Главным элементом любой из систем отопления служит особое устройство - теплообменник для отопления дома, в котором происходит передача тепла от генератора тепла к теплоносителю. На современном рынке представлено большое количество различных отопительных котлов, но все их разнообразие не ограничивает фантазию домашних умельцев по части самостоятельного изготовления подобных устройств. В нашей статье читателям будет предложено узнать, для чего нужен теплообменник в системе отопления, как его сделать своими руками и каким способом подключить.
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
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
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.
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
Если разбираться, для чего нужен теплообменник в системе отопления, можно заметить несколько явных преимуществ:
- Простота изготовления. Если в доме уже существует печь, то придется потратиться только на изготовление самодельного теплообменника и монтаж системы отопления.
- Комбинированное отопление. Дополнительно к обогреву дома от поверхности печки прибавится водяная система отопления.
- Разнообразие видов топлива. Можно топить печь любыми твердыми энергоносителями, в отличие от котлов, ориентированных только на определенный вид топлива.
- 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
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
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
Проще всего монтировать теплообменник одновременно с сооружением печи. Если устанавливать его в старую печь, придется разобрать часть ее кирпичной кладки.
Порядок действий:
- На подготовленный фундамент печи прямо в полость топки устанавливают трубчатый теплообменник.
- При дальнейшем укладывании рядов кирпичей оставляют места для входной и выходной труб устройства.
- 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
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.
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 .
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.
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.
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.
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 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:
- 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.
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.
Теплообменники, змеевики – для большинства из нас эти термины непонятны. Другое дело радиаторы, сушилки и батареи, ведь мы сталкиваемся с ними каждый день. К слову, это тоже теплообменники, точнее, некоторые из типов.
В этой статье речь пойдет о том, как самому изготовить теплообменник.
Особенности теплообменников
Создание теплообменника едва ли возможно без предварительного изучения особенностей и принципа работы этого устройства. В целом теплообменник – это прибор для обмена тепловой энергией между двумя средами, у которых нет собственного энергоисточника. Печь, к примеру, не теплообменник, в то время как лежанка, пропускающая через себя дымный газ и нагревающая с его помощью воздух в помещении, является таковым.
Другим, более примитивным видом теплообменника можно считать процесс охлаждения бутылки под напором холодной водопроводной воды. В таком случае вода нагревается, а жидкость внутри бутылки охлаждается.
От чего зависит эффективность теплообменника
- Прежде всего, на эффективность данного устройства влияет разница в температуре между двумя средами – чем она больше, тем большим количеством энергии они обмениваются.
- Другим не менее важным фактором является теплопроводность материала.
- Наконец, площадь теплообмена прямо пропорциональна эффективности прибора.
Важно! Любой трубопровод, по которому циркулирует жидкость с температурой, отличающейся от температуры воздуха, считается теплообменником.
Из чего делают теплообменники
Конструкций этого устройства сегодня существует великое множество. Каждый народный умелец, занимавшийся изготовлением теплообменника, пытался внести что-нибудь свое, как-то усовершенствоват ь его. Поэтому все варианты рассмотреть невозможно. Между тем, самые популярные комплектующие приведены ниже:
- коллекторы;
- радиаторы от автомобилей;
- регистры;
- отопительные радиаторы;
- металлические емкости;
- змеевики.
Технология изготовления
Простейшим устройством такого типа можно считать медную трубу длиной в несколько метров, свернутую кольцами и установленную в бочку с водой таким образом, чтобы снаружи оставались лишь вход и выход. Такая конструкция (ее называют «змеевиком») способна охлаждать или нагревать жидкость в бочке, в зависимости от того, что именно нужно (в большинстве случаев необходим нагрев).
«Змеевик» врезается в трубопровод рядом с печью или в накопительный бак. Спиралевидная труба устанавливается на высоте 1,5-2 м и становится дополнительным источником тепла.
Важно! Если печь используется не только для обогрева, но и для горячего водоснабжения, то теплообменник не должен отбирать больше десятой части вырабатываемой ею тепла.
Отдельно стоит рассказать о том, какой длины труба будет равняться, к примеру, 2 киловаттам. Основным критерием в данном случае является теплопроводность материала. Допустим, диаметр трубы составляет 2 см, а разница в температуре – 40ᵒС. Если произвести несложные расчеты, то выходит, что:
- металлопластиков ых труб с их коэффициентом теплопроводности в 0,3 потребуется более 4 км;
- стальных труб с показателем в 50 – 25 м;
- медных труб с теплопроводность ю свыше 380 – всего 3 м.
После подобных арифметических задач вполне очевидно, что наиболее подходящим материалом является медь. Более того, этот металл с легкостью гнется и подсоединяется резьбовым фитингом.
Самый подходящий для котла или печи вариант. Для его изготовления потребуется металлический бак литров на двадцать и две медных трубки.
Шаг первый. Если подходящего бака нет, то берется листовая сталь толщиной 2,5 мм и из нее сваривается резервуар необходимого объема. Сварка должна выполняться с минимальной толщиной швов.
Шаг второй. Резервуар устанавливается на высоте 1 м от пола, но не далее, чем в 3 м от отопительного печи. В нем проделываются два отверстия: одно – справа, возле дна конструкции, второе – слева, в самой высокой точке.
Шаг третий. Нижний отвод подводится к печи с минимальным наклоном вниз в 2ᵒ. Верхний отвод при этом подключается с наклоном в 20ᵒ, но уже в другую сторону.
Шаг четвертый. На выходе нижнего отвода врезается сливной кран накопительного бака. В нижней точке этого же отвода врезается еще один кран – для слива всей системы.
Шаг пятый. По окончании монтажа теплообменник проверяется на герметичность. В целях проверки он заполняется водой под незначительным напором – это позволит обнаружить протечки, если таковые имеются.
Трубная доска
Теплообменник с таким замысловатым названием также может быть изготовлен своими руками, хотя для этого понадобится опытный сварщик или же навыки работы со сварочным аппаратом.
Для изготовления потребуются:
- герметичные металлические резервуары, 2 шт.;
- медные трубки небольшого диаметра, 15-20 шт.
Резервуары располагаются по краям и соединяются между собой медными трубками, установленными под углом в разных точках емкостей. Вода будет перемещаться из одного резервуара в другой, а между ними, в том месте, где проходят соединительные трубки, и будет происходить обмен теплом.
Важно! Эта схема легла в основу отопления многоэтажных домов.
Водяная рубашка
Не менее популярной разновидностью теплообменников является так называемая водяная рубашка. Она состоит из двух герметичных резервуаров разного диаметра, при этом один из них помещен в другой. Но сразу отметим, что подобная конструкция достаточно сложна в изготовлении, и справиться с ним самостоятельно, не имея специальных навыков, невозможно.
Что еще может быть использовано
Если отыскать трубу из меди по тем или иным причинам не вышло, то можно попытаться найти что-нибудь подходящее в «домашней» свалке металлолома (она должна быть у каждого хозяина). Например, змеевик можно заменить старым полотенцесушител ем, также можно использовать чугунные батареи, предварительно проверив их на предмет протечек.
Готовыми теплообменниками можно считать и радиаторы из автомобильных печек. Их можно применять в качестве нагревательных элементов, предварительно продумав переходники и, если потребуется, соединив несколько радиаторов, чтобы увеличить общую площадь теплообмена.
Отлично подходят и старые газовые колонки для нагрева воды. Более того, в таком случае даже не придется ничего переделывать.
Особенности эксплуатации
Существует ряд требований, которых обязательно нужно придерживаться при эксплуатации данного устройства, чтобы оно прослужило максимально долго, не нанося абсолютно никакого вреда.
- Трубы теплообменника (при наличии таковых) нежелательно фиксировать на стенах помещения неподвижными крепежами ввиду высокой температуры и, как следствие, расширения металла.
- Если необходимо уплотнить соединение трубопровода с теплообменником, то для этого можно использовать только тот материал, который выдерживает высокую температуру.
- Не стоит заливать воду в уже разогревшуюся кирпичную печь с теплообменником.
- Если производительнос ть печи низкая, то устанавливать на нее габаритный теплообменник нежелательно, т. к. он будет отбирать у нее слишком много энергии.
Такой вариант подойдет для тех, кто планирует обогреть несколько комнат, но при этом любит живой огонь.
Конструкция
Основным элементом такой системы является печь-камин, от которого во все стороны идут многочисленные трубы, заполненные теплоносителем (зачастую им выступает вода).
Жидкость может циркулировать как естественным путем, так и принудительно – при помощи специальных насосов. Иными словами, печь нагревает теплоноситель, а насосы разносят его по всей отапливаемой площади.
Установка теплообменника позволяет существенно повысить эффективность теплогенератора, а вместо одной комнаты, как в предыдущих вариантах, можно отапливать сразу две без каких-либо особых на то затрат.
Основные виды
Современный рынок предлагает массу разнообразных печей-каминов, и все они могут оборудоваться теплообменником при необходимости в обогреве большой площади. При этом кто-то обращает внимание на тип используемого топлива, кто-то на мощность. Ниже рассмотрены самые популярные варианты.
Устройство на пеллетах, как можно судить из названия, отличается тем, что вместо дерева его заправляют пеллетами – экологически чистым топливом, которое производится путем прессования отходов деревообрабатыва ющей промышленности и поставляется в виде гранул.
Главной причиной популярности такого вида топлива является его низкая стоимость. Более того, при горении оно практически не выделяет сажи, поэтому принято считать, что за ним – будущее.
Не меньшей популярностью пользуются варочные печи, и причина тому – полифункциональн ость. С их помощью можно не только обогревать помещение, но и готовить пищу. Оригинально, практично и, наверное, даже романтично (имеется в виду приготовление пищи над камином).
Выводы
Теперь, после прочтения статьи, вы должны понимать, что представляет собой теплообменник для печи и каково его предназначение, а также как изготовить простейшие его варианты самостоятельно. Сделать это не так сложно, как кажется на первый взгляд, нужно только определиться с типом теплообменника и подобрать оптимальный вариант отопительной системы.
Видео – Печь-камин с теплообменником. Теплообменник для печи своими руками
Существуют различные способы теплопередачи - нагрева или охлаждения газов, жидкостей или твёрдых материалов. Использование тепловой энергии горячей среды как самостоятельного источника тепла позволяет экономнее её расходовать и сохранять. В отличие от обычных способов нагрева, требующих извлечения или производства энергии, теплопередача представляет собой лишь перераспределение полученного ранее нагрева. Устройства, осуществляющие такую передачу, называются теплообменниками. Они широко распространены, существуют различные конструкции и виды теплообменников. Используются в системах отопления, охлаждения, водоснабжения или иных бытовых и технологических комплексах. Использование готового устройства возможно не всегда, особенно при создании самодельных систем для частного дома. Изготовить теплообменник своими руками возможно, но для этого надо иметь некоторые навыки обращения с металлом и сварочным аппаратом, и, что самое важное, точное представление о принципах работы и конструкции устройства.
Принцип работы
Теплообменник - это наименование группы устройств, действующих по одному принципу, но выполняющих разнообразные задачи и имеющих собственные названия. Так, теплообменниками являются калориферы, бойлеры, холодильники и прочие устройства. Вариантов конструкции существует много, поскольку необходимость в передаче тепловой энергии имеется в большом числе комплексов и систем.
Теплообменник организует передачу тепловой энергии от одной среды к другой без непосредственного контакта или перемешивания. Источником и приёмником тепла могут быть совершенно разнородные материалы, например, горячий металл способен нагревать поток воздуха, нагретая жидкость способна передать тепло другой жидкости через тонкую стенку из материала, хорошо проводящего тепло, и т.д. Процесс всегда один - энергия от горячей среды переходит в холодную, но его цель может быть различной - либо нагрев, либо охлаждение приёмника, в зависимости от назначения системы, в которой установлен теплообменник.
В мире существует колоссальное количество теплообменников, но всех их объединяет предназначение - передача тепла
Передача осуществляется либо непрерывно, путём косвенного контакта двух сред разной температуры, разделённых перегородкой (поверхностный, или рекуперативный тип), либо периодически, поочерёдной передачей тепла на определённый приёмник и его последующим отбором (регенеративный тип). Рекуператоры используются в системах отопления или водоснабжения, поэтому в глазах рядового пользователя они выглядят более распространёнными, чем регенераторы, встречающиеся только в больших промышленных установках разного назначения.
Наиболее распространёнными вариантами конструкции являются системы вода-вода (теплоноситель-вода), использующиеся в отоплении и водоснабжении, и вода-воздух (калориферы).
Виды теплообменников
Существует два основных типа конструкции теплообменников:
- Тип «труба в трубе». Представляет собой отрезок трубы, по которой циркулирует нагреваемая среда. Внутри неё в продольном направлении установлена вторая труба меньшего диаметра, по которой движется горячий теплоноситель. Применяются для жидкостных систем теплообмена.
- Пластинчатый. Представляет собой пачку пластин с зазором между ними в несколько миллиметров. Они объединены между собой таким образом, что каждая из пластин разделяет две среды с разной температурой, движущихся в перпендикулярном направлении. Существуют конструкции с оребрёнными пластинами, имеющими увеличенную площадь теплоотдачи и, соответственно, большую эффективность. Используются как для жидкостей, так и для воздушных потоков (рекуперация воздушного отопления).
Конструктивный тип «труба в трубе» получил широкое развитие. Существует масса вариантов такого решения:
- Кожухотрубный. Пучок трубок с циркулирующей средой-приёмником установлены в корпус (кожух), заполненный теплоносителем-донором.
- Элементный. Ещё одна разновидность кожухотрубной конструкции, с более сложной системой расположения трубок. Предназначен для систем с высоким давлением.
- Погружной. Спираль с теплоносителем-приёмником погружается в проточную ёмкость с теплоносителем-донором. За счёт невысокой скорости движения жидкости в спирали и быстрой смены теплоносителя в корпусе достигается высокая эффективность нагрева приёмника и малый расход тепловой энергии теплоносителя-донора.
- Спиральный. Конструкция напоминает погружной вариант, но с плоской полой спиралью, по которой перемещается горячий агент. Холодная жидкость находится в корпусе. Этот тип теплообменников позволяет работать с вязкими жидкостями, пульпой.
Теплообменники типа «труба в трубе» позволяют развивать большую скорость прохождения (циркуляции), получив наименование геликоидных, или скоростных. Существуют также интенсифицированные геликоидные конструкции, позволяющие увеличить скорость и давление (интенсифицировать) греющей и нагреваемой среды для повышения общей эффективности и скорости процесса.
Наиболее эффективным типом конструкции признан пластинчатый вариант, который занимает в несколько раз меньше места при той же производительности. Существенным недостатком является сложность очистки пластин от наслоений из-за малой величины зазоров и недоступности для механической очистки, вынуждающей использовать активные химические вещества.
Изготовление устройства
Самостоятельное изготовление теплообменника под силу только людям, имеющим определённые навыки, инструменты и знания. Не имея опыта и практики, изготовить устройство, предназначенное для работы с нагретой средой под давлением, практически невозможно. Прежде, чем начинать непосредственное изготовление устройства, необходимо выбрать его тип, приготовить необходимые материалы, инструменты и оборудование. Поскольку вариантов конструкции существует достаточно много, следует рассмотреть наиболее распространённые типы по отдельности.
Водяной для банной печи
Печь в бане нагревает определённый, относительно небольшой объём воды. Для небольшой семьи этого достаточно, но для компании из нескольких человек может потребоваться большее количество. Для того, чтобы не подливать постоянно в котёл воду, а использовать имеющееся количество в качестве греющей среды, устанавливается теплообменник и ёмкость с расходной водой для мытья. Большинство таких устройств работает на естественной циркуляции - горячая вода поднимается вверх, а остывшая - опускается вниз. Наиболее распространённый вариант конструкции - погружной, в бак с греющей средой устанавливается змеевик, по которому движется нагреваемая вода.
Как и чем промыть теплообменник
Наиболее эффективный способ - ручная механическая чистка, но для большинства конструкций этот вариант не годится. Доступа к внутренним поверхностям устройства не имеется, поэтому приходится прибегать к химическим методам очистки - промывке. Для этого применяются различные промывочные химикаты, например, подойдёт сантехническое средство от налёта, кислотные растворы, моющие средства и т.д. Выбор того или иного раствора зависит от состава загрязнений, который, в свою очередь, обусловлен типом теплоносителя и спецификой работы.
Промывку удобнее всего производить в отсоединённом от системы состоянии. Теплообменник помещают в ёмкость с моющим средством, выдерживают определённое время (если это необходимо), затем промывают сильной струёй воды из шланга. Если с первого раза нужного результата добиться не удаётся, прибегают к повторной промывке. Для теплообменников сложной конфигурации рекомендуется собрать отдельную замкнутую систему для промывки с циркуляционным насосом и ёмкостью. Вместо теплоносителя в неё заливают моющее средство или раствор и запускают циркуляцию на некоторое время. Перемещение жидкости под давлением эффективно растворяет и выводит твёрдые частицы, жировые наслоения, прочий мусор. Рекомендуется промывать теплообменник регулярно, раз в год или немного реже. При появлении нестабильной или неэффективной работы устройства надо сразу очистить его, чтобы снизить потери на некачественной теплопередаче.
Для того, чтобы сделать теплообменник, требуется точно понимать принцип его работы и использовать наиболее теплопроводные материалы. Оптимальный вариант - медь, её качества намного опережают алюминий или нержавеющую сталь. Все операции по сборке и сварке следует выполнять аккуратно, не допускать попадания внутрь мусора, окалины или шлака. Особой сложности в изготовлении нет, но теплообменники для системы центрального отопления, которые будут работать под давлением, надо варить ответственно. Если уверенности в своих силах нет, лучше пригласить опытного специалиста, способного выполнить качественное и герметичное соединение.
При использовании печи для обогрева дома возникает вопрос, как повысить продуктивность отопительного прибора? Это можно сделать, если установить теплообменник на дымоход. Он будет использовать для обогрева помещения энергию продуктов горения топлива.
Разновидности установок
Данный агрегат использует тепловую энергию от дымоотводной трубы, которую передает теплоносителю. Конфигурация устройства зависит от вида и конструкции дымохода, материала из которого он изготовлен. В качестве теплоносителя может выступать:
- обычная вода;
- воздух;
- любые жидкости, которые не замерзают;
- масло.
Все теплообменники разделяют на воздушные и жидкостные. Воздушные установки имеют достаточно простую конструкцию. Их можно сделать своими руками при помощи подручных средств. Недостатком данного агрегата есть его низкая продуктивность.
Теплообменник, который использует в качестве теплоносителя жидкость, имеет более сложную конструкцию. Чтоб данная установка работала эффективно, нужно соблюдать некоторые рекомендации по монтажу. Но если все сделать правильно, дымоход с теплообменником может исполнять роль полноценной отопительной системы для небольшого дачного домика или бани.
Конструкция воздушного теплообменника
Воздушный теплообменник на дымоход представляет собой полый корпус, который подключается к системе отопления при помощи специальных патрубков. Внутри корпуса устанавливается специальное тормозное устройство для газов, которые образуются в процессе горения топлива. Чаще всего это специфическая система заслонок с небольшими вырезами для движения потоков воздуха. В некоторых моделях теплообменников существует возможность регулировать силу тяги в дымоотводном канале, что влияет на продуктивность агрегата.
Данное устройство работает благодаря принципу конвенции. В нижней части теплообменника есть отверстие, сквозь которое в его корпус попадает холодный воздух. Он быстро нагревается от воздействия высокой температуры дымохода, после чего возвращается обратно в помещение. Таким образом, за несколько минут в комнате, где установлен данный агрегат, стает заметно теплее.
Преимуществом данной конструкции есть значительное повышение производительности печки. При использовании одинакового количества твердого топлива можно получить в несколько раз больше тепловой энергии.
Конструкция жидкостного теплообменника
Данный агрегат представляет собой обычный змеевик с водой, который контактирует с внешней поверхностью дымохода. Тонкие трубки вставляют в металлический корпус и изолируют при помощи базальтовой ваты. В качестве материала для изготовления трубок для теплоносителя используется медь. Она имеет высокий коэффициент теплопроводности, что позволяет максимально уменьшить диаметр трубопровода.
Змеевик непосредственно подключают к отопительной системе и устанавливают на дымоотвод. В верхней точке агрегата должен находиться специальный бачок, который предназначен для забора, расширившейся от нагрева, жидкости.
КАК ИЗГОТОВИТЬ ТЕПЛООБМЕННИК(ЗМЕЕВИК)
Принцип работы жидкостного теплообменника:
- от воздействия высокой температуры, которая образуется внутри дымохода, жидкость в трубопроводе нагревается;
- горячая вода расширяется, отчего движется по змеевику и самотеком попадает в радиатор отопления;
- в отопительном приборе горячая жидкость вытесняет холодную;
- процесс повторяется сначала. Холодная вода обратно попадает в теплообменник, где снова нагревается.
Несмотря на высокую продуктивность данного агрегата, он имеет много недостатков. В первую очередь жидкостный теплообменник достаточно сложно установить, нужно постоянно производить контроль работы отопительной системы, наблюдать за показателями давления. Такую установку нельзя использовать в зимний период, когда жидкость в змеевике может замерзнуть. Также можно получить обратный эффект, когда из-за сниженной температуры в дымоходе уменьшается тяга, что влечет увеличение объема дров для получения определенного количества тепла.
Какие материалы можно использовать?
Качественный теплообменник на дымоход изготовляется из пищевой аустенитной нержавеющей стали. Она отлично работает при постоянном воздействии высоких температур. Никель, который содержится в составе сплава, образует на поверхности трубопровода особую пленку, которая устойчива к воздействию агрессивной среды.
В качестве материала для трубы теплообменника можно использовать оцинкованную сталь. При сильном нагреве выше 200°С цинк, который содержится в металле, начинает испаряться. При температуре 500°С его концентрация в воздухе становится опасной для здоровья человека. Но если ваша отопительная система будет работать в меньшем температурном диапазоне, данный материал полностью безопасен.
Как самостоятельно изготовить данное устройство?
Сделать теплообменник на дымоход своими руками достаточно просто. Для этого используйте следующие материалы:
- лист металла размером 0,35 м х 0,35 м – 2 шт.;
- труба диаметром 0,032 м и длиной 2,4 м – 1 шт.;
- труба диаметром 0,058 м и длиной 0,3 м – 1 шт.;
- металлическая емкость цилиндрической формы объемом 20 л – 1 шт.
Пошаговая инструкция для изготовления теплообменника:
- Из листов металла вырежьте два круга радиусом 0,15 м. Они будут исполнять роль заглушек.
- На листе металла разметьте места для размещения труб. Самый большой круг диаметром 58 мм должен находиться в центре, а по контуру – восемь маленьких кружков диаметром 32 мм.
- Трубу диаметром 5,8 см нужно распилить при помощи болгарки на восемь одинаковых частей.
- К одному концу трубы самого большого размера приварите заглушку.
- Поочередно каждую трубу диаметром 3,2 см приварите к металлическому кругу.
- Наживите другую заглушку к противоположной стороне труб, после чего ее приварите.
- При помощи болгарки отрежьте дно металлической емкости.
- На боковой поверхности металлического кожуха вырежьте два отверстия с противоположных сторон. Их диаметр должен соответствовать параметрам дымохода.
- К подготовленным отверстиям приварите патрубки, при помощи которых агрегат будет присоединяться к дымоотводу.
- Подготовленную сердцевину вставьте в кожух с патрубками. Конструкцию тщательно закрепите, используя сварку.
- Присоедините теплообменник к дымоходу.
- Готовый агрегат обработайте термостойкой краской.
Теплообменник из медной трубки своими руками
Данный агрегат – это змеевик из медной трубы, который оборачивается вокруг дымохода. Она быстро нагревается, а воздух, который движется внутри, становится теплым. Чтоб обеспечит высокую эффективность данной системы без применения насоса, длина змеевика не должна быть больше 3 м.
Сделать такую конструкцию можно при помощи аргоновой сварки. Допускается вариант крепления с использованием олова. При этом все поверхности нужно обезжирить ортофосфорной кислотой.
На концах медной трубы должна находиться наружная резьба для присоединения выносного бака с водой. Он должен обязательно находиться выше змеевика, что обеспечит максимальную продуктивность системы.
Используем гофру
Этот вариант теплообменника самый простой и требует минимальное количество материальных затрат. Для этого используйте длинную гофрированную трубу. Ее нужно обернуть вокруг дымохода.
Воздух внутри гофры будет очень быстро нагреваться. Его достаточно просто перенаправить в соседнее помещение. Для увеличения теплоотдачи намотайте на гофру пищевую фольгу.
Для безопасной эксплуатации отопительной системы с применением теплообменников разной конфигурации нужно все время проверять узлы соединения с дымоходом. При выявлении малейших зазоров незамедлительно восстановите герметичность швов.
Видео: Дымоход в водяной рубашке
