Печь с теплообменником

Традиционно считается, что камин в доме служит в большей степени для создания визуального эффекта. Доказательством этому являются модели каминов, в которых реализована имитация пламени и полностью отсутствует способность обогрева.

Дровяные или газовые камины с закрытой топкой эффективно используют энергию, которая освобождается при сгорании топлива и большую часть ее направляют на нагревание воздуха в комнате. Такой камин по своим функциям отлично подойдет для дополнительного отопления в загородном доме. Для того чтобы нагреть полностью дом, необходимо запустить основной котел, а пока он будет разогреваться, можно разжечь камин и быстро согреться с помощью локализованного тепла.

Иногда для дачи описанный выше вариант неприемлем. При отсутствии газификации котел будет работать на дровах. Согласитесь, что подкладывать дрова в котел и в камин, используя при этом одинаковый принцип эксплуатации, нецелесообразно. Возможность объединить два вида устройств предоставляет печь камин с теплообменником.

Принцип действия

Идея создания камина с водяным контуром зародилась от необходимости производить нагрев сразу нескольких комнат. По своему принципу камин с теплообменником похож на отопительный котел, только владельцам дома и гостям дополнительно предоставлена возможность любоваться игрой пламени.

Основная схема, по которой работает такой камин, состоит из источника тепла и контура, где происходит передача внутренней энергии. В отличие от привычного нашему представлению камина, в котором выделенная энергия в виде излучения или конвекции передавалась воздуху, наполняющему комнату, здесь реализована ее транспортировка с помощью теплоносителя. В роли теплоносителя выступает вода или специальная жидкость-антифриз для систем отопления.

В итоге алгоритм работы камина следующий: энергия, выделяющаяся при сгорании дров, частично передается воде. Оставшаяся ее часть приходится на излучение, как и в обычном камине. Нагретая вода циркулирует по системе в разных комнатах и в радиаторах отдает свое тепло воздуху.

Достоинства подобных систем

Наличие конура отопления в камине делает его полноценным источником тепла не только в месте его непосредственной локализации, но и во всех предусмотренных в данном случае комнатах. Вода, нагретая в теплообменнике, служит для транспортировки тепла в системе отопления и используется в системе водопровода.

Правильно подобранный по мощности камин способен обогреть помещение, обеспечить жильцов горячей водой для разных потребностей. Встроенный теплообменник в камин не изменяет основного предназначения устройства. Камин, как и прежде, является символом уюта, благодаря своему характерному исполнению и возможности проводить время, глядя на магическую стихию.

Дополнение камина функциями приводит к тому, что он превращается в универсальное устройство жизнеобеспечения при автономном существовании в доме. Наличие варочной панели раскроет перед хозяйкой все возможности по приготовлению пищи. Камин с контуром отлично подойдет для дачи, когда, к примеру, в период отопительного сезона приходится проводить там длительное время.

Устройство системы отопления

Для того чтобы качественно рассмотреть принцип превращения энергии, следует всю систему отопления разбить на два условных блока: теплообменник и сама магистраль.

Теплообменник для камина может быть выполнен в виде трубы, по которой протекает вода. Чтобы повысить эффективность передачи тепла, нужно увеличить площадь теплообменника, находящегося в активной зоне (зоне топки), поэтому трубу выполняют в виде змеевика, радиатора или другого варианта лабиринта. Этот узел даже в кирпичных каминах выполнен из чугуна или стали. Чугунный змеевик способен отлично передавать тепло циркулирующей жидкости и выдерживает воздействие температур. Но литье из чугуна значительно повышает затраты на изготовление камина, поэтому альтернативой выступает стальная конструкция.

Постоянный перепад температур и воздействие открытого пламени на стальной теплообменник приводит к быстрому выходу из строя последнего. Учитывая все нюансы, применяются две различные схемы передачи тепла от пламени к воде.

1. Первая схема называется одноконтурной. Чугунный змеевик расположен в топке и нагревается от пламени непосредственным контактом. Вода поступает в систему отопления и водоснабжения, а на ее смену постоянно обеспечивается приток холодной воды.
2. Вторая схема – двухконтурная. Она исключает прямой контакт змеевика с открытым огнем. В корпусе камина по всему объему выполняется полость, которая называется рубашкой. Она заполнена водой. При работе камина вода в рубашке постоянно поддерживает высокую температуру, а уже в этой рубашке размещается змеевик, выполненный в удобной для конструкции форме. Энергия передается сначала воде в рубашке, а затем воде в контуре. Такой способ подразумевает лишнее промежуточное звено, что ведет к более длительному разогреву системы, однако это повышает срок эксплуатации камина.

Контур камина может быть включен в систему отопления, как дополнение к основному, так и в качестве основного. По устройству систему делят на два вида: открытая (с естественной циркуляцией) и закрытая (с принудительной).

• В открытой отопительной системе течение жидкости обеспечено за счет первоначальной потенциальной энергии, которую получает при конвекции. Нагретая вода поднимается вверх по стояку и протекает по всей магистрали, выполненной под уклоном. В такой системе используются только металлические трубы. Ее монтаж осуществляют опытные работники, так как любая ошибка приведет к застою жидкости в одном определенном месте.

Чтобы вода имела возможность расширяться при нагревании, конструируется ответвление в самой верхней части системы в виде расширительного бака. Подобную систему отопления можно было бы назвать менее затратной, но сегодня стоимость металлических труб настолько велика, что делает это утверждение ложным.

• Закрытая система монтируется из пластиковых труб и требует установки насоса для принудительной циркуляции воды. Идея такой системы заключается в том, что при расширении внутри жидкости повышается давление. Это ведет к увеличению температуры кипения. Такую воду можно нагреть более, чем на 100 °С градусов.

Конечно, на практике таких показателей не допускают, однако замечено, что система под давлением более эффективна. Расширительный бак тоже присутствует, только он закрыт, и внутри него имеется резиновая перегородка. Она зонирует бак на две составляющие части: первый отсек предназначен для воды, а в другой части находится воздух под давлением.

Чтобы не отвлекаться от вопроса о камине, следует отметить, что камины с теплообменником могут быть включены в систему открытого и закрытого типа.

Использование в интерьере

Не стоит забывать, что ключевым моментом в названии устройства является слово «камин». Это означает, что кроме своих технических качеств он, прежде всего, служит частью интерьера. Различные варианты исполнения предоставляют возможность подобрать модель под любую отделку комнаты.

Чугунные печи и камины оснащены дверцей их жаропрочного стекла. Наблюдать за пламенем через это стекло удобно, к тому же оно служит частью технологии медленного горения. Чугунные варианты самые оптимальные по производительности и по отделке.

Некоторые готовые модели не требуют дополнительной отделки, поскольку покрыты слоем керамики. Покупателю остается только определиться с цветом камина. Однако встречаются и такие варианты, которые придется дополнительно облицовывать. Это предоставляет возможность выполнить отделку в едином духе со стилем комнаты. Отлично подходит керамика, искусственный камень, декор кирпичной кладки.

Наличие контура в камине не мешает выполнять модели разных типов по способу установки. Угловой камин по своим габаритам подойдет для небольшой комнаты в дачном доме. Подобное расположение не просто экономит пространство, но и создает иллюзию его увеличения. Угловая модель скрывает границу перехода между стенами, поэтому взор не «цепляется» за габариты и внешне комната оценивается, как большое пространство.

ochg.ru

Как выбирать теплообменник

Если вам необходима дровяная печь для бани с теплообменником, необходимо заранее определиться с системой, которая вам лучше всего подойдет:

1. Змеевик – наиболее простой вариант, который изготовлен из трубы в виде спирали. Его устанавливают в печь, откуда выводят наружу два патрубка – «вход» и «выход».

2. Две емкости – прямоугольная (нижняя) устанавливается в топку, а цилиндрическая (верхняя) – снаружи. Топливо прогревает первую и тепло переходит во вторую. Горячая вода под давлением идет в нужные помещения, и у вас получается полноценный котел. Такая система позволяет значительно экономить деньги.

Принцип работы системы

Банные печи с теплообменником обязательно должны быть заполнены жидкостью, в нашем случае водой, но, если вы хотите, чтобы использовалась печь для бани с теплообменником для отопления помещений время от времени – антифризом.

Схема работы достаточно примитивна – прогрев осуществляется:

• благодаря естественной циркуляции;
• с помощью электронасоса.

Ниже будут описаны нюансы, с которыми можно столкнуться и которые влияют на КПД устройства:

• Специалисты советую устанавливать печь в баню с теплообменником с открытой системой нагрева воды, т.е. без давления;
• Наиболее эффективным вариантом нагрева считается система, где протяженность труб не превысит трех метров. Этого достаточно, чтобы поместить бак сразу за стеной парилки бани;
• Внутренний диаметр трубы для теплообменника должен быть не меньше 1″, тогда жидкость сможет без труда справиться с сопротивлением и можно не ставить циркуляционный насос.

Как правильно установить печь

Короткая инструкция поможет это сделать самостоятельно, без привлечения сторонних лиц.

1. Подготовьте фундамент глубиной 400 мм, высота корректируется в зависимости от топки.
2. Огородите каменку бани кирпичной кладкой с использованием глиняного раствора.

3. Установите в топочное отделение теплообменник. При этом выход топки следует заранее вывести в отдельную комнату.
4. Заизолируйте трубы, исходящие от теплообменника.
5. Выведите дымоход бани через заранее сделанное отверстие в крыше и защитите деревянные элементы металлическим листом и асбестом.
6. Проведите тщательную герметизацию всех стыков.

Как самостоятельно сделать теплообменник

Для того чтобы сделать данный элемент своими руками, вам понадобятся металлические пластины толщиной 2,5-3 мм, сварочный аппарат и умение им пользоваться. Соединяют две емкости – нижнюю и верхнюю трубами.

Следите, чтобы все швы должны быть герметичными. Если банная печь с теплообменником будет использоваться в виде котла, и от нее будет происходить разноска тепла на батареи, ее размер и диаметр труб рассчитайте, исходя из размеров помещений бани.

Совет: проверяйте наличие воды в баке, перед тем, как начнете топить печь.

Расчет площади

При расчетах следует знать, что 1 м² теплообменника может давать при нормальной топке до 9 кВт мощности. Если учитывать, что для бани 5 м на 5 м приблизительно требуется 5 кВт, можно составить приблизительный размер будущего устройства.

Не забывайте, что многое зависит от того, где размещена печка для бани с теплообменником и от интенсивности горения топлива. Поэтому необходимо сразу брать многократный запас при расчете.

Проверка

Подготовьте детали, раскроенные из металлического листа, прихватите их сваркой, проверьте расчеты и окончательно их закрепите между собой.

После этого проверьте систему таким образом:

1. Заварите нижнюю трубу.
2. Наполните систему жидкостью до самого верха.
3. Соедините выходное отверстие с емкостью.
4. Начните заполнять систему сжатым воздухом, наблюдая за давлением по манометру.
5. Заварите возможные места течи повторно, слив предварительно жидкость.

Совет: следите, чтобы суммарное количество труб и стыков было минимальным.

Преимущества

Хотя цена модернизации обычных печей или создание устройств по собственным размерам будет выше обычных устройств для бани, это того стоит.

Давайте поймем, какие преимущества дают печи для бани печи с теплообменником:

1. Вы получаете 3 в 1: создание пара, прогрев помещений и получение горячей воды.
2. Теплообменник позволяет вынести бак с горячей водой в нужное для вас место.
3. Современные материалы способствуют долгому сроку эксплуатации таких изделий.
4. Часто такие печи имеют топку с жаростойким стеклом, которое облегчает контроль горения и позволяет наслаждаться пламенем.
5. Устройство особенно востребованы в банях, где парная и моечная расположены в разных помещениях.
6. Внешний вид печи с теплообменником довольно привлекателен, а их эксплуатация не вызывает хлопот.
7. Устройства компактны, что позволяет экономить пространство.
8. Печи подходят как для влажного, так и для сухого пара.
9. Жесткость конструкции дает возможность устройствам не деформироваться при нагреве.

Правила безопасности

1. Запрещается прикреплять трубы от теплообменника к стене неподвижными соединениями. При нагреве они могут изменить свои размеры и повредить последние.
2. Мощность теплообменника должна составлять не более 10 % мощности печи.
3. Объем выносного бака для воды должен прогреваться не ранее, чем через два часа после начала топки.
   
4. Запрещается наливать воду в печь, разогретую до высокой температуры.

Вывод

Банные печи с одновременной возможностью нагревать воду и отапливать помещение дают возможность экономить ресурсы. Можно приобрести готовые устройства или сделать их самостоятельно, воспользовавшись статьей. В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

9ban.ru

Функция теплообменника в системе отопления

В домашних отопительных системах воздух наиболее часто используются поверхностные теплообменники системы отопления, где тепловая энергия передается через поверхности металлических стенок данного устройства.

Принцип отопления через теплообменник наиболее полно реализован в конструкции газовых, твердотопливных или электрических котлов. Вода циркулирует по изогнутым в виде змеевика трубам, установленным внутри отопительного агрегата, и нагревается от температуры горящего топлива. Нагревшийся теплоноситель уходит в трубопровод отопительной системы, а ему на смену в теплообменник поступает остывшая вода из радиаторов.

До сих пор во многих индивидуальных домах традиционным источником тепла остается печь. Она хороша для обогрева небольшой избы, однако в условиях многокомнатного коттеджа ее тепловая мощность недостаточна. Поэтому в частном доме теплообменник в системе отопления нужен для того, чтобы превратить печку в полноценный водонагревательный котел. Размер и форма самодельного теплообменника для отопления должна вписываться в габариты топливной камеры печи. К этому устройству можно подключить трубопроводы и радиаторы, и тогда отопление дома станет более эффективным.

Виды теплообменников

Если вмонтировать в печь водяной теплообменник для отопления, во всем доме станет гораздо теплее

Более практичны водяные теплообменники для отопления. Это обусловлено тем, что вода намного лучше передает тепловую энергию, чем воздух. Вместе с тем, воздушный теплообменник для отопления также находит применение. Кроме водяного и воздушного, применяется также и теплообменник на дымоход для отопления, который устанавливают не внутрь, а снаружи.

Все выпускаемые промышленностью отопительные устройства оснащены теплообменниками, конструкция которых максимально приспособлена для эффективного нагрева воды.

В заводских условиях теплообменные устройства изготавливают из меди. Труба представляет собой змеевик, поперек изгибов которого расположено множество пластин, обеспечивающих большую площадь теплообмена.

Соорудить у себя дома самодельный теплообменник для отопления, чтобы он был точно как заводской, практически нереально. Поэтому придется выбрать вариант попроще.

Устройство системы

Несложный по конструкции самодельный теплообменник послужит для отопления дома

Принцип действия самодельного теплообменника состоит в том, что печь передает ему энергию от сгорания дров или угля, а нагревшаяся вода расходится по трубам во все комнаты. Такой способ отопления позволяет обитателям дома наслаждаться равномерным распределением тепла. Кроме того, все помещения прогреваются гораздо быстрее, а расходы на приобретение топлива снижаются.

Усовершенствовать печное отопление частного дома можно двумя способами:

• построить печь «с нуля» под конкретный размер теплообменника;
• установить в существующую печь самодельный теплообменник, изготовленный по размерам топки.

Схема кирпичной печи с теплообменником

Изготовив теплообменник для отопления своими руками, домовладелец может быть уверенным, что его печь с водяным контуром станет действовать не хуже настоящего твердотопливного котла. Отличие будет только в том, что у печки расположение входного отверстия теплообменника получится немного выше над полом, чем у заводских котлов. Это довольно существенная разница, которая может влиять на скорость естественной циркуляции теплоносителя.

Подключение теплообменника к системе отопления нужно сделать таким образом, чтобы труба поступления холодной воды (обратка) была расположена как можно ниже.

Так же, как в обычной системе отопления, в верхней точке трубопроводов нужно вмонтировать расширительный бачок. Он будет компенсировать изменение объема нагретой воды и выпускать из системы пузырьки воздуха. Если отопление через теплообменник с естественной циркуляцией окажется недостаточным для обогрева большого коттеджа, придется установить в систему циркуляционный насос.

Для присоединения самодельного теплообменника для отопления используют 2 штуцера: один снизу (вход холодной воды), другой сверху (выход горячей). При монтаже теплообменника нужно обеспечить необходимый уклон труб, как требуется по схеме.

Преимущества отопления с теплообменником

Принцип подключения теплообменника к системе отопления

Если разбираться, для чего нужен теплообменник в системе отопления, можно заметить несколько явных преимуществ:

1. Простота изготовления. Если в доме уже существует печь, то придется потратиться только на изготовление самодельного теплообменника и монтаж системы отопления.
2. Комбинированное отопление. Дополнительно к обогреву дома от поверхности печки прибавится водяная система отопления.
3. Разнообразие видов топлива. Можно топить печь любыми твердыми энергоносителями, в отличие от котлов, ориентированных только на определенный вид топлива.
4. Красивый внешний вид. Сохранить традиционный вид русской печи бывает полезно при создании интерьера в национальном стиле.

Среди недостатков отопления через теплообменник можно назвать: менее высокий КПД по сравнению с заводскими котлами и отсутствие автоматического контроля за интенсивностью нагрева теплоносителя.

Как изготовить самодельный теплообменник

Регистр из нескольких труб

Форма теплообменника для отопления, сделанного своими руками, может быть разной. Наиболее распространенный вариант — регистр из нескольких стальных или медных труб, но также используются и образцы пластинчатого типа.

Температура в зоне горения очень высока, особенно, когда горит уголь. Поэтому повышенные требования предъявляются к металлу, из которого будут изготовлены элементы теплообменника, рациональности его конструкции и качеству сварных швов.

Материалы для изготовления

Пример использования чугунных радиаторов в качестве теплообменника в кирпичной печи

Задача водяных теплообменников для отопления — обеспечивать оптимальную передачу тепла, и в этом процессе важна степень теплопроводности металла. Например, стальная труба проводит тепло в 7 раз слабее, чем медная. Поэтому при одинаковом диаметре трубы для передачи одного и того же количества тепла понадобится 25 метров стальной трубы взамен 3,5 метров медной.

Медные теплообменники самые экономичные в работе, но и дорогие. Более доступными для самостоятельного изготовления считаются теплообменники из стальной трубы диаметром не менее 32 мм.

Если предполагается топить печь углём, лучше установить теплообменник из чугуна. Этот металл более крепкий, и стенки устройства долго не будут прогорать.

Расчет мощности теплообменника

Вычислить заранее мощность теплообменника для системы отопления довольно трудно. Для этого нужно учитывать слишком много факторов: диаметр труб, длину змеевика, теплопроводность металла, температуру сгорания топлива, скорость циркуляции теплоносителя и др. Реальная способность теплообменника справляться со своими функциями выяснится только после начала эксплуатации отопительной системы.

При расчетах можно ориентироваться, что 1 метр трубы диаметром 50мм, служащей теплообменником, даст 1 кВт тепловой мощности.

Можно взять для примера какую-либо известную модель котла и в соответствии с его параметрами изготовить свой самодельный теплообменник.

Особенности конструкции

Теплообменник для водяного отопления дома, сваренный из гладкостенных труб, называют регистром. Он выглядит как своеобразная «решетка», и это наиболее популярная форма самодельного теплообменника. Кроме такой конструкции, делают и более простые устройства в виде прямоугольного или цилиндрического бака. Главное, чтобы площадь поверхности для теплового обмена была максимально большой.

При изготовлении теплообменника своими руками нужно соблюдать несколько условий:

• ширина внутренних пустот в теплообменнике должна быть не меньше 5 мм, иначе вода в нем может закипеть;
• толщина стенок труб должна быть не меньше 3 мм, чтобы металл не прогорал;
• зазор величиной 10–15 мм между теплообменником и стенками топки должен компенсировать расширение металла при нагреве.

Особенности монтажа

Теплообменник устанавливают внутрь печи в процессе ее кладки

Проще всего монтировать теплообменник одновременно с сооружением печи. Если устанавливать его в старую печь, придется разобрать часть ее кирпичной кладки.

1. На подготовленный фундамент печи прямо в полость топки устанавливают трубчатый теплообменник.
2. При дальнейшем укладывании рядов кирпичей оставляют места для входной и выходной труб устройства.
3. После завершения кладки печи подключают теплообменник к системе отопления, заполняют систему водой и производят пробную топку печи.

Видео материал предлагает ознакомиться с полезными советами по самостоятельному изготовлению теплообменника:

До сих пор мы говорили только о теплообменниках в системе водяного отопления. Обратим внимание и на другие сферы их применения.

Воздушное отопление

Если охарактеризовать воздушную систему отопления, можно сказать, что у нее больше минусов, чем плюсов. Воздушные теплообменники для отопления мало распространены в частном жилом секторе, они пока еще не стали привычными.

Преимуществом этой системы называют возможность совмещать обогрев с принудительной вентиляцией. Однако возможные ошибки при ее проектировании и монтаже могут свести преимущества к минимуму. В воздуховодах бывает слышен шум вентилятора, а в помещениях ощущается температурный дисбаланс.

Теплообменники для воздушного отопления существуют прямого нагрева, а также косвенного. В первых из них газовое или дизельное топливо сгорает непосредственно в самом теплообменнике. В других моделях используется промежуточный теплоноситель.

Теплообменник на дымоход

Смонтированный на дымоход теплообменник использует вылетающую в трубу тепловую энергию

На дачах и в банях у «народных умельцев» можно увидеть самодельный водяной или воздушный теплообменник, установленный на дымоход небольшой печи. Получается очень выгодно: тепло не уходит вместе с дымом, а часть его служит для нагрева воды.

Установив теплообменник на дымоход для отопления, можно получать довольно большое количество горячей воды. Конечно, этого не хватит, чтобы обогреть весь дом, но достаточно, чтобы поставить в предбаннике один-два радиатора. Использовать теплообменник на дымоход можно как для отопления, так и для быстрого нагрева воды в бане.

Подобное устройство может быть очень простым в изготовлении. За основу можно взять отрезок большой трубы диаметром 500–700 мм, или сварить бак из нержавейки. В центре конструкции будет проходить вертикальная труба, соответствующая диаметру дымохода, а сверху и снизу должны быть приварены два патрубка.

Отдавая свою температуру теплообменнику, выходящие из печи продукты сгорания быстро остывают. Из-за этого уменьшается тяга в дымоходе и несколько замедляется горение топлива.

Изготовление теплообменника для отопления своими руками может стать способом устроить в доме полноценное водяное отопление без приобретения дорогостоящего оборудования.

Теплообменники для печей с водяным контуром своими руками

Для того, чтобы печь могла использоваться, как источник тепла для системы водяного отопления дома, в ней должен быть обязательно установлен теплообменник, в котором циркулирует жидкий теплоноситель, чаще всего вода. Его еще называют печной котел или регистр. В этой статье мы рассмотрим, как изготовить такой теплообменник для печи своими руками и каким он может быть, в зависимости от вида самой печи и материала, используемого для его изготовления.

Из чего можно изготовить печной теплообменник

Для того, чтобы изготовить теплообменник для печи своими руками можно использовать листовую «черную» сталь толщиной 3-5 мм или стальные трубы (круглые или профильные) с такой же толщиной стенок и диаметром 30-50 мм. Как вариант, для этой цели может использоваться лист или трубы из нержавеющей стали или меди. Но, из-за высокой их стоимости, эти материалы при самостоятельном изготовлении печных котлов используются крайне редко.

Из листового металла такие регистры изготовить проще. Их легче чистить при эксплуатации. Но, как правило, они имеют меньшую площадь контакта с пламенем или горячими газами, так как в своем большинстве своем они являются сплошными и в теплообмене участвует только внутренняя их поверхность, обращенная к пламени.
Печные котлы из труб, при тех же габаритных размерах, как правило, имеют большую теплообменную площадь (хотя это зависит еще и от количества и от диаметра труб), так как позволяют пламени или горячим газам контактировать, практически, со всей их поверхностью. Но они более сложны в изготовлении. Особенно это касается конструкций, состоящих полностью из труб круглого сечения.

Если для изготовления теплообменника для печи с водяным контуром используются трубы, то лучше всего, если они будут бесшовными (цельнотянутыми). Если же используются шовные трубы, то швы придется дополнительно укреплять сварным швом и располагать с наружной стороны регистра (со стороны кирпичной кладки).

Очень часто при изготовлении печных котлов трубы и листовое железо комбинируют. Делается это для того, чтобы использовать их положительные качества: чтобы и изготавливать было проще, и теплообменная площадь была достаточной.

Каких видов могут быть самодельные печные теплообменники

Кроме, рассмотренных выше, конструкционных различий печных котлов, зависящих от выбранного материала для их изготовления, их конструкции могут отличаться и в зависимости от вида печи. для которой они собственно и предназначены. Такие печи могут быть отопительными или отопительно-варочными.

Конструкция теплообменника для отопительно-варочной печи отличается тем, что в верхней его части есть открытое пространство для доступа пламени к варочной плите. В регистрах же для отопительных печей верхняя часть, как правило, закрыта сплошным листом или рядами труб.

Форма и размеры печных котлов подбираются в соответствии с размерами и формой того места, где их предполагается установить (чаще всего это топливник печи), а также в зависимости от его необходимой тепловой мощности.

Конструкции котлов для отопительных печей с водяным контуром

Здесь мы рассмотрим три наиболее распространенные конструкции, выполненные отдельно из листового металла и труб, а также их комбинирования.

Теплообменник представляет собой сплошную П-образную конструкцию, сваренную из листового металла, предназначенную для расположения в топливнике отопительной печи. Теплообменной поверхностью являются его внутренние стенки.

Теплообменник из листового металла для отопительной печи

Печной котел из труб. Холодная вода из системы подается через «обратку» в нижнюю U-образную трубу основания теплообменника (диаметром 40-50 мм и с толщиной стенки 3-4 мм), постепенно нагреваясь, она по Г-образным вертикальным трубам (такого же сечения, как и U-образное основание или меньше) поднимается вверх и попадает в верхнюю трубу-коллектор, а из нее, уже нагретой, в систему отопления дома. Такой регистр является более эффективным, чем изготовленный из листовой стали, но и более сложным в изготовлении, так как придется делать множество стыков труб между собой и сваривать их.

Печной регистр для отопительной печи из труб

Боковые поверхности этого регистра изготавливаются из листового металла толщиной 3-5 мм и представляют собой сплошные панели толщиной 40-45 мм, а верхней части они соединены между собой рядом горизонтальных труб диаметром 40-50 мм.

Использование труб вместо сплошной поверхности (как в варианте 1) позволяет увеличить площадь соприкосновения с нагревающей средой, а использование листового металла для боковых панелей, упрощает процесс изготовления, что немаловажно если вы решите его сделать своими руками.

Печной котел из листового металла и труб для отопительной печи

Печные котлы (регистры) для отопительно-варочных печей

Теплообменники для отопительно-варочных печей могут также быть изготовлены, как из листового железа, так и труб (круглых или профильных), а также при их комбинировании. Рассмотрим несколько вариантов.

Теплообменник для отопительно-варочной печи или кухонной плиты в виде двух сплошных боковых панелей из листового металла («книжка»), соединенных между собой.

Теплообменник для отопительно-варочной печи

Печной котел из труб круглого и прямоугольного сечения: круглые (диаметром 40-50х4 мм) расположены горизонтально и соединены в конструкцию с помощью прямоугольных 50-60х40х4 мм. Такая комбинация разных видов труб облегчает изготовление котла. Размеры а, б, в и г рассчитываются, в зависимости от размеров топливника и необходимой мощности регистра.

Теплообменник для отопительно-варочной печи из круглых и профильных труб

Теплообменный регистр только из круглых труб. Представляет собой два горизонтальных контура, соединенных вертикальными трубами. Холодная вода из системы подается в нижний контур, а нагретая с верхнего контура подается обратно в систему отопления.

Регистр для отопительно-варочной печи из труб

Как подобрать или рассчитать размеры печного котла

После того, как вы выбрали вид теплообменника, необходимо определиться с его размерами. С одной стороны его габариты должны соответствовать размеру места, куда он будет установлен.

Чаще всего теплообменники помещают в топливник печи, но иногда в дымовых каналах или камере бесканальной печи. При этом необходимо учесть, что между кирпичной кладкой и регистром должен быть зазор 0,5-1 см, учитывающий тепловое расширение металла.

Кроме этого, необходимо знать требуемую мощность печного теплообменника. Как ее определить?

Она зависит от тепловой мощности системы водяного отопления, необходимой для обогрева дома, которая в свою очередь зависит от теплоизоляционных свойств его наружных конструкций и максимальной отрицательной температуры наружного воздуха зимой. Упрощенно можно ориентироваться на средний показатель: 10-12 кВт на 100 м 2 площади дома.

Как же вычислить необходимую площадь печного котла, для обеспечения такой тепловой мощности? В среднем, принято считать, что для обеспечения тепловой мощности 5-10 кВт необходимо около 1 м 2 теплообменной поверхности котла. Величина этого показателя зависит от температуры горячих газов, соприкасающихся с теплообменником и температур воды (теплоносителя) на его выходе и входе, что в свою очередь, в значительной степени зависит от режима топки и вида топлива.

Полную мощность теплообменника можно вычислить по формуле:

где: Qуд – его удельная мощность, ккал/час;
S – его полезная площадь (соприкосновения с нагревающей средой), м 2 .

Удельную мощность можно вычислить по формуле:

где: k =12 ккал/час на 1°С – коэффициент теплопередачи «газ-вода» через стальную поверхность;
Т = (Tмакс+Tмин)/2 – средняя температура нагревающей среды (пламя, газы), °С;
t = (tмакс+tмин)/2– средняя температура теплоносителя (вход+выход/2), °С.

Если печь будет работать периодически (около 2 часов) на дровах, то средние температуры среды и теплоносителя будут максимум: 500 и 70°С соответственно и с 1 м 2 теплообменника в этом случае можно будет получить максимум 6 кВт тепловой мощности.

Если печь будет работать на угле и постоянно, то средние максимальные средние показатели среды и теплоносителя могут быть: 800 и 70 °С соответственно. В этом случае с 1 м 2 площади печного котла можно будет снять около 10 кВт.

Если известна общая требуемая тепловая мощность котла и режим топки (а значит и удельная его мощность), то вполне можно определить, какую полезную площадь поверхности он должен иметь:

В зависимости от того из какого материала будет изготавливаться теплообменник, можно подсчитать, сколько потребуется труб или листового металла, чтобы обеспечить такую площадь соприкосновения с нагревающей средой. При этом в расчет берется только та поверхность, которая будет непосредственно контактировать с горячими газами или пламенем.

Например, если печной котел будет изготавливаться сплошным (только из листового металла), то в расчет следует принимать только внутреннюю его поверхность. Если же он будет изготавливаться из труб, то практически вся их поверхность будет участвовать в теплообмене (их длина х диаметр х 3,14). При комбинировании разных материалов, необходимо будет вычислять площадь соприкосновения с нагревающей средой каждого элемента отдельно, а потом суммировать.

Если необходимо увеличить тепловую мощность котла при тех же габаритных размерах, можно в его конструкцию добавить дополнительные элементы (например, трубы). Если же его мощность получается слишком большой, то можно уменьшить его длину. Другими словами: в каждом конкретном случае необходимо делать расчет и корректировку размеров регистра, привязывая их к размерам и конструкции самой печи, а также мощности системы водяного отопления дома, которую придется обеспечивать тепловой энергией.

Изготовление своими руками

После того, как подобран вид печного котла, материал и сделан расчет размеров можно приступать к его изготовлению своими руками. При этом необходимо обратить внимание на качество сварочных работ. Оно должно быть на высоком уровне, так как данный агрегат будет эксплуатироваться в достаточно агрессивной среде, а для того чтобы выполнить его ремонт, скорее всего, придется разбирать печь или ее часть. Поэтому, если вы не уверены в своих способностях сварщика, то лучше эту работу поручить опытному специалисту, предварительно заготовив все необходимые элементы конструкции.

После выполнения сварочных работ необходимо заполнить регистр водой, проверить нет ли протечек и выполнить его опрессовку при давлении, превышающем рабочее в системе отопления, как минимум, в 2 раза.

Теплообменник для печи своими руками видео:

Устройство теплообменника для печи своими руками

Традиционно для отопления частных домов используются печи. Однако в силу конструкционных особенностей или увеличения площади помещения их мощности бывает недостаточно для эффективного обогрева всего строения. В таком случае приходится искать пути для повышения теплоотдачи при тех же затратах. При желании можно сделать теплообменник для печи своими руками. Это значительно повысит уровень теплоотдачи.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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:

1. Готовим фундамент для змеевика прямо в полости топки.
2. Устанавливаем змеевик.
3. Укладываем разобранный ряд кирпичей, оставляя места для входной и выходной части труб.
4. 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.

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.

Источники: http://strojdvor.ru/otoplenie/izgotovlennyj-svoimi-rukami-teploobmennik-budet-sluzhit-serdcem-sistemy-otopleniya-doma/, http://v-teple.com/pechi/teploobmenniki-dlya-pechej-svoimi-rukami.html, http://x-teplo.ru/otoplenie/pechi-kaminy/teploobmennik-svoimi-rukami.html

teplosten24.ru

Другие статьи по теме:

Печь малютка из кирпича чертежи Кирпичная печь длительного горения Краска для печи из металла Как правильно замесить глину для кладки печи Печь бавария Электрическая печь для бани своими руками