Теплообменник для трубы дымохода в баню
Чтобы проводить банные процедуры по всем правилам, вы должны решить вопрос с нагревом воды для помывки. Владельцы, которые остаются верны традициям, не особо задумываются над этим и еще на этапе проектирования бани предусматривают в ней каменку. Однако вы можете избежать трудоёмкой работы по ее топке, если выберите современное решение — электробойлер. Правда, и здесь есть свои сложности.
Вам придется выбрать подходящую модель отопителя с теплообменником. Но вы можете сэкономить, если решите сделать его своими руками. Но для того чтобы это устройство хорошо выполняло свои функции, вам не помешает вначале узнать о назначении теплообменника и о правилах его установки.
Для чего нужен теплообменник?
Подавляющее большинство сооружаемых в банях печей нельзя назвать экономичными. И причина такой расточительности связана с требованиями, которым они должны удовлетворять:
Учитывая все эти требования, становится понятно, что банные печи должны иметь такую конструкцию, чтобы за минимальное время разогревать топку до высокой температуры и поддерживать ее в течение заданного временного промежутка. Но во время работы каменки довольно большое количество тепловой энергии уходит впустую через дымоходную трубу. Однако при правильной организации системы обогрева можно сделать так, что эта энергия может использоваться для подогрева воды для помывки или отопления смежных с парилкой помещений.
Все вышесказанное не относится к кирпичным колпаковым печам Кузнецова, которые очень популярны у наших соотечественников. Они имеют очень продуманную конструкцию, благодаря которой демонстрируют очень экономичный режим работы. В результате такая печь на протяжении многих часов может поддерживать тепло в парной и одновременно с этим использоваться для отопления соседних комнат. При желании можно найти специальные разновидности банных печей, оборудованные водяным теплообменником.
Добиться большей экономии от банной печи можно, если начать использовать выделяемое в процессе сжигания топлива тепло. Такую возможность предлагают современные печи со встроенным змеевиком. Если же у вас в бане уже работает отопитель без водяного контура, то вам нужно только установить самодельный или заводской теплообменник. В этом случае можно будет сэкономить на покупке бойлера и не оплачивать крупные счета за израсходованную электроэнергию.
Принцип работы
Современные теплообменники могут отличаться друг от друга принципом подогрева воды, на основании чего их можно разделить на несколько типов:
В продаже можно встретить и такие модели, в которых в конструкции уже установлен бак для воды из нержавейки. Однако теплообменник подобного типа работает так же, как и змеевик.
Змеевик
Первый тип воздушного теплообменника на дымоход — стальной змеевик, который установлен непосредственно в топливнике. Он имеет такое расположение, чтобы избежать прямого контакта трубы с пламенем. Иными словами, его устанавливают на некотором расстоянии от зоны самой высокой температуры. Лучше всего, когда этот элемент расположен на пути отходящих продуктов сжигания топлива. В этом случае можно будет не беспокоиться о возможном его прогорании, а это гарантия его длительной службы. У встроенного змеевика на выходе предусмотрены патрубки, которые позволяют подключить трубы, ведущие к выносной накопительной емкости.
Плюсом теплообменников этого типа является минимальное время нагрева воды. Однако эффективность их работы не впечатляет.
Правда, все вышесказанное не относится к кирпичным банным печам, оснащенным теплообменником и несколькими ходами движения дымовых газов, которые служат для поддержания комфортной температуры в предбаннике и моечной.
Наружный теплообменник
Другой разновидностью теплообменника на дымоход, которая позволяет передавать печное тепло воде, является наружный навесной бак из нержавеющей стали. Как правило, его устанавливают на одну из боковых стенок топливника, а нагрев обеспечивается за счет выделяемого ею инфракрасного излучения. Преимуществом этого варианта является простота установки, однако пользоваться таким теплообменником не очень удобно. Здесь проявляется недостаток, присущий первому типу теплообменника, заключающийся в прямолинейном отборе тепла, и вдобавок к этому в подвесной бак приходится постоянно добавлять холодной воды.
Устройства отбора тепла у дымовых газов
Чтобы использовать с пользой выходящие в трубу дымовые газы, достаточно установить на дымоход водяной теплообменник самой простой конструкции. В результате можно увеличить эффект от сжигания дров до 60%. Нужно учесть, что это приспособление никоим образом не затрагивает работу печки, поэтому на отопление парной затрачивается столько же времени, как и обычно. Это же можно сказать и про необходимое количество топлива. Из плюсов теплообменников подобного типа стоит отметить то, что их высокий КПД обеспечивается благодаря отбираемому у продуктов сгорания теплу, что приводит к их постепенному охлаждению.
Этот принцип работы теплообменника давно взяли на вооружение большинство компаний, специализирующихся на производстве металлических банных печей. Предлагаемые ими изделия имеют в своей конструкции бак для воды открытого типа, который устанавливается непосредственно на дымоходную трубу. Потребителям теплообменник подобного типа интересен из-за низкой стоимости, хотя в процессе пользования ими возникают определенные неудобства. Это связано главным образом с необходимостью регулярно доливать воду по мере ее использования или испарения, когда она нагревается до температуры кипения.
Среди всех доступных на сегодняшний день вариантов нет равных по эффективности конструкции с теплообменником на дымоходе, которая выполнена в виде проточного нагревателя небольшой емкости — как правило, 5-10 л. Для обеспечения правильной работы к нему при помощи патрубков подключается система с выносным резервуаром-накопителем. Используемый выносной бак может иметь вместительность порядка 60-120 л, однако в каждом случае необходимо подбирать свой резервуар с учетом мощности отопителя. В течение времени, пока будет топиться печка, вода в резервуаре успевает нагреться до комфортной для помывки температуры.
Еще стоит рассмотреть комбинированные модели для бани, которые представляют собой обычную банную печь с теплообменником, установленным в топке, имеющим дополнительно бак на дымоходе. Для объединения этих элементов в единую систему используется схема подключения из трубопроводов, поэтому в контуре нагрева присутствует вместо одного два нагревателя. Подобное устройство было предложено производителями с учетом всех преимуществ и недостатков других прошлых модификаций. Однако для использования этой печи необходим отдельный накопительный резервуар, так как нагрев воды в баке происходит достаточно быстро.
Установка теплообменника
Если вы хотите избежать трудоемкой работы по монтажу, то вам следует приобретать металлическую печь, укомплектованную теплообменником. Выполнить эту работу достаточно просто — нужно только внимательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации и произвести сборку в точности со схемой. В завершение вам останется лишь подключить ее к системе.
Совсем иначе дело обстоит, если вам необходимо подключить водяной контур к газоходу или топке кирпичной печи. В этом случае вам потребуется изготовить регистр, для которого вы можете использовать черную толстостенную трубу или нержавейку. После этого вам останется только встроить его, ориентируясь на заранее разработанный проект печи.
Если же вас заинтересовали модели дымоходных теплообменников, работающих по принципу водяного экономайзера, то у вас есть два пути — купить у производителя или изготовить самостоятельно, собрав конструкцию из двух труб разного диаметра. Но здесь вам нужно помнить о следующем: делая контур большой протяженности, вы тем самым повышаете его эффективность обмена теплом с дымоходной трубой.
Заключение
Обычно при строительстве бани владельцы не особо задумываются о конструкции печи. Однако каменка является не очень экономичным отопителем, но при правильном подходе к ее сооружению можно добиться повышения КПД. Эту проблему можно решить с помощью теплообменника, который можно приобрести или же сделать самому.
Но и здесь вы должны учесть следующий момент — в теплообменниках для бани используется резервуар, в котором вода очень быстро нагревается и испаряется, а это требует постоянного залива в него новой порции холодной воды. Поэтому перед выбором варианта теплообменника вам необходимо тщательно изучить особенности его конструкции, чтобы не столкнуться с другими проблемами.
Виды теплообменников и способы их монтажа
Теплообменник на трубу дымохода в баню — обязательный элемент для любого печного устройства, который отвечает за сохранение тепла. Перед его монтажом нужно изучить виды конструкции, их особенности. Установленный элемент дымоотводной конструкции, обеспечивающий тепловой обмен, позволяет сэкономить тепло в парилке.
Назначение
После растопки печи накопленное тепло вместе с продуктами горения выходит наружу через дымоход. Приблизительные тепловые потери — 14 %. Показатель небольшой, но для экономии топлива его следует снизить до минимума.
Для наглядности процесса потери тепла используют тепловизор, который показывает температуру дымохода, топки. Тепло не аккумулируется, но его можно задействовать в бытовых нуждах. С задачей использования потерянного тепла справляется теплообменник.
Этот элемент не выполняет основной функции в отопительной системе. Он выступает в роли вторичного звена, способного обеспечить частичный обогрев банного помещения. Для действенного эффекта необходимо подобрать модель, опираясь на показатель мощности и рабочий режим печи.
Недостаток рекуператора — нельзя регулировать мощность, прекратить нагрев, не потушив печь. Перекрытие контура с водой может привести к разрыву дымохода в результате закипания оставшейся жидкости. Жидкость нужно сливать.
Принцип работы
При топке печь, располагающаяся в банном помещении, и дымовая труба сильно нагреваются. Температура порой достигает 200–500 градусов, что делает устройство пожароопасным. Прикоснувшись к поверхности, можно сильно обжечься.
Чтобы зря не расходовать тепло размещается теплообменник. Подходящие для него места — бак, змеевик. Чаще тепловым носителем выступает вода, реже — воздушные массы. Вещества, контактируя с горячими стенками дымоотводной трубы, нормализуют температуру, система охлаждается, при этом жидкость/воздух нагреваются. Теплая вода попадает в верхний сектор рекуператора, проходит по выходному штуцеру, трубе, попадает в накопительный резервуар. В обратном направлении, проходя по штуцеру, движется холодная масса. Если нагрев не прекращается, циркуляция продолжается.
Температура воды с каждым кругом увеличивается, достигая максимальных значений. Принцип работы системы, где теплоносителем служит воздух, аналогична. Собравшись в нижней части конструкции, холодные массы нагреваются. Продвигаясь по трубопроводу, они обеспечивают отопление банного помещения. Такой метод лучше использовать в комнатах, в которых не нужно постоянное отопление, например, залах для отдыха. Здесь водяной носитель приведет к дополнительным трудозатратам, его придется постоянно сливать, заливать вновь.
Материал
Чаще устройство для предотвращения потерь тепла принято изготавливать из нержавеющей стали. Материал должен относиться к пищевым маркам, быть аустенитным, обладать большей пластичностью. Изделия, изготовленные из указанной стали, способны выдерживать высокие температуры длительное время. При этом их работоспособность не снижается, срок службы не сокращается. В состав аустенитной нержавейки входит никель, способствующий образованию на поверхности трубопровода особого тонкого слоя. Получившаяся пленка имеет высокую устойчивость к воздействию окружающей среды.
Труба теплообменной системы изготавливается из оцинкованной стали. При нагреве до температуры 200 градусов цинк, содержащийся в металле, испаряется. При температуре 500 градусов в воздухе скапливается большое количество выделившегося вещества, которое становится опасным для здоровья.
Разновидности
Главная функция теплообменной конструкции — перенос тепла от дымохода к прогреваемому помещению. Важное условие — температура на его поверхности не должна снижаться, иначе будет образовываться вредоносный конденсат, который влечет за собой скопление нагара на внутренних поверхностях трубы.
Большую сложность при изготовлении теплообменной системы составляет необходимость сохранения температурного баланса. В особенности с такой проблемой сталкиваются владельцы парилок, стремящиеся сделать все своими руками.
Классификация зависимо от конструктивных особенностей:
На выбор конструкции влияют особенности банного помещения, печного устройства
В банях, саунах, лучше устанавливать два разных теплообменных устройства. На выходе из печной топки всегда держится самая высокая температура, поэтому в этом месте следует использовать водяной агрегат для сохранности тепла. Чуть выше можно установить воздушный конвектор. При таком комбинированном монтаже КПД системы увеличивается на 20–30 %.
Воздушный
Конструктивно устройство представляет собой цилиндр с полой внутренностью. Подключается он непосредственно к системе, обеспечивающей отопление. Для соединения используются специальные патрубки. Внутри цилиндра монтируется тормозное устройство, предназначенное для замедления движения газов, образовавшихся при сгорании топлива. Чаще в качестве «тормозов» используются заслонки, в которых проделывают небольшие отверстия для свободного движения воздушных потоков. Среди покупных моделей рекуператоров часто встречаются экземпляры с ручной регулировкой уровня тяги.
В основе работы воздушного теплообменника лежит принцип конвенции. В нижней части делается специальное отверстие. Проходя через него, низкотемпературные воздушные массы попадают в корпусную часть. Под воздействие высоких температур дымоходной трубы они быстро нагреваются, затем возвращаются в протопленное помещение. Уже через несколько минут в помещении ощущается заметное потепление. Преимущество воздушной конструкции — повышение производительности банной печи.
Самой простым вариантом воздушного обменника тепловой энергии является гофрированная труба. Ею оборачивают дымоотводную наружную поверхность. Воздушные масса гофры достигает высоких температур очень быстро. Изделие достаточно просто направлять в нужное помещение. Чтобы увеличить теплоотдачу, гофрированную трубу оборачивают в пищевую фольгу.
Водяной
Наиболее популярный тип водяного теплообменника — змеевик, внутри которого находится вода. Принцип работы основан на его постоянном контакте с дымоходной поверхностью. Трубки небольшой толщины, длиной не более 3–4 м вставляются в корпусную часть теплообменника, стыки изолируются ватой на основе базальта. Чаще змеевик изготавливают из меди, что обеспечивает высокий уровень теплопроводности. Трубка подключается к системе отопления, затем устанавливается на дымоход. Вверху помещается бачок для накопления жидкости, расширившейся под воздействием высоких температур.
Принцип работы водяного теплообменного агрегата:
Главным достоинством такой конструкции является высокая продуктивность. Недостатки:
Подготовка к монтажу
Установить теплообменный элемент на дымоотводящую трубу можно своими руками. Работает он только в двух режимах, которые подразумевают отдачу тепла трубе, расположенной внутри дымохода:
Для эффективной работы теплообменной конструкции следует четко придерживаться установленных рекомендаций, требований к монтажу, принимая во внимание ее вид и материал. При тщательном подходе дымоходная система с рекуператором будет выполнять функции полноценной системы отопления, которая сможет обогреть банное помещение.
Полезное видео
Создать теплообменник самостоятельно не так уж трудно, главное выбрать тип конструкции. В видео показан пошаговый процесс изготовления воздушного агрегата.