Сделал теплообменник для нагрева воды в бане своими руками всего за 750 рублей и проверил как он греет воду
Друзья, всем привет! С Вами канал «Баня на 5+», меня зовут Дмитрий Лукин. Продолжая развитие темы нагрева воды в бане, я изготовил тестовый теплообменник стоимостью 750 рублей и протестировал его в своей бане. Внизу будет видео с изготовлением, монтажом и тестом, а сейчас пояснения к нему.
Для изготовления понадобится нержавеющая гофрированная труба диаметром 20 мм и длиной 5 метров (хотя, конечно, можно и побольше взять). Я купил такую в Леруа за 750 рублей. Эту гофру нужно скрутить в спираль, чтобы надеть на трубу дымохода. Получается такой интересный змеевик!
Мне не единожды писали в комментариях, что так (накрутив гофру вокруг дымохода) можно греть воду и это вполне рабочий вариант (есть удачные реализации). Вот решил сам попробовать!
Далее полученная спираль устанавливается внутрь каменки вокруг стартового дымохода.
Здесь следует сделать уточнение, что место установки выбрано для данной модели банной печи и следующего за ней дымохода-экономайзера. В других моделях или комплектах установка может отличаться.
Та часть стартового дымохода, вокруг которой намотана труба, очень сильно нагревается и даже раскаляется до красна при обычной активной топке. Жар от трубы передаётся камням вокруг и они лучше нагреваются, но в данном случае, это тепло будет отобрано на нагрев воды!
Да, будет какая-то потеря в нагреве камней, зато появится возможность греть воду!
Для того, чтобы холодный теплообменник не «сажал» каменку, я закрыл его вокруг отрезком нержавеющей трубы 200-го диаметра (был такой отрезок от прошлых экспериментов). Возможно, и без него будет хорошо работать, но, думаю, так будет лучше.
Кстати, заметьте очень важный момент! Для того, чтобы соединить тестируемый теплообменник с подводкой бака, мне пришлось вытащить около 1,5 метров трубы из печи (иначе не доставало). И в нагреве участвует лишь 3,5 метра трубы из 5! То есть. почти в 1,5 раза меньше положенного!
Теплообменник для банной печи. Принцип работы и правильная установка.
Теплообменник предназначен для нагрева воды в бане.
Существуют два типа теплообменников:
1. Внутри печи (топки)
2. Для установки на трубу (дымоход)
Такие теплообменники устанавливаются только в печах изготовленных из стали (в чугунных печах теплообменники не ставят).
Представляет собой небольшой резервуар на 1 литр, сваренный из нержавеющей стали, толщиной от 1 до 2 мм.
И имеющий два штуцера, для подключения выносного бака.
2. Установка на трубу
Внутри такого теплообменника проходит дымовая труба, объем определяется потребностью, они бывают от 7 до 12 литров, (самые распространенные) имеют два штуцера для подключения выносного бака.
Принцип работы теплообменника
Самый простой принцип, вода по средством естественной циркуляции нагревается и поступает в выносной бак. Для того что бы, вода правильно циркулировала между баком и теплообменником, бак нужно разместить на 50см от уровня верхнего штуцера теплообменника
Так же нужно соблюсти уклон в 30 градусов.
Самая важная информация, которой многие пренебрегают
Если высота в парной менее 2-метров, то для того что бы добиться правильной циркуляции, нужно использовать горизонтальный бак.
Вот такого типа
Установка такого типа бака позволит обеспечить равномерный нагрев воды и удобство наполнения бака.
Самостоятельная установка теплообменника самоварного типа на трубу дымохода
При печном отоплении тепловая энергия не полностью используется для обогрева помещения: часть ее расходуется на нагревание трубы дымохода, а часть уходит на улицу. Чтобы оптимизировать работу отопительной системы и использовать избыток тепла с пользой, устанавливают на дымоход печной трубы металлический теплообменник — устройство, позволяющее увеличивать КПД печи и сохранять тепло, не позволяя отводить нагретый воздух наружу.
Регистр воздушного типа
Основное назначение теплообменника – передавать энергию от продуктов горения в дымоходе теплоносителю, в качестве которого выступает вода или воздух. Установленные в дымоходах теплообменники (это относится к водяным модификациям) часто называют экономайзерами.
Эти устройства собирают и передают в помещение тепло, которое просто уходит в атмосферу, благодаря чему вырабатываемая печью тепловая энергия используется по максимуму. Кроме обычной водопроводной воды иногда используют и другие жидкости – масло или «незамерзайку».
В связи с этим все устройства делят на две большие категории:
Выбор того или иного вида зависит от нескольких факторов. Важнейшие из них – это конфигурация и материал дымохода, а также характеристики самого прибора.
Схема воздушного теплообменника. Он считается менее эффективным, чем жидкостный аналог, но имеет простую конструкцию, что делает его подходящим для самостоятельного изготовления
Разберем, как работает воздушная модель. Конструкция устройства проста: прочный корпус с перегороженным внутренним пространством. Роль перегородок играют пластины или трубки, основная функция которых – затормозить движение нагретых газов и направить тепло в нужное русло.
Некоторые перегородки (заслонки) не припаивают, а делают подвижными. С помощью задвигания/выдвигания металлических пластин можно регулировать силу тяги, тем самым снижая или увеличивая производительность обогревательного прибора.
Воздушные теплообменники называют конвекторами, та как в основе их работы лежит принцип конвекции. Холодный воздух из помещения попадает внутрь устройства, где от воздействия горячих дымовых газов повышается его температура. В нагретом состоянии он через другое отверстие движется дальше – обратно в помещение или в отопительную систему.
Преимущество банной печи с теплообменником
Самыми важными достоинствами печей с теплообменником можно считать следующие параметры:
Как установить теплообменник «труба в трубе» на дымоход
Эта витая конструкция считается самой простой. Она является прямоточной, поэтому многое будет зависеть от диаметра навиваемой трубки и скорости движения воды внутри нее. Здесь соотношения такие:
Решить эти две проблемы можно двумя способами:
Монтаж водяного теплообменника этого типа проводится на стадии установки дымохода. Потому что надо в змеевик вставить дымоходные трубы.
Для этого потребуется:
Как правильно согнут трубу в змеевик
Самое сложное – согнуть трубу в змеевик. Если это стальное изделие диаметром меньше 25 мм, то ее можно согнуть на ручном трубогибе. Если диаметр больше данного значения, или используется алюминиевая, медная труба, то без нагрева их не обойтись. Для этого используется стандартная газовая горелка, работающая на пропане.
Есть другой способ, который сегодня практически не используют. Для этого в трубу засыпают мелкий просеянный песок, с двух сторон ее закрывают заглушками, а затем гнут по трубе диаметром 100, 120 или 150 мм. То есть соответствующей размерам дымохода. После готовую конструкцию освобождают от наполнителя и промывают под напором воды.
Следующий этап – нарезка резьбы на конце змеевика. Для этого используют лерку. Если теплообменник изготовлен из стальной трубы, то к концам можно приварить электросваркой сгоны с соответствующим диаметром под гибкие переходные шланги.
Все готово, можно монтировать теплообменник. Чтобы он не спадал с дымохода, можно его прикрепить к нему с помощью пайки. При этом увеличиться и теплообмен между двумя элементами. Далее в нижней части вкручивается вентиль, к нему гибкая вставка, которая противоположным концом присоединяется к водопроводу.
Змеевик из медной трубы на дымоходе печки
Свободный верхний конец теплообменного блока подключают или к накопительному баку, или к крану. Для соединения используется гибкая вставка.
У теплообменников этого типа есть один серьезный недостаток. Если его не использовать при эксплуатируемой печке, то вода внутри трубок закипит. А это недалеко и до гидроудара, который может разорвать стыки соединений.
Чисто конструктивно теплообменник этого типа представляет собой бак, в котором установлена труба диаметром чуть больше диаметра дымохода. К примеру, если размер последнего 115 мм, то трубный участок должен быть в сечении 120 мм. То есть дымоход должен свободной пройти сквозь теплообменный аппарат.
Можно подойти к решению монтажа теплообменника с другой стороны. То есть диаметры двух трубных элементов выбираются одного сечения. Но соединяться они должны раструбным способом, как все элементы дымоходной системы. Это когда у участка трубного элемента один конец имеет стандартный диаметр, а второй немного расширен.
Трубы из нержавейки с раструбами на концах
То есть получается, что труба, формирующая сквозной проход через водяной бак, становится после сборки частью дымохода. Этот вариант более эффективный в плане передачи тепловой энергии от угарных газов воде, потому что в конструкции теплообменника нет воздушной прослойки, как в первом случае.
Что касается размеров и формы бака, то первые – это диаметр, который должен быть больше диаметра дымоходной конструкции в 1,5-2,0 раза. Длина в этом плане зависит от потребности в воде. Но она ограничена длиною дымохода. Форма бака может быть разной. Но чаще используют цилиндрическую или в виде прямого параллелепипеда. Хотя встречаются и очень необычные формы.
Необычная форма водяного бака теплообменника
Отметим, что баки для воды, устанавливаемые на дымоходы, сегодня продаются в готовом виде, но их несложно сделать своими руками. Для этого надо иметь навыки работы со сварочным аппаратом и некоторыми видами слесарных инструментов. Проще – приобрести готовое изделие определенного объема, в котором уже вмонтирована труба под дымоход требуемого сечения. Здесь же установлены патрубки (штуцера) под подачу и выход воды.
Предлагаем ознакомиться: Чем изолировать дымоход от дерева
Сборка всей конструкции основывается на создании герметичных соединений. Поэтому стыки обязательно промазываются жаропрочными герметиками.
После установки теплоносителя остается только подключить его через вентиль к водопроводной сети, а с другой стороны к накопительному баку или крану (смесителю). Соединения проводят гибкими вставками или трубами соответствующего диаметра.
Теплообменник «труба в трубе» в полной сборке
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
Обвитая вокруг топки труба. Для хорошей теплоотдачи достаточно 2-3 витков, которые лучше слегка раздвинуть, чтобы увеличить площадь обогрева.
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
При вертикально расположенных каналах движение воздуха более интенсивное, следовательно, производительность прибора увеличена. Но в некоторых случаях уместны устройства с горизонтально расположенными трубами или с перегородками. Каждая из перечисленных моделей подходит для самостоятельного изготовления, если есть навыки сварки.
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.
Таблица основных технических характеристик аустенитных сталей AISI. Можно проследить, как меняются свойства материала типов 304 (304L) и 316 (316L) при нагревании
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.
Выводы и полезное видео по теме
Несколько видеорекомендаций помогут лучше понять устройство и принцип работы самодельного теплообменника.
Как видите, для увеличения КПД печки в гараже, подсобке или бане можно не тратиться на дорогостоящие приборы, а сделать эффективное устройство своими руками. Для работы потребуются навыки работы с металлом и примерная схема сборки.
Теплообменник, установленный на дымоходе печи, это реальная возможность сэкономить на организации горячего водоснабжения. Здесь важно грамотно провести монтаж, с учетом требований пожарной безопасности.
Основные нюансы работы и использования
Наиболее часто печки в строениях используются исключительно для отопления дома. Однако нередко они применяются и для формирования горячего водоснабжения в строении. В этом случае теплообменник должен получать не больше 10 процентов от вырабатываемого тепла от печного оборудования.
Таким образом, использование змеевика считается оптимальным и целесообразным решением для дома, в котором для обогрева используется печка, не способная самостоятельно обеспечивать равномерный и эффективный обогрев каждого помещения в строении.
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.
Монтаж печи с теплообменником – особенности проведения работ
Чтобы монтаж печи с теплообменником для бани прошёл без особых проблем нужно следовать определённой последовательности действий.
Способ монтажа змеевика
Монтировать теплообменник-змеевик можно на дымоход банной печки или буржуйки в гараже или сарае. Он будет служить для отопления или для нагрева воды.
Для работы потребуется:
Технология монтажа системы выглядит так:
Негативные моменты
Наряду с пользой теплообменника на дымоходе, стоит отметить и ряд негативных факторов. Во-первых, из-за такой конструкции температура выходящих газов существенно снижается. Это может провоцировать излишнее накапливание сажи, образование конденсата и ухудшение тяги.
Немаловажный момент обустройства такой системы отопления – это просчитать, какой объем воды нужен для ее полноценного функционирования. Если ее будет мало, система может перегреться, вода в ней закипит, и трубы могут разорваться. Кроме того, важно обеспечить герметичность швов.
В любом случае, обустройство теплообменника позволяет увеличить эффективность любой печи. В целях безопасности, как минимум, дважды в год следует проводить визуальную диагностику системы и ее обслуживание – чистку сажи, замену дефектных элементов и так далее. Тогда можно будет с уверенностью использовать теплообменник для отопления дома и нагрева воды в бане.
Метки: водяной, дымоход, теплообменник
Водяной теплообменник замкнутого типа
Принцип действия всех замкнутых систем отопления построен на элементарных законах физики – при нагревании, плотность воды уменьшается и подталкиваема снизу более холодной, она начинает подниматься по трубе, попадая в расширительный бак, и уже из него по всему контуру возвращается к нагревателю.
В данном случае, в качестве нагревателя выступает дымоход, который своей энергией толкает воду по контуру системы отопления.
Самодельный змеевик
Конструкция, изображённая на фото, является самым распространённым и простым способом использования тепла от дымохода. Верхний край трубки соединяется с расширительным баком, а нижний с контуром отопления.
Совет! лучше всего для змеевика подойдёт медная трубка. Она легко накручивается на дымоход и имеет высокий коэффициент теплопроводимости.
Чаще всего такую систему используют в качестве вспомогательной. С её помощью можно обогревать небольшие помещения, в которых ранее не предусматривалось отопление, но не более того. Выступать в роли основного отопления она не сможет, так как в её устройстве есть несколько значительных недостатков:
Важно! Некоторым «народным умельцам приходит в голову мысль о том, что теплообменник в дымоходе будет значительно эффективнее, ведь температура там выше. Делать этого ни в коем случае нельзя, посторонние предметы внутри трубы препятствуют свободному прохождению газов, в результате чего они могут пойти в помещение.
Регистровый теплообменник
Чтобы избежать проблем с самодельными устройствами, можно приобрести регистр теплообменник на дымоходную трубу. Конечно, цена такого приспособления будет выше, чем у сделанного своими руками. Но и качественные характеристики не идут ни в какое сравнение.