Теплообменник на дымоход

Воздушный бак

Усовершенствовать обычную буржуйку или банную печь с прямым дымоходом можно, если установить на воздушный теплообменник на дымоход. Он представляет собой цилиндрический корпус, по которому проходят несколько полых труб. Подсос воздуха происходит снизу, нагреваясь в трубе, он выходит из теплообменника, увеличивая КПД печи на 15-20%. Воздуховоды можно вывести в соседнее помещение, обогрев таким образом от одной печи несколько комнат или секций гаража.

Видео: как сделать воздушный теплообменник на дымоход

Еще одна оригинальная конструкция печи с воздушным теплообменником на дымоходе для отопления гаража показана в видео-ролике. С помощью такой печки можно отопить не только гараж, но и любой хозяйственное помещение, включая сельскохозяйственные постройки и теплицы.

Из гофротрубы

Дешевый и простой способ устройства воздушного теплообменника — использование для этой цели гофрированных вентиляционных труб. Их оборачивают вокруг неутепленной части дымохода, в результате воздух в гофре прогревается и за счет тепловой конвекции поступает в соседние комнаты. Чтобы гофротруба прогревалась эффективнее, можно обернуть ее вместе с дымоходом несколькими слоями фольги.

Система с гофротрубой удобна для отопления гаража, в котором установлена простая буржуйка из чернового металла. Такая печь быстро нагревает воздух, но он поднимается к потолку, из-за чего на уровне пола температура остается низкой. Если вывести воздуховоды ближе к полу, можно создать естественную циркуляцию нагретого воздуха, и во всем объеме гаража температура станет примерно одинаковой.

Теплообменник колпакового типа

Теплообменники в виде колпака обычно используют для отопления мансарды или второго этажа. Принцип его действия заключается в том, что нагретый от дымохода воздух поднимается под потолок, где задерживается колпаком и, постепенно остывая, опускается вниз, в комнату.

Колпак можно выполнить или оцинкованного металла или огнестойкого гипсокартона и вывести воздуховоды в нужном месте. Иногда колпак декорируют камнями, которые, нагреваясь, служат дополнительным теплоаккумулятором.

Механизм функционирования

Если установить теплообменник на дымовую трубу, то можно существенно увеличить КПД печи, а также обезопасить себя от прямого контакта с горячей поверхностью. В установленном на дымоходе баке или змеевике теплоносителем будет выступать вода, однако, можно монтировать и воздушный теплообменник на трубу дымохода.

По мере повышения температуры воды внутри регистра на трубу, она поднимается вверх, где попадает через специальный штуцер в водяной бак. Посредством входного штуцера, расположенного в нижней части теплообменника, в него попадает холодная вода, замещая теплую. Такая циркуляция продолжается постоянно, при этом вода может нагреться до очень высоких значений.

Что такое теплообменник и для чего он нужен

Теплообменник — это устройство, предназначенное для энергообмена между различными частями системы, по которой циркулирует теплоноситель. Установка теплообменника имеет несколько целей:

• использование избытка тепловой энергии для нагрева воды в соединенных с отоплением контурах (например, в системе горячего водоснабжения);
• теплоизоляция дымохода.

При обустройстве печного отопления монтаж теплообменника — рациональное решение. Подключив его к контуру системы горячего водоснабжения в доме (при условии, что печное отопление достаточную мощное), можно сэкономить на электричестве или твердом топливе, а также не устанавливать отдельный котел для работы ГВС.

Что такое теплообменник

Принцип работы теплообменника заключается в передаче тепловой энергии от нагретого предмета к более холодному. Для бани возможны разные конструкции, но принцип их действия всегда один — в печи нагревается некоторое (небольшое) количество воды, которое проходит цикл естественной циркуляции — горячая вода поднимается вверх, отдает тепло и снова возвращается в участок петли, расположенный внутри (или снаружи) печи.

Варианты теплообменников

Трубопровод входит в емкость большего размера, где находится холодная вода. Отдавая тепловую энергию, циркулирующая жидкость нагревает воду и подготавливает ее для использования в ходе банных процедур.

В сети есть источники, утверждающие, что обычный бак с водой также является теплообменником. Однако он не может входить в группу подобных устройств по определению — прямой нагрев воды в емкости не является процессом теплообмена в том смысле, что источником тепла является посторонний процесс.

Использование теплообменника дает немалый эффект не только в отношении экономии топлива, но и в плане долговечности. Большой бак с водой способен служить сравнительно недолго — постоянный контакт с пламенем быстро старит металл и выводит емкость из строя.

Использование теплообменника дает немалый эффект

Особенности устройств, используемых в бане

По конструкции описываемые устройства можно разделить на встроенные им прикрепленные к дымоходу. Изделия второго типа часто называют устройствами самоварного типа.

Встроенные конструкции состоят из небольшого бачка емкостью до 5 литров. Он устанавливается между топкой и кожухом теплогенератора.

К теплообменнику при помощи труб происходит подключение емкости объемом до 100 литров. После нагрева отопительной установки происходит подъем горячей воды по трубе. Остывший теплоноситель поступает обратно в теплообменник. Благодаря этому во внешней емкости поддерживается нужная температура теплоносителя.

Устройства самоварного типа представляют собой герметичную емкость, опоясывающую дымоход. В процессе нагрева жидкости в таком случае происходит использование тепла от продуктов сгорания, движущихся по трубе.

Принцип работы

При топке любого вида топлива, особенно в котлах изготовленных самостоятельно, температура выходящих газов может достигать более 600 градусов. Для того чтобы сохранять постоянную тягу, такие высокие температуры просто не нужны, они наоборот будут только ухудшать обогрев. Поэтому нет ничего плохого, если владелец заберет часть тепла, при этом никакого ущерба для работы печи не будет. К примеру, на выходе образовалось 600 градусов, забираем «двести», остается 400, которых вполне достаточно для надежного дымоотделения. В таком случае, 200 градусов смогут дать нам не менее пары киловатт.

Задача состоит в том, чтобы обеспечивать постоянный и активный теплообмен между излишне нагретыми газами и средой, в данном случае – это вода либо воздух. Ключевой считается площадь контакта. Например, некоторые размещают змеевик внутри самого дымохода, данное решение не выгодно, хотя бы с той точки зрения, что канал будет постоянно засоряться. Даже любое препятствие на пути будет влиять на силу тяги.

Принцип работы и конструкция сочетает три основных типажа монтажа теплосъемника на дымоход:

• Змеевик.
• Водяная «рубашка». Это своеобразный цилиндр, который надевается на трубу и заполняется водой. Запомните важный нюанс, не стоит делать одну общую зону для заполнения, лучше провести через цилиндр несколько меньших по диаметру каналов.
• Тормоза. Выходящий канал формируется в виде лабиринта, то есть того же самого змеевика, когда потоки замедляются и соответственно теплопередача усиливается.

Два первых вида отлично подходят для формирования водяного контура, организации системы отопления. А вот, третий тип отлично справится с локальным обогревом.

У каждого теплообменника есть свои особенности, их обязательно нужно учитывать. К примеру, если используется вода для нагрева, то помните, что возникает излишне чрезмерный теплообмен. Когда печь сильно растоплена, поставка холодной воды вызывает резкое снижение, тем самым стенки самого канала охлаждаются, что приводит к образованию влаги. Происходит скорое заполнение пространства гарью и сажей.

Для обеспечения нормальных характеристик теплообменника на дымоходе, нужно:

1. Оснащать контур отдельными теплоаккумулирующими баками, тем самым, исключая прямую передачу холодной воды.
2. Изготавливайте конструкцию простую, для её быстрого съема и прочистки.
3. Рассчитывайте площадь таким образом, чтобы в итоге, после теплообменника, температура была достаточной для поддержания допустимой тяги.

Использовать из материалов лучше «нержавейку», она способна переносить перепады температуры. Кстати, учитывайте, что внутренняя сторона теплообменника, должна быть обязательно гладкой.

https://youtube.com/watch?v=qeoo08ExvQk

Банная печь с бойлером

Банная печь с бойлером популярна среди пользователей, благодаря экономичности. КПД устройства повышается из-за внедрения оборудования для использования отработанных газов в с целью повышения производительности. Происходит подогрев воды в бане с помощью газов. Температура жидкости достигает комфортной величины для мытья посуды и удовлетворения бытовых потребностей.

Везувий скиф 16 вчт

Везувий скиф 16 ВЧТ имеет теплообменник на печь с внутренним нагревателем воды. Он расположен слевой или правой стороны, зависит от модели. Встроенная сетка обеспечивает привлекательный внешний вид конструкции. Стальная топка имеет толстые стенки до 8мм. Вся конструкция герметична.

Для фиксации деталей применяется болтовое соединение. Металлическая основа кожуха покрыта термостойкой краской. На стыке между элементами керамический шнур устойчив к температуре 1200 градусов. Прочная банная печь имеет топочный тоннель, позволяющий закладывать дрова из смежного помещения.

Торнадо 20м2

Торнадо 20м2 имеет внутренний теплообменник для бани из нержавейки. Сама печь прочная, дополнена чугунной дверцей. Нагрев воды в бане с помощью теплообменника, встроенного внутрь происходит быстро, сохраняя тепло на долгое время. Мощное устройство требует укрепление места установки на полу. Тяжелая конструкция имеет длительный срок эксплуатации, проста в использовании.

Harvia 20 sl boiler

Привлекательная печь Harvia 20 sl boiler от финского производителя весит 80 кг. Вместительная конструкция размещает 45 кг камней, которые используются для отражения тепла, поддания пара. Выносное банное устройство имеет вмонтированный конденсатор, рассчитано на парилку площадью 20 квадратных метров. Устойчивые ножки надежно фиксируют местоположение печи с рамкой из нержавейки.

Установка

Если теплообменник идёт в комплекте с подобранной печью, то его монтаж оказывается лёгким и быстрым. Понадобится только очень внимательно прочитать инструкцию по установке и правильно собрать все необходимые компоненты. Пользователю останется только подключить оборудование непосредственно к системе, опираясь на правильные схемы действий.

Если же все составляющие идут отдельно друг от друга, здесь надо действовать иначе. Сперва хозяин должен ознакомиться с несколькими важными правилами, которых необходимо придерживаться.

• Теплообменник должен потреблять не больше 10% от всей энергии в целом (которую производит печка). Только в таком случае агрегат будет демонстрировать высокие показатели КПД.
• Трубы требуется выставлять так, чтобы вода проходила самотёком (под углом 250 градусов), на прямой подаче. Движение в обратном направлении должно осуществляться при условии 30-градусного угла.
• Мастеру следует предусмотреть запас мощности на остывание после прогорания топлива.
• Для каждой модели требуется необходимый водяной запас. Если жидкости будет недостаточно, она очень скоро начнёт кипеть. Из-за этого на стенках появляются отложения, и может возникнуть пожароопасная ситуация.

Теперь рассмотрим, как правильно подключить теплообменник на банную печку, если бачок расположен в парильном помещении.

• Вход в бак с горячей водой должен быть хотя бы на 5 см выше по сравнению с верхним штуцером регистра. Это условие надо соблюдать, чтобы обеспечить более качественную циркуляцию.
• Регистр, расположенный сверху, должен находиться на расстоянии 1,4-1,5 м от поверхности пола. Это при условии, что подиум под печкой достигает 15 см. Нижняя часть бака в парилке должна быть не ниже 1,5 м (лучше повыше).
• Если высота бака составляет всего 0,5 м, то в сумме получается установка в 2 м. До потолка остаётся ещё полметра. Если есть водопровод, то с поступлением воды проблем не возникнет.

Есть еще одна схема установки.

• Бак надо установить пониже. Штуцер для контура подводящего типа выставляется сбоку.
• Если водяной уровень окажется выше штуцера сверху, то циркуляции добиться не удастся. В самом теплообменнике вода будет стоять и время от времени закипать, оставаясь прохладной в бачке.

Какой материал лучше?

При устройстве теплообменника применяют металлические детали – оцинкованные листы, баллоны из-под газа, трубы различного диаметра, чугунные заготовки и т.д. Чугун использовать не рекомендуется, потому что он, по сравнению со сталью, хрупкий и тяжелый, что затрудняет его монтаж на дымоход.

Оптимальный вариант – аустенитная сталь. Нержавейка легко переносит термические перепады, устойчива к механическим повреждениям, поддается самостоятельной обработке и сварке.

Оцинкованная сталь уступает легированной или аустенитной, так как она не предназначена для нагревания. Высокотемпературный режим приводит к выделению окислов цинка, вредных для здоровья, поэтому если планируется повышение температуры в дымоходе до + 419,5 ºС, следует отказаться от оцинковки. Лучше приобрести дорогой, но безопасный материал.

Обзор печей с теплообменником

Существуют встраиваемые модели теплообменников. Ниже мы рассмотрим популярные из них.

Банная печь с бойлером

Начнем с того, насколько такое решение обосновано с экономической точки зрения. Монтаж данного устройства повышает КПД используемого оборудования. С ним отработанные газы не просто бесполезно улетают в атмосферу, но и попутно нагревает воду, которую затем можно использовать для купания или других бытовых нужд. Поэтому он многократно оправдывает факт своей установки в долгосрочной перспективе.

Везувий Скиф 16 ВЧТ

Мощная и скоростная, с право- или левосторонним расположением нагревателя воды, оборудованная сеткой. Может похвастать стальной топкой с толстыми стенками (8 мм), благодаря которым не боится даже постоянного воздействия высоких температур.

Торнадо 20М2

Производительная, тяжелая (125 кг). Оснащена чугунной дверцей, встроенным теплообменником и вместительным боковым кожухом, рассчитанным на 240 кг камней. Должна устанавливаться на усиленный фундамент. Зато и КПД впечатляющее.

Harvia 20 SL Boiler

Каменка от финского производителя, весящая 75 кг, с 40 кг камней. Современная, с рекуператором в виде бака, с выносной конструкцией и вмонтированным конденсатором, рассчитана на парилку площадью до 20 м3. Обладает устойчивыми ножками и нержавеющей рамкой, отличается плавными формами и привлекательным дизайном.

Виды устройств для дымохода

Среди воздушных разновидностей традиционной моделью для самостоятельного изготовления считается трубчатый теплообменник, хотя есть и множество других вариантов.

Рассмотрим основные виды, которые актуальны для монтажа на дымоход печей длительного горения, малогабаритных буржуек, печей на отработке. Тепло, которое они преобразуют из энергии продуктов горения, называют сухим.

Если представить схематично внутреннюю часть устройств, то она может иметь следующие вариации.

Горизонтально или вертикально расположенные трубы, приваренные к корпусу топки. Вертикальное расположение эффективнее, так как воздух лучше проходит сквозь каналы. Материал изготовления – сталь.

Для приваривания к стенкам могут применяться фрагменты труб диаметром от 50 мм до 200 мм. Считается, что форма сечения – прямоугольная или круглая – принципиально не важна

Производительность во многом зависит от разницы уровней входа и выхода воздуха. Силу тяги определяет разница в температуре, поэтому отверстие, отвечающее за забор, часто выводят на улицу

Перегородки внутри корпуса. Своеобразный лабиринт составляют из металлических пластин, установленных вертикально. Оптимальная толщина деталей – от 6 мм до 8 мм.

Входное и выходное отверстия воздуховода должны располагаться напротив начала и конца лабиринта. Сверху устанавливают и приваривают металлическую крышку, обеспечивающую герметичность корпуса

Трубы, проходящие сквозь топку.

Интегрированную конструкцию необходимо создавать при сборке самодельной печи, еще перед тем, как заварятся стенки. Каналы расположены параллельно, на некотором расстоянии друг от друга. Сечение труб – 50 мм и более

Чем и как соединять внешний бак с теплообменником

Теплообменники для бани применяют в строительстве из устойчивых к жару материалов. Все детали, взаимодействующие с печкой, нагреваются. Поэтому патрубки делают из нержавеющей стали. Чугунные детали подвержены коррозии, их использовать нерационально. Трубопровод из пластика или гибкие шланги допускается применять при установке конструкции для бани своими руками.

Современные технологии помогают выбирать разнообразный материал для конструкции. Главное требование – стойкость к жару. Тангит, паронит для уплотнителей и соединений на стыках и поворотах станут отличным решением при строительстве печи для бани.

Кран для слива необходимо присоединить к резервуару с водой. Слив производится, чтобы не допустить в мороз замерзания воды, которая разорвет трубы. Консервация системы на зимнее время потребует профилактических действий для сохранения работоспособности теплообменника в бане.

Как установить теплообменник своими руками: инструкция

Установка теплообменника на дымоход происходит на базе уже готовой емкости, (например, модель “Ермак”), которую можно приобрести в магазине, либо изготовить самостоятельно из листовой нержавеющей стали или медной трубки.

Как выбрать металл для изготовления устройства

Для изготовления теплообменников используют следующие виды металла:

• нержавеющая сталь;
• оцинкованная жесть;
• медь.

Выбор зависит от конструкции печи, ее мощности и температурного режима.

Если рабочая температура печного оборудования не превышает 200 градусов, то для установки теплообменника подойдет любой металл.

Если печь нагревается выше 200 градусов, то использовать тонкостенные баки из оцинковки не рекомендуется, поскольку высокая температура может деформировать емкость.

Для теплообменника в виде змеевика (трубки, которая устанавливается спирально вокруг дымохода) используется медь как оптимальный металл по части пластичности, теплопроводности, прочности и устойчивости к коррозии.

При желании можно изготовить змеевик самостоятельно, согнув трубу спиралью таким образом, чтобы ее внутренний диаметр был на 1-2 мм больше трубы дымохода.

Установка теплообменника самоварного типа

Установка теплообменника — дело не совсем простое, и требует опыта в сварочных работах и знания принципов работы отопительных систем.

Монтаж выполняется на основе готового металлического бака:

• Емкость теплообменника устанавливается непосредственно на трубу дымохода, которая должна быть прочно закреплена на каменке.
• Выше по ходу трубы после теплообменника устанавливается шиберная заслонка дымохода.
• После выбора места для установки накопительного бака (это может быть парная, душевая, предбанник) на стену крепится опорная реечная конструкция.
• Бак фиксируется на опоре с помощью саморезов строго вертикально. Если бак имеет большой объем (от 120 литров), можно использовать кронштейны, которые устанавливаются на стену.
• К входному патрубку бака подключается обратный клапан (в случае открытого типа контура).
• К выходному патрубку емкости подключается кран для слива воды (он должен быть предусмотрен, если печное отопление используется сезонно).
• К теплообменнику через штуцеры подключаются отводящий и подводящий патрубки, идущие к накопительному баку.
• После подключения всех подводящих и отводящих труб теплообменник приваривается к трубе дымохода с обеих сторон.
• Патрубки, ведущие к накопительному баку, присоединяются при помощи металлических фитингов.
• После завершения сварочных работ, подключения подводящих и отводящих патрубков проводится проверка системы путем пробного запуска воды. Если сварные швы выполнены качественно, то в местах стыков течи возникнуть не должно.

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

• 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

Еще одна разновидность теплообменника: жидкостная конструкция

В качестве альтернативного решения выступает ещё и жидкостный теплообменник. При этом используется соответствующий теплоноситель, а сама конструкция имеет вид металлического змеевика с высоким коэффициентом теплопроводности. Для безопасности и лучшего теплообмена змеевик располагается в металлическом корпусе, который хорошо изолируется негорючим утеплителем, в качестве него может выступить базальтовая вата.

Система устанавливается на участке дымохода. Через корпус выводятся концы змеевика и укрепляются к отопительной системе. Расширительный бачок при этом располагается в верхней точке. Такой теплообменник на трубу дымохода, отзывы о котором самые положительные, изготавливается из медной отожженной трубки. Такая конструкция имеет высокий коэффициент теплопроводности, а ее размеры в 7 раз меньше по сравнению с устройствами из стали.