Теплообменник в печь для бани своими руками чертежи

Изготовление и установка теплообменника для банной печи

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.

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.

к содержанию ↑

По месту расположения теплообменника

В зависимости от места расположения самого нагревателя, выделяют:

• Нагреватель является частью самой печи. Ремонтировать такой теплообменник очень сложно. Придется демонтировать часть печи. Учитывайте, что постепенно накипь уменьшит КПД фактически до нуля (1 мм накипи уменьшает КПД на 10%).
• Теплообменник для печи в бане расположен рядом с дымоходом. В этом случае, теплоноситель будет греться медленнее. Зато, закипать не будет (газы в дымовой трубе не нагреют его настолько сильно), отпадет проблема с накипью. Доступ к такому прибору значительно проще.

к содержанию ↑

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.

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.

Материалы и инструменты

Какие материалы имеют для теплообменника печи в бане первостепенное значение? Зависит от того, сколько воды нужно нагреть. Вот примерный список того, что понадобится:

• металлический лист, толщина 2-3 мм — S=2*(0,40*0,80+0,40*0,20)+0,80*0,20 = 2*(0,32+0,08)+0,16 = 0,96 м 2
• кран Ø32 мм — 2 шт.
• обратный клапан Ø32 мм — 1 шт.
• фитинги Ø32 мм— 6 компл.
• патрубки Ø32 мм — 6 шт.
• вентиль Ø32 мм (для слива) — 1 шт.
• труба металлическая, гофрированная Ø32 мм — 3 м.
• труба Ø32 мм (холодный водопровод) — по необходимости.
• уплотнительный шнур для герметизации соединений — 1 упак.
• электроды — 1 пачка.

Какой инструмент используется? Вот список:

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 250 0 на прямой подаче, а на обратной — больше 30 0 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 м 2 . На возможные теплопотери отнесем 3 кВт. Тогда монтаж 1 м 2 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*(t_k-t_н) /T= 0,00117*65*(70-10) /2= 2,3кВт, отсюда S = 1/7*W=1/7*2,3 = 0,33 м 2 , где S — требуемая площадь теплообменника, м 2 ;

• W — требуемая мощность теплообменника, кВт (важно определить ее правильно);
• V — объем воды, которую надо нагреть, принимаем 65 л (достаточно для 4-х человек);
• t_k — требуемая температура воды, принимаем 70 0 С (оптимальная температура горячей воды);
• t_н — изначальная температура воды, принимаем 10 0 С. 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 0 С. Жидкость в системе не должна закипать. Накипь быстро выводит прибор из строя.
• Диаметр трубопроводов не должен быть менее 24 мм.

Соблюдая эти нехитрые правила, вы всегда будете с горячей водой и сэкономите деньги на установку электрического бойлера.

Источник статьи: http://pechnoy.guru/pechi/dlya-bani/db-svoimi-rukami/teploobmennik-dlya-bannoj-pechi.html

Теплообменник для банной печи: как собрать его 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.

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.

Теплообменник в печи

Теплообменник в печи — это тот же змеевик. Только стальную трубу, которая применяется в данном случае, не согнешь, как обычную медь. Поэтому нужно использовать прямые отводы. Для предотвращения вскипания воды в трубах, между поворотами делаются отступы. Так же, при установке змеевика в топку, рекомендуется установка циркуляционного насоса.

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

Источник статьи: http://pechiexpert.ru/teploobmennik-dlya-bannoj-pechi-01/