Несмотря на широкое распространение современных отопительных котлов, традиционные печки не теряют актуальности. Однако их эффективность иногда оставляет желать лучшего. Установка теплообменника для печи сделает ее по-настоящему универсальной. Будет прогреваться не только окружающий воздух, но и теплоноситель, циркулирующий по системе. Покупка нового полноценного котла целесообразна не всегда. Особенно если у рачительного хозяина имеется желание, возможность и руководство к действию.
Выбираем материал
Змеевик традиционно изготавливается из трубы, протяженность и диаметр которой определяются желаемым уровнем теплоотдачи. Эффективность работы конструкции будет зависеть от теплопроводности используемого материала. Чаще всего используются трубы:
- медные с коэффициентом теплопроводности 380;
- стальные с коэффициентом теплопроводности 50;
- металлопластиковые с коэффициентом теплопроводности 0,3.
Медный или металлопластиковый?
При одинаковом уровне теплоотдачи и равных поперечных размерах длина металлопластиковых труб будет в 11, а стальных в 7 раз больше, чем медных.
Именно поэтому для изготовления змеевика лучше всего использовать отожженную медную трубу.
Такой материал отличается достаточной пластичностью, а потому ему легко можно будет придать желаемую форму, например, путем гибки. К медной трубе легко подсоединяется резьбой фитинг.
Ищем подручные средства
Учитывая высокую стоимость материалов, будет уместно рассмотреть возможность использования уже отслуживших свое изделий, но еще не выработавших полностью ресурс. Это не только снизит затраты на изготовление теплообменника, но сократит время на выполнение монтажных работ. Как правило, предпочтение отдается:
- любым радиаторам отопления, не имеющим течи;
- полотенцесушителям;
- радиаторам от автомобилей и другим похожим по конструкции изделиям;
- проточным водонагревателям.
Устройство системы
Итак, назначение приспособления – передавать температуру от одной среды к другой. Источниками тепла и теплоносителями могут быть различные жидкости, газы и пар. Нестабильные среды разделяются материалом, имеющим для этого подходящий показатель теплопроводности. Простейший пример теплообменника – обычный комнатный радиатор. Источник тепла – вода в отоплении. Нагреваемая среда – воздух в комнате. А разделяющий материал – металл, из которого сделан радиатор.
Большую роль в том, какой использовать промежуточный материал, имеет его степень теплопроводности. Лидерами по этому показателю являются серебро и медь. Но по понятным причинам, чаще всего применяется медь.
Медь в 7,5 раз лучше передаёт тепло, чем сталь, а пластик в 200 раз хуже, чем сталь. Получается, что при прочих равных условиях, 1,7 метра медной, 12 метров стальной и 2000 метров пластиковой трубы передадут одно и то же количество тепла.
По назначению, разделяют теплообменники на:
Первые содержат в себе холодный газ или жидкость. Контактируя с ним, разогретый теплоноситель остывает.
Нагреватели же наоборот, содержат в себе разогретый газ (жидкость), который делится теплом с циркулирующей холодной жидкостью (газом).
Устройство поверхностного теплоомбенника
И «нагреватели» и «охладители» могут различаться по конструкции:
- Поверхностные (тот случай, когда среды контактируют через промежуточную поверхность).
- Регенеративные (поочерёдная подача холодной и горячей среды к специальной насадке, которая, нагреваясь и охлаждаясь, регулирует температуру сред).
- Смесительные (подача одной среды непосредственно в другую и их перемешивание).
Надо сказать, что поверхностные теплообменники используются чаще всего. Они значительно отличаются по форме. Здесь можно выделить три типа:
- Пластинчатые (множество пластин, собранных в кассеты, по лабиринтам которых проходит жидкость).
- Змеевики (тонкая трубка, закрученная в спираль).
- Труба в трубе.
Отопление на двух видах топлива может быть очень удобным, особенно когда возникают перебои с одним из источников обогрева. Котлы отопительные комбинированные имеют две камеры сгорания и производятся в разных исполнениях: газ – электричество, газ – уголь и так далее. Конструкцию системы и способы монтажа рассмотрим далее.
Особенности выбора терморегулятора для радиатора отопления рассмотрим тут.
Привычные способы отопления в некоторых ситуациях могут оказаться неудобными. Отопление без газа и дров может быть хорошей альтернативой. Здесь https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/bez-gaza-i-drov.html рассмотрим способы организации обогрева помещения без использования дров и газа.
Конструктивные особенности
Чаще всего в качестве теплообменника выступает металлический бак емкостью до 5 литров с вмонтированными патрубками. Непосредственный контакт с огнем отсутствует. Прибор позволяет нагреть холодную воду, которая затем поступает в радиаторы или съемный бак большей емкости, расположенный в этой же или соседней комнате.
В результате, протапливая печь в одной комнате, можно будет обогреть и другую. По своему конструктивному исполнению теплообменник для печи может быть внешним и внутренним.
Внешний
Такой тип очень напоминает резервуар, заполняемый теплоносителем. Внутри емкости располагается часть трубы, используемая для отвода продуктов горения. По своему конструктивному исполнению внешний теплообменник более сложный, чем внутренний, так как предъявляет повышенные требования к выполнению сварочных работ.
Однако его техническое обслуживание осуществлять намного проще. При необходимости резервуар может быть демонтирован с целью удаления накипи или устранения протечки.
Внутренний
Монтируется над топкой прямо внутри печи. Отличается простотой монтажа, но при необходимости проведения технического обслуживания могут возникнуть определенные трудности. Особенно если печь выложена из кирпича.
Чтобы этого избежать, в момент разработки конструкции стоит позаботиться о ремонтопригодности будущего теплообменника.
Что делать с регулятором мощности?
Маленькое, недорогое устройство значительно сэкономит средства и поможет выставлять на теплообменнике нужную вам температуру.
Чтобы установить его на трубку теплообменника, нужно клеммами подключить термостат, а потом провода питания.
Избежать лишней работы, можно, купив регулятор со встроенным устройством нагрева. По цене ощутимой разницы не будет.
Теплообменник может стать отличным дополнением к печи, он повысит её эффективность. Его можно установить на вентиляционных отверстиях и греть проходящий в дом воздух, обеспечить дом горячей водой, заставить обычную печь отдавать больше тепла и много другое.
Печь на даче – не лишняя конструкция, так как в межсезонье погода может быть непредсказуемой. Кирпичная печь для дачи своими руками: виды печей, правильный выбор места, рекомендации по работе.
О том, как правильно рассчитать мощность отопительного котла, читайте в этой статье.
Выбираем конструкцию прибора
Выбирая подходящий теплообменник для печи, стоит стремиться к тому, чтобы общая площадь поверхности готового изделия была наибольшей. Это позволит обеспечить наиболее эффективный обогрев помещения.
Змеевик
Наибольшее распространение получили регистры (змеевики). Такие теплообменники варят из гладкостенных труб диаметром 40 – 50 мм. Внешне они напоминают решетку характерной Г-образной формы. Для их изготовления можно использовать не только круглые, но и профильные трубы с близкой площадью поперечного сечения.
Обратку и выход горячей воды можно располагать как с одной стороны регистра, так и с разных.
Вариант выхода определяется конструктивными особенностями самой печи и схемой разводки труб в системе отопления.
Бак
Следующими по популярности можно назвать прямоугольные или цилиндрические баки, внутри которых располагается труба или змеевик. Длина такого теплообменника зависит от параметров топливника печи. Теплообменник, устанавливаемый на дымоход, как правило, имеет цилиндрическую форму. Внутри него проходит труба, диаметр которой равен диаметру дымохода. Патрубки привариваются снизу. Может использоваться как для обогрева помещения, так и для нагрева воды.
Такая конструкция требует особого внимания. Из-за быстрого остывания продуктов сгорания значительно снижается тяга в самом дымоходе. Это способствует замедлению горения топлива.
Установка изделия на отопительно-варочную печь требует особого внимания. Необходимо позаботиться о том, чтобы горячие газы проходили над его верхней полкой и входили в дымоход в передней части топливника.
В таком случае плита для приготовления пищи может располагаться прямо над теплообменником. Допустимо также изготовление регистра без верхней полки. Так называемая полка состоит из нижней и боковых частей, соединенных между собой трубами.
Принцип работы и функции теплообменника
Теплоносителем в теплообменнике может быть вода или антифриз
Жидкостное теплообменное устройство — это емкость, часть печной конструкции, оборудованная для подключения к трубопроводу. Бак нагревается, контактируя с продуктами сгорания топлива, и передает эту энергию воде. Вода, перемещаясь по системе, отдает тепло приборам отопления – радиаторам, от которых конвекционно прогревается воздух. Нагрев емкости может быть прямым или косвенным, а циркуляция теплоносителя – естественной либо принудительной.
Теплоноситель
Вместо воды часто применяют антифризы на основе этиленгликоля, пропиленгликоля, спирта или масла. Их основное достоинство — низкая температура замерзания, находящаяся в пределах от -30 до -70°C. Точные цифры зависят от химического состава и концентрации жидкости. Применение такой химии дает ряд преимуществ:
- защита элементов системы от повреждений вследствие разморозки;
- антикоррозийная защита, обусловленная соответствующими присадками;
- отсутствие абразивов, солей и прочих примесей, разрушающих (засоряющих) трубопровод или арматуру.
Некоторые теплообменники, например — для бани, обслуживают не только приборы отопления, но и душ или отдельный резервуар. Поэтому здесь используют воду. Во избежание разморозки устройство проектируют так, чтобы заливка воды не занимала много времени. Если же баню или сауну топят часто, а ограждающие конструкции утеплены качественно, проблема снимается.
Пропиленгликоль дорогой, спирт и масло – пожароопасные, а этиленгликоль – высокотоксичный теплоноситель.
Функции теплообменника
Функция теплообменного бака, как части печной конструкции – прием и передача тепла теплоносителю от продуктов горения. Но как элемент более широкой системы (отопления, водоснабжения) он решает несколько задач.
- Равномерно и экономично распределять тепло по обогреваемым помещениям.
- Обеспечить дом (дачу, коттедж, баню, квартиру и пр.) горячей водой.
- Аккумулировать тепловую энергию для использования при неработающей печке.
Тепловой аккумулятор, подключенный к теплообменнику для дровяной печи, накапливает энергию благодаря теплоемкости аккумулирующего агента. Поэтому изготовить его можно, изолировав любую емкость. Бочка, облитая монтажной пеной и частично заполненная щебнем или песком — это уже теплоаккумулятор. Если снабдить его четырьмя патрубками и правильно подключить, агрегат станет функциональным элементом системы.
Остывая на 1°C, вода нагревает 1 м3 неподвижного окружающего воздуха на 4°C. С этим связано успешное применение водяных теплоаккумуляторов.
Правила конструирования
При проработке конструкции важно обеспечить соблюдение следующих условий:
- внутренние пустоты в теплообменнике должны быть больше 5 мм. При меньшей ширине возможно закипание воды;
- для избегания прогорания материала следует использовать трубы с толщиной стенок более 3 мм;
- необходимо обязательно предусмотреть зазор 10 – 15 мм между стенкой топки и теплообменником для компенсации расширения металла при нагреве.
Недостатки
Несмотря на множество плюсов, устройство нагревательного элемента на трубе дымохода имеет и недостатки. Один из них, наиболее важный — резкое снижение температуры дыма в месте установки теплообменника. Это может грозить ухудшением тяги и образованием конденсата, повышенным отложением сажи внутри трубы.
Кроме того, при подключении системы отопления, например, гаража нужно просчитать объем теплоносителя, чтобы избежать закипания воды и разрыва труб. Сварные швы должны быть полностью герметичными.
Любая конструкция теплообменника существенно увеличивает КПД печи. Для безотказной работы системы необходимо не реже двух раз в год проводить визуальный осмотр всех ее элементов, а при необходимости — своевременный ремонт, чистку от накипи, замену прокладок и другие необходимые работы по обслуживанию. В этом случае системы нагрева воды и отопления будут безотказно работать в течение долгого времени.
>
Приступаем к монтажу
Последовательность выполнения работ зависит от конструктивных особенностей теплообменника.
Установка прибора с регистром
При монтаже в старую печь придется разобрать часть кладки. Последовательность выполнения работ выглядит следующим образом:
- Готовим фундамент для змеевика прямо в полости топки.
- Устанавливаем змеевик.
- Укладываем разобранный ряд кирпичей, оставляя места для входной и выходной части труб.
- Подключаем теплообменник к системе отопления.
До начала эксплуатации резервуар стоит в обязательном порядке проверить на герметичность. Убедиться в отсутствии протечек можно путем заполнения его водой, желательно, под давлением.
Монтаж устройства с емкостью
Наилучший вариант для печи или камина. Изготавливается из металлического бака и двух медных трубок. Объем бака, как правило, составляет около 20 литров. При отсутствии готового изделия резервуар достаточного объема изготавливается своими руками путем сваривания листовой стали.
Для изготовления теплообменника следует использовать материал толще 2,5 мм. Сварку стоит производить таким образом, чтобы толщина формируемого шва была минимальной.
Резервуар необходимо установить на 1 метр выше уровня пола, но не дальше 3 метров от печи. В баке проделываются два отверстия: одно около дна, второе – в наивысшей точке с противоположной стороны. Эффективность теплоотдачи зависит от расположения магистралей.
Необходимо стремиться к тому, чтобы минимальное отклонение нижнего отвода в направлении пола составляло 2 градуса. Верхний должен быть подключен под углом 20 градусов в противоположном направлении.
Производится монтаж сливного крана в накопительный бак. Предусматривается еще один кран, предназначенный для слива всей системы, который устанавливается в самой нижней точке. После проверки герметичности система готова к эксплуатации. Эффективность такой печи с теплообменником можно будет по достоинству оценить в холодное время года.
Виды
Виды теплообменников разделяются по конструкции, месту расположения и по материалу изготовления. Для каждого конкретного случая можно подобрать совокупность этих видов.
Совмещая конструкцию и материал, правильно разместив – можно неплохо поднять КПД кирпичной печи. Стоит рассмотреть – как сделать теплообменник для печи без лишних затрат. Разбирая виды существующих конструкций можно подобрать самый оптимальный теплообменник для той или иной планировки.
- Змеевик. Создается из трубы, свёрнутую в виде спирали, длинной несколько метров. Такой водяной теплообменник для печи, устанавливается в ёмкость с жидким теплоносителем. Концы трубы развальцовывают в стенки, позволяя теплоносителю циркулировать внутри, попутно нагревая воду в баке. При правильно рассчитанной длине змеевика, материала его изготовления, количества колец можно ускорить нагрев воды. Так же часть змеевика, остающаяся на воздухе, увеличивает скорость прогрева помещения.
- Теплообменник с емкостью. Бак и труба теплообменника для печи, проведена непосредственно вблизи топочного отделения. Нужно строго соблюсти градус наклонов подводимых труб, для достижения естественной циркуляции. В некоторых случаях приходится ставить электрический насос для этих целей. В этом решении есть свои плюсы – вода нагревается непосредственно пропускаясь через трубу, огибающую топку. Такое решение повышает скорость нагрева. Обычно используется для отопительного контура.
- Трубная доска. Состоит из двух полностью герметичных ёмкостей и большого количества мелких труб. Основные трубы-ёмкости, расположены на разных частях, около топочного пространства и связаны трубами. В местах соединения происходит теплообмен. Такая конструкция используется в отоплении большого пространства, вплоть до многоэтажек. Эксплуатация такого теплообменника усложнена, поскольку приходится соблюдать меры предосторожности. Здесь важен химический состав воды, из-за образования накипи возможны прорывы стенок.
- Водяная рубашка. Этот теплообменник сложнее всего создать своими руками. Его конструкция – два герметичных резервуара, расположены один в другом. Эффективна и проста в эксплуатации – теплообменник для печи из трубы. Позволяет быстро проистекать теплообмену, но сложна в изготовлении – требует профессиональных навыков.
О чем следует помнить?
При естественной циркуляции теплоносителя располагать теплообменник над печью следует на расстоянии 1,5 – 2,5 м. Из-за постоянного изменения геометрических параметров, трубы к стене нельзя крепить достаточно плотно. Стоит обязательно предусмотреть небольшой зазор.
Важно помнить, что если печь используется не только для обогрева дома, но и для нагрева воды, на теплообменник должно уходить максимум 10 % от общего количества выработанного тепла. При использовании для отопления конструкции с расширительным баком, объем последнего следует выбирать таким образом, чтобы находящаяся в нем вода смогла нагреться до требуемой температуры за два часа.
Трубы для обратки должны иметь меньший диаметр, чем трубы для подачи теплоносителя. Материал, предназначенный для уплотнения резьбовых соединений, выбирается с достаточным уровнем жаростойкости.
Если дом не предназначен для постоянно проживания, а используется лишь время от времени, то от водяного отопления лучше отказаться. Желательно вместо воды заливать специальный антифриз, если планируется протапливание печи с теплообменником в холодное время года. Это позволит избежать разрыва труб. Помните, что добавление теплоносителя при полном нагреве печи недопустимо.
Воздушный бак
Усовершенствовать обычную буржуйку или банную печь с прямым дымоходом можно, если установить на воздушный теплообменник на дымоход. Он представляет собой цилиндрический корпус, по которому проходят несколько полых труб. Подсос воздуха происходит снизу, нагреваясь в трубе, он выходит из теплообменника, увеличивая КПД печи на 15-20%. Воздуховоды можно вывести в соседнее помещение, обогрев таким образом от одной печи несколько комнат или секций гаража.
Видео: как сделать воздушный теплообменник на дымоход
Еще одна оригинальная конструкция печи с воздушным теплообменником на дымоходе для отопления гаража показана в видео-ролике. С помощью такой печки можно отопить не только гараж, но и любой хозяйственное помещение, включая сельскохозяйственные постройки и теплицы.
Из гофротрубы
Дешевый и простой способ устройства воздушного теплообменника — использование для этой цели гофрированных вентиляционных труб. Их оборачивают вокруг неутепленной части дымохода, в результате воздух в гофре прогревается и за счет тепловой конвекции поступает в соседние комнаты. Чтобы гофротруба прогревалась эффективнее, можно обернуть ее вместе с дымоходом несколькими слоями фольги.
Система с гофротрубой удобна для отопления гаража, в котором установлена простая буржуйка из чернового металла. Такая печь быстро нагревает воздух, но он поднимается к потолку, из-за чего на уровне пола температура остается низкой. Если вывести воздуховоды ближе к полу, можно создать естественную циркуляцию нагретого воздуха, и во всем объеме гаража температура станет примерно одинаковой.
Теплообменник колпакового типа
Теплообменники в виде колпака обычно используют для отопления мансарды или второго этажа. Принцип его действия заключается в том, что нагретый от дымохода воздух поднимается под потолок, где задерживается колпаком и, постепенно остывая, опускается вниз, в комнату.
Колпак можно выполнить или оцинкованного металла или огнестойкого гипсокартона и вывести воздуховоды в нужном месте. Иногда колпак декорируют камнями, которые, нагреваясь, служат дополнительным теплоаккумулятором.
Кладка печи
Строительство печи начинается с основания. Прежде всего, выройте котлован и уложите в него «подушку» из щебня или битого кирпича. После этого уложите кирпич двумя-тремя рядами, используя цементный раствор и по остывании последнего настелите поверх основания рубероид для гидроизоляции. Важно, чтобы фундамент выступал на несколько сантиметров над поверхностью пола.
Особое внимание следует уделить приготовлению песчано-глиняного раствора. Этот процесс состоит из нескольких этапов и занимает не один день.
Этап 1. Подготовьте глину, желательно синюю. За несколько дней до начала работ замочите ее в воде в соотношении:
- 1:1, если материал влажный;
- 1:2, если сухой.
Регулярно помешивайте раствор и по необходимости добавляйте воду.
Этап 2. Подготовьте песок, в идеале – горный, кристаллический, но также можете взять и речной. Вначале очистите песок – поместите его в воду и отстаивайте минимум два дня. Время от времени сливайте мутную воду, пока она не станет чистой.
Этап 3. Далее оборудуйте на бойке своего рода грядку из песка и сухого цемента, перелопачивайте ее, пока не образуется однородная смесь. Затем засыпьте ее в предварительно подготовленную емкость и залейте раствором, чтобы в итоге она (смесь) была как густая сметана. Для повышения плотности добавляйте соль (1 кг на 10 л воды).
Этап 4. Остается лишь проверить качество раствора, его пластичность. Можете для проверки зачерпнуть раствор мастерком и положить на кирпич. И если при этом раствор будет приставать к инструменту, то добавляйте еще песка с водой. А если раствор ложится плохо, то добавляйте глину.
Более детально с процедурой кладки и порядовкой можете ознакомиться при прочтении упомянутой выше статьи.
