Теплообменник для банной печи своими руками

Содержание

Теплообменник для банной печи своими руками

Теплообменник для банной печи своими руками

Всегда приятно посещать хорошо продуманную баню, в которой находится качественная каменка, способная производить легкий пар. Система водоснабжения и отопления тоже играет большую роль для парилки, поэтому всегда нужно уделять время проектированию теплообменника.

Теплая вода для парилки может нагреваться двумя способами: использование электрического бойлера или при помощи теплообменника, который располагается в бане и забирает тепловую энергию от сгорания топлива.

Первый вариант теплообменника для банной печи не всегда рационально устраивать, поскольку он требует большого количества электрической энергии.

Какие бывают теплообменники для банных печей

Существуют общие классификации, которые применяются для разделения нескольких вариантов изделия по способу действия. В то же время, каждый отдельный тип имеет собственные подвиды.

Каждый человек, захотевший соорудить баню, может использовать один из нескольких видов теплообменников или эксплуатировать собственный.

Новый вид оборудования появляется если владелец вносит малейшие изменения.

По основным конструктивным характеристикам теплообменники разделяются на такие виды:

По расположению бака для воды

Емкости с жидкостью могут располагаться в разных помещениях (душевая, парная, чердак). Отдельные места установки имеют собственные достоинства и недостатки.

Рассмотрим первый случай – бак монтируется в парной. Таким образом можно достичь максимальной скорости нагрева воды за счет небольшой длины трубопровода. Недостатком подобного варианта является уменьшение пространства помещения, которое может иметь небольшие размеры.

Бак в душевой (самоварного типа) решает вопрос со свободным пространством. Небольшим недостатком выступает увеличенная протяженность труб, что влияет на скорость нагрева воды.

Оба варианта отличаются совместной проблемой, связанной со слабым напором воды. Парная комната имеет высоту не более 2 метров.

Если прикрепить емкость на максимальную высоту, то расстояние от пола до выходного патрубка составит около 1,5 м. Это значить, что смонтировать привычный стационарный душ не является возможным.

Единственный вариант применять гибкий шланг. Чтобы иметь нормальный напор воды, разница высоты не должна быть меньше 10 см.

Компенсация этого недостатка решается просто – вынос бака для воды на чердак (третий способ).

Такой вариант имеет собственные недостатки, связанные с большой протяженностью труб, что приводит к потере тепла. Бак обязательно должен утепляться. Помимо этого, проблема возникает с возобновлением объема воды. Не каждый захочет периодически носить ведра по лестнице, чтобы выносная емкость имела достаточный уровень воды, а проложить к нему водопровод не всегда возможно.

Из этой информации следует, что универсального расположения бака не существует. Каждый человек должен самостоятельно подбирать вариант, исходя из конструктивных особенностей постройки, климатической зоны и наличия инженерных коммуникаций.

По месту расположения теплообменника

По этому показателю устройства разделяются на две категории – монтируемые внутри печи или возле дымохода (отвод дыма должен осуществляться по металлической трубе). Эти варианты имеют свои особенности, но могут прекрасно существовать.

Внутренняя емкость позволяет осуществлять быстрый нагрев, благодаря близкому расположению к очагу тепла. Здесь имеются риски, связанные с закипанием воды. Кроме этого, произвести ремонт или замену теплообменника невозможно без разбора банной печи, что не очень удобно.

В процессе нагревания воды на стенках образуется накипь, которая снижает теплоотдачу. Каждый миллиметр отложения уменьшает возможность отдачи тепла на 10%, эффективность отдачи тепла со временем уменьшается. В зависимости от региона проживания, характеристики жидкости изменяются, что приводит к частым ремонтным работам оборудования.

Большой слой накипи может образовываться уже через 1 год активного пользования баней. Теплообменник можно очищать при помощи соляной кислоты, но такой подход требует строго соблюдения правил техники безопасности.

Теплообменник на трубу дымохода в баню не обладает недостатками, связанными с постоянным закипанием воды. Здесь температура нагрева не превышает 100 градусов.

Этот параметр стал одновременно и недостатком, поскольку период нагрева увеличился в несколько раз.

Теплообменник для бани на трубе позволяет его располагать непосредственно в помещении, при этом не используется полезное пространство.

Редко можно увидеть банный теплообменник, расположенный под камнями печи. Такой вариант нецелесообразно применять, ведь булыжники не набирают оптимальной температуры для образования пара. Ведь качественный, мелкодисперсный пар – то, ради чего строится баня.     

Принцип работы печи с теплообменником

Ниже будут рассматриваться три варианта:

  • внутренний змеевик;
  • внешний бак;
  • расположенный на дымоходе.

Внутренний змеевик

Теплообменники для бани такого типа отличаются тем, что монтируются в специально отведенном месте печи.

Чаще всего он изготавливается из стальной трубы и устанавливается так, чтобы на него не воздействовала энергия пламени напрямую. Более того, он не входит в зону с максимальной температурой.

Оптимальным вариантом является монтаж бака на пути движения дыма. Это позволяет увеличить срок эксплуатации оборудования.

Достоинством внутреннего змеевика выступает хорошее сбережение тепла. Вода будет подогреваться пока стальные или кирпичные стенки нагреты.

На корпусе печи для бани имеются соединительные патрубки, к которым присоединяются элементы водяного отопления и трубопровода к выносной емкости.

Подобный вариант обеспечивает нагрев жидкости значительно быстрее, чем другие варианты, но не нужно использовать его для маленьких печей. КПД будет постепенно уменьшаться из-за быстрого вылета нагретых газов через дымоход.

Внутренний змеевик эффективно показывает себя в кирпичных банных печах, которые имеют несколько ходов. Таким образом достигается качественный обогрев предбанника и душевой.

Внешний бак

Подобная емкость, сделанная из нержавеющей стали, может располагаться в непосредственной близости от печи. Дополнительная тепловая энергия будет поступать от инфракрасного излучения, и вода сможет нагреваться в баке быстрее. В качестве преимущества можно выделить простоту установки.

Недостатком является плохая передача тепловой энергии помещению парной. Помимо этого, постоянно требуется холодная вода, чтобы доливать ее в емкость.

Теплообменник на дымоходе

По принципу действия такой вариант наиболее выгоден. Минимальное КПД агрегата не меньше 60%. Высокие показатели энергоэффективности достигаются из-за того, что бак не влияет на правильную работу банной печи. Нагревательные процессы проходят после сжигания топлива, непосредственно отработанным газами.

Большинство промышленных производителей банных печей с теплообменниками используют такой способ нагрева воды. Установка бака проводится легко, единственный недостаток заключается в громоздком виде и необходимостью постоянно доливать воду.

Расчет мощности

Правильный выбор теплообменника должен учитывать показатели основного нагревательного прибора. Здесь учитываются объем и мощность печи для бани.

Чтобы подобрать оптимальное оборудование и комплектующее нужно учитывать такие правила:

  • банная печь отдает часть энергии теплообменнику. Не рационально применять большие емкости, чтобы можно было нагреть больший объем воды. Подобный подход может значительно снизить комфортность пребывания в парилке, увеличить расход топлива и создать неблагоприятный микроклимат. Бак с водой не должен забирать на себя больше 10% всей вырабатываемой энергии;
  • отопительные радиаторы и теплообменник между собой соединяются трубами. Если в бане не предусмотрено устройства водного насоса для поддержания правильной циркуляции, длина труб не должна превышать 3 метра. Здесь учитывается диаметр трубопроводов и рациональный уклон, который обеспечивает самотечность. Использование насоса дает возможность увеличивать длину трубопровода и не придерживаться уклонов;
  • важно создать баланс между быстрым и медленным нагревом жидкости в системе. Не допускать постоянного закипания воды. Если для теплообменника используется маленький бак, закипание произойдет через 2 часа и приведет к образованию большого количества некачественного пара. При монтаже объемного теплообменника, нагревание не будет происходить вовремя, и процесс затянется на несколько часов. Следует создать такие условия, чтобы вода была горячей через 2 часа после розжига банной печи.

Теперь поговорим об оптимальных размерах теплообменника. Он должен иметь запас мощности, что позволит поддерживать тепловой режим после затухания отопительного устройства. Безусловно, вода начинает остывать быстро, поэтому важно создать правильный агрегат, позволяющий как можно дольше поддерживать температуру.

Рассмотрим пример расчета мощности. Сначала нужно определить мощность оборудования, которое сможет обеспечить прогрева комнаты. Для примера будем оперировать 5 кВт, способными поддерживать микроклимат.

Теплообменник нужно брать с запасом. Принимаем его площадь 1 метр квадратный, способный работать при мощности 10 кВт.

Объяснение. Ведя расчеты нужно учитывать пропорцию – 10 кВт приравниваем к 1 квадратному метру. Чтобы учесть все потери тепла, проводится корректировка значений. Формула приобретает следующий вида – 1 м. кв. = 10 кВт – 3 кВт.

Используя такой подход, можно достичь нужной температуры помещения, растопи печь один или два раза.

Как сделать теплообменник своими руками

Чтобы самостоятельно сделать устройство нужно определиться с его разновидностью.

Ниже будут приведены инструкции теплообменников в баню для горячей воды двух видов: около дымохода, внутри печи.

Теплообменник в банную печь около отводящей трубы

Проще и эффективней всего применять медные трубки. Здесь учитывается диаметр дымохода, относительно которого нужно принимать длину трубок (до 2 метров) с диаметром около 10 мм. Меньший размер медных приспособлений значительно увеличивает скорость закипания воды в трубках, а движение жидкости ограничивается. Рекомендуется применять 10 мм трубы.

На оба конца помещаются развальцованные переходники. Развальцовка делается специальными приспособлениями. Эту процедуру нужно выполнять аккуратно. Следует достигнуть ровной поверхности, чтобы не возникали протечки. Вокруг дымохода «обматывается» медная проволока в виде впирали, концы присоединяются к баку с водой. Конструкция готова.

Сложнее оборудовать устройство из двух металлических труб. Первая должна иметь немного больший размер нежели дымоход, вторая – диаметр на 10 см больше первой, сталь толщиной 1-3 мм.

Подобный теплообменник для бани своими руками имеет следующий алгоритм:

  • из разных труб отрезаются по два куска, длиной 30 сантиметров. Торцы делаются ровными;
  • из металлического листа вырезается две окружности, и проделываются отверстия диаметром второй трубы (меньшего диаметра);
  • в полученные отверстия помещается отрезок и хорошо приваривается. Сварной шов не должен иметь непровар;
  • в верхней и нижней части должны быть устроены отверстия для крепления патрубков. Вся конструкция должна быть герметичной.

Устройство готово, осталось прикрепить его на дымоотвод и сделать разводку трубопровода. В качестве теплоизоляции нужно использовать алюминиевую фольгу.

Теплообменник в печи

Подобные агрегаты отличаются высокой эффективностью, просты в изготовлении и имеют простую конструкцию. Они могут устраиваться в виде нескольких трубок или изготавливаться в виде бака из нержавейки.

Такая разновидность нагревателей начинает монтироваться совместно со стенами печи для бани. Его размеры подбираются в зависимости от габаритов основного нагревательного оборудования. Входная труба, предназначенная для ввода холодной воды, располагается снизу конструкции, а сверху выходит выходное отверстие. Подобное решение позволяет обеспечить правильную циркуляцию жидкости.

Существует много разновидностей внутренних теплообменников, отличающихся по размерам, конфигурации, материалу и расположению. Оптимальное решение подбирается исходя из особенностей устраиваемой бани и оборудования.

Для создания такого нагревателя, нужно применять только качественные комплектующие, сварные швы делаются герметично. При малейшей протечке потребуется разбирать кирпичную кладку.

Установка теплообменника

Много людей, которые собрали агрегат своими руками, задаются вопросом как правильно установить теплообменник для банной печи. От этой процедуры зависит максимальный эффект, который можно добиться от устройства.

Важным моментом выступает высота монтажа бака для воды, она должна превышать высоту крепления теплообменника.

Процесс монтажа и установки должен выполняться при помощи металлических, или можно использовать металлопластиковые трубы, соединяемые основные элементы системы.

Чтобы все делалось правильно, нужно выполнять следующие условия:

  • горячая вода перемещается к основному баку под углом 30 градусов, если не предусмотрена установка насоса;
  • соединительная схема подключения теплообменника бани предусматривает трубу для подачи холодной воды, размещаемой ниже под углом 2 градуса;
  • на баке для воды должен присутствовать кран забора воды;
  • предусматривается кран для слива воды из системы;
  • крепления не должны обеспечивать плотную фиксацию труб к стене. В процессе нагрева материал расширяется, а неправильные фиксаторы могут стать причиной аварии;
  • мощность всего нагревательного оборудования должна быть пропорциональна, предварительно рассчитанная;
  • если теплообменник будет крепиться на дымоход диаметром 115 мм, следует делать легкую конструкцию;
  • в местах соединения труб и агрегатов, рекомендуется использовать уплотнители, способные выдерживаться большие температуры. Это предотвратит протечки жидкости.

Особое внимание уделяется материалу из которого изготавливается самодельное или покупное оборудование. Его основной характеристикой должна выступать оптимальная работа при высоких температурах. Если это условие не выполняется, нужно подобрать соответствующий материал.

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.

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

Теплообменник для бани: зачем нужен, как установить и подключить на банную печь. Изготовление и подключение печи для бани с теплообменником для воды

Теплообменник для банной печи своими руками

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.

Обратите внимание! В некоторых случаях самотечное движение воды затруднено или невозможно, тогда контур дополняют циркуляционным насосом. Система становится эффективной, но энергозависимой.

Для чего нужен теплообменник?

Подавляющее большинство конструкций банных печей не способствует экономии древесного топлива. Это объясняется специфическими требованиями к ним, а именно:

  • парная должна протапливаться за возможно короткое время до высокой температуры;
  • печка не может занимать много места;
  • наличие каменки – обязательно;
  • режим работы отопителя – периодический.

Исходя из перечисленных требований, печи для бани конструируются таким образом, чтобы быстро достигать высокой температуры в топке и поддерживать ее в течение определенного промежутка времени.

При этом много неиспользованного тепла попросту уходит в атмосферу через дымоходную трубу.

Грех не пустить эту тепловую энергию на подогрев воды для помывки или даже отопления смежных с парилкой помещений.

Примечание. Исключением являются кирпичные колпаковые печи Кузнецова, предназначенные для бань. Продуманная конструкция позволяет существенно экономить дрова, печь долго держит тепло и к тому же обогревает соседние помещения. Существуют и модификации с применением водяного теплообменника.

Одно из самых простых решений – это использовать тепло, выделяемое при сжигании древесины. В настоящий момент на рынке предлагается множество моделей печей со встроенным змеевиком.

Если же отопитель без водяного контура уже установлен и функционирует, ничто не мешает оборудовать его самодельным или заводским теплообменником.

Тогда не придется тратиться на бойлер и потом платить за электроэнергию.

Как нагреть воду в бане от печи

Организовать нагрев воды в бане с кирпичной печью можно с помощью чугунной плиты над ней. Емкость для горячей воды устанавливают непосредственно на саму плиту, она может быть круглой или квадратной, с подачей воды для заполнения бака от входящей водяной трубы и забором горячей воды через кран.

Можно греть воду и без подвода к ней водяных труб. В этом случае для каждой протопки парной следует сделать запасы холодной воды в предбаннике, и заполнить водяной бак ручным способом до розжига печи.

Этот способ греть воду достаточно прост, но в нем есть существенные недостатки:

  • трудоемкость подготовки;
  • повышенная влажность от кипения при продолжительной топке;
  • риск обжечься о нагретые стенки печи и бака.

Греть воду от печи можно разными способами. Это зависит от вида самой печи, наличия подведенных к бане водяных труб, финансовых возможностей хозяина и его желания приложить те или иные усилия.

Нагрев воды в бане через теплообменник

Оптимальным вариантом подогрева воды в бане является способ нагрева с помощью теплообменника. Сделать конструкцию для нагрева через теплообменник можно несколькими способами.

В кирпичной печи теплообменником может стать многосекционная чугунная батарея или регистр, сваренный из стальной толстостенной трубы. Теплообменник монтируется в специальную полость печи с раздельными входными и выходными клапанами. При разогреве печи вода в обменнике становится горячей и выдается через водяной кран по мере необходимости.

В случае с металлической печью все гораздо проще. Для того чтобы греть воду такой печью, используют несколько видов теплообменников:

  • внешний теплообменник (располагается в непосредственной близости к топке или над ней);
  • внутренний теплообменник (располагается в самой топке);
  • теплообменник на дымовыводящей трубе (располагается на трубе дымохода над резервуаром с камнями).

Совет! Водяная емкость с теплообменником и навесной бак можно использовать одновременно. Такая комбинация дает возможность греть практически неограниченное количество горячей воды.

Водонагреватель для бани на трубу

Для нагрева воды в бане используются баки, расположенные на трубе. Они могут иметь прямоугольную, квадратную или цилиндрическую форму и жестко крепиться на трубе дымохода печи. Водонагреватели на трубу универсальны, их используют в дровяных печах и в газовых котлах. Водяные баки на трубе небольшие (в оптимальном варианте до 80 л) и могут вписаться даже в маленькую по размеру баню.

Баки на трубе дымохода располагают над печью достаточно высоко, поэтому отпадает надобность подкачивать горячую воду насосом – она просто идет самотеком. Водяная емкость может занимать всю длину трубы, от самой каменки до потолка. Это увеличивает площадь получения горячей воды и КПД теплообменника.

Конструкция водяного бака на трубе должна иметь усиленное крепление на печи и выводящем дымоходе на потолке, так как заполненный горячей водой бак имеет большой вес. Обычное мягкое крепление дымохода в области потолочного перекрытия здесь не подходит, поэтому для крепежа лучше всего использовать специальные кронштейны для дымохода.

Встроенный или прикрепленный к печи водный бак

Еще один вариант греть воду – водяной бак, вмонтированный в конструкцию печи или расположенный сбоку от нее.

Встроенный бак – это довольно сложная конструкция, которая должна быть продумана до осуществления кладки кирпичной печи.

Оптимальным решением здесь может стать специальная ниша или углубление в печи для расположения водяного бака с входными и выходными клапанами заборами горячей воды.

Следует отметить, что для такой конструкции бак должен быть долговечным (желательно из нержавеющей стали), с толстыми стенками и двойными проварами швов. В противном случае, при обнаружении течи, нужно будет разбирать всю конструкцию печи.

Прикрепленный сбоку к печи водяной бак – менее энергозатратный способ греть воду. Он часто используется в банях с металлическими печами, которые комплектуются вместе с водяными баками. Так как стальной или чугунный корпус печи обладает хорошей теплопроводностью, вода в емкости быстро греется, а при необходимости бак легко пополнить заново (централизованно или вручную).

Горячая вода в бане от печки (схема расположения водяного бака представлена ниже) – несложная задача для хорошего хозяина.

Виды теплообменников для банной печи

Конструктивно теплообменник может представлять собой змеевик либо бак с максимальным объемом 5 литров и двумя патрубками для подключения водяного бака/радиатора.

По способу крепления теплообменники делятся на два типа:

  • внутренние. Такие изделия закрепляются на одной из боковых стенок печи либо монтируются на ее дне. Также возможет вариант установки водяной рубашки, которая буквально опоясывает топливную камеру с внутренней ее стороны либо размещена в пространстве между кожухом печи и стенками топливника;Теплообменник для печи
  • внешние. Теплообменники этого типа фиксируются на дымовой трубе или прикрепляются к стенке печи.Внешний теплообменник на трубе

На заметку! Ни один тип рассматриваемых конструкций не имеет прямого контакта с открытым пламенем в печи.

Из чего их изготавливают

Внутренние теплообменники (регистры) в форме Г-образной решетки производятся из гнутых стальных, чугунных или медных гладкостенных труб диаметром 40—50 мм.

Резервуары для воды изготавливается из раскроенной и сваренной листовой стали с толщиной, превышающей 2,5 мм.

Самый популярный материал для изготовления приборов нагрева воды — нержавеющая сталь, т. к. это недорогой металл с высокой термостойкостью.

Внимание! При изготовлении теплонагревающих устройств этого типа нежелательно использовать оцинкованную сталь, т. к. при температуре выше 200 градусов Цельсия цинк начинает испаряться.

Недостатки чугунных агрегатов — их хрупкость и вес, а медных — повышенная цена и недостаточная жаропрочность.

Преимущество банной печи с теплообменником

Самыми важными достоинствами печей с теплообменником можно считать следующие параметры:

  • Банная система с теплообменником выполняет сразу две функции – нагревает воду, а также отапливает помещения парилки и предбанника.
  • Бак такой системы может располагаться в помещении, соседнем с парилкой.
  • Печи такого вида, стоимость которых не такая уж и большая, производятся из качественного материала с большим эксплуатационным ресурсом.
  • Топка современной печи снабжается огнеупорным стеклом, благодаря которому можно наслаждаться горением огня, при этом контролируя сам процесс.
  • Внешний вид довольно привлекателен, а сама система неприхотлива в уходе.
  • Хочется отметить, что печи такой конструкции просты в плане установки. которая возможна собственными руками.
  • Незначительные габариты такой банной печи позволяют экономить пространство в парилке.
  • Также мощность такой системы прекрасно справляется с быстрым прогревом помещения отведённого под парную до нужной температуры.

Особенности работы устройства

Как уже упоминалось выше, теплообменник встроенного типа находится между кожухом конвектора и топкой. При этом исключено воздействие открытого огня. Аппарат емкостью 5 л способен быстро заполнить бак объемом до 120 л.

Эффективность и правильность эксплуатации устройства обеспечиваются за счет предварительного поступления воды в резервуар. После этого можно приступать к растопке печи.

Несоблюдение основного условия со временем приводит к потери теплоносителем герметичности и, как следствие, его выходу из строя.

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.

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
Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.