Виды теплообменников для дымохода банных печей их классификация

Пошаговое руководство

Изготовление бесканального теплообменника

1. Подготовьте емкость, лучше металлическую, пластиковая будет дольше нагреваться.
2. Установите бак к началу системы отопления.
3. Проделайте в емкости 2 отверстия для выходов. Одно – вверху, через которое горячая вода будет выводиться. Второе – внизу, холодная жидкость будет поступать из труб системы.
4. Разместите выходы правильно, от этого будет зависеть скорость отдачи тепла.
5. Запаяйте герметично отверстия, чтобы температура воздуха не тратилась на батарею, а помещение равномерно прогревалось.
6. Для трубки используйте медь, она должна хорошо гнуться и отдавать максимально тепло в помещение.
7. Согните трубку в форме спирали, получился змеевик.
8. Поместите спираль в бак, концы трубки нужно вывести наружу, хорошо закрепить их.
9. Подсоедините к концам деталей фитинг с резьбой.
10. Подсоедините к трубе регулятор мощности, его можно купить в магазине, стоит недорого, поэтому на самостоятельном изготовлении не стоит зацикливаться.
11. Система вполне будет работать исправно и без регулятора, но он нужен для регулирования мощности, экономии электроэнергии. Мощность можно выставить по своему усмотрению.
12. Подсоедините к термостату клеммы, после чего – провода питания.
13. Чтобы бак не изнашивался от перепадов температуры, установите анод.
14. Закройте герметично все элементы.
15. Наполните бак водой, теплообменник готов.

Водяной

Устройство имеет два сектора, нагревающих друг друга. Циркуляция воды при большой мощности происходит по замкнутому контуру в резервуаре отопительной системы, где нагревается до 180 гр. После обтекания установленных трубок вода направляется в основную систему, где температура нагрева увеличивается.

Для изготовления водяного теплообменика приготовьте:

• Емкость в форме стального бака. Установите ее к началу системы. Для водной циркуляции нужны 2 ответвления из труб, нижнее – для входа холодной воды, верхнее – для входа горячей.
• Проверьте бак на герметичность.
• Разместите медные трубчатые спирали внутри бака, 4 метра трубы на 100 литров бака хватит вполне.
• Подсоедините к медной трубке регулятор мощности.
• Чтобы перепады давления и температуры не разрушили емкость, установите анод ближе к нагревательном элементу.
• Запаяйте герметично бак.
• Наполните водой.
• Проверьте систему в работе.

Пластинчатый

Цельный блок конструкции состоит их поочередно размещенных пластин с горячими и холодными средами. Смешивания сред не происходит, поскольку уплотнитель резиновый и многослойный. Пластинчатые виды сложны для собственноручного изготовления, важна герметичность внутренних платин, а для этого нужно специальное оборудование.

Труба в трубе

Обменник состоит из большой трубы и меньшей по диаметру, вставленной внутрь. Среды перемещаются по меньшей трубе, для охлаждения подаются во внешнюю трубу. Конструкция:

• проста в изготовлении;
• легко чистится;
• долговечна;
• применима к любому теплоносителю;
• в отличие от пластинчатой трубы может работать под давлением;
• изменив размеры труб, можно подобрать оптимальную скорость для движения жидкости.

Чтобы трубы не влетели вам в копеечку, тщательно рассчитывайте расход материала.

Для изготовления конструкции подберите две медных трубки по диаметру одна больше другой на 4 мм для зазора:

1. Приварите боковой стороной тройник к обеим сторонам наружной трубы.
2. Вставьте меньшую по диаметру трубку, приварите торцы большой трубки, зафиксируйте положение меньшей трубы.
3. приварите короткие трубки к тройникам на выходе, по ним будет передвигаться жидкость.
4. При использовании стального материала, увеличьте площадь поверхности, соберите батарею из обменников в отдельности.
5. Соедините трубки отрезками, приварите поочередно к обоим тройникам, чтобы получилась змейка.

Воздушный

Воздушный теплообменник состоит из радиатора и вентилятора. Вентилятор охлаждает потоки воздуха, разгоняет их по всей системе вентиляции. Данные вид обменника устанавливают в зданиях администрации, для общественных целей.

Теплообменник своими руками

Как установить

Проще всего произвести монтаж, если вы покупаете конкретный теплообменник в комплекте с банной печью. Здесь все действия упираются в подробную инструкцию от производителя. Другой вопрос: как подключить водяной контур или топку для кирпичной печки? Основную трубную деталь делают заранее из черной толстостенной трубы. Чтобы она подошла, предварительно создают проект печи, если его еще нет.

Узнать самостоятельно объем бака довольно затруднительно. Проще найти аналогичную модель в Интернете и сделать все по схожести. Просто ищите печь с такими же техническими характеристикам, там и будет указан объем емкости. Однако лучше внимательно отнестись к этому показателю, чтобы избежать перегрева или недогрева.

Для монтажа подойдут любые прочные трубы, не только металлические, но и полимерные. Диаметр их рассчитывают, основываясь на размеры патрубков. Расстояние между баком и печью не должно быть больше, чем 3 метра.

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

Простой бак для воды с крышкой

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.	Заполненность бака D

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 из нержавейки

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

Как выбрать печь для бани с теплообменником для воды?

Конечно, важно, чтобы оборудование было безопасным и эффективным. Все печи, представленные в каталогах R-sauna.ru, отвечают этим запросам, но важно выбирать еще и опираясь на характеристики бани

Учитываются:

Мощность теплообменника. Этот параметр отвечает за скорость и количество нагрева воды, а также площадь помещения для прогрева

Помните о том, что печь для бани с теплообменником эксплуатируется не так активно, как бытовая, поэтому важно выбирать ее, закладывая некоторый запас мощности. Это важно для обеспечения быстрого нагрева помещения с уровня комнатной температуры или минусовой в зимний период.
Тип

Бывает две разновидности теплообменников: змеевик и емкость (рубашка). Змеевик актуальнее выбирать в случае, если парная отличается небольшой площадью. Объемные парные требуют интенсивного прогрева, поэтому лучше брать печи с навесным теплообменником, так площадь поверхности, отдающей тепло, будет больше.
Размеры. Здесь роль также играет выбранный тип теплообменника. Если это оборудование со змеевиком, то занимаемое место будет меньше, если с внешним теплообменником – больше. Выбирать следует, опираясь на габариты самой бани.

Выбирайте, опираясь на габариты парной и объемы воды, которые нужно прогревать.

Поговорим о правилах монтажа и эксплуатации

Расчет системы

Если вы решили смонтировать систему своими руками, вам придется произвести определенные расчеты. Абсолютно точно рассчитать габариты и объем системы будет затруднительно, да в этом и нет острой необходимости.

К примеру, для обогрева помещения средних размеров достаточно 5 кВт. Такую мощность может обеспечить теплообменник площадью 1 м². Но температура в топке постоянно колеблется, при полном нагреве 1м² обеспечивает до 9 кВт, а уже когда печь затухает, мощность начинает стремительно падать и может опуститься в 5 – 10 раз. Поэтому площадь агрегата берется со значительным запасом, что позволяет выровнять нагрев жидкости.

Конфигурация самого теплообменника может быть различной, среди специалистов здесь нет единого мнения. Одни утверждают, что трубы из нержавеющей стали являются самым оптимальным вариантом, другие отдают предпочтение пластинам или коллекторам состоящих из 2 сопряженных швеллеров.

Подключение системы к душевой кабине.

Советы мо монтажу

Если вы решили собрать систему своими руками, то следует учесть несколько обязательных требований.

• Баки следует сваривать из металла толщиной минимум 2,5 мм. Требования к верхнему, большому баку предъявляются минимальные, основное это чтобы он не ржавел и не протекал.
• Требования к трубной разводке и самому теплообменнику несколько выше, в прошлом самым популярным материалом для теплообменника был чугун. Действительно материал очень долговечный, не поддается коррозии и долго держит температуру. Но у чугуна есть и серьезные недостатки, он имеет большой вес, что требует обеспечения серьезных креплений. И чугун достаточно долго нагревается.
• В данное время большинство специалистов предпочитают собирать систему из нержавеющей стали, цена у нее конечно выше, нежели у чугуна или обычных марок стали поддающихся коррозии, но экономия здесь дороже обойдется в дальнейшем. Для теплообменника самыми оптимальными будут нержавеющие стали марок 08Х17 (430); или 8-12Х18Н10 (304) они обладают оптимальными параметрами теплоотдачи и проходят по всем гигиеническим нормам.
• Что касается соединительных труб, то естественно они также должны быть из нержавеющей стали. Приводная труба, с холодной водой, должна изначально выходя из большого бака опускаться несколько ниже уровня теплообменника, в нижней точке монтируется сливной кран и далее под углом от 2˚, до 5˚ поднимается до входа в теплообменник.
• Выводная труба, по которой будет горячая вода поступать в большой бак для бани с подогревом, должна выходить из теплообменника, под углом не менее 30˚ проходить через стену и стыковаться с баком.

Простейший теплообменник самоварного типа.

Система рассчитанная исключительно на обогрев помещения.

Не забывайте, что как трубная разводка бани, так и сам теплообменник во всех местах сопряжения должны быть оборудованы специальными термостойкими прокладками, обеспечивающими достаточный демпферный зазор при тепловом расширении металла.

Рекомендации по безопасной эксплуатации системы

• Трубную разводку категорически нельзя жестко крепить, все крепления должны быть плавающего типа, иначе она деформируется или сорвется с креплений.
• Не стоит увлекаться излишне мощными теплообменниками, данная система должна отбирать не более 10% мощности топки, ведь основная цель попарится, а не нагреть воду.
• Основной бак для подогрева воды в бане следует подбирать внимательно, оптимальный вариант, когда вода в нем становится горячей спустя 2 часа после розжига печи. Если меньше вода будет закипать и вы получите избыток пара. Если больше, у вас будет уходить много топлива и печь будет долго греется.
• Везде где есть резьбовое соединение, уплотнители должны быть исключительно термостойкие, как правило, это асбестовый шнур.

Подвесной бак.

Разновидности

Организовать отбор избыточного тепла дымовых отходящих газов можно по разной схеме, в зависимости от конструкции печки и возможностей по инженерному оборудованию цепи ГВС. Поскольку теплообменник не работает самостоятельно (нужна аккумулирующая емкость для подогретой воды), то классификация этих устройств идет по двум основным критериям:

• Местоположение бака для горячей воды.
• Расположение основного греющего контура.

1. На практике используются следующие основные способы установки баков:

• Непосредственно в парной. Бак размещается на одной из стен, ближе к потолку. Преимущество такого способа очевидно – сводится к минимуму объем расходных материалов и потери на гидравлическом сопротивлении, вода греется быстрее. Среди недостатков – сокращение свободного пространства парной и низкий напор воды.
• В душевой. Вариант, сходный с предыдущим, за той лишь разницей, что бак вынесен за пределы парной. В этом случае придется использовать больше труб для организации подвода воды, выдержать необходимые уклоны для обеспечения естественной циркуляции. Недостатком является низкий напор.
• На чердаке. При естественной циркуляции – это идеальный вариант для напорной системы, но он требует больше труб, арматуры, обязательного утепления магистралей.

2. Что касается самого теплообменника, то он может быть:

• Внешним. Устанавливается непосредственно на дымоход или заменяет определенный ее участок (как правило, начальный от выхода из печи).
• Внутренний. Греющий блок около корпуса печки, непосредственно контактируя с ней, либо внутри (в топке или газоходах).

3. Кроме того, существует принцип классификации теплообменников по конструктивному исполнению:

• Змеевик. Спирально закрученный трубопровод или сварная конструкция из трубчатых регистров.
• Труба в трубе. Имеет необязательно круглое сечение. Содержит внешний и внутренний элементы, между которыми образуется водяная рубашка.

Расчет площади и режимов работы

Ключевым параметром является площадь теплообмена. Если она будет слишком маленькой по отношению к требуемой тепловой мощности контура, то при установленных скоростях течения среды (для сравнения режимов работы примем их постоянными):

• Вода не будет успевать прогреваться до необходимой температуры.
• Газы будут отдавать лишь часть полезной теплоты, а остальная просто вылетит в трубу.

При расчетах поощряется запас по площади и мощности, но если переборщить, то:

1. Вода будет получать больше тепла. Так бак нагреется быстрее до требуемой температуры, но дальнейшее ее повышение вызовет кипение.

2. Газы будут отдавать больше тепла, чем нужно. Это может вызвать образование точки росы в самой трубе, что вызовет ее преждевременное разрушение. Кроме того, микроклимат в парной ухудшится, сама печь достаточно не прогреется, а попытки как-то нивелировать этот негатив приведут к повышению расхода топлива.

Оптимальным считается значение мощности не более 10 % от печного. Время нагрева воды в баке до требуемой температуры должно быть на уровне 2 часов. Этого вполне достаточно, чтобы качественно попариться и к окончанию процедур иметь возможность помыться в теплой воде.

Простейшие теплообменники

Для облегчения выбора агрегата предлагаем вам ознакомиться со следующими вариантами.

Змеевик для печей

Простейший вариант теплообменника – труба (из алюминия, меди или другого пластичного и антикоррозионного металла), загнутая в спираль или, реже, иной формы. Носитель по нему эффективно движется самотеком, если общая его длина менее 3 м. Нагревается за счет раскаленного воздуха, а не контакта с огнем. На концах такой конструкции производят резьбу (наружную) – для фитингового соединения с баком.

Располагать змеевик можно как прямо в топке, внутри, так и вне ее. Форма его бывает самой разной, начиная от простейших U-образных подков, продолжая уже упомянутыми спиралями с различным количеством витков и заканчивая сложными сварными регистрами. Последние делают ради повышения надежности и уменьшения энергопотерь, но так как они получаются крупногабаритными, то их, как правило, ставят в просторные каменки.

Прямоугольный бак на трубе

Это еще один тип – уже не внутренняя цилиндрическая емкость, а конструкция, состоящая из воздухонепроницаемого корпуса, выполненного из нержавеющей стали.

Принцип действия остается таким же – нагреваемая жидкость поднимается в резервуар, охлажденная идет обратно. В реализации для него подойдет дымоход диаметром Ф115мм (без применения переходника) или 110мм (с использованием), а попадание отработанного пара в комнату почти исключено

Правда, система должна быть герметичной, важно своевременно пополнять конструкцию водой

Рекомендации опытных мастеров

Вот еще несколько советов, подсказывающих, как установить теплообменник в бане максимально рационально:

• Если не планируете использовать циркуляционный насос, делайте трубопровод под уклоном в 50, чтобы жидкость смещалась за счет самотека.
• Не берите слишком большой бак и/или не заливайте в него чересчур много воды, она ведь просто не успеет дойти до комфортной температуры за нужное вам время.
• Уделяйте максимум внимания герметизации – при сборке не стесняйтесь по несколько раз проверить качество каждого соединения.

Выбирайте долговечные материалы и подходящую конструкцию, верно производите расчеты, строго следуйте инструкциям и рекомендациям. Грамотный мастер знает, как сделать и подключить теплообменник в бане, ведь правильная установка будет залогом безопасной эксплуатации оборудования, а значит и комфортного купания после парилки.

Напоследок видео о том, как устроена универсальная модель теплообменника:

Теплообменник своими руками

Для изготовления теплообменника своими руками понадобятся материалы:

• Листы металла толщиной 2,5 мм.
• Соединительные трубы из металла диаметром не менее 1 дюйма. Используется только пищевая или медицинская нержавейка. Можно взять металлопластиковые и металлические штуцера, но соединительных элементов будет больше.
• Металлический кран для слива горячей воды из емкости.
• Сварочный аппарат.

Изготовить необходимо следующие элементы:

• Резервуар для нагретой воды.
• Емкость для нагрева, который встраивается внутрь печи. Состоит из закрытого прямоугольника, нижней части.
• Соединительные трубы.

Делается чертеж готовых баков. Их размер зависит от мощности печи. Изготовление осуществляется этапами:

1. Раскраивается металлический лист.
2. Детали свариваются встык. Не должно быть больших нахлестов.
3. в нижней части резервуара для нагрева воды делается отверстие для трубы. Отступ от нижнего края 5-6 см.
4. Сверху делается сливное отверстие для горячей воды. Отступ от верхнего края не менее 25 см. Вода при нагревании расширяется, поэтому нужно небольшое расстояние до кромки. Оно предотвратит разрыв.
5. В сливном баке высверливается отверстие для входа горячей жидкости. Отверстие располагается сверху боковой стенки на высоте менее 70 см.
6. Снизу у бака с горячей водой делается отверстие для крана.
7. Приваривается кран и трубы. Чем короче патрубки, тем меньше потеря КПД.
8. Если трубы из металлопластика, то в отверстия привариваются штуцеры из нержавеющего металла. К ним присоединяются трубы. Стыки герметизируются огнестойким материалом.
9. Система устанавливается на печку. Заполняется система, проверяется герметичность.

Теплообменник своими руками готов к использованию. Эта простая модель прослужит от 10 лет, главное — соблюдать правила эксплуатации.

Используем гофру

Этот вариант теплообменника самый простой и требует минимальное количество материальных затрат. Для этого используйте длинную гофрированную трубу. Ее нужно обернуть вокруг дымохода.

Применение гофрированных труб для изготовления теплообменников

Воздух внутри гофры будет очень быстро нагреваться. Его достаточно просто перенаправить в соседнее помещение. Для увеличения теплоотдачи намотайте на гофру пищевую фольгу.

Для безопасной эксплуатации отопительной системы с применением теплообменников разной конфигурации нужно все время проверять узлы соединения с дымоходом. При выявлении малейших зазоров незамедлительно восстановите герметичность швов.

Принцип работы печи с теплообменником

Банная печь с теплообменником

Теплообменники или водяные контуры независимо от своего месторасположения работают по единому принципу. Тепловая энергия непосредственно от печи передается водяной рубашке или регистру. Залитый в теплообменник теплоноситель начинает нагреваться; в баке или же вода имеет комнатную или ниже таковой температуру.

За счет этой температурной разности в контуре создается давление, которое способствует самотечной циркуляции теплоносителя. То есть, нагретая в теплообменнике вода поступает в выносной бак. Из бака горячая вода расходуется на гигиенические процедуры, после чего в емкость заливается холодная порция теплоносителя. Холодная вода в свою очередь переносится по трубам в теплообменник, где происходит ее нагрев.

Если система закрытого типа (то есть выносной бак работает как отопительный прибор), заливка воды производится строго до розжига печи, в противном случае из-за разницы температур может деформироваться и лопнуть металл теплообменника.

Циркуляция продолжается до тех пор, пока в печи поддерживается высокая температура.

Таким образом, при наличии в печи теплообменника отпадает необходимость в установке водонагревателя для душевой, а также обустройстве дополнительных источников тепла в помещениях.