Теплообменник для банной печи

Принцип работы

Дымовая труба металлической печки, установленной в бане, доме или гараже, при топке сильно нагревается. В зависимости от конструкции печи ее температура может быть от 200 до 500 градусов, что делает ее опасной в противопожарном плане, а случайное прикосновение к ней может вызвать сильный ожог.

Тепло от дымовой трубы можно использовать во благо, разместив на ней теплообменник: бак или змеевик. Теплоносителем в этом случае обычно выступает вода, а в некоторых случаях — воздух. При контакте теплоносителя с нагретыми стенками дымовой трубы их температура выравнивается: дымоход охлаждается, а вода или воздух в теплообменнике, напротив, нагреваются.

При нагреве теплая вода поднимается в верхнюю часть теплообменника, а оттуда по выходному штуцеру и трубе в систему или накопительный водяной бак. На место нагретой воды через входной штуцер поступает холодная. По мере нагрева циркуляция продолжается, в результате чего вода в накопителе способна нагреться до высокой температуры.

Воздушные теплообменники действуют по схожему принципу: снизу происходит забор холодного воздуха, после нагревания он поступает по трубопроводу в обогреваемые помещения. Так можно обогреть мансарду в дачном доме или комнату отдыха в бане, которые топятся периодически. Устройство водяного отопления в них невозможно, так как придется регулярно сливать и заливать в систему теплоноситель.

Как сделать теплообменник своими руками

Теплообменник для печи на дровах делают самостоятельно. Если применить медь и алюминий как основные материалы, то удастся избежать сварки. Можно купить змеевик для печи с водяным контуром, расположив его на внешней стороне печи. Использование чугунных радиаторов поможет сконструировать собственную модель системы. Главное учесть теплопроводимость материалов.

Начинать работу необходимо с подготовки проекта, оценив размер, функциональность печки. Змеевик можно изготовить из трубы, длиной от 2 до 3 метров. Величина детали влияет на скорость нагрева. Другой вариант предполагает теплообменник для бани, изготовленный из сварного трубопровода. Проще обложить кирпичом при строительстве печки, чем потом разбирать конструкцию. Какой бы вариант вы не выбрали, позаботьтесь о герметичности, термостойкости крепежей. Используйте уплотнители с повышенной жаростойкостью. Соблюдение правил безопасности необходимо для предупреждения опасных ситуаций при работе теплообменника для банной печи, сделанного своими руками.

Теплообменник в банную печь около отводящей трубы

Теплообменник в баню применяют в сочетании с медной трубой. Необходимо учитывать радиус дымохода, в соответствии с которым принимают длину трубок до двух метров, радиусом 5 мм. Если уменьшить габариты, то соответственно увеличится скорость кипения воды.

Алгоритм изготовления предполагает следующие действия:

• два участка трубы отрезаются длиной по 30 сантиметров;
• две окружности вырезают, основываясь на выборе положения внутренней пластины, в них проделывают отверстия радиусом трубы;
• участок трубы помещают в отверстие, прикрепив сваркой по кругу к листу;
• делают окружности для расположения патрубков.

Вся система должна быть надежной для безопасной эксплуатации. Теплообменник в печи

Агрегаты легко изготавливаются самостоятельно, состоят из нескольких трубок и резервуара из нержавейки. Монтаж конструкции производится вместе со строительством печки в парилке. Габариты должны соответствовать мощности агрегата. Труба для входа ненагретой жидкости располагается снизу, сверху отверстие для выхода обеспечивает хорошую циркуляцию жидкости.

Многообразие конструкций для бани определяет выбор на основании конфигурации нагревающего контура, размера, места расположения устройства.

Что это такое

Устройство служит для нагрева воды в бане. Его принцип работы основан на физических свойствах горячей воды, расширяющейся и поднимающейся вверх, а холодная при этом остается внизу.

Обычно теплообменник небольшого размера, поэтому жидкость в нем быстро нагревается. К нему присоединяются две трубы – снизу и сверху. Таким образом, горячая по верхнему патрубку, замещаемая снизу холодной, поднимается в бак, который может находиться как в парилке, так и в смежном помещении, как правило – в мойке. При этом вода низкой температуры по нижней трубе постоянно без принудительной подачи добавляется в устройство для нагрева. 

Варианты нагрева воды в бане от печи

Выделяют следующие модели:

1. Емкость самоварного типа – устанавливается на выходной патрубок дымохода. Нагрев происходит за счет тепла уходящих в трубу дымовых газов. К штуцеру на дне бака подсоединяется кран для разбора горячей воды. Если у вас нет помывочной, то данный вариант будет отличным решением для нагрева

Мы рекомендуем обратить внимание на следующие условия эксплуатации:

• использование бака самоварного типа допускается только с печами для бань;
• запрещается эксплуатировать пустой бак во время работы печи;
• если вы хотите получить «финскую сауну» данный вариант нагрева воды вам не подойдет, так как в случае долгого разогрева парной жидкость начнет кипеть, из-за чего образуется тяжелый пар.

2. Теплообменник самоварного типа (небольшого размера с возможностью подключения к баку), который можно расположить в любом месте. Удобен тем, что при его наличии, бак можно разместить в помывочной. Из очевидных преимуществ перед остальными вариантами – быстро нагревает воду.

3. Теплообменник, который устанавливается на стартовый дымоход.

4. Стартовый дымоотвод + бак-рюкзак – вариант с нахождением в парной и отсутствием регулируемой конвекции для прогрева помещения. Емкость соприкасается со стенкой трубы дымохода, за счет чего происходит нагрев жидкости. Из недостатков также можно отметить, что данная модель не имеет защиты от жесткого инфракрасного излучения, и в случае сильного нагревания, вода начинает кипеть.

5. Дымоход-конвектор со встроенным в него нагревателем. 

Особенности: регистр находится внутри трубы, из которой выходят 2 одинаковых штуцера ¾ дюйма с внутренней резьбой. С помощью патрубков устройство соединяется с баком, висящим в удобном месте.

Может быть:

• Вмонтирован в печь – при появлении накипи теряет КПД.
• Расположен возле дымохода (на нем) – медленнее обеспечивает нагрев до необходимой температуры, зато на его внутренней поверхности ничего не оседает, к нему имеется легкий доступ, и его ремонт не составляет труда.

Выбор зависит от пользователя: чему отдать предпочтение, производительности или комфорту в обслуживании, экономии полезной площади или топлива. 

Как выбрать печь на газу

Если пришло время заменить печь на дровах на современный отопительный прибор, то к его выбору следует подойти со всей ответственностью.

Газовые горелки для бани не просто так получили название «Бомбы». Это обусловлено тем, что незадачливые покупатели доверяют продавцам и приобретают приборы сомнительного происхождения, результатом эксплуатации которых становятся взрывы, пожары, ожоги и даже смерть. Из-за этого в народе бытует миф об опасности газовых отопительных приборов.

Нередко причиной вышеперечисленных чрезвычайных ситуаций становится желание сэкономить и купить горелки или печь как можно дешевле. Выбирать газовые отопительные приборы следует по определенным правилам:

• во-первых, у каждой горелки имеется определенный расход топлива, определяющий экономность и мощность печи. Чтобы узнать его, необходимо почитать описание, имеющееся в инструкции по применению. Для небольшой бани подойдет прибор, технические характеристики которого гласят о том, что расход топлива равен 1–4 кубометра в час;
• во-вторых, все газовые печи в сборе, как и горелки, продающиеся по отдельности, имеют документы, подтверждающие стандарты качества и безопасности. Если у продавцов их нет, то лучше обойти этот магазин;
• в-третьих, в парной недопустима эксплуатация горелок и котлов, имеющих повреждения, негерметичные соединения и истекший срок годности. Иными словами, газовые печи для бани должны быть в идеальном состоянии.

В процессе эксплуатации газовые печи должны подвергаться профилактике. Подобная мера является обязательной. Этому правилу нужно следовать неукоснительно. Его несоблюдение в разы увеличивает риск возникновения чрезвычайной ситуации.

Виды

По назначению, разделяют теплообменники на:

1. Охладительные.
2. Нагревательные.

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:

1. Поверхностные (тот случай, когда среды контактируют через промежуточную поверхность).
2. Регенеративные (поочерёдная подача холодной и горячей среды к специальной насадке, которая, нагреваясь и охлаждаясь, регулирует температуру сред).
3. 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:

1. Пластинчатые (множество пластин, собранных в кассеты, по лабиринтам которых проходит жидкость).
2. Змеевики (тонкая трубка, закрученная в спираль).
3. Труба в трубе.

Рекомендации по выбору

Достоинства и недостатки вариантов теплообменников:

• Внутренний. Непосредственно контактирует с зоной горения, поэтому скорость нагрева теплоносителя высока. Однако, эффективность сгорания топлива в такой системе низкая, так как теплоноситель отнимает часть вырабатываемой энергии у топлива, что приводит к его перерасходу при прогревании парной. По расчетам, эффективность внутренних теплообменников не превышает 50%.
• Внешний. Нагревается медленнее, чем змеевик из-за удаленности от источника тепла, однако, также отнимает тепло от стенки топливника, снижая эффективность системы. Недостатки схемы — размещенный на стенке печи бак требует постоянного добавления холодной воды из-за ее быстрого прогрева, а также возможную опасность ожога при прикосновении к баку.
• Наружный. Повышает эффективность сгорания топлива в печи до 60% за счет охлаждения проходящих через дымоход горячих газов, что уменьшает время протапливания парной и количество требуемого топлива. Недостаток наружного варианта — необходимость добавления холодной воды при ее закипании в баке.
• Наружный проточный (экономайзер). При использовании экономайзера вода в баке успевает прогреться до температуры, необходимой для помывки за время протапливания парной, что делает эту схему лучшим вариантом использования для бань.

Важно! При изготовлении теплообменника и накопительного резервуара выбор формы и размера лучше производить, сравнивая их с печами известных производителей сходной мощности, так как эти печи прошли необходимую проверку эффективности. Комбинированные модели включают недостатки перечисленных вариантов и на сегодня не слишком популярны

Комбинированные модели включают недостатки перечисленных вариантов и на сегодня не слишком популярны.

Рекомендации по эксплуатации

О том, как подключить теплообменник к банному баку, сказано в инструкции. При покупке убедитесь, что все элементы работают. Для этого следуйте рекомендациям:

• Проверьте подвижность крепежных соединений, которые могут стать причиной повреждения деталей, регулирующих вытяжку воздуха из помещения с повышенной влажностью и температурой.
• Теплообменник для печи купить необходимо с термостойкими деталями.
• Емкость должна быть небольшой, вмещать количество воды, подогреваемое с помощью теплообменника за два часа.
• Приобретение элементов по отдельности требует правильной совместимости в единой конструкции по техническим параметрам.
• Теплообменник на банную печь должен использовать не более 15 процентов энергии от мощности всей конструкции.

Эксплуатация теплообменника в банной печи подразумевает регулярный осмотр резервуара на предмет наполняемости, регулирование температуры жидкости на выходе. При грамотной установке устройство не влияет на дымоход. Пожаростойкие материалы обеспечивают безопасность в процессе эксплуатации.

Особенности установки и работы теплообменника

Устанавливается между топкой и конвектором:

• встраивается в печь;
• крепится на дымоход;
• или встраивается в него.

Производительности устройства емкостью в 5 л хватит для быстрого наполнения горячей водой 120-литрового бака. Пользоваться просто – достаточно организовать своевременную подачу жидкости (бесперебойность можно обеспечить использованием циркуляционного насоса) и «кормить» топку дровами.

При монтаже теплообменника (рекуператора) для бани необходимо учесть следующие моменты:

• суммарная протяженность труб для подачи воды должна укладывается в 3 м, что минимизирует теплопотери;
• при диаметре соединительных труб в 1 дюйм, допускается не применять циркуляционный насос.

Чем дольше эксплуатируется теплообменник, тем более оправданной с экономической точки зрения оказывается установка.

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.

Установка

Монтировать теплообменник удобнее всего на этапе кладки. Это помогает соорудить его более правильно с четким соблюдением размеров, зазоров. При этом намного проще соответствовать заданным размерам. После установки теплообменника на фундамент печки, его обкладывают кирпичом. Это проще, чем разбирать имеющуюся конструкцию, хотя и такой подход не исключается.

Чтобы увеличить время эксплуатации нужно обращать внимания на следующие нюансы:

• не фиксировать трубы крепежами из металла;
• не наполнять систему слишком холодной водой, иначе образуется сильный конденсат;
• соблюдать соотношение размеров печи и теплообменника, разница не должна быть большой;
• пользоваться уплотнителями с хорошей огнестойкостью;
• соблюдение мер пожарной безопасности.

Указанные простые установки помогут предотвратить возникновение опасных для жизни и здоровья людей ситуации, увеличат время службы, помнить о безопасности.

Принцип работы

Банная печь с теплообменником и баком для воды способна функционировать по одному принципу. На него не влияет расположение функционального элемента. Энергия тепла от обменника направляется от печи напрямую в направлении регистра или водяной рубашки. Теплоноситель во внутренней части обменника постепенно повышает температуру, а в самом баке жидкость остается комнатной по температуре.

Из-за разницы в температуре в рамках контура создается давление, провоцирующее самотечное распределение воды в системе. Жидкость, которая нагревается в обменнике, идет в выносной бак. Применять нагретую жидкость из бака можно по своему усмотрению, после чего запас воды восстанавливается за счет доливания жидкости в теплоноситель.

Если же система имеет закрытый тип, то ее суть немного отличается и главным отличием является время залива воды. Оно происходит строго до момента начала розжига печи, ведь иначе от перепада температур теплообменник имеет все шансы лопнуть.

Варианты расположения бака

Баки для воды можно размещать где угодно: на стене помывочной или душевой, на чердаке, возле печки в парной. Внешние варианты лучше всегда утеплять, иначе вода будет нагреваться очень долго, а остывать быстро.

Вариант, когда бак располагается непосредственно возле банной печи, наиболее оптимальный, так как вода нагревается от пламени. Это визуально уменьшает помещение бани, но хорошо держит жар.

Часто камни укладывают в дымоходе, а бак ставят под топкой. Такая конструкция нагревается долго, но температуру держит тоже несколько часов. Жар от такой печи будет хороший, пар тоже.

Внешний вариант расположения более затратный в плане топлива. В этом случае придется топить дольше, так как нужно прогреть воду в трубах. Однако внешнее расположение очень удобно для душевой комнаты, когда после парилки нужно ополоснуться.

Оба варианта имеют свои недостатки – напор воды у них очень низкий ввиду небольшой высоты установки, а высота потолков в бане бывает редко выше двух метров. Установить душ будет сложно, да и мыться придется не выше чем с полутора метров. Эту проблему можно решить, если вынести бак, например, на чердак. Тогда напор увеличится, необходимо лишь своевременно добавлять воду. С ведрами не побегаешь, лучше подвести водопровод. Делается он с поплавком, чтобы, когда бак наполнится, подача воды автоматически прекращалась.

С выносом бака на внешний контур увеличиваются теплопотери. Необходимо утеплить сам теплообменник и трубы, которые к нему подводятся. Расчеты следует проводить, исходя из конструктивных особенностей бани. Например, натрубный вариант, когда змеевик опоясывает трубу, хорошо подходит для душевой комнаты. Но есть ограничения по объему – таким способом согреешь не более 50 литров воды.

Если есть возможность подвести водопровод, то лучше автоматизировать этот процесс. Тогда бак всегда будет наполнен и вода в нем будет горячая все время, пока топится банная печь.

Как работает теплообменник, установленный в банную печь

Устройство печи с теплообменником настолько хорошо зарекомендовало себя, что появились различные варианты конструкции теплосъема, с различной степенью эффективности. Самые распространенные:

1. Классический змеевик.
2. Встроенный плоский теплообменник (похожий на две полые тарелки, соединенные между собой).
3. Самоварный теплообменник, устанавливаемый на дымовую трубу.

Водяная рубашка, окружающая топочную камеру, применяется крайне редко и встречается всего в 1-2 моделях печей заводского производства.

Между тем, банные печи с теплообменником стали предметом дискуссий потребителей. Некоторые утверждают, что применение не практично, другие наоборот, указывают на удобство и комфорт во время эксплуатации.

Что дает встроенное или самоварное устройство теплосъема?

• Теплообменник в банной печи нужен для получения горячей воды для помывки. Эта задача была основной при проектировании конструкции.
• Возможность отопления в бане от печи с водяным контуром – фактически, металлическая печь становится неким подобием отопительного котла. Во время топки выделяется достаточно тепла для прогрева теплоносителя и нагрева необходимого объема воды ГВС.

Принцип работы зависит от используемого устройства. Эффективность определяется несколькими параметрами:

1. Надежность.
2. Достаточная теплоотдача.
3. Возможность работы без использования теплообменника.

По своей конструкции, можно разделить все водогрейные устройства на встроенные и надстраиваемые (самоварного типа).

Встроенный теплообменник

Печи для бани с водяным контуром под отопление и нужды ГВС, стали появляться после того, как хорошие отзывы получили обычные водяные теплогенераторы. По своему устройству, печное оборудование с интегрированным водонагревательным контуром делится на несколько классов:

• Змеевик – простейшее устройство, используемое в классических твердотопливных котлах. Внутри конструкции располагается согнутая металлическая трубка. Форма разная и зависит от особенностей внутренней конструкции печи. Змеевик располагают так, чтобы пламя не воздействовало на него напрямую, а нагрев осуществлялся посредством дымовых газов.
• Плоский теплообменник – устройство более сложное по сравнению с предыдущим. Плоский теплообменник для банной печи, выглядит как две полых тарелки, соединенных между собой. По теплоэффективности, конструкция превосходит змеевик, используется в современных моделях печного оборудования.
• Встроенный бак – в печи изготавливается отдельная емкость, устанавливаемая сверху топочной камеры. Встроенный горизонтальный теплообменник быстро нагревается и сохраняет температуру, пока печь остается горячей.
• Водяная рубашка – представляет полость, окружающую всю топочную камеру и дымовые каналы. Конструкция часто используется при производстве твердотопливных котлов, но не получила широкого применения при изготовлении банных печек.

Принцип работы интегрированного теплообменника в банной печи заключается в следующем. Спираль или пластина разогреваются от дымовых газов, температура которых достигает 450-500°С. При нагреве возникает давление, заставляющее теплоноситель циркулировать в системе обогрева. В схемах, где используется бойлер косвенного нагрева, ГВС подогревается за счет тепла отопления.

Самоварного типа

Установка теплообменника на банную печь – бюджетное решение проблемы ГВС и отопления. Водогрейное устройство изготавливается двумя способами:

• Змеевик – на дымоходную трубу устанавливается змеевик из алюминия или меди. Для систем с естественной циркуляцией, вплоть до накопительной емкости или водораспределительных кранов, размеры змеевика не должны превышать 3 м. Оптимальные размеры теплообменника с принудительной циркуляцией, 5 м.
• Устройство теплообменника самоварного типа – специалисты сходятся во мнении, что именно такая конструкция оптимально подходит для бани. Горячая вода для душа готовится постепенно, предотвращается закипание жидкости.

Движение воды в теплообменнике самоварного типа происходит по естественным физическим законам. Нагретая жидкость поднимается вверх, в емкости создается давление.

Оптимальный объем теплообменника самоварного типа выбирают так, чтобы вода достигала необходимой температуры, после 2-3 часов интенсивного горения. Конструкция оптимально подходит для обеспечения водоснабжения горячей водой.