Теплообменник для банной печи своими руками

Содержание
  1. Теплообменник для банной печи: как собрать его своими руками?
  2. Устройство и принцип работы
  3. Классификация видов
  4. По месту расположения емкости теплой воды
  5. По расположению теплообменника
  6. Общие принципы установки системы
  7. Как сделать теплообменник самостоятельно
  8. Материалы и инструменты
  9. Расчет размеров и мощности
  10. Инструкция по изготовлению теплообменника около отводящей трубы
  11. Теплообменник в печи
  12. Установка и подключение
  13. Теплообменник для банной печи: установка, подключение бака, схема
  14. Печь для бани с теплообменником для воды
  15. Принцип работы
  16. Виды теплообменников
  17. Преимущества и недостатки конструкций
  18. Установка теплообменника на банную печь
  19. Схема подключения теплообменника для бани
  20. Как подключить теплообменник к банному баку
  21. Заключение
  22. Теплообменник для банной печи: виды, изготовление и установки своими руками
  23. Виды
  24. По месту расположения емкости для теплой воды
  25. По месту расположения теплообменника
  26. Как правильно выбрать?
  27. Как сделать теплообменник самостоятельно?
  28. Расчет размеров
  29. Печь с теплообменником для бани — устройство и принцип работы
  30. Основные достоинства
  31. Принципы и правила расчета площади теплообменника
  32. Как сделать своими руками
  33. Техника безопасности

Теплообменник для банной печи: как собрать его своими руками?

Теплообменник для банной печи своими руками

Теплообменники в бане выполняют две задачи: нагрев воды в душевой и отопление комнат, прилегающих к парной. При этом изготовление теплообменника, его установка и правильный расчет вызывает достаточно много вопросов. Чтобы не допускать досадных ошибок поговорим о системе обогрева воды в бане с помощью теплообменника, выделим основные проблемы подобной системы и предложим пути решения.

Устройство и принцип работы

Что такое теплообменник? Теплообменник – это некое устройство, которое передает тепло тем или иным способом от источника или среды к другой среде. В нашем случае тепло передается воде посредством радиационного нагрева поверхности труб или  нагрева поверхности трубы уходящими дымовыми газами. Рассмотрим каждый из вариантов теплообменников подробнее.

Наиболее распространенный теплообменник – это змеевик, по которому циркулирует вода. Такое устройство можно установить и в топке, и в дымоходе. Разница будет только в материале, из которого выполняется труба. Змеевик хорош большой площадью поверхности нагрева.

Это означает, что при прочих равных условиях теплообменник в виде змеевика быстрее прогреет воду. Но при этом в змеевиках выше вероятность закипания воды, что грозит возможностью пережогу труб.

Помимо порчи печи и всей системы с теплообменником, кипящая вода в трубах способна нанести вред здоровью человека.

Поэтому при установке змеевиков требуется применение ряда мер, направленных на борьбу с закипанием жидкости в трубах. По той же причине в покупных конструкциях практически никогда не используется такой вид теплообменников.

Производитель больше заинтересован в длительном сроке службы при любых условиях эксплуатации, нежели в личном удобстве пользователя, которое выражается в скорости нагрева воды в баке душевой или в радиаторе отопления.

Всего несколько случаев закипания жидкости в трубах способно испортить репутацию производителя и вытеснить его с рынка, поскольку большая часть «игроков» рынка теплового оборудования находится на виду у инженеров-теплотехников.

В покупных печах устанавливают плоские теплообменники или теплообменники типа «труба в трубе». Принцип плоского теплообменника достаточно прост: это пластина со свободным пространством внутри, куда поступает вода. Тепло поступает за счет радиационного нагрева от пламени.

В принципе, эту конструкцию можно использовать и для установки в дымоходе, а значит и для нагрева воды теплотой уходящих газов. Но для того, чтобы плоский теплообменник в дымоходе имел возможность нагревать воду до приемлемых значений, придется увеличивать теплообменник, а значит и сам дымоход до невообразимых размеров.

Поэтому применение плоских теплообменников оправдано только в пределах топки.

А вот теплообменник типа «труба в трубе» предназначении именно для расположения в дымоходе. Принцип работы такого теплообменника заключается в том, что труба дымохода, окружается трубой большего диаметра, куда поступает вода. Вода через стенку нагревается от дымовых газов.

Само собой, такой теплообменник выполняется на коротком участке трубы, а не вдоль всего трубопровода. Теоретически теплообменник «труба в трубе» более эффективен, нежели плоский.

Но при этом он не удобен, так как увеличивает габариты дымохода, поэтому чаще применяют плоский теплообменник, который просто встроить в топку печи.

Отдельно стоит отметить, что эффективность работы теплообменника зависит в первую очередь от площади греющей поверхности. Много изогнутых труб имеют большую общую площадь, чем плоская плита или труба тех же габаритов. Это нужно учитывать при самостоятельном изготовлении теплообменника.

Классификация видов

Классификация видов направлена на облегчение выбора теплообменника для каждого конкретного случая. Если обратить внимание на статистику, то станет ясно, что практически каждая баня это уникальный проект.

Отличия могут быть минимальны, но они есть, а значит каждый конкретный случай зависит от характеристик помещения: наличия свободного места в помещении, наличия чердачного помещения и, конечно, бюджета стройки.

По месту расположения емкости теплой воды

Прежде чем делить систему по месту расположения емкости для теплой воды, разберемся, а на что вообще влияет расположение бака с теплой водой? А влияет оно в первую очередь на необходимость насоса.

Дело в том, что полноценный насос установить в бане не получится, так как для него нужно отдельное помещение. Но по факту, мощная насосная установка в бане и не нужна. Будет вполне достаточно циркуляционного насоса систем отопления.

Но, если бюджет не позволяет пользоваться техникой, приходится вспоминать законы физики.

Согласно школьному курсу, теплая вода легче холодной, а значит горячий слой «всплывает» над холодным. Так образуется небольшая разность давлений, которая при некоторых ухищрениях во время прокладки трубопровода позволяет создать систему с естественной циркуляцией. До массового распространения насосов на том же принципе работали системы отопления всех частных домов.

Система с расположением бака в парилке

По расположению бака с теплой водой системы бывают:

  • С расположением бака в парилке. Зачастую такой бак и вовсе прячут в одну кирпичную «рубашку» с печью, за счет чего достигается эффект термоса с долгим сохранением теплой воды. Но напор это разность между уровнем воды и высотой точки излива, то есть расположением распылителя душа. И тут начинаются проблемы: сделать при таком исполнении классический душ невозможно. Можно выполнить душевую с гибким шлангом и не поднимать его выше 1,5 метров. Почему именно 1,5 метра? Да потому, что при высоте бани в 2 м, сделать напор больше не получится. Поэтому нужно устанавливать циркуляционный насос, мучатся с гибким шлангом или выбирать другой вариант расположения бака. Но, справедливости ради, плюсы и у такой системы есть: малая протяженность трубопровода, быстрый прогрев воды и длительное сохранение температуры воды.
  • С расположением бака за стеной парилки. В этом случае получается сэкономить место в парной, которого всегда не хватает, но незначительно увеличивается протяженность трубопроводов и пропадает эффект термоса. Проблемы с напором и в этом случае сохраняются.
  • С расположением на чердаке. Если конструктивные особенности помещения позволяют выполнить бак в чердачном помещении, то этот вариант будет наиболее выигрышным для напора. Конечно, увеличивается сложность монтажа из-за увеличения общей протяженности трубопроводов, но появится возможность установки классического душа. При этом бак следует обязательно утеплять, желательно минеральной ватой, чтобы тепло не расходовалось на прогрев неотапливаемого чердака.

Система с расположением бака за стеной парилки

По расположению теплообменника

По расположению теплообменника выделяют системы:

  • С теплообменником внутри печи. Как правило, это змеевик из стальных труб или пластинчатый теплообменник. Главное удобство такой конструкции в том, что нет необходимости занимать дополнительное место вокруг дымохода, а значит экономится место в помещении. Если устроить теплообменник змеевик внутри топки, то вода будет прогреваться достаточно быстро, но при этом в разы увеличивается опасность вскипания воды в трубе. Для того, чтобы защитить систему, придется устанавливать циркуляционный насос отопления.
  • С теплообменником на дымоходе. Теплообменник на дымоходе проще сделать самому, для его эксплуатации и ремонта не нужно разбирать печь, как в предыдущем случае. Если говорить о покупных теплообменниках, то теплообменник на дымоходе будет эффективнее. Единственный минус — это габариты. эффективный теплообменник в топку можно сделать своими руками, а квадратные метры, занятые теплообменником на дымоходе никуда не денутся, поэтому такую конструкцию используют достаточно редко и только в целях предотвращения вскипания и пережога труб.

Теплообменник на трубу дымохода

Общие принципы установки системы

Есть несколько принципов, которые помогут вам сделать качественный и долговечный теплообменник:

  • Первое правило монтажа любого трубопровода это соблюдение углов наклона. Даже, если в системе есть циркуляционный насос, проще сделать правильные углы наклона труб, чем потом мучатся со спуском системы и заменой насоса, который слишком быстро истратил свой рабочий ресурс. Трубы, подающие воду в бак с теплой водой прокладываются под углом в 30 градусов в сторону теплообменника. Трубы, отводящие воду из бака обратно в теплообменник выполнятся с уклоном примерно 5-10 градусов в сторону теплообменника.
  • Нужно позаботится о спуске системы. В нижней точке предусматривается спускной кран, который необходим для спуска системы на зимний период, если пользоваться баней владелец не планирует.
  • Проверяйте места соединений пластиковых труб с теплообменником. Пластиковые трубы при соприкосновении с горячими поверхностями может и не оплавятся, но деформируются точно. Поэтому подвод и отвод воды к теплообменнику лучше выполнять из металлических труб с переходниками на пластик.
  • При необходимости, циркуляционный насос устанавливается прямо на трубу. Важно сделать так, чтобы была возможность замены и промывки насоса без демонтажа всей системы. Поэтому делается в двух местах устанавливаются тройники, через которые подключается насос. При необходимости линия с насосом перекрывается, насос снимается и выполняются все требуемые работы.
  • После монтажа всей системы, не забудьте проверить ее холодной водой. Это позволит выявить течи и исправить огрехи до начала работы.

Схема установки и подключения встроенного теплообменника

Как сделать теплообменник самостоятельно

При желании теплообменник можно выполнить самостоятельно, важно технично выполнят все требования и делать конструкцию с большим запасом прочности.

Материалы и инструменты

Потребуются материалы для работы с металлом:

  • Тиски
  • Инструмент для развальцовки
  • Ножницы по металлу
  • Пассатижи
  • Сварочный аппарат
  • Гаечный ключ

Кроме того нужны материалы:

  • Трубы для змеевика
  • Металлические листы для бака
  • Трубы для подвода и отвода воды к баку

Встроенный теплообменник из стальных труб

Расчет размеров и мощности

Здесь самый интересный момент. Дело в том, что правильно рассчитать теплообменник невозможно. Слишком много условий, большая часть которых должна определятся в лабораториях опытным путем. Причин достаточно много:

  • Нет возможности регулировать подачу воздуха
  • Неоднородное качество топливо. Даже если вы всегда топите баню одни и тем же видом древесины, качество топлива всегда будет неодинаковым, а значит неодинаковым будет и выделение тепла.
  • Неоднородность теплоотдачи. К концу процесса топки теплоотдача дров резко уменьшается, поэтому невозможно точно рассчитать тепловую нагрузку теплообменника

Собственно поэтому, все теплообменники изготавливаются на глазок с приличным запасом прочностных характеристик.

При самостоятельном изготовлении для змеевиков в топке используют стальных трубы с диаметром ¾, для змеевиков в трубе подходят медные трубы с диаметром 10 мм. Примерная длина змеевика – 1 м.

Для стальных труб выполняется шаг в 10-15 см, для медных – чем меньше расстояние, тем лучше.

Инструкция по изготовлению теплообменника около отводящей трубы

При изготовлении теплообменника около отводящей трубы, главное – правильно загерметизировать все отверстия. Разберем пошаговый этап изготовления:

  1. Создание змеевика из медной трубы диаметром 10 мм.
  2. Развальцовка концов. Это необходимо для создания перехода от стандартной трубы в ¾ к диаметру трубы змеевика
  3. Выполняются отверстия для отводов в отрезке дымовой трубы.
  4. Устанавливаются отводы и змеевик.
  5. Отрезок трубы дымохода устанавливается к самому дымоходу.
  6. Выполняется монтаж остальной системы.

Теплообменник в печи

Теплообменник в печи — это тот же змеевик. Только стальную трубу, которая применяется в данном случае, не согнешь, как обычную медь. Поэтому нужно использовать прямые отводы. Для предотвращения вскипания воды в трубах, между поворотами делаются отступы. Так же, при установке змеевика в топку, рекомендуется установка циркуляционного насоса.

Установка и подключение

Теплообменник в топке удерживается кирпичной кладкой печи, в дымоходе прибор держится на отводах. Отводы желательно выполнять как можно меньшей длины. Главное правило монтажа подобной системы: никаких горизонтальных участков.

Перед подключением систему обязательно нужно проверить холодной водой. Для этого система заполняется водой и проводится осмотр каждого участка трубопровода.

Любая дырочка со временем превратится в серьезную течь, поэтому лучше устранить все проблемы на этапе монтажа.

Если финансовые возможности позволяют, желательно установить циркуляционный насос с простейшей автоматикой для включения и выключения циркуляции.

Как видно, ничего сложного в создании теплообменника в баню своими руками – нет Главное, правильно выбрать какой теплообменник необходим для каждого конкретного случая, исходя из габаритов помещения и финансового бюджета стройки

Источник: https://pechiexpert.ru/teploobmennik-dlya-bannoj-pechi-01/

Теплообменник для банной печи: установка, подключение бака, схема

Теплообменник для банной печи своими руками

Хорошо известно, что без запаса горячей воды парилка в бане теряет свою привлекательность. Даже самый простой теплообменник в банной печи обеспечит вдоволь кипятка для обрызга каменки и помывки в душе.

Но не все так просто, от того, насколько удачно выбрана конструкция водогрейного контура, насколько удачно расположен теплообменный аппарат в банной печи, зависит производительность и надежность нагрева. А еще комфорт и настроение посетителей бани.

Не говоря уже о том, что нужно соблюдать элементарную санитарию. Поэтому нет смысла бегать с ведрами в соседнее помещение, когда есть более простое решение.

Печь для бани с теплообменником для воды

Греть кипяток для парилки можно самыми разными способами. Существует множество схем отбора тепла через стенку топки, или можно использовать внешний нагрев воды в отдельной печи.

В этой ситуации дополнительный теплообменник для печи оказывается наиболее оптимальным вариантом. Уже даже производители банных печей сообразили, что проще монтировать небольшой дополнительный контур в топку, чем усложнять и увеличивать габариты печной конструкции корпуса за счет приставных емкостей. Поэтому примерно 60% печей для бани выпускаются с теплообменником.

Популярность теплообменного способа объясняется тремя факторами:

  • Компактность конструкции с теплообменником;
  • Эффективный теплосъем и быстрый нагрев воды;
  • Безопасность конструкции теплообменника.

Последний фактор, наверное, имеет решающее значение.

Популярные ранее огромные столитровые баки, устанавливаемые на боковой или тыльной стенки печки, наполненные кипятком, всегда были небезопасными и часто приводили к термическим травмам.

Кроме того, для того чтобы нагреть такую массу воды, приходилось регулярно отвлекаться на перемешивание водяного запаса или растапливать печь задолго до начала прогрева парилки.

Теплообменник для бани стал настолько популярным, что его стали изготавливать кустарным способом, использовать теплообменные аппараты от систем отопления котельной и специализированной техники, и даже устанавливать хитроумные устройства в чугунные и кирпичные печи.

Использование теплообменника для банной печи позволило существенно улучшить санитарные условия внутри парилки, и, что немаловажно, почти неограниченный нагрев воды дает возможность оборудовать полноценное моечное отделение. Теперь появилась возможность принимать душ практически без оглядки на запасы кипятка в парилке.

Принцип работы

Схема работы теплообменного аппарата была следующей. Внутри печи, обычно в топку или на выходной патрубок, устанавливается теплообменный контур. Чаще всего это медная или стальная трубка длиной 6-7 м или емкость из нержавейки.Для компактности труба может выполняться в виде змеевика, набора регистров или плоской спирали.

Вода поступает внутрь трубы из внешнего бака, обычно самотёком или под небольшим напором водяной башни. Скорость потока невелика, поэтому жидкость успевает прогреться до относительно высокой температуры в 90оС.

Важно! Температуру и интенсивность нагрева можно легко регулировать с помощью крана, установленного на входе или на выходе из печи. Поэтому теплообменник, встроенный в банную печь, одинаково эффективно греет воду, как зимой, так и в летний период.

Гибкость и эффективность теплообменного аппарата привела к тому, что банная печь с вмонтированным теплообменником превратилась в основной источник горячей воды загородного или дачного отдыха.

Мало того, в зимнее время печь с теплообменником может использоваться для отопления помещения.

Понятно, что в этом случае размеры топки и теплообменного контура должны быть минимум вдвое больше и изготавливаться из жаростойких материалов. Существуют также ограничения и по используемому топливу. В данном случае речь идет о теплообменнике для дровяной печи. Даже торфяной брикет, не говоря уже об угольном топливе, для рассматриваемых типов печей не используется.

Виды теплообменников

Конструкции теплообменных аппаратов не ограничиваются только традиционным змеевиком из медной трубы. Общее число моделей теплообменных агрегатов, по самым скромным оценкам, составляет не менее полутора десятков штук.

К наиболее популярным и востребованным видам печных теплообменников относят следующие конструкции:

  • Трубчатые теплообменники, изготовленные из медной или стальной трубы в виде кольцевой или плоской змейки. Такие системы обладают самой высокой водогреющей эффективностью, они просты в изготовлении и установке на банную печь. К недостаткам конструкции можно отнести высокую чувствительность к перегреву;
  • Коробчатые теплообменники изготавливают из жаростойкой листовой стали в виде тарельчатой емкости или прямоугольного бачка. В общем случае это просто емкость из жаростойкого материала, с приваренными патрубками для подключения, подвода и отвода воды;
  • Каркасные теплообменники представляют собой достаточно сложную конструкцию из стальных труб, сваренных в виде набора из нескольких регистров. Конструктивно данный тип просто копирует устройство паровозного котла. Поэтому сама конструкция получается очень надежной и прочной, способной выдерживать длительный перегрев и высокое давление пара;
  • Пакетные теплообменники изготавливают для банных печей специализированными предприятиями. Кустарным способом не изготавливаются. Обладают высокой эффективностью, но при этом склонны к прогоранию стенок даже при небольшом перегреве.

Если сравнивать приведеные конструкции, то все три модели, за исключением пакетного варианта, обладают достаточной эффективностью, чтобы греть воду в проточном состоянии. Скорость нагрева для обычного стандартного теплообменника, диаметром канала 10-20 мм, составляет 10 мл/оС. При скорости движения воды 20-30 мм/с на выходе из печи вода успевает нагреться до 70-80оС.

Преимущества и недостатки конструкций

Если делаешь теплообменный аппарат собственными руками, то наибольший интерес представляют собой виды и конструкции. Чаще всего проточную часть изготавливают из медной трубы диаметром 15-20 мм. Заготовку наматывают на деревянную болванку, на концы напрессовывают муфты или сгоны, с помощью которых можно подсоединить теплообменник к баку, питающему банную печь.

С тарельчатым или коробчатым теплообменником сложнее. Для изготовления собственными руками потребуется сварочный углекислотный полуавтомат или аргоновая сварка. По эффективности отбора тепла в банной печи тарелка теплообменника немного уступает змеевику, но обходится дешевле.

Регистровые теплообменники сваривают из труб на основе жаропрочной стали, по эффективности они несколько хуже тарельчатых, но зато прекрасно переносят перегрев.

Даже если в банной печи остановилась подача воды, как правило, это не ведет к повреждению теплообменного контура.

Данный тип теплообменника может изготавливаться также из медной трубы, КПД аппарата увеличивается в полтора-два раза, но при этом значительно уменьшается стойкость к перегреву.

Установка теплообменника на банную печь

Так как все перечисленные модели серьёзно отличаются между собой по способности противостоять перегреву, место для установки конкретной модели выбирается исходя из особенности устройства топки и материала, из которого изготовлен теплообменник.

Каркасные или регистровые системы, как правило, используются в кирпичных банных печах. Аппарат заделывается в верхнюю часть топки или в свод печи еще на этапе её постройки. При этом патрубки для подключения к баку выводят с тыльной или с боковых сторон печного корпуса.

Таким же способом устанавливаются плоские змеевики из меди и нержавейки. Они могут быть заделаны как в свод, так и в одну из вертикальных стенок топочной камеры в банной печи.

Витые медные змеевики традиционно устанавливают на верхний дымоход. Иногда змеевик располагают непосредственно под насадным центральным баком для горячей воды. В баке греется вода для обрызга каменки, а в медном теплообменнике нагревается вода для душа или моечного отделения.

Тарельчатые и коробчатые теплообменники устанавливается на одной из боковых стен в банной печи. Обычно их используют для стальных или чугунных печек. Для установки достаточно вырезать в стенке два отверстия.

После чего на выходные патрубки одеваются распорные втулки, и теплообменник устанавливается внутри топки с помощью накидных гаек.

Подобный тип теплообменника называют ещё сухим, так как вода при любых обстоятельствах не попадает внутрь топочной камеры.

Важно! Коробчатые и регистровые теплообменники устанавливают внутри банной печи так, чтобы уменьшить контакт поверхности металла с наиболее горячей частью фронта горения.

Теплообменник должен получать большую часть тепла внутри печи не за счет конвекции и обтекания раскаленными газами, а в виде инфракрасного излучения от стен и свода банной печи. Чтобы избежать перегрева, трубы теплообменного контура приходится экранировать листами из нержавеющей стали.

В результате и ресурс повышается, и вода в теплообменнике нагревается более равномерно, без кипения и паровых фонтанов.

Схема подключения теплообменника для бани

Практически все модели теплообменных устройств работают по принципу самотека или естественной конвекции воды в полузамкнутой системе труб. Поэтому при разработке схемы установки аппарата отбора тепла необходимо придерживаться двух правил:

  • Входной и выходной патрубки теплообменника должны располагаться на разных уровнях, расстояние по вертикали между нижней и верхней точками подвода воды должно быть не менее 20-25 см. Нижний патрубок используется для подвода холодной воды, верхний — для отвода кипятка;
  • Подключение к патрубкам греющего контура банной печи необходимо выполнять только с помощью гибких соединений, а соединительные муфты обязательно уплотнять теплостойким силиконом.

Речь идет не о гибких резиновых шлангах в металлической оплетке, они для этих целей не подходят, даже если на этикетке присутствует маркировка «для горячей воды» или что-то подобное.

Важно! Из-за сильного теплового излучения, идущего от стенок банной печи, резина стареет и перегорает за считанные недели.

Опытные пользователи рекомендуют выполнять подключение бака к теплообменнику в бане с помощью гибких газовых шлангов из нержавейки.

Как подключить теплообменник к банному баку

Классической схемой установки считается выносной бак для бани с теплообменником. Это означает, что емкость с горячей водой для душа и уборки помещения располагается либо на ближайшей стене, либо за пределами парилки, поближе к душевой кабинке.

Важно обеспечить определенный перепад высоты между выходом из теплообменника банной печи и донной частью емкости с водой. Обычно эта величина выбирается в пределах 50-70 см. Для коробчатых и регистровых схем, плоских змеевиков бак находится на уровне 120 см над уровнем пола. Это удобно, можно зачерпнуть горячей воды через верхний люк.

Другое дело, если змеевик теплообменника для бани установлен на трубу дымохода. В этом случае бак придется поднимать на высоту 180-200 см, поэтому в днище или на выходе из контура устанавливать бронзовый кран для горячей воды.

Трубопроводы, ведущие от теплообменного контура печи к баку, обычно располагают под уклоном.

Холодная магистраль от нижнего патрубка подводится к питающему баку под прямым углом, это обеспечивает максимальную величину гидростатического напора в контуре.

Отходящая магистраль устанавливается под углом 25-30о. Делается это для отделения пузырей воздуха и пара, образовавшихся в потоке воды при нагреве.

На холодной магистрали обязательно делают колено и ставят сливной шаровый кран, с помощью которого можно легко слить воду из банного теплообменника.

Заключение

Теплообменник для банной печи давно уже стал неотъемлемым атрибутом настоящей парилки.

Его без особых проблем можно сделать собственными руками, заказать у мастера или купить готовым, даже с установкой.

Небольшие затраты на дооборудование банной печи сторицей окупятся более высоким уровнем бытовых условий, ведь не обязательно топить парилку, чтобы обеспечивать летом всю семью горячей водой.

Источник: https://2proraba.com/banya/teploobmennik-dlya-bannoj-pechi.html

Теплообменник для банной печи: виды, изготовление и установки своими руками

Теплообменник для банной печи своими руками

Часто возникает идея использовать лишние киловатты тепла, которые возникают при топке бани. Умельцы научились с помощью этой энергии греть воду для мытья и отапливать смежные комнаты. Такая энергия поступает и аккумулируется при помощи обмена теплом.

Проще говоря, теплообменник — это обычный змеевик, который греет воду. Дальше ее можно использовать по своему усмотрению или для отопления смежных комнат, создавая замкнутый контур.

Виды

Теплообменник в банной печи позволяет решать разные задачи: нагрев воды, использование ее для помывки, отопление соседнего помещения. Для нагрева воды змеевик можно вставить внутрь печи. Также жидкость может находится в баке, который будет нагреваться непосредственно от стенки печи. Еще один вариант — использовать отопительный контур.

По месту расположения емкости для теплой воды

В зависимости от того, где располагают емкость с водой, выделяют следующие виды нагревателей:

  1. Емкость непосредственно в парилке — позволяет воде быстрее греться, т. к. водопровод отсутствует или очень короткий. Сокращаются и теплопотери. Недостаток вполне очевиден: полезная площадь парилки сокращается.
  2. Емкость находится в смежном помещении, где оборудована душевая. Часто рекомендуют именно этот вариант. В отдельной душевой мыться удобнее и места в парилке больше. Но растет длина водопровода.
  3. Проблему слабого напора позволяет решить установка бака с теплоносителем на чердаке. Этот способ так же не лишен недостатка. Нужно подвести холодную воду наверх, да и длина горячего водопровода больше. Емкость нужно тщательно утеплять, чтобы максимально снизить теплопотери.

По месту расположения теплообменника

В зависимости от места расположения самого нагревателя, выделяют:

  • Нагреватель является частью самой печи. Ремонтировать такой теплообменник очень сложно. Придется демонтировать часть печи. Учитывайте, что постепенно накипь уменьшит КПД фактически до нуля (1 мм накипи уменьшает КПД на 10%).
  • Теплообменник для печи в бане расположен рядом с дымоходом. В этом случае, теплоноситель будет греться медленнее. Зато, закипать не будет (газы в дымовой трубе не нагреют его настолько сильно), отпадет проблема с накипью. Доступ к такому прибору значительно проще.

Как правильно выбрать?

Выбор того или иного нагревателя зависит от начальных условий и поставленных перед ним задач. Внутри печи он гораздо быстрее нагреет жидкость, но она может закипать. Образуется накипь, которая быстро выводит прибор из строя. Правильный расчет необходимой мощности позволяет избежать этой проблемы.

Расположенный возле дымохода печи, внешний нагреватель занимает больше места, жидкость греет значительно медленнее. Зато, к нему всегда есть доступ. В случае поломки, его легко починить или заменить. Теплоноситель закипает редко, просто не набирает столь высокую температуру, поэтому накипь не образуется. Выбор остается за хозяином.

Можно приобрести заводскую модель, которая будет стоить от 10 000 рублей, в зависимости от мощности. Стоимость качественной кирпичной печи с теплообменником начинается от 20 000 рублей, но, практика показывает, что она будет не так эффективна.

Ничего хитрого в устройстве прибора нет, насколько оправдана такая покупка — большой вопрос. Все можно установить своими руками.

Как сделать теплообменник самостоятельно?

Покупать дорогие изделия из нержавейки для эксплуатации в бане нецелесообразно. Теплообменник для печи в бане  можно легко изготовить самостоятельно. Как сделать теплообменник банной печи своими руками?  Пошаговая инструкция будет ниже.

Расчет размеров

Мощность нагревателя должна соответствовать мощности самой печи. Рекомендуют сделать теплообменник, руководствуясь следующим:

  1. Теплообменник не должен потреблять больше 10% от мощности самой печи. В таком случае, мощности печи хватит и на обогрев помещения. Топливо будет расходоваться максимально эффективно. Время нагрева не увеличится.
  2. Суммарная длина труб не должна превышать 3 метра. Нужно сделать необходимый уклон, который составляет 2500 на прямой подаче, а на обратной — больше 300 в сторону печки. Так теплоноситель будет эффективно подаваться самотеком. В противном случае, не обойтись без насоса.
  3. Воды должно быть достаточно. Она должна нагреваться не более двух часов, но не закипать. Если сделать бак слишком малого объема, теплоноситель очень быстро закипит. Если котел находится непосредственно в парилке, мыться там будет очень тяжело. Тяжелый пар заполнит помещение и нормально дышать станет невозможно. При слишком большом объеме бака из металла, теплоноситель может и вовсе не нагреться.
  4. Не забудьте, что когда печь прогорит, вода все же какое-то время должна оставаться горячей. Поэтому, нужно заложить необходимый запас мощности.

Учитывая все вышесказанное, попробуем подобрать оптимальный теплообменник из металла. Принимаем, что для прогрева воздуха в бане нужно 5 кВт.

Тогда мощность теплообменника из металла  составит 10 кВт, а его площадь — 1 м2. На возможные теплопотери отнесем 3 кВт. Тогда монтаж 1 м2 теплообменника даст нам 7кВт энергии. Время нагрева воды — 2 часа.

Тогда требуемую площадь теплообменник определим по формуле: S = 1/7*W, где

W = 0,00117*V*(tk-tн) /T= 0,00117*65*(70-10) /2= 2,3кВт, отсюда  S = 1/7*W=1/7*2,3 = 0,33 м2, где  S — требуемая площадь теплообменника, м2;

  • W — требуемая мощность теплообменника, кВт (важно определить ее правильно);
  • V — объем воды, которую надо нагреть, принимаем 65 л (достаточно для 4-х человек);
  • tk  — требуемая температура воды, принимаем 700С (оптимальная температура горячей воды);
  • tн — изначальная температура воды, принимаем 100С. Требуемая мощность печи — 5+2,3 = 7 кВт. 0,3 кВт можно не учитывать, т. к. 10% от изначальной мощности печи — допустимая потеря (0,3кВт

Источник: https://pechnoy.guru/pechi/dlya-bani/db-svoimi-rukami/teploobmennik-dlya-bannoj-pechi.html

Печь с теплообменником для бани — устройство и принцип работы

Теплообменник для банной печи своими руками

Принцип работы жидкостного теплообменника основан на том знании, что более нагретая жидкость стремится подняться вверх.

А поскольку система замкнута, то в ней происходит бесконечный кругооборот: горячая вода движется вверх по одной из труб, а по другой ей на смену стремится холодная.

И постепенно отмечается общий рост температуры воды во всей системе. Суммарное время нагрева при этом зависит от нескольких условий:

  • от начальной температуры,
  • от объема самой системы,
  • от мощности печи.

Различают две основные модели оборудования, в которых установлен:

Теплообменник внутренний – это бачок или змеевик, установленный между корпусом печи и внутренней топкой, чаще всего в боковой части. В быту он иногда именуется «рубашкой». К нему подключается внешний бак. Смонтировать его легко, но при необходимости потом добраться, и особенно снять – весьма трудоемко. Хотя многое зависит от конструктивных особенностей печки.

Теплообменник внешний — так называемого самоварного типа. Его конструкция элементарна: труба, модуль дымохода, сверху и снизу подсоединенная с помощью двух штуцеров. Этот вариант легче в обслуживании, его легко  очистить от накипи. Емкость проще демонтировать при необходимости ремонта (например, в случае протечки).

Специалисты считают, второй вариант наиболее предпочтительным с точки зрения экономии тепла. Так как он снижает расход топлива, ведь нагрев происходит за счет тепла дымохода, выводящего продукты сгорания.

А встроенный теплообменник потребует нагрева от топки, оттягивая на себя энергию, которая могла пойти на нагрев камней и всего помещения.

Кроме того, габариты трубного теплообменника всегда больше встроенного, что ускоряет процесс нагрева воды.

Лучше выбрать открытые (то есть без давления) системы обогрева. Также обратите внимание на общую протяженность всех труб системы. При длине менее 3-х метров система считается наиболее производительной.

 Для среднестатистической бани такой длины вполне достаточно. Другой ведущий показатель — толщина трубы. При следовании по трубе диаметром меньше 1 дюйма горячая вода встретит значительное сопротивление.

И тогда вам не обойтись без перекачивающего насоса.

Читайте так же, о том как обложить железную печь кирпичом тут

Основные достоинства

Несомненными плюсами применения теплообменника в конструкции печи являются:

  • Одновременное осуществление нескольких функций: нагрев воды, воздуха в нескольких  помещениях, а также парообразование;
  • Варианты установки бака на значительном расстоянии от печи (даже в другом помещении);
  • Долговечность. При использовании современных материалов и соблюдении технологии монтажа срок эксплуатации достигает 20 лет.
  • Эстетичный внешний вид
  • Доступность ухода;
  • Простота монтажа;
  • Высокая эффективность;
  • Возможность установки как в русской традиционной бане, так и в современной финской сауне;
  • Экономия места за счет компактных размеров;
  • Высокая мощность и как следствие, быстрый нагрев до требуемой температуры;
  • Отсутствие (или несущественность) деформаций при нагреве

Принципы и правила расчета площади теплообменника

Оговоримся сразу, любые расчеты требуемых габаритов теплообменника для банной печи всегда будут ориентировочны. К примеру, для нагрева стандартного банного помещения потребуется приблизительно 5кВт электроэнергии.

Значит именно такое количество энергии мы и должны получить от печи с теплообменником. В процессе топки квадратный метр площади теплообменника выдает около 9 кВт тепла.

На конечную цифру влияют множество различных факторов: расположение и форма котла, вид и качество топлива (интенсивность его горения) и другие.

То есть сам по себе расчет достаточно сложен. Но при любом раскладе ближе к концу топки мощность стремительно снижается до 10 раз. А потому рабочую площадь  теплообменника нужно брать со значительным запасом. И тогда на выходе вы получите систему, готовую поддерживать требуемую температуру во всех отделениях бани.

Возможно вас так же заинтересует наша статья о том как сделать парогенератор

Как сделать своими руками

К вопросу о форме теплообменника для банной печи — тут все зависит от вашей фантазии. Простейшим, дешевым и потому распространенным вариантом является система труб из нержавеющей стали. Равноценной заменой можно считать агрегаты, сваренные из нескольких швеллеров.

Вот пример простейшей конструкции теплообменника для кирпичной печи:

За основу возьмем листовой металл, толщина которого не менее 2мм. Из него потребуется соорудить цилиндрический (впоследствии верхний) и прямоугольный (нижний) резервуары, и соединить их трубами. Размер (а точнее площадь) должны рассчитываться в соответствии с размерами предполагаемого помещения.

Перед окончательным монтажом, не лишним будет оценить, точность произведенных расчетов. Для этого раскроенные детали прихватываются сваркой. После проверки можно приступать к сборке.

Далее прочностная оценка: завариваем нижнюю трубу, а сам теплообменник наполняем водой, соединив при этом выходное отверстие с основной емкостью. Заполняем агрегат сжатым воздухом. Таким образом, выявим качественно обработанные швы.

Обнаруженные прорехи придется снова заварить, предварительно спустив из системы воду.

Разумеется, общую длину  труб постараемся минимизировать. Это требование обусловлено внушительным количеством тепловой энергии, вырабатываемой при нагреве печи, и необходимостью в кратчайший срок передать ее теплоносителю.

На входной и выходной трубах выполняется резьба для последующего монтажа устройства к общей системе. Серьезные требования предъявляются к материалу труб и качеству выполняемых сварных швов.

Зазоры во всех сопрягаемых швах нужно постараться минимизировать.

В случае если насос в системе не предусмотрен, то рекомендуется следующее устройство и взаимное расположение труб: холодная вода из бака самотеком идет по трубе к печи, а горячая возвращается к баку. Главное условие: трубы должны быть установлены под углом в 2-5 градусов.

Необходимость теплоизоляции бака определяется возможностью его многоцелевого использования, в том числе для прогрева смежных помещений.

Независимо от формы и способа самостоятельного изготовления, слабым местом работы любого теплообменника является коррозия металла. Металлические поверхности, по определению, имеют низкое сопротивление к воздействию агрессивных сред, в том числе и воды. Вот почему возникает потребность внутренней защиты поверхностей.

Использование синтетических составов в данном варианте нежелательно, так как все они обладают низкой теплопроводностью, что отрицательно скажется на производительности всей системы. Оптимальным решением являются стальные и медные трубы с внутренним напылением различных металлов, значительно повышающих их долговечность.

Техника безопасности

Специалисты в данной области рекомендуют ответственно подходить к выбору теплообменника для бани, не экономить на материалах и правильной установке. Также важна грамотная эксплуатация. Вот основные правила, которые следует знать:

  1. Основное свойство труб при нагреве теплообменника — расширение. В результате существует вероятность увеличения их длины. Поэтому запрещено при крепеже  труб к стенам использовать неподвижные соединения.
  2. Грамотно выбирайте теплообменник с точки зрения мощности (габаритов). Это не должно негативно повлиять на производительность печи. Десятипроцентный отбор тепла – это предельный показатель. И если уже сконструированная банная печь недостаточно мощна, остановите свой выбор на теплообменнике поскромнее.
  3. Внешний водяной бак следует подбирать исходя из следующего условия: вода в системе должна нагреться лишь спустя два часа после начала топки. Никак не раньше! Иначе кипящая вода быстро заполнит парилку влажным паром. Думаю, это вам ник чему.
  4. Заполнить бак водой лучше заранее. Не рекомендуется делать это, когда банная печь уже имеет высокую температуру.
  5. В качестве уплотнителя резьбовых соединений рекомендуется использовать материал, способный выдерживать воздействие высоких температур. Вроде бы очевидный факт, но частенько об этом забывают.

В наше время строительный рынок наводнен предложениями всевозможных агрегатов для бани.

Начиная от массивной печи из чугуна, и заканчивая простыми и дешевыми вариантами дровяных печей с теплообменником, где цена последнего мало сказывается на общей стоимости системы.

Выбор за вами! Позволим себе ишь небольшой совет: теплообменник обязательно должен быть изготовлен из качественной стали с хорошим уровнем жаропрочности и жаростойкости.

Источник: https://v-teplo.ru/teploobmenik-dlya-bannoi-pechi.html

Слесарю
Добавить комментарий

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