Теплообменник из медной трубы. Теплообменник для горячей воды от отопления в частном доме: из чего и как сделать своими руками. Теплообменник из труб

Для обогрева жилых домов существует широкий ассортимент генераторов тепла, которые отличаются конструкцией и видами топлива. Если здание расположено вдали от крупных населенных пунктов или используется периодически, лучшим вариантом станет установка системы печного отопления.

Теплообменник для печи, применяемый в данной конструкции, обеспечит равномерный обогрев всего дома, а также предоставит необходимое количество горячей воды.

Специфика применения

Стандартное печное отопление подразумевает неравномерное распределение тепловой энергии – чем дальше от источника, тем холоднее. После подключения радиаторов и заливки воды, печи выступают аналогами твердотопливных котлов, обеспечивая нагрев теплоносителя, дымовых каналов и стенок. Подобная система во время топки позволит передать тепло от змеевика к радиаторам, а после угасания топлива будет использовать энергию нагретых стенок печи.

При монтаже теплообменника стоит учитывать то, что его установка уменьшит полезный объем топливного отсека и горючее придется добавлять намного чаще. Ликвидировать данную проблему поможет правильная проектировка водяного контура и его соотношение с размерами отопительной камеры. Хорошей альтернативой станет устройство печи длительного горения.

В подобном апгрейде системы отопления есть свои нюансы. Та энергия, что выделяется при сгорании дров, станет нагревать теплообменный узел и размещенную в нем рабочую жидкость, но стенки печи при этом не изменят своей температуры.

Нагреву подвергнется верхняя часть корпуса с дымовыми каналами. Если здание применяется для временного проживания, включение печи будет проводиться нерегулярно, и может привести к замерзанию жидкости внутри труб. С целью предотвращения аварийных ситуаций рекомендуется заменять воду антифризом.

Преимущества

Установка водяного контура в систему печного отопления позволяет повысить эффективность расходования топлива.

Энергия сгоревшего теплоносителя тратится на нагрев корпуса, дымовых каналов и стенок, а также обеспечивает высокую температуру циркулирующей по трубам воды.

Для владельцев недвижимости данный метод обеспечивает дополнительные преимущества:

простота изготовления (кирпичные печи часто монтируются в жилых домах, и для качественного распределения энергии достаточно изготовить самодельный теплообменник, подключив его к отопительной системе здания);
комбинированный обогрев за счет теплого воздуха из печи и горячей воды из батарей;
разнообразие видов горючего (большинство котлов для отопления использует только один вид энергоносителя, который может быть дорогим и малоэффективным, а теплообменник кирпичной печи работает за счет любого твердого топлива);
приятный внешний вид (проектирование загородного дома нередко происходит в национальном стиле, но монтаж теплообменных узлов не нарушает традиционного вида русской печи).

Конструкционные особенности

Если собственник здания имеет опыт кладки кирпича или печных работ, монтаж может быть произведен своими руками. Перед подключением водяной отопительной системы также понадобится изготовить теплообменный узел.

Несмотря на то, что строительный рынок предлагает большой выбор готовых конструкций, самостоятельное изготовление более выгодно. Собственноручная установка позволяет учесть все параметры данной конкретной печи, ее размещение и габариты топливного отсека.

Теплообменник из труб

Устройство системы печного отопления с водяным контуром подразумевает монтаж теплообменника в топливном отсеке печи и подключение к нему труб для подачи рабочей жидкости. Для отопительно-варочных печей и кухонных плит хорошо подойдут змеевики, сваренные из труб и размещенные в металлических емкостях. Их изготовление требует профессионализма, а очистка от продуктов горения достаточно трудоемка, но извилистая поверхность обеспечит быстрый нагрев.

Применяемые в конструкции 50-милиметровые трубы П-образной формы можно заменить отрезками профильных труб 40х60 мм. Это упростит работы по сварке и серьезно облегчит монтаж. Если печь не применяется для приготовления пищи, к верхней части теплообменного узла привариваются дополнительные трубки малого диаметра. Конструкция, улучшенная своими руками, будет отдавать намного больше тепла.

Устройства такого типа применяются в печах, предназначенных исключительно для обогрева помещения. Для их изготовления понадобится листовой металл толщиной в полсантиметра, отрезки прямоугольных труб 40х60 мм, а также круглые трубки того же диаметра для подвода воды к рабочей поверхности. Габариты теплообменников зависят от размеров печных отсеков для топлива.

Подобная система отопления может быть применена для отопительно-варочной печи или простой кухонной плиты. Для этого конструкцию необходимо смонтировать так, чтобы нагретые газы из топливной камеры двигались в направлении верхней полки регистра, обтекали ее и входили в дымовые каналы.

Альтернативным вариантом станет изготовление теплообменника без верхней полки, боковые стороны которого будут соединяться с круглыми или прямоугольными трубами.

Монтаж обогревательного устройства

Теплообменники для кирпичных печей могут быть сделаны своими руками из металла толщиной 2,5 мм. Основой конструкции станут две емкости – цилиндрическая верхняя и прямоугольная нижняя, связанные между собой с помощью труб. Сопряжение швов должно происходить с минимальным зазором, а диаметр труб – вычисляться, исходя из габаритов печи и площади обогреваемого помещения. После проверки точности расчетов и повторного измерения заготовок детали соединяются методом сварки.

Прочность готовой конструкции определяется после заваривания нижней трубы, заливки воды и соединения выходных отверстий с радиаторными емкостями. Когда монтаж завершен, необходимо заполнить систему сжатым воздухом, контролируя давление с помощью манометра. Качественно заваренные швы протекать не будут. В случае обнаружения протечек или других дефектов, проводится слив воды и герметизация проблемных мест. Важным параметром при монтаже станет общая длина труб – чем она меньше, тем лучше пройдет обогрев помещения.

Нюансы установки и эксплуатации

При монтаже тепловых узлов и их введении в эксплуатацию нужно следовать технологии установки и не допускать аварийных ситуаций. Высокая температура в отопительной камере предъявляет повышенные требования к качеству металла, рациональности теплообменного узла и качеству сварки. Знание нескольких простых правил поможет обеспечить длительное и надежное функционирование системы печного обогрева.

Несущие контуры теплообменников не должны крепиться к стенам с помощью неподвижных соединений. Температура, до которой нагреваются трубы, вызывает расширение металла, которое может привести к изменению их размеров.

Хорошим материалом для труб печного отопления станет медь. Применение данного металла обеспечит высокую теплопроводность конструкции и простоту изготовления змеевика за счет пластичности.

Сечение трубопроводов должно составлять не менее дюйма. При меньших величинах схема станет инерционной, а ток жидкости в ней серьезно замедлится. Рост теплопотерь в отопительных магистралях приведет к снижению коэффициента полезного действия – в помещении станет холоднее при таких же тратах топлива.

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.

Старайтесь максимально сокращать длину трубопроводов, не делайте много поворотов и изгибов трубы. Ваша задача – создать наиболее благоприятные условия для циркуляции воды.
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.
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.
Во время соединения трубопроводов предусматривайте возможность их демонтажа для выполнения ремонтных или регламентных технических работ.
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

Существуют различные способы теплопередачи - нагрева или охлаждения газов, жидкостей или твёрдых материалов. Использование тепловой энергии горячей среды как самостоятельного источника тепла позволяет экономнее её расходовать и сохранять. В отличие от обычных способов нагрева, требующих извлечения или производства энергии, теплопередача представляет собой лишь перераспределение полученного ранее нагрева. Устройства, осуществляющие такую передачу, называются теплообменниками. Они широко распространены, существуют различные конструкции и виды теплообменников. Используются в системах отопления, охлаждения, водоснабжения или иных бытовых и технологических комплексах. Использование готового устройства возможно не всегда, особенно при создании самодельных систем для частного дома. Изготовить теплообменник своими руками возможно, но для этого надо иметь некоторые навыки обращения с металлом и сварочным аппаратом, и, что самое важное, точное представление о принципах работы и конструкции устройства.

Принцип работы

Теплообменник - это наименование группы устройств, действующих по одному принципу, но выполняющих разнообразные задачи и имеющих собственные названия. Так, теплообменниками являются калориферы, бойлеры, холодильники и прочие устройства. Вариантов конструкции существует много, поскольку необходимость в передаче тепловой энергии имеется в большом числе комплексов и систем.

Теплообменник организует передачу тепловой энергии от одной среды к другой без непосредственного контакта или перемешивания. Источником и приёмником тепла могут быть совершенно разнородные материалы, например, горячий металл способен нагревать поток воздуха, нагретая жидкость способна передать тепло другой жидкости через тонкую стенку из материала, хорошо проводящего тепло, и т.д. Процесс всегда один - энергия от горячей среды переходит в холодную, но его цель может быть различной - либо нагрев, либо охлаждение приёмника, в зависимости от назначения системы, в которой установлен теплообменник.

В мире существует колоссальное количество теплообменников, но всех их объединяет предназначение - передача тепла

Передача осуществляется либо непрерывно, путём косвенного контакта двух сред разной температуры, разделённых перегородкой (поверхностный, или рекуперативный тип), либо периодически, поочерёдной передачей тепла на определённый приёмник и его последующим отбором (регенеративный тип). Рекуператоры используются в системах отопления или водоснабжения, поэтому в глазах рядового пользователя они выглядят более распространёнными, чем регенераторы, встречающиеся только в больших промышленных установках разного назначения.

Наиболее распространёнными вариантами конструкции являются системы вода-вода (теплоноситель-вода), использующиеся в отоплении и водоснабжении, и вода-воздух (калориферы).

Виды теплообменников

Существует два основных типа конструкции теплообменников:

Тип «труба в трубе». Представляет собой отрезок трубы, по которой циркулирует нагреваемая среда. Внутри неё в продольном направлении установлена вторая труба меньшего диаметра, по которой движется горячий теплоноситель. Применяются для жидкостных систем теплообмена.
Пластинчатый. Представляет собой пачку пластин с зазором между ними в несколько миллиметров. Они объединены между собой таким образом, что каждая из пластин разделяет две среды с разной температурой, движущихся в перпендикулярном направлении. Существуют конструкции с оребрёнными пластинами, имеющими увеличенную площадь теплоотдачи и, соответственно, большую эффективность. Используются как для жидкостей, так и для воздушных потоков (рекуперация воздушного отопления).

Конструктивный тип «труба в трубе» получил широкое развитие. Существует масса вариантов такого решения:

Кожухотрубный. Пучок трубок с циркулирующей средой-приёмником установлены в корпус (кожух), заполненный теплоносителем-донором.
Элементный. Ещё одна разновидность кожухотрубной конструкции, с более сложной системой расположения трубок. Предназначен для систем с высоким давлением.
Погружной. Спираль с теплоносителем-приёмником погружается в проточную ёмкость с теплоносителем-донором. За счёт невысокой скорости движения жидкости в спирали и быстрой смены теплоносителя в корпусе достигается высокая эффективность нагрева приёмника и малый расход тепловой энергии теплоносителя-донора.
Спиральный. Конструкция напоминает погружной вариант, но с плоской полой спиралью, по которой перемещается горячий агент. Холодная жидкость находится в корпусе. Этот тип теплообменников позволяет работать с вязкими жидкостями, пульпой.

Теплообменники типа «труба в трубе» позволяют развивать большую скорость прохождения (циркуляции), получив наименование геликоидных, или скоростных. Существуют также интенсифицированные геликоидные конструкции, позволяющие увеличить скорость и давление (интенсифицировать) греющей и нагреваемой среды для повышения общей эффективности и скорости процесса.

Наиболее эффективным типом конструкции признан пластинчатый вариант, который занимает в несколько раз меньше места при той же производительности. Существенным недостатком является сложность очистки пластин от наслоений из-за малой величины зазоров и недоступности для механической очистки, вынуждающей использовать активные химические вещества.

Изготовление устройства

Самостоятельное изготовление теплообменника под силу только людям, имеющим определённые навыки, инструменты и знания. Не имея опыта и практики, изготовить устройство, предназначенное для работы с нагретой средой под давлением, практически невозможно. Прежде, чем начинать непосредственное изготовление устройства, необходимо выбрать его тип, приготовить необходимые материалы, инструменты и оборудование. Поскольку вариантов конструкции существует достаточно много, следует рассмотреть наиболее распространённые типы по отдельности.

Водяной для банной печи

Печь в бане нагревает определённый, относительно небольшой объём воды. Для небольшой семьи этого достаточно, но для компании из нескольких человек может потребоваться большее количество. Для того, чтобы не подливать постоянно в котёл воду, а использовать имеющееся количество в качестве греющей среды, устанавливается теплообменник и ёмкость с расходной водой для мытья. Большинство таких устройств работает на естественной циркуляции - горячая вода поднимается вверх, а остывшая - опускается вниз. Наиболее распространённый вариант конструкции - погружной, в бак с греющей средой устанавливается змеевик, по которому движется нагреваемая вода.

Как и чем промыть теплообменник

Наиболее эффективный способ - ручная механическая чистка, но для большинства конструкций этот вариант не годится. Доступа к внутренним поверхностям устройства не имеется, поэтому приходится прибегать к химическим методам очистки - промывке. Для этого применяются различные промывочные химикаты, например, подойдёт сантехническое средство от налёта, кислотные растворы, моющие средства и т.д. Выбор того или иного раствора зависит от состава загрязнений, который, в свою очередь, обусловлен типом теплоносителя и спецификой работы.

Промывку удобнее всего производить в отсоединённом от системы состоянии. Теплообменник помещают в ёмкость с моющим средством, выдерживают определённое время (если это необходимо), затем промывают сильной струёй воды из шланга. Если с первого раза нужного результата добиться не удаётся, прибегают к повторной промывке. Для теплообменников сложной конфигурации рекомендуется собрать отдельную замкнутую систему для промывки с циркуляционным насосом и ёмкостью. Вместо теплоносителя в неё заливают моющее средство или раствор и запускают циркуляцию на некоторое время. Перемещение жидкости под давлением эффективно растворяет и выводит твёрдые частицы, жировые наслоения, прочий мусор. Рекомендуется промывать теплообменник регулярно, раз в год или немного реже. При появлении нестабильной или неэффективной работы устройства надо сразу очистить его, чтобы снизить потери на некачественной теплопередаче.

Для того, чтобы сделать теплообменник, требуется точно понимать принцип его работы и использовать наиболее теплопроводные материалы. Оптимальный вариант - медь, её качества намного опережают алюминий или нержавеющую сталь. Все операции по сборке и сварке следует выполнять аккуратно, не допускать попадания внутрь мусора, окалины или шлака. Особой сложности в изготовлении нет, но теплообменники для системы центрального отопления, которые будут работать под давлением, надо варить ответственно. Если уверенности в своих силах нет, лучше пригласить опытного специалиста, способного выполнить качественное и герметичное соединение.

Облицовка и монтаж топки Supra

Любая система отопления в частном доме – это совокупность большого количества различного оборудования и приборов. Сказать, что какие-то из них важные, а какие-то менее важные, нельзя. Все должно в отоплении работать слаженно, от каждого узла зависит качество и эффективность работы системы в целом. В этой статье хотелось бы поговорить об одном очень важном элементе отопления, который обычно входит в состав нагревательного котла. Это теплообменный агрегат, в функции которого входит передача тепловой энергии от источника тепла к теплоносителю. Но наших читателей часто интересует вопрос, а можно ли сделать тот или иной узел самостоятельно, и если «да», то не повлияет ли это на качество конструкции. Поэтому здесь мы будем говорить о том, насколько сложен процесс изготовления теплообменника для печи своими руками.

Скажем прямо, домашние мастера сегодня что только не придумывают, какие только конструкции не предлагают, чтобы увеличить работоспособность системы отопления. И в первую очередь они обращают свое внимание именно на теплообменник.

Итак, функции теплообменного устройства – передача тепловой энергии. О чем это говорит? Только об одном, что материал, из которого теплообменник должен быть изготовлен, должен обладать самым высоким показателем теплопроводности. Чем быстрее тепло будет проходить через стенки прибора, тем быстрее и больше будет нагреваться теплоноситель. Поэтому есть необходимость рассмотреть некоторые материалы.

Материалы для теплообменников

Чаще всего теплообменник изготавливается, как трубная конструкция. Это и понятно, ведь труба уже в своем готовом виде имеет полость, по которой может двигаться вода или другая жидкость. А соответственно трубы, изготовленные из разных материалов, могут быть использованы в процессе изготовления теплообменника.

Пластиковые трубы, сюда же входит и металлопластик. Если их сравнивать со стальными трубами, то можно отметить, что их теплопроводность раз в двести ниже, по сравнению со сталью.
А вот медная труба имеет более высокую теплопроводность, чем стальная. И разница эта составляет в 7,5 раз.

Теперь представьте, сколько метров каждой трубы необходимо, чтобы они одинаково обеспечивали теплом проходящий по трубам теплоноситель. Навскидку получается так:

Металлопластиковой трубы нужно будет 4000 м.
Стальной – 25 м.
И медной всего лишь 3,5 м.

Конструкция теплообменника

Вот теперь становится понятным, какой материал лучше, а который вообще не стоит использовать. Сразу же оговоримся, что эти сравниваемые показатели берутся для труб одного диаметра. Единственный момент, который смущает в этом соотношении, это стоимость труб. К примеру, 3,5 м медной трубы практически стоит столько же, сколько 25 м стальной. К тому же сталь прочнее и лучше выдерживает тепловые нагрузки. Зато медь пластичнее, что позволяет избегать сложных монтажных и сборочных процессов и придавать теплообменнику различную форму, к тому же без большого труда. То есть, эти небольшие отклонения все же приходится учитывать, выбирая материал для изготовления теплообменника своими руками.

Медные теплообменники

Печь с медным теплообменником, конечно, работает в несколько раз эффективнее. Показатель пластичности материала дает возможность минимизировать его размеры, к примеру, скручивая в спирали. Кстати, сам размер теплообменника никоим образом не влияет на работоспособность прибора, ведь в данной конструкции наиважнейшим показателем является площадь отбора тепла. А, значит, чем больше витков спирали будет в приборе, тем больше площадь соприкосновения.

Изготовлен из меди

В настоящее время самодельный медный теплообменник может работать по-разному. Есть два пути нагреть теплоноситель:

Пропустить его по внутренним полостям, передавая тепловую энергию от внешнего источника. Так в основном работают все традиционные отопительные котлы и печи.
Пропустить теплоноситель по межтрубному пространству, а по внутренним полостям теплообменника пропустить энергоноситель, к примеру, насыщенный пар.

То есть, технология нагрева теплоносителя будет зависеть от того, какой источник тепла вами будет использован. Кстати, такие системы могут работать не только на нагрев, но и на охлаждение.

Стальной вариант

Стальные теплообменники для печи изготовить своими руками непросто. Для этого домашний мастер должен владеть навыками работы со сварочным аппаратом и другими слесарными инструментами (особенно болгаркой). Такое устройство требует основательного подхода. К примеру:

Стальная конструкция

Для изготовления своими руками теплообменника требуется труба из жаропрочной стали с толщиною стенки не меньше 5 мм.
Проварить такую толщину и не оставить раковин или других дефектов может квалифицированный сварщик.
Необходимо подобрать конструкцию узла, чтобы она точно подходила к конструкции камеры сгорания котла. И не только по размерным показателям, но и по форме, и по точному и равномерному расположению деталей и частей. Здесь необходимы уже инженерные знания.
Необходимо разбираться в вопросах теплотехники. Небольшая ошибка может привести к тому, что теплообменник вроде бы находится в зоне отбора тепловой энергии, а ее оказывается недостаточно для обеспечения отопительной системы дома.

Особенности конструкции

Чтобы вы смогли представить, как работает теплообменник, хотим предложить вам одну очень простую конструкцию, которая с недавних пор завоевала огромную популярность у дачников. По сути, это обычная солнечная батарея, потому что источником тепла будут являться солнечные лучи, которых в летнее время в избытке.

Принцип работы

Для этого вам потребуется деревянная площадка, которую лучше всего покрасить в черный цвет. Теперь на ней соберите змеевик из резиновых шлангов, стальных или медных труб, пластиковых труб. Это на ваше усмотрение, не забывайте о показателях теплопроводности. Соедините трубы в змеевик. Чем чаще витки, тем лучше. Один конец змеевика подсоединяется к водопроводу, второй к месту отбора горячей воды. К примеру, к смесителю летнего душа.

Ставите площадку под наклоном так, чтобы солнце всегда было направлено на нее. Вот вам готовый, дешевый теплообменник, изготовленный своими руками, который использует бесплатную солнечную энергию.

На этом примере видно, что собой представляет теплообменник для печи, как он работает. Самое главное, что сделать его своими руками несложно. Важно знать его конструкцию, размеры и выбрать материал для изготовления.

Сложные конструкции

Выше уже говорилось о том, что существует достаточно большое количество теплообменников, отличающихся друг от друга чисто конструктивными особенностями. Рассмотрим еще два вида, которые сильно отличаются от змеевика.

Есть теплообменник, который называется водяная рубашка. В этом случае процесс теплового обмена происходит от одной емкости к другой. И неважно эти емкости частично закрытые или открытые полностью. Устройство такой печи с теплообменником состоит в том, что одна емкость вставлена в другую. Кстати, данный вид встречается чаще всего в твердотопливных котлах небольшой производительности.

Вид теплообменника

Неплохое устройство, где-то даже экономичное. Но есть у него один недостаток – такое теплообменное устройство не может работать при большом давлении теплоносителя. То есть, такие котлы могут быть использованы только в системах с естественной циркуляцией теплоносителя. Своими руками изготовить теплообменник данного типа сложно, конечно, если вы – сварщик высокого разряда, то проблем не должно быть.

И самая сложная конструкция, но и самая эффективная – это теплообменник под названием трубная доска. По сути, это три разных объема:

Два представляют собой емкости.
Третий – это трубная система, соединяющая эти резервуары.

Почему сложная? Представьте себе две вертикально стоящие емкости с прямоугольным или цилиндрическим сечением, а их соединяет огромное количество труб.

Во-первых, обе емкости должны быть герметично сварены. Для их изготовления обычно используются металлические листы толщиною не меньше 5 мм.
Во-вторых, соединяются они стальными трубами, под каждую из которых в емкостях вырезается отверстие соответствующего диаметра.
В-третьих, все трубы с двух сторон привариваются к резервуарам. Наверное, не надо даже напоминать, что сварочные швы должны быть на самом высоком уровне.

Так вот вся эта конструкция работает на отбор тепловой энергии от внешнего источника. Но основная часть отбирается все же в трубной части узла. Кстати, эта конструкция может быть собрана как из стальных труб, так и из медных. Второй вариант сложнее, потому что придется проводить развальцовку каждого края трубы, а процесс этот непростой и под силу не каждому домашнему мастеру. Тем более, что разговор идет о герметичной конструкции.

Что еще можно предложить

Схема устройства

Теплообменник можно сделать своими руками из разных узлов и приборов. К примеру:

Из любых радиаторов отопления. Здесь важно, чтобы они не подтекали.
Подойдут и полотенцесушители.
Радиаторы от автомобилей или их печек. Здесь важнее их количество за счет небольших размеров.
Можно использовать проточные водонагреватели. Кстати, отличный вариант, в котором ничего не надо будет переделывать.

Заключение по теме

Из всего вышесказанного можно сделать одно очень важное заключение. Сделать своими руками теплообменник и поставить его в печь – не самое сложное дело. Конечно, необходимы будут знания и опыт работы с инструментами. Но сама же конструкция узла не очень сложная. Если правильно подобрать размеры и принять во внимание все, о чем шла речь в данной статье, то изготовленный вами прибор будет работать эффективно.

Назначение и виды теплообменников для печи

Печи с теплообменником устроены таким образом, чтобы холодная вода поступала в специально предназначенную емкость, где она нагревается и по трубопроводу поступает в подвесной бачок в моечной.

Другой вариант использования нагретой воды – в качестве теплоносителя, когда она поступает в радиаторы отопления (так работают печи с теплообменником для дома). Если же подвесной бак установить непосредственно в моечной, он также будет выполнять роль радиатора, обогревая помещение.

Различают два вида теплообменников:

внутренний – встраивается в боковую стенку печной камеры или имеет форму уложенного в нижней части печи змеевика, а в некоторых случаях представляет собой емкость в виде «рубашки» на внутренней поверхности топки;
внешний – является частью дымохода или опоясывает его.

Теплообменник со штуцерами для соединения с системой: 1 – выпускной, 2 – впускной

В качестве теплоносителя в таких системах используется вода. Поступает она из подвесного бачка самотеком по трубопроводам благодаря естественной циркуляции: нагретая жидкость поднимается вверх, а холодная опускается вниз. Может также использоваться циркуляционный насос. Элементы системы соединяются с помощью штуцеров: первый расположен сверху, второй – в нижней части теплообменника.

Печка с встроенным теплообменником, подвесным баком и системой трубопроводов

Большей эффективностью отличаются системы с естественной циркуляции теплоносителя. Важно, чтобы общая длина трубопроводов не превышала 3 м. Для этого бак следует устанавливать непосредственно в парной или сразу за стенкой. Диаметр трубы должен быть не менее дюйма: это способствует снижению сопротивления, благодаря чему система может работать без циркуляционного насоса.

Расчет площади теплообменника

Точно рассчитать теплообменник для кирпичной печи не представляется возможным из-за множества факторов, которые влияют на происходящие в системе процессы. Достаточно выполнить приблизительный расчет, чтобы изготовить конструкцию оптимальной конфигурации.

Например, для поддержания необходимой температуры в парной требуется 5 кВт: именно такой мощностью должна обладать печь с теплообменником. При этом известно, что 1 м² устройства обеспечивает во время работы топки около 9 кВт. Следует учитывать вид топлива, его калорийность, особенности конструкции печи, ее мощность и другие параметры.

Это важно знать: мощность котла снижается почти в 10 раз на заключительном этапе сжигания твердого топлива, поэтому площадь поверхности теплообменника должно быть рассчитано со значительным запасом. Это позволит дольше поддерживать на нужном уровне температуру в парной и помывочной.

Форма котла печи с теплообменником может быть разной. Чаще всего для его изготовления используют устойчивые к коррозии трубы из нержавеющей стали. Эффективны также устройства пластинчатого типа.

Как сделать теплообменник для печи своими руками

Материалом для изготовления простейшего устройства служат детали из нержавеющей стали или другой жаростойкой стали в виде цилиндров разного диаметра.

Конструкция простейшего теплообменника из нержавеющей стали

Максимальная толщина металла не регламентируется, а минимальная ограничивается 2,5 мм: более тонкий материал обладает меньшим сроком службы в условиях агрессивной среды. Важно, чтобы все сварные швы были выполнены с минимально возможными зазорами. Размеры деталей определяют после расчета параметров системы.

После выполнения сварочных работ конструкция проверяется на прочность по следующей методике:

Заваривается нижняя труба либо на резьбу герметично накручивается заглушка.
В емкость устройства заливается вода.
С помощью насоса с манометром нагнетается давление.
Осматриваются швы: если они герметичны – течи не будет, в противном случае проблемный участок обозначается маркером, а после слива воды повторно сваривается.
Проводятся повторные испытания.
Аналогично испытывается вся система.

Чем меньшей будет протяженность труб, тем легче добиться герметичности. Если бачок не планируется использовать в качестве радиатора для обогрева помещения, его следует «обшить» теплоизоляционным материалом.

Сложнее устроен теплообменник внешнего типа (устанавливается поверх дымохода). Для его изготовления необходимы специальные станки и приспособления (фрезерные станки, прессы и т.п.). Преимуществом такой конструкции является доступность для ремонта.

Основные правила монтажа и безопасной эксплуатации

Печь с теплообменником для дома или дачи должна эксплуатироваться с соблюдением следующих правил:

крепление труб и самого устройства должно быть таким, чтобы конструкция не деформировалась в результате теплового расширения;
количество отбираемого тепла не должно превышать 1/10 мощности самой печи (зависит от размера теплообменника);
объем бака для воды следует подбирать так, чтобы через 2 часа поле начала топки вода была горячей (из-за небольшого объема бака помещение будет насыщенно паром, а в излишне большом она будет греться слишком долго);
заливать холодную воду в разогретый в печи пустой теплообменник категорически воспрещается;
в качестве уплотнителей для герметизации резьбовых соединений используются только термостойкие материалы;
трубы в системе, работающей по принципу естественной циркуляции, должны иметь уклон (около 2-5 градусов) в сторону, соответствующую направлению подачи теплоносителя.

Печь с теплообменником для дачи или бани является универсальной: она будет греть и воздух, и воду для моечной. Изготовить необходимое для этого устройство собственноручно не представляет труда для тех, кто владеет техникой сваривания и слесарной обработки металлов.