнаете, сколько тепла уходит через трубы на улицу. Теплообменник позволяет пускать эту энергию на дополнительный обогрев как самой парилки, так и смежных комнат.

Печное отопление от дровяной печи

С помощью дровяных печей с древних времен человек обогревал жилое помещение, используя конвекционный механизм, т.е. разогревая окружающий воздух, который распространялся по дому. Такой вариант прост, но малоэффективен. Очень жарко рядом с печкой, но можно замерзнуть в дальнем углу во время холодов, необходим большой запас дров. Обогреть большие дома с помощью одной обычной печиневозможно.

Централизованные отопительные системы греют дома за счет циркуляции теплоносителя (теплообмен). Его разогрев обеспечивается в специальных котельных, а затем распределяется по радиаторам, которые и отапливают помещения. Все очень просто: больше источников тепла — больше обогреваемая площадь.

Печное отопление от дровяной печи

Естественно, что возникает вопрос: как совместить эти два механизма при обустройстве собственной отопительной системы? Решение найдено путем установки водяного контура, который представляет собой трубную разводку внутри печи. Проходя по ним, вода нагревается до высокой температуры и далее распределяется по аналогии с централизованной системой отопления. Вода в трубе не может нагреться мгновенно, требуется определенное время для ее нахождения внутри печи. Увеличение времени прохождения теплоносителя обеспечивается многократным изгибанием трубы или формированием иных сложных трубных конструкций.

Теплообменник своими руками

  1. 5
  2. 4
  3. 3
  4. 2
  5. 1

(2 голоса, в среднем: 5 из 5)

Змеевик или теплообменник. Для многих людей это совсем непонятные слова, которые ну никак не связаны с окружающими предметами. Батарея и радиатор все знают,кот а вот эти – нет. А ведь это по сути одно и то же.

Что такое теплообменник?

Давайте для начала выясним, что представляет из себя теплообменник, а также как он работает, ведь без этого мы не сможем сделать его самостоятельно или применить у себя дома.

Простыми словами он происходит от слова «тепло», то есть это устройство, которое передает тепло между различными средами. Таким образом и происходит нагрев воздуха в помещении.

Примером самого элементарного теплообменника будет охлаждение пива в контейнере с холодной водой. Вода начнет нагреваться, а пиво остужаться.

Из этого следует сделать вывод по продуктивности:

  • чем выше разница в температурах между средами, тем больше тепла он передаст;
  • чем больше площадь соприкосновения различных сред с теплообменником, тем выше его передача тепла;
  • и, конечно же, от самого материала, чем он более теплопроводен, тем больше теплоты сможет передать.

Теперь переходим к самому главному, к самостоятельному изготовлению теплообменника. Также теплообменники применяются для газового котла.

Простой теплообменник

Простейшим теплообменником так же будет являться обычная водопроводная труба, так как, если по ней течет горячая вода, то часть тепла уходит в окружающую среду этой трубу. Из этого следует, что если мы возьмем несколько метров трубы, свернем ее в форму кольца и установим в бочку, а концы трубы выведем наружу, то у нас получится простейший теплообменник, который в зависимости от ситуации, будет либо греть воду в бочке, либо охлаждать.

Преимущества и недостатки водяного контура

Преимущества печного отопления:

  • Нагрев обеспечивается традиционным российским топливом — дровами, не требуется электроэнергии или газа, что позволяет обустраивать независимое собственное отопление.
  • Совмещение функций обогрева, горячего водоснабжения и приготовления пищи.
  • Возможность использования в качестве камина.

Преимущества водяного контура:

  • Возможность равномерного обогрева большого помещения путем правильного размещения радиаторов.
  • Теплоотдача воды значительно выше, чем у воздушного конвекционного потока за счет высокой удельной теплоемкости (4,2 кДж/кгхград);
  • Возможность доставки теплоносителя на значительные расстояния, обеспечивая теплом удаленные помещения дома.
  • Абсолютная безвредность воды для человека и ее негорючесть.
Преимущества и недостатки водяного контура

Нельзя не отметить и определенные недостатки таких видов отопления:

Кроме того,при обширной отопительной системе циркуляция теплоносителя обеспечивается насосом, а для него нужна электроэнергия. В таких случаях исчезает важное преимущество — электрическая независимость печного отопления. Не следует также забывать о необходимости надежного и безопасного дымохода.

Конструкции теплообменников

Подобные устройства работают по простому принципу. Для передачи тепла используется вещество с уже высокой температурой, которая передается другому при прямом контакте. В данном случае нагретый в печи воздух отдает тепло воде. А водяные контуры могут иметь различные формы.

Читайте также:  Двухтрубная и однотрубная система отопления в частном доме

Змеевик

Самое распространенное и практичное устройство. Для его изготовления берутся патрубки из пластичных металлов. Чаще всего останавливаются на меди либо алюминии. Эти материалы легко согнуть даже в домашних условиях. А также они предельно стойки к коррозии.

Змеевик можно расположить внутри очага. Но чаще устанавливают теплообменник в баню на трубу дымохода. Но последняя должна быть только металлической. Керамика ввиду своих свойств слабо нагревается. И поэтому не передаст нужного количества тепла змеевику.

При реализации проекта необходимо учитывать некоторые аспекты. Например, чтобы вода двигалась в системе самотеком, длина всей конструкции не должна превышать трех метров. При этом учитываются даже элементы соединения с баком.

Медный змеевик Источник

Подкова

Самая простая конструкция с минимальной эффективностью, поскольку площадь нагрева получается небольшая. Но поскольку на выходе из топки температура воздуха может достигать плюс 500°C, то и ее может оказаться вполне достаточно, чтобы нагреть небольшой накопительный бак. Такое устройство чаще всего делают из нержавейки. И оно является продолжением трубопровода.

Регистр

Речь идет о самодельной конструкции. Чаще всего ее делают из нержавейки, поскольку ей придется выдержать суровые условия эксплуатации на длительном временном промежутке. Формой может напоминать обычный отопительный радиатор.

Как правило, все размеры подбираются индивидуально, привязываясь к конструкции кирпичной печи. От последней нередко зависит и форма. А поскольку размеры и вес получаются немалыми, то установка в металлическую печь, практически, невозможна. Если только последняя не выполняется по индивидуальным чертежам.

Миниатюрные внутренние конструкции

Представляют собой небольшую емкость из стали, максимум на три литра, от которой идут патрубки на накопительный бак. Главное условие расположения в печке – избегать прямого контакта с огнем. Но для длительной эксплуатации необходимо, чтобы конструкция имела минимум сварных швов.

Практичность подобных устройств заключается в том, что сразу 150 литров кипятка никому в бане не нужны. Поэтому считается нормальным, когда бак нагревается несколько раз за все время получения парных процедур. А в итоге все равно получается все тот же литраж горячей воды, но порциями.

Водяная рубашка

Теплообменник в баню можно сделать самоварного типа. Для этого участок дымохода снабжается трубой большего диаметра, а все стыки герметично завариваются. В конструкцию вкручиваются патрубки для подачи холодной и выхода горячей воды.

Такое устройство обладает рядом плюсов, среди которых выделяют главный. Значительно сокращаются теплопотери. Но эксплуатируя данную конструкцию необходимо соблюдать меры безопасности. Например, если в баке кончилась вода, долив свежей невозможен. Из-за резкого перепада температур стенки дымохода может просто разорвать.

Сифонного типа

Довольно эффективный, но мало популярный способ. На некотором возвышении от поверхности печи устанавливается накопительный бак. Из его дна, под наклоном, в очаг уходит труба с запаянным концом. В этом случае без кипения не обойтись.

Оно начинается на конце герметичной трубы. Вода превращается в пузырьки пара, которые начинают подниматься наверх. В холодной среде они лопаются и нагревают окружающую воду. Дополнительный нагрев также происходит из-за обычной конвенции, когда теплая вода поднимается к поверхности, а ее место занимает холодная.

Перекладывать старую печь или делать новую

Чтобы вставить в печь регистр, ее приходится разбирать. Частичная разборка позволяет серьезно снизить объем строительных работ и сократить время их проведения, однако после такой установки печь уже не сможет нормально обогревать дом, ведь регистр будет отнимать большую часть тепловой энергии. Старая топка печи была рассчитана на выделение определенного объема тепловой энергии, достаточного для нагрева стен печи и грубы до нужной температуры. После установки регистра температура дымовых газов снизится, из-за чего печь и груба не будут нагреваться должным образом, а в дымовой трубе начнет оседать конденсат. Поэтому необходимо либо полностью переложить печь, увеличив размер топки, либо отключить от нее грубу. Вместо отключения грубы можно наружные стенки печи обложить утеплителем. Все это позволит повысить температуру дымовых газов в трубе чтобы избежать образования конденсата. Поэтому в каждом случае индивидуально определяют, нужно ли перекладывать печь или можно обойтись менее затратными мерами.

При этом определяют:

  • сколько тепла уходит на прямое излучение от стен печи;
  • сколько на тепловое излучение от грубы;
  • сколько потребляет теплообменник;
  • какова мощность топки.

Только такой подход позволяет не только врезать в кирпичную печь теплообменник водяного отопления, но и сохранить все ее преимущества.

Особенности эксплуатации печки с водяной рубашкой

  1. Желательно установить в гидросистему датчик температуры и давления.
  2. Необходимо регулировать тягу в колосниках и в дымоходе.
  3. Водяной контур в обоих типах теплообменников нужно снабдить расширительным бачком.
  4. Водяная система магистрального типа нуждается в циркуляционном насосе, установленном на обратке, т. е. на нижней трубке.
  5. Устройству с ёмкостным баком необходим циркуляционный насос, если диаметр отводов меньше 75 мм.
  6. Необходимо предусмотреть место слива воды.
  7. Нельзя топить печь без воды — теплообменник может прогореть.
  8. После эксплуатации необходимо сливать воду.

Изменение температуры в теплообменнике происходит за счёт скорости горения печи. Тепло переходит в излучение, вода нагревается в дымоходе, а ещё через полчаса и в трубах. Система инерционна из-за высокой теплоёмкости воды, поэтому нужен большой запас топлива.

Буржуйка — огнеопасная конструкция, необходимо завести и разместить рядом огнетушитель и багор.

Особенности эксплуатации печки с водяной рубашкой

Чистка и ремонт печи

При регулярном использовании нужна чистка дымохода. Появление слоя сажи в 2–3 мм снижает тягу и уменьшает теплоотдачу. Можно разбирать дымовую трубу и чистить её ершом, но это трудоёмко и не всегда возможно. Если буржуйка эксплуатируется ежедневно, то следует чистить дымоход огнём:

  • раз в неделю протапливать печку осиновыми дровами. У осины высокая температура горения, которая сжигает сажу в дымопроводе. Подкладывать понемногу, после основного розжига;
  • после разжигания огня вместе с дровами добавлять хорошо просушенные картофельные очистки. На одну засыпку требуется примерно половина ведра. Достаточно делать это раз или два раза в неделю и дымоход будет чист от сажи. Этот метод не сработает, если дымоход уже зарос слоем сажи в 1–2 см, в этом случае очистки только размягчат сажу, а счищать её со стенок трубы придётся ершом или металлическим скребком;

    Сжигание картофельных очисток вместе с дровами защищает дымоход от образования налёта сажи

  • использовать специальные дрова или гранулы, которые добавляются в топку во время горения. Самое известное средство — «полено Трубочист». Его сжигают вместе с дровами примерно один раз в полгода. Лучше всего класть его на горячие угли, оставшиеся после топки печи. Отличительной особенностью этого изделия является то, что оно продолжает действовать в течение двух недель после применения, постепенно размягчая сажу на стенках трубы.

    Полено сгорает в печи примерно за 1,5 часа и действует потом в течение двух недель, размягчая и удаляя сажу со стенок дымохода

Читайте также:  Выбор и установка инфракрасных обогревателей для теплиц

Основными мероприятиями по ремонту печи являются:

  1. Ремонт трубы. Труба дымохода — самое слабое место у буржуйки. Если она прогорает — её нужно менять.
  2. Ремонт теплообменника. Магистральный теплообменник можно снять, отпаяв его от корпуса печи. А вот ёмкостной контур придётся сваривать заново через несколько лет.
  3. Устранение дефектов корпуса печи. Если прогорает стенка или задняя поверхность, обычно на этот участок наваривают металлическую заплату. Щели можно заварить обрезками металлических прутов.
Особенности эксплуатации печки с водяной рубашкой

Все операции довольно просты и понятны, поэтому обслуживание печи-буржуйки не доставит больших проблем.

Как сделать водяной контур в кирпичной печи

Специалисты отмечают следующие достоинства системы:

Виды печей и каминов для отопления дома

  • Кирпичная печь с котлом водяного отопления является неплохим аккумулятором тепла. То есть, кроме запуска и транспортировки теплоносителя печь сама неплохо накапливает и отдает тепло в помещение, в котором она расположена.
  • Конструкция дополняется варочной панелью, что позволяет экономить прочие энергоносители. Причем для совмещения плиты и печи не придется делать разные дымоходы, достаточно одного.
  • Передача тепла равномерная, вода будет прогреваться постепенно, а значит, температура теплоносителя не снизится до тех пор, пока не погаснет огонь в топке. Таким образом прогрев помещений осуществляется в мягком и постоянном режиме.

Печка остывает долго, поэтому жидкость останется горячей, поддерживая тепло в комнатах дома. Минус только один – сложности при обустройстве системы.

Самые распространенные ошибки:

Как сделать водяной контур в кирпичной печи
  1. Встроенный теплообменник в топливник печи не работает в должном режиме из-за снижения объема. КПД уменьшается, при интенсивной циркуляции охлажденной воды накапливается сажа, что приведет к порче всей системы.
  2. При встраивании теплообменника в дымовые каналы нарушается пропускная способность элементов. Это приводит к возврату угарного газа в помещение, отравлению.
  3. Вмурованный в кладку теплообменник при нагревании расширяется, расшатывая кладку, печь, соответственно, все строение быстро разрушится.
  4. Теплообменник высокой мощности встроен в дымоход, из-за чего снижается температура дымовых газов (происходит охлаждение водой). В итоге образуется конденсат, разрушающий всю систему, трубу и саму печь.

Чтобы не допустить неприятностей, следует либо пользоваться готовыми конструкциями, либо вызывать мастеров, которые умеют обустраивать систему отопления из печи с водяным контуром.

Виды теплообменников и зоны их расположения в печи из кирпича

Различаются элементы по типу материала, из которого они изготовлены:

  • Медь. Металл с высоким показателем теплопроводности, но внутри печей применять нельзя. Температура оплавления медных элементов 1083 С, в топке температура поднимается до 1400 С.
  • Чугун. Прочный и стойкий к огню, коррозии материал, но хрупкий и не переносящий перепадов температуры. Если в теплообменник долить порцию холодной воды, когда теплоноситель уже нагрет, чугун лопнет.
  • Сталь. Хорошая альтернатива, но только если это жаропрочные сорта стали, причем толщина стенки должна быть 3-5 мм, трубы следует брать бесшовные. Недостаток в нестойкости к коррозии, поэтому следует брать стальные теплообменники для печей, работающих в закрытой системе отопления.
  • Нержавеющая сталь. Это хороший выбор для владельцев частных домов. Марка изделия AISI 3040 гарантирует прочность, длительность срока службы, износостойкость и неподверженность коррозии.

Из чего делать теплообменник

Своими руками деталь можно изготовить из листовой стали или трубы.

Особенности следующие:

Как рассчитать мощность теплообменника и его размеры

Стандартная формула расчетов – на 10 м2 площади нужно 1 кВт тепла. Чтобы просчитать мощность теплообменника, нужно взять за правило, что с 1 м2 элемента можно снять до 10 кВт тепла. Средние подсчеты показывают – при отоплении дровами с 1 м2 теплообменника в топливнике выходит до 6 кВт тепловой энергии в час. При отоплении углем до 8-10 кВт в час.

Пример расчета площади для дома, которому в час нужно 15 кВт тепловой энергии по формуле S=Q/Qу равно 15/6=2,5 м2. Здесь S = площадь дома, Q – тепловая энергия требуемая, Qу – тепловая энергия выделяемая. Расчет приведен для топки из стального листа. Получается, что общая площадь теплообменника, соприкасающегося с горячей средой в топке, равна 2,5 м2.

Как сделать водяной контур в кирпичной печи

Правила монтажа водяного контура в печь

Чтобы поставить самодельный котел в печку для водяного отопления необходимо соблюдать правила:

  • теплообменник устанавливается только в печь, которая предусматривает наличие элемента;
  • после изготовления теплообменника его опрессовывают под давлением в 6 бар до установки на место и после монтажа в топку;
  • компенсационный зазор между стенками печи и теплообменника должен быть не менее 5 мм, сюда лучше поместить жаропрочный уплотнитель;
  • для соединения с трубами перемещения теплоносителя применяются жаропрочные уплотнители.

Правила эксплуатации

Требований немного:

  1. Нельзя запускать работу без жидкости. Также запрещено отсекать теплообменную систему от отопления при работающей печи.
  2. Доливать холодную воду в систему при нагретой жидкости нельзя, чтобы не спровоцировать прорыв сварных швов.
  3. Для увеличения эффективности можно поставить циркуляционный насос с байпасом.

Принцип работы

Печь с водяным контуром, встроенным на этапе кладки Кирпичная печь с водяным контуром для отопления дома работает по стандартному принципу. Для ее установки необходимо создавать систему для водяного отопления, с помощью которой тепло поступает от печных стенок и отопительных радиаторов, подключенных к основному контуру. Контурные трубы подсоединяют к котлу либо регистру, встроенному в печь. Тепловой носитель нагревается путем прохождения сквозь горячий регистр, потом он переходит к трубам и радиаторам.

Читайте также:  Расчет мощности электрокотла для отопления дома

Пройдя сквозь контур, температура теплоносителя понижается и он снова поступает в теплообменник, где заново прогревается. Для идеальной циркуляции топлива в контур встраивают специальный насос. Важным элементом системы является бачок расширительного типа. Если речь идет о закрытой системе с герметичным контуром, такой элемент можно поставить в любом месте. В рамках открытой системы резервуар ставят в наиболее высокой контурной точке, это может быть чердак либо другое помещение.

Очевидно, что для подогрева теплоносителя и подачи его в радиаторную систему дровяную печку нужно снабдить дополнительным теплообменником. Есть два пути: приобрести для дома готовую металлическую либо чугунную печь длительного горения со встроенным водяным контуром, либо изготовить ее своими руками.

Существует несколько разновидностей самодельных теплообменников и вариантов их монтажа:

  1. Бак – котел, встраиваемый прямо в топливник или в один из дымоходных каналов.
  2. Регистр, сваренный из труб, иногда – в виде змеевика. Тоже ставится внутрь камеры сгорания либо в газоход.
  3. Теплообменник самоварного типа (техническое название – экономайзер). Устанавливается сугубо на дымоход для отбора теплоты у отходящих газов.
  4. Полноценная водяная рубашка. В упрощенном исполнении подобная печь-камин с водяным контуром показана выше на схеме.

Бак-котел для нагрева теплоносителя

Водяной контур можно изготовить из таких материалов:

  • черная или нержавеющая сталь;
  • чугун;
  • медь.

Кроме печи, нагревательным элементом системы с водяным контуром, является теплообменник, который встраивается в топку или дымоход. Вода, проходящая через регистр, нагревается, а затем поступает в трубы и радиаторы, отдавая тепло. За счет разницы температур на входе и выходе из теплообменника жидкость циркулирует в контуре.

Для оптимальной работы в систему встраивают циркулярный насос, который позволяет более равномерно распределить нагретую жидкость по трубам.

Водяной контур необходимо отпрессовать и удалить воздух. Нагреваясь, вода увеличивается в объеме и чтобы система не взорвалась необходимо предусмотреть расширительный бочок. При использовании контура закрытого типа, резервуар может быть в любом месте, в открытой системе расширительный бочок устанавливается максимально высоко.

Для стравливания давления в системе, в ней должен быть предусмотрен автоматический воздухоотводчик для выпуска лишних газов из теплоносителя и предохранительный клапан. Устройства можно объединить в комплекс безопасности, включив в нее манометр.

Таким образом, если включить в систему обогрева дома печь длительного горения на дровах из кирпича с водяным контуром можно существенно сэкономить на отоплении.

Важно! Наличие водяного контура необходимо учитывать на этапе проектировании системы отопления в доме.

Система будет работоспособной при условии наличия постоянной циркуляции теплоносителя в трубах. Это обеспечивается обязательным уклоном, а также желательной установкой циркуляционного насоса, гарантирующий необходимое движение и предотвращающий закипания воды.

Небольшие по габаритам, но отличающиеся достаточной мощностью насосы гарантируют хорошую циркуляцию. Они необходимы особенно при большой протяженности отопительной системы. Установка такого насоса выполняется на обратку, то есть на возвращающую теплоноситель трубу.

Рассчитывать только на насос и монтировать трубопроводы без уклона не следует, поскольку при перебоях в поставках электроэнергии может возникать закипание и выход из строя и насоса, и самой системы. В таких случаях лучше прибегать к установке расширительных баков, которые компенсируют расширение воды.

Завершаются проектные работы ознакомлением специалистов со схемами. Они помогут устранить ошибки, ведущие к нестабильной работе водяного отопления от печки. Это также возможность избегания нарушений правил безопасности.

Разновидности

Существует несколько типов теплообменников для оснащения банных печей.

В зависимости от особенностей конструкции выделяют следующие разновидности устройства:

  1. Змеевик, являющийся довольно простым вариантом. Оба конца теплообменника выведены из резервуара для забора холодной и выпуска горячей воды.
  2. Соединение двух металлических емкостей: цилиндра и параллелепипеда. Нагреваясь, жидкость из такого теплообменника посредством труб поступает в место своего назначения.

Наиболее распространенным считается второй вариант аппарата, ведь с его помощью не только вода становится горячей, но и отапливаются все помещения бани. Таким образом, происходит экономия топлива и, соответственно, средств.

В зависимости от месторасположения теплообменники подразделяются на следующие два вида:

  • навесной, то есть располагающийся на дымоходе;
  • встроенный в конструкцию печи.

Агрегат первого типа получает необходимое тепло не от самой печки, а от дымового канала за счет нагревания выбрасываемых газов. Вместительный короб способствует быстрому нагреву жидкости в баке. Она остается горячей на протяжении всего времени топки бани. Одним из недостатков прибора можно назвать его массивность. Порой при обустройстве дымохода вначале устанавливают теплообменник так называемого самоварного типа, а затем уже дымоотводную трубу.

Встроенный в конструкцию печи теплообменник имеет вид герметичного плоского бака емкостью до 5 л. В этот резервуар вварены два патрубка с нарезанной на их концах резьбой. К ним присоединяются водопроводные трубы, ведущие к выносному баку большого объема (до 100 л).

В печи теплообменнику отведено место между кожухом конвектора и устройством для сжигания горючих веществ. При этом аппарат совершенно не соприкасается с огнем.

Теплообменники для печи заслуживают большого внимания из-за возможности экономить на топливе, ведь для их нормального функционирования требуется тепло, аккумулирующееся от сгорания дров. Так, аппарат встроенного типа нагревается за счет энергии, идущей на обогрев парилки и камней. Прибор, размещенный на дымоходе, питается теплом, которое направляется в трубу. Его эффективность и скорость нагревания повышаются благодаря большей вместительности устройства. При этом бак, в который сливается горячая вода, может быть размещен на существенном расстоянии от отопительного устройства.