1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Нагрев воды в бане через теплообменник

Печь с теплообменником для бани — устройство и принцип работы

Принцип работы жидкостного теплообменника основан на том знании, что более нагретая жидкость стремится подняться вверх. А поскольку система замкнута, то в ней происходит бесконечный кругооборот: горячая вода движется вверх по одной из труб, а по другой ей на смену стремится холодная. И постепенно отмечается общий рост температуры воды во всей системе. Суммарное время нагрева при этом зависит от нескольких условий:

  • от начальной температуры,
  • от объема самой системы,
  • от мощности печи.

  • 1 Основные достоинства
  • 2 Средние цены на рынке
  • 3 Принципы и правила расчета площади теплообменника
    • 3.1 Как сделать своими руками
    • 3.2 Техника безопасности

Различают две основные модели оборудования, в которых установлен:

Теплообменник внутренний – это бачок или змеевик, установленный между корпусом печи и внутренней топкой, чаще всего в боковой части. В быту он иногда именуется «рубашкой». К нему подключается внешний бак. Смонтировать его легко, но при необходимости потом добраться, и особенно снять – весьма трудоемко. Хотя многое зависит от конструктивных особенностей печки.

Теплообменник внешний — так называемого самоварного типа. Его конструкция элементарна: труба, модуль дымохода, сверху и снизу подсоединенная с помощью двух штуцеров. Этот вариант легче в обслуживании, его легко очистить от накипи. Емкость проще демонтировать при необходимости ремонта (например, в случае протечки).

Специалисты считают, второй вариант наиболее предпочтительным с точки зрения экономии тепла. Так как он снижает расход топлива, ведь нагрев происходит за счет тепла дымохода, выводящего продукты сгорания. А встроенный теплообменник потребует нагрева от топки, оттягивая на себя энергию, которая могла пойти на нагрев камней и всего помещения. Кроме того, габариты трубного теплообменника всегда больше встроенного, что ускоряет процесс нагрева воды.

Лучше выбрать открытые (то есть без давления) системы обогрева. Также обратите внимание на общую протяженность всех труб системы. При длине менее 3-х метров система считается наиболее производительной. Для среднестатистической бани такой длины вполне достаточно. Другой ведущий показатель — толщина трубы. При следовании по трубе диаметром меньше 1 дюйма горячая вода встретит значительное сопротивление. И тогда вам не обойтись без перекачивающего насоса.

Читайте так же, о том как обложить железную печь кирпичом тут

Основные достоинства

Несомненными плюсами применения теплообменника в конструкции печи являются:

  • Одновременное осуществление нескольких функций: нагрев воды, воздуха в нескольких помещениях, а также парообразование;
  • Варианты установки бака на значительном расстоянии от печи (даже в другом помещении);
  • Долговечность. При использовании современных материалов и соблюдении технологии монтажа срок эксплуатации достигает 20 лет.
  • Эстетичный внешний вид
  • Доступность ухода;
  • Простота монтажа;
  • Высокая эффективность;
  • Возможность установки как в русской традиционной бане, так и в современной финской сауне;
  • Экономия места за счет компактных размеров;
  • Высокая мощность и как следствие, быстрый нагрев до требуемой температуры;
  • Отсутствие (или несущественность) деформаций при нагреве

Средние цены на рынке

Принципы и правила расчета площади теплообменника

Оговоримся сразу, любые расчеты требуемых габаритов теплообменника для банной печи всегда будут ориентировочны. К примеру, для нагрева стандартного банного помещения потребуется приблизительно 5кВт электроэнергии. Значит именно такое количество энергии мы и должны получить от печи с теплообменником. В процессе топки квадратный метр площади теплообменника выдает около 9 кВт тепла. На конечную цифру влияют множество различных факторов: расположение и форма котла, вид и качество топлива (интенсивность его горения) и другие.

То есть сам по себе расчет достаточно сложен. Но при любом раскладе ближе к концу топки мощность стремительно снижается до 10 раз. А потому рабочую площадь теплообменника нужно брать со значительным запасом. И тогда на выходе вы получите систему, готовую поддерживать требуемую температуру во всех отделениях бани.

Возможно вас так же заинтересует наша статья о том как сделать парогенератор

Как сделать своими руками

К вопросу о форме теплообменника для банной печи — тут все зависит от вашей фантазии. Простейшим, дешевым и потому распространенным вариантом является система труб из нержавеющей стали. Равноценной заменой можно считать агрегаты, сваренные из нескольких швеллеров.

Вот пример простейшей конструкции теплообменника для кирпичной печи:

За основу возьмем листовой металл, толщина которого не менее 2мм. Из него потребуется соорудить цилиндрический (впоследствии верхний) и прямоугольный (нижний) резервуары, и соединить их трубами. Размер (а точнее площадь) должны рассчитываться в соответствии с размерами предполагаемого помещения.

Перед окончательным монтажом, не лишним будет оценить, точность произведенных расчетов. Для этого раскроенные детали прихватываются сваркой. После проверки можно приступать к сборке. Далее прочностная оценка: завариваем нижнюю трубу, а сам теплообменник наполняем водой, соединив при этом выходное отверстие с основной емкостью. Заполняем агрегат сжатым воздухом. Таким образом, выявим качественно обработанные швы. Обнаруженные прорехи придется снова заварить, предварительно спустив из системы воду.

Разумеется, общую длину труб постараемся минимизировать. Это требование обусловлено внушительным количеством тепловой энергии, вырабатываемой при нагреве печи, и необходимостью в кратчайший срок передать ее теплоносителю. На входной и выходной трубах выполняется резьба для последующего монтажа устройства к общей системе. Серьезные требования предъявляются к материалу труб и качеству выполняемых сварных швов. Зазоры во всех сопрягаемых швах нужно постараться минимизировать.

В случае если насос в системе не предусмотрен, то рекомендуется следующее устройство и взаимное расположение труб: холодная вода из бака самотеком идет по трубе к печи, а горячая возвращается к баку. Главное условие: трубы должны быть установлены под углом в 2-5 градусов.

Необходимость теплоизоляции бака определяется возможностью его многоцелевого использования, в том числе для прогрева смежных помещений.

Независимо от формы и способа самостоятельного изготовления, слабым местом работы любого теплообменника является коррозия металла. Металлические поверхности, по определению, имеют низкое сопротивление к воздействию агрессивных сред, в том числе и воды. Вот почему возникает потребность внутренней защиты поверхностей. Использование синтетических составов в данном варианте нежелательно, так как все они обладают низкой теплопроводностью, что отрицательно скажется на производительности всей системы. Оптимальным решением являются стальные и медные трубы с внутренним напылением различных металлов, значительно повышающих их долговечность.

Техника безопасности

Специалисты в данной области рекомендуют ответственно подходить к выбору теплообменника для бани, не экономить на материалах и правильной установке. Также важна грамотная эксплуатация. Вот основные правила, которые следует знать:

  1. Основное свойство труб при нагреве теплообменника — расширение. В результате существует вероятность увеличения их длины. Поэтому запрещено при крепеже труб к стенам использовать неподвижные соединения.
  2. Грамотно выбирайте теплообменник с точки зрения мощности (габаритов). Это не должно негативно повлиять на производительность печи. Десятипроцентный отбор тепла – это предельный показатель. И если уже сконструированная банная печь недостаточно мощна, остановите свой выбор на теплообменнике поскромнее.
  3. Внешний водяной бак следует подбирать исходя из следующего условия: вода в системе должна нагреться лишь спустя два часа после начала топки. Никак не раньше! Иначе кипящая вода быстро заполнит парилку влажным паром. Думаю, это вам ник чему.
  4. Заполнить бак водой лучше заранее. Не рекомендуется делать это, когда банная печь уже имеет высокую температуру.
  5. В качестве уплотнителя резьбовых соединений рекомендуется использовать материал, способный выдерживать воздействие высоких температур. Вроде бы очевидный факт, но частенько об этом забывают.

В наше время строительный рынок наводнен предложениями всевозможных агрегатов для бани. Начиная от массивной печи из чугуна, и заканчивая простыми и дешевыми вариантами дровяных печей с теплообменником, где цена последнего мало сказывается на общей стоимости системы. Выбор за вами! Позволим себе ишь небольшой совет: теплообменник обязательно должен быть изготовлен из качественной стали с хорошим уровнем жаропрочности и жаростойкости.

Теплообменник для банной печи

Хорошо известно, что без запаса горячей воды парилка в бане теряет свою привлекательность. Даже самый простой теплообменник в банной печи обеспечит вдоволь кипятка для обрызга каменки и помывки в душе. Но не все так просто, от того, насколько удачно выбрана конструкция водогрейного контура, насколько удачно расположен теплообменный аппарат в банной печи, зависит производительность и надежность нагрева. А еще комфорт и настроение посетителей бани. Не говоря уже о том, что нужно соблюдать элементарную санитарию. Поэтому нет смысла бегать с ведрами в соседнее помещение, когда есть более простое решение.

Печь для бани с теплообменником для воды

Греть кипяток для парилки можно самыми разными способами. Существует множество схем отбора тепла через стенку топки, или можно использовать внешний нагрев воды в отдельной печи.

В этой ситуации дополнительный теплообменник для печи оказывается наиболее оптимальным вариантом. Уже даже производители банных печей сообразили, что проще монтировать небольшой дополнительный контур в топку, чем усложнять и увеличивать габариты печной конструкции корпуса за счет приставных емкостей. Поэтому примерно 60% печей для бани выпускаются с теплообменником.

Популярность теплообменного способа объясняется тремя факторами:

  • Компактность конструкции с теплообменником;
  • Эффективный теплосъем и быстрый нагрев воды;
  • Безопасность конструкции теплообменника.

Последний фактор, наверное, имеет решающее значение. Популярные ранее огромные столитровые баки, устанавливаемые на боковой или тыльной стенки печки, наполненные кипятком, всегда были небезопасными и часто приводили к термическим травмам. Кроме того, для того чтобы нагреть такую массу воды, приходилось регулярно отвлекаться на перемешивание водяного запаса или растапливать печь задолго до начала прогрева парилки.

Теплообменник для бани стал настолько популярным, что его стали изготавливать кустарным способом, использовать теплообменные аппараты от систем отопления котельной и специализированной техники, и даже устанавливать хитроумные устройства в чугунные и кирпичные печи.

Использование теплообменника для банной печи позволило существенно улучшить санитарные условия внутри парилки, и, что немаловажно, почти неограниченный нагрев воды дает возможность оборудовать полноценное моечное отделение. Теперь появилась возможность принимать душ практически без оглядки на запасы кипятка в парилке.

Принцип работы

Схема работы теплообменного аппарата была следующей. Внутри печи, обычно в топку или на выходной патрубок, устанавливается теплообменный контур. Чаще всего это медная или стальная трубка длиной 6-7 м или емкость из нержавейки.Для компактности труба может выполняться в виде змеевика, набора регистров или плоской спирали.

Вода поступает внутрь трубы из внешнего бака, обычно самотёком или под небольшим напором водяной башни. Скорость потока невелика, поэтому жидкость успевает прогреться до относительно высокой температуры в 90 о С.

Гибкость и эффективность теплообменного аппарата привела к тому, что банная печь с вмонтированным теплообменником превратилась в основной источник горячей воды загородного или дачного отдыха. Мало того, в зимнее время печь с теплообменником может использоваться для отопления помещения.

Понятно, что в этом случае размеры топки и теплообменного контура должны быть минимум вдвое больше и изготавливаться из жаростойких материалов. Существуют также ограничения и по используемому топливу. В данном случае речь идет о теплообменнике для дровяной печи. Даже торфяной брикет, не говоря уже об угольном топливе, для рассматриваемых типов печей не используется.

Виды теплообменников

Конструкции теплообменных аппаратов не ограничиваются только традиционным змеевиком из медной трубы. Общее число моделей теплообменных агрегатов, по самым скромным оценкам, составляет не менее полутора десятков штук.

К наиболее популярным и востребованным видам печных теплообменников относят следующие конструкции:

  • Трубчатые теплообменники, изготовленные из медной или стальной трубы в виде кольцевой или плоской змейки. Такие системы обладают самой высокой водогреющей эффективностью, они просты в изготовлении и установке на банную печь. К недостаткам конструкции можно отнести высокую чувствительность к перегреву;
  • Коробчатые теплообменники изготавливают из жаростойкой листовой стали в виде тарельчатой емкости или прямоугольного бачка. В общем случае это просто емкость из жаростойкого материала, с приваренными патрубками для подключения, подвода и отвода воды;
  • Каркасные теплообменники представляют собой достаточно сложную конструкцию из стальных труб, сваренных в виде набора из нескольких регистров. Конструктивно данный тип просто копирует устройство паровозного котла. Поэтому сама конструкция получается очень надежной и прочной, способной выдерживать длительный перегрев и высокое давление пара;
  • Пакетные теплообменники изготавливают для банных печей специализированными предприятиями. Кустарным способом не изготавливаются. Обладают высокой эффективностью, но при этом склонны к прогоранию стенок даже при небольшом перегреве.

Если сравнивать приведеные конструкции, то все три модели, за исключением пакетного варианта, обладают достаточной эффективностью, чтобы греть воду в проточном состоянии. Скорость нагрева для обычного стандартного теплообменника, диаметром канала 10-20 мм, составляет 10 мл/ о С. При скорости движения воды 20-30 мм/с на выходе из печи вода успевает нагреться до 70-80 о С.

Преимущества и недостатки конструкций

Если делаешь теплообменный аппарат собственными руками, то наибольший интерес представляют собой виды и конструкции. Чаще всего проточную часть изготавливают из медной трубы диаметром 15-20 мм. Заготовку наматывают на деревянную болванку, на концы напрессовывают муфты или сгоны, с помощью которых можно подсоединить теплообменник к баку, питающему банную печь.

С тарельчатым или коробчатым теплообменником сложнее. Для изготовления собственными руками потребуется сварочный углекислотный полуавтомат или аргоновая сварка. По эффективности отбора тепла в банной печи тарелка теплообменника немного уступает змеевику, но обходится дешевле.

Регистровые теплообменники сваривают из труб на основе жаропрочной стали, по эффективности они несколько хуже тарельчатых, но зато прекрасно переносят перегрев. Даже если в банной печи остановилась подача воды, как правило, это не ведет к повреждению теплообменного контура. Данный тип теплообменника может изготавливаться также из медной трубы, КПД аппарата увеличивается в полтора-два раза, но при этом значительно уменьшается стойкость к перегреву.

Установка теплообменника на банную печь

Так как все перечисленные модели серьёзно отличаются между собой по способности противостоять перегреву, место для установки конкретной модели выбирается исходя из особенности устройства топки и материала, из которого изготовлен теплообменник.

Каркасные или регистровые системы, как правило, используются в кирпичных банных печах. Аппарат заделывается в верхнюю часть топки или в свод печи еще на этапе её постройки. При этом патрубки для подключения к баку выводят с тыльной или с боковых сторон печного корпуса.

Таким же способом устанавливаются плоские змеевики из меди и нержавейки. Они могут быть заделаны как в свод, так и в одну из вертикальных стенок топочной камеры в банной печи.

Витые медные змеевики традиционно устанавливают на верхний дымоход. Иногда змеевик располагают непосредственно под насадным центральным баком для горячей воды. В баке греется вода для обрызга каменки, а в медном теплообменнике нагревается вода для душа или моечного отделения.

Тарельчатые и коробчатые теплообменники устанавливается на одной из боковых стен в банной печи. Обычно их используют для стальных или чугунных печек. Для установки достаточно вырезать в стенке два отверстия. После чего на выходные патрубки одеваются распорные втулки, и теплообменник устанавливается внутри топки с помощью накидных гаек. Подобный тип теплообменника называют ещё сухим, так как вода при любых обстоятельствах не попадает внутрь топочной камеры.

Теплообменник должен получать большую часть тепла внутри печи не за счет конвекции и обтекания раскаленными газами, а в виде инфракрасного излучения от стен и свода банной печи. Чтобы избежать перегрева, трубы теплообменного контура приходится экранировать листами из нержавеющей стали. В результате и ресурс повышается, и вода в теплообменнике нагревается более равномерно, без кипения и паровых фонтанов.

Схема подключения теплообменника для бани

Практически все модели теплообменных устройств работают по принципу самотека или естественной конвекции воды в полузамкнутой системе труб. Поэтому при разработке схемы установки аппарата отбора тепла необходимо придерживаться двух правил:

  • Входной и выходной патрубки теплообменника должны располагаться на разных уровнях, расстояние по вертикали между нижней и верхней точками подвода воды должно быть не менее 20-25 см. Нижний патрубок используется для подвода холодной воды, верхний — для отвода кипятка;
  • Подключение к патрубкам греющего контура банной печи необходимо выполнять только с помощью гибких соединений, а соединительные муфты обязательно уплотнять теплостойким силиконом.

Речь идет не о гибких резиновых шлангах в металлической оплетке, они для этих целей не подходят, даже если на этикетке присутствует маркировка «для горячей воды» или что-то подобное.

Опытные пользователи рекомендуют выполнять подключение бака к теплообменнику в бане с помощью гибких газовых шлангов из нержавейки.

Как подключить теплообменник к банному баку

Классической схемой установки считается выносной бак для бани с теплообменником. Это означает, что емкость с горячей водой для душа и уборки помещения располагается либо на ближайшей стене, либо за пределами парилки, поближе к душевой кабинке.

Читать еще:  Искрогаситель на трубу своими руками

Важно обеспечить определенный перепад высоты между выходом из теплообменника банной печи и донной частью емкости с водой. Обычно эта величина выбирается в пределах 50-70 см. Для коробчатых и регистровых схем, плоских змеевиков бак находится на уровне 120 см над уровнем пола. Это удобно, можно зачерпнуть горячей воды через верхний люк.

Другое дело, если змеевик теплообменника для бани установлен на трубу дымохода. В этом случае бак придется поднимать на высоту 180-200 см, поэтому в днище или на выходе из контура устанавливать бронзовый кран для горячей воды.

Трубопроводы, ведущие от теплообменного контура печи к баку, обычно располагают под уклоном. Холодная магистраль от нижнего патрубка подводится к питающему баку под прямым углом, это обеспечивает максимальную величину гидростатического напора в контуре. Отходящая магистраль устанавливается под углом 25-30 о . Делается это для отделения пузырей воздуха и пара, образовавшихся в потоке воды при нагреве.

На холодной магистрали обязательно делают колено и ставят сливной шаровый кран, с помощью которого можно легко слить воду из банного теплообменника.

Заключение

Теплообменник для банной печи давно уже стал неотъемлемым атрибутом настоящей парилки. Его без особых проблем можно сделать собственными руками, заказать у мастера или купить готовым, даже с установкой. Небольшие затраты на дооборудование банной печи сторицей окупятся более высоким уровнем бытовых условий, ведь не обязательно топить парилку, чтобы обеспечивать летом всю семью горячей водой.

Теплообменник для банной печи: как собрать его своими руками?

Теплообменники в бане выполняют две задачи: нагрев воды в душевой и отопление комнат, прилегающих к парной. При этом изготовление теплообменника, его установка и правильный расчет вызывает достаточно много вопросов. Чтобы не допускать досадных ошибок поговорим о системе обогрева воды в бане с помощью теплообменника, выделим основные проблемы подобной системы и предложим пути решения.

Устройство и принцип работы

Что такое теплообменник? Теплообменник – это некое устройство, которое передает тепло тем или иным способом от источника или среды к другой среде. В нашем случае тепло передается воде посредством радиационного нагрева поверхности труб или нагрева поверхности трубы уходящими дымовыми газами. Рассмотрим каждый из вариантов теплообменников подробнее.

Наиболее распространенный теплообменник – это змеевик, по которому циркулирует вода. Такое устройство можно установить и в топке, и в дымоходе. Разница будет только в материале, из которого выполняется труба. Змеевик хорош большой площадью поверхности нагрева. Это означает, что при прочих равных условиях теплообменник в виде змеевика быстрее прогреет воду. Но при этом в змеевиках выше вероятность закипания воды, что грозит возможностью пережогу труб. Помимо порчи печи и всей системы с теплообменником, кипящая вода в трубах способна нанести вред здоровью человека.

Поэтому при установке змеевиков требуется применение ряда мер, направленных на борьбу с закипанием жидкости в трубах. По той же причине в покупных конструкциях практически никогда не используется такой вид теплообменников. Производитель больше заинтересован в длительном сроке службы при любых условиях эксплуатации, нежели в личном удобстве пользователя, которое выражается в скорости нагрева воды в баке душевой или в радиаторе отопления. Всего несколько случаев закипания жидкости в трубах способно испортить репутацию производителя и вытеснить его с рынка, поскольку большая часть «игроков» рынка теплового оборудования находится на виду у инженеров-теплотехников.

В покупных печах устанавливают плоские теплообменники или теплообменники типа «труба в трубе». Принцип плоского теплообменника достаточно прост: это пластина со свободным пространством внутри, куда поступает вода. Тепло поступает за счет радиационного нагрева от пламени. В принципе, эту конструкцию можно использовать и для установки в дымоходе, а значит и для нагрева воды теплотой уходящих газов. Но для того, чтобы плоский теплообменник в дымоходе имел возможность нагревать воду до приемлемых значений, придется увеличивать теплообменник, а значит и сам дымоход до невообразимых размеров. Поэтому применение плоских теплообменников оправдано только в пределах топки.

А вот теплообменник типа «труба в трубе» предназначении именно для расположения в дымоходе. Принцип работы такого теплообменника заключается в том, что труба дымохода, окружается трубой большего диаметра, куда поступает вода. Вода через стенку нагревается от дымовых газов. Само собой, такой теплообменник выполняется на коротком участке трубы, а не вдоль всего трубопровода. Теоретически теплообменник «труба в трубе» более эффективен, нежели плоский. Но при этом он не удобен, так как увеличивает габариты дымохода, поэтому чаще применяют плоский теплообменник, который просто встроить в топку печи.

Классификация видов

Классификация видов направлена на облегчение выбора теплообменника для каждого конкретного случая. Если обратить внимание на статистику, то станет ясно, что практически каждая баня это уникальный проект. Отличия могут быть минимальны, но они есть, а значит каждый конкретный случай зависит от характеристик помещения: наличия свободного места в помещении, наличия чердачного помещения и, конечно, бюджета стройки.

По месту расположения емкости теплой воды

Прежде чем делить систему по месту расположения емкости для теплой воды, разберемся, а на что вообще влияет расположение бака с теплой водой? А влияет оно в первую очередь на необходимость насоса. Дело в том, что полноценный насос установить в бане не получится, так как для него нужно отдельное помещение. Но по факту, мощная насосная установка в бане и не нужна. Будет вполне достаточно циркуляционного насоса систем отопления. Но, если бюджет не позволяет пользоваться техникой, приходится вспоминать законы физики.

Согласно школьному курсу, теплая вода легче холодной, а значит горячий слой «всплывает» над холодным. Так образуется небольшая разность давлений, которая при некоторых ухищрениях во время прокладки трубопровода позволяет создать систему с естественной циркуляцией. До массового распространения насосов на том же принципе работали системы отопления всех частных домов.

Система с расположением бака в парилке

По расположению бака с теплой водой системы бывают:

  • С расположением бака в парилке. Зачастую такой бак и вовсе прячут в одну кирпичную «рубашку» с печью, за счет чего достигается эффект термоса с долгим сохранением теплой воды. Но напор это разность между уровнем воды и высотой точки излива, то есть расположением распылителя душа. И тут начинаются проблемы: сделать при таком исполнении классический душ невозможно. Можно выполнить душевую с гибким шлангом и не поднимать его выше 1,5 метров. Почему именно 1,5 метра? Да потому, что при высоте бани в 2 м, сделать напор больше не получится. Поэтому нужно устанавливать циркуляционный насос, мучатся с гибким шлангом или выбирать другой вариант расположения бака. Но, справедливости ради, плюсы и у такой системы есть: малая протяженность трубопровода, быстрый прогрев воды и длительное сохранение температуры воды.
  • С расположением бака за стеной парилки. В этом случае получается сэкономить место в парной, которого всегда не хватает, но незначительно увеличивается протяженность трубопроводов и пропадает эффект термоса. Проблемы с напором и в этом случае сохраняются.
  • С расположением на чердаке. Если конструктивные особенности помещения позволяют выполнить бак в чердачном помещении, то этот вариант будет наиболее выигрышным для напора. Конечно, увеличивается сложность монтажа из-за увеличения общей протяженности трубопроводов, но появится возможность установки классического душа. При этом бак следует обязательно утеплять, желательно минеральной ватой, чтобы тепло не расходовалось на прогрев неотапливаемого чердака.

Система с расположением бака за стеной парилки

По расположению теплообменника

По расположению теплообменника выделяют системы:

  • С теплообменником внутри печи. Как правило, это змеевик из стальных труб или пластинчатый теплообменник. Главное удобство такой конструкции в том, что нет необходимости занимать дополнительное место вокруг дымохода, а значит экономится место в помещении. Если устроить теплообменник змеевик внутри топки, то вода будет прогреваться достаточно быстро, но при этом в разы увеличивается опасность вскипания воды в трубе. Для того, чтобы защитить систему, придется устанавливать циркуляционный насос отопления.
  • С теплообменником на дымоходе. Теплообменник на дымоходе проще сделать самому, для его эксплуатации и ремонта не нужно разбирать печь, как в предыдущем случае. Если говорить о покупных теплообменниках, то теплообменник на дымоходе будет эффективнее. Единственный минус — это габариты. эффективный теплообменник в топку можно сделать своими руками, а квадратные метры, занятые теплообменником на дымоходе никуда не денутся, поэтому такую конструкцию используют достаточно редко и только в целях предотвращения вскипания и пережога труб.

Теплообменник на трубу дымохода

Общие принципы установки системы

Есть несколько принципов, которые помогут вам сделать качественный и долговечный теплообменник:

  • Первое правило монтажа любого трубопровода это соблюдение углов наклона. Даже, если в системе есть циркуляционный насос, проще сделать правильные углы наклона труб, чем потом мучатся со спуском системы и заменой насоса, который слишком быстро истратил свой рабочий ресурс. Трубы, подающие воду в бак с теплой водой прокладываются под углом в 30 градусов в сторону теплообменника. Трубы, отводящие воду из бака обратно в теплообменник выполнятся с уклоном примерно 5-10 градусов в сторону теплообменника.
  • Нужно позаботится о спуске системы. В нижней точке предусматривается спускной кран, который необходим для спуска системы на зимний период, если пользоваться баней владелец не планирует.
  • Проверяйте места соединений пластиковых труб с теплообменником. Пластиковые трубы при соприкосновении с горячими поверхностями может и не оплавятся, но деформируются точно. Поэтому подвод и отвод воды к теплообменнику лучше выполнять из металлических труб с переходниками на пластик.
  • При необходимости, циркуляционный насос устанавливается прямо на трубу. Важно сделать так, чтобы была возможность замены и промывки насоса без демонтажа всей системы. Поэтому делается в двух местах устанавливаются тройники, через которые подключается насос. При необходимости линия с насосом перекрывается, насос снимается и выполняются все требуемые работы.
  • После монтажа всей системы, не забудьте проверить ее холодной водой. Это позволит выявить течи и исправить огрехи до начала работы.

Схема установки и подключения встроенного теплообменника

Как сделать теплообменник самостоятельно

При желании теплообменник можно выполнить самостоятельно, важно технично выполнят все требования и делать конструкцию с большим запасом прочности.

Материалы и инструменты

Потребуются материалы для работы с металлом:

  • Тиски
  • Инструмент для развальцовки
  • Ножницы по металлу
  • Пассатижи
  • Сварочный аппарат
  • Гаечный ключ

Кроме того нужны материалы:

  • Трубы для змеевика
  • Металлические листы для бака
  • Трубы для подвода и отвода воды к баку

Встроенный теплообменник из стальных труб

Расчет размеров и мощности

Здесь самый интересный момент. Дело в том, что правильно рассчитать теплообменник невозможно. Слишком много условий, большая часть которых должна определятся в лабораториях опытным путем. Причин достаточно много:

  • Нет возможности регулировать подачу воздуха
  • Неоднородное качество топливо. Даже если вы всегда топите баню одни и тем же видом древесины, качество топлива всегда будет неодинаковым, а значит неодинаковым будет и выделение тепла.
  • Неоднородность теплоотдачи. К концу процесса топки теплоотдача дров резко уменьшается, поэтому невозможно точно рассчитать тепловую нагрузку теплообменника

Собственно поэтому, все теплообменники изготавливаются на глазок с приличным запасом прочностных характеристик. При самостоятельном изготовлении для змеевиков в топке используют стальных трубы с диаметром ¾, для змеевиков в трубе подходят медные трубы с диаметром 10 мм. Примерная длина змеевика – 1 м. Для стальных труб выполняется шаг в 10-15 см, для медных – чем меньше расстояние, тем лучше.

Инструкция по изготовлению теплообменника около отводящей трубы

При изготовлении теплообменника около отводящей трубы, главное – правильно загерметизировать все отверстия. Разберем пошаговый этап изготовления:

  1. Создание змеевика из медной трубы диаметром 10 мм.
  2. Развальцовка концов. Это необходимо для создания перехода от стандартной трубы в ¾ к диаметру трубы змеевика
  3. Выполняются отверстия для отводов в отрезке дымовой трубы.
  4. Устанавливаются отводы и змеевик.
  5. Отрезок трубы дымохода устанавливается к самому дымоходу.
  6. Выполняется монтаж остальной системы.

Теплообменник в печи

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

Установка и подключение

Теплообменник в топке удерживается кирпичной кладкой печи, в дымоходе прибор держится на отводах. Отводы желательно выполнять как можно меньшей длины. Главное правило монтажа подобной системы: никаких горизонтальных участков.

Перед подключением систему обязательно нужно проверить холодной водой. Для этого система заполняется водой и проводится осмотр каждого участка трубопровода. Любая дырочка со временем превратится в серьезную течь, поэтому лучше устранить все проблемы на этапе монтажа. Если финансовые возможности позволяют, желательно установить циркуляционный насос с простейшей автоматикой для включения и выключения циркуляции.

Как видно, ничего сложного в создании теплообменника в баню своими руками – нет Главное, правильно выбрать какой теплообменник необходим для каждого конкретного случая, исходя из габаритов помещения и финансового бюджета стройки

Какой теплообменник установить для банной печи

Теплообменник для банной печи – вещь не новая, вариантов его изготовления и расположения существует множество.

Его монтируют прямо в печь или выносят наружу. Существуют приверженцы первого и второго способов установки, и это неудивительно, ведь у каждого способа есть свои плюсы и минусы.

  • Назначение и принцип работы
  • Варианты расположения бака
  • Теплообменник в печи
  • На дымоходе (водяная рубашка)
  • Расчет площади
  • Самостоятельное изготовление теплообменников
    • Внешний
    • Внутренний
    • Изготовление баков
    • Монтаж труб

Назначение и принцип работы

Принцип работы различных видов теплообменников одинаковый: вода нагревается за счет тепла от сгораемого топлива в печи и далее используется для мытья или отопления. При этом нет необходимости в установке в бане отдельного бойлера.

В зависимости от расположения теплообменник может быть:

  • встроенным (внутренним, интегрированным, как еще говорят);
  • внешним (на дымоход).

Выполняется он в виде змеевика или емкости, которая разогревается от жара из топки либо трубы дымохода. Самоварный теплообменник является внешним и работает, подобно самовару, нагреваясь за счет горячих газов от сгораемого топлива.

В теплообменник вварены трубки, по которым поступает и отводится вода. Горячая вода поступает в бак, который размещают либо рядом с теплообменником, либо выносят в другое помещение. Трубы можно расположить так, чтобы вода постоянно циркулировала, нагреваясь в банной печи.

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.

Теплообменник в печи

Устанавливать теплообменник в печи – наиболее выгодное решение. Вода будет греться непосредственно от жара из топки. Монтируется такой теплообменник в банную печь рядом с каменкой или сверху на топку.

Обратите внимание! Устанавливать теплообменник под каменкой не рекомендуется, так как он будет отбирать тепло, не давая сильно прогреваться камням. Не получится поддать пару, а вместе с этим потеряется весь смысл бани.

Недостатком встраиваемого варианта является закипание, когда печь еще не прогрета, а вода в баке уже начинает кипеть. Существуют также проблемы с обслуживанием и заменой частей теплообменника. При замене придется разбирать печь. Надо заметить, что на стенках встроенного устройства накипь собирается быстрее, а чем толще ее слой, тем меньше теплопроводность материала. Теплообменник в результате хуже и хуже выполняет свою главную функцию – передачу тепла – и нуждается в чистке.

Читать еще:  Баня из шпал своими руками

На дымоходе (водяная рубашка)

Схема монтажа теплообменника на трубу дымохода в баню несложная. Нагрев воды может происходить либо через змеевик, либо к трубе приваривается специальная емкость, к которой впоследствии подключают трубки, идущие к баку. Это так называемый самоварный тип теплообменника.

Сделать такую рубашку можно из трубы по диаметру большей, чем дымоход. Бак можно оставить в парной или вынести наружу. Такой вариант значительно увеличивает время нагрева, поэтому в помощь придет насос, который будет гонять воду между рубашкой и баком.

Без насоса рубашка тоже будет работать, но нагревание замедлится в несколько раз. Такие теплообменники следует утеплять в случае, если они будут выноситься из парной. Их подключение следует выполнять посредством гибких труб, что облегчает последующее обслуживание.

Расчет площади

При расчете площади теплообменника строгих рамок не существует. Исходить следует из полезной площади банного помещения или того места, которое он будет отапливать. При установке в парилке и использовании только для получения горячей воды можно установить и маломощную конструкцию.

Если теплообменник будет выноситься наружу и необходимо, чтобы он еще и обогревал помещение, то он должен обеспечивать 5 кВт на 1 квадрат полезной площади помещения. Если он рассчитан не на отопление, а на расход воды, то объем может варьироваться. Средний расход воды может быть до 50 кубических метров на человека. Однако с увеличением объема увеличивается и время нагрева.

При установке бака в печь необходимо помнить, что он не должен остужать камни. Поэтому он должен быть такого размера, чтобы не забирать все тепло от камней, а греться вместе с ними.

Самостоятельное изготовление теплообменников

Подходить к изготовлению теплообменника для банной печи своими руками следует ответственно. Выбирать его размеры и материал необходимо из расчета, какую функцию он будет выполнять в дальнейшем и где он будет установлен.

Внешний

Чтобы сделать змеевик на дымоход, используют медную трубку диаметром 10 мм. Длина ее будет зависеть от размеров трубы дымохода, но обычно хватает 2 м. На концы трубки надевают развальцованные переходники, через которые змеевик будет подсоединяться к трубам.

Можно своими руками сделать теплообменник самоварного типа длиной около 30 см (или немного меньше). Для этого потребуются:

  • две стальные трубы. Одна диаметром чуть больше дымохода, а вторая диаметром приблизительно на 10 см больше первой;
  • листовая сталь, из которой вырезаются крышки с отверстиями, равными диаметру меньшей трубы.

Необходимо сварить из всего этого цилиндрическую конструкцию. Крышки следует приваривать тщательно, чтобы не было зазоров. Получится емкость теплообменника. Внизу и вверху на боковой поверхности цилиндра надо проделать отверстия и приварить патрубки для подсоединения труб, по которым будет поступать и отводиться вода.

Перед установкой теплообменник надо обязательно проверить на герметичность.

Внутренний

Самостоятельно делают встроенные теплообменники для банных печей из стали. Используют для этого либо трубки, либо плоские стальные емкости (сталь марки 430 или 304). Хотя КПД плоского устройства меньше, но изготовить его проще, и прослужит он дольше.

Встраиваемые (или встроенные) теплообменники устанавливают во время кладки. Поэтому об их наличии надо позаботиться заранее, еще на этапе планировки. Патрубки выводить можно с разных сторон. Если нет опыта в сварочных работах, то лучше приобрести печь с уже встроенным в нее теплообменником или пригласить мастера, который все выполнит профессионально. Продаются также теплообменники отдельно, причем по вполне доступной цене.

Изготовление баков

Разновидностей баков для воды существует огромное множество. Это могут быть самые дешевые варианты из пластиковых емкостей или более дорогие из железа. Конечно, если делать качественный долговечный бак, то следует выбрать металл.

Рассмотрим вариант прямоугольного бака для установки в печь. Для этого необходим лист железа 0,5 мм или толще. Потребуются также патрубки, которые в дальнейшем будут привариваться к баку.

Далее размечаются контуры накопителя и вырезаются болгаркой. Срезы нужно делать как можно ровнее, соединить нарезанные листы следует сваркой. Патрубки привариваются сбоку, расстояние между ними должно быть максимальным. Это делается для того, чтобы холодная и горячая вода не смешивались сразу же. Так можно достичь существенной разницы температур. Устанавливать бак можно непосредственно в печь или располагать снаружи.

Монтаж труб

При подключении теплообменника банной печи трубы можно брать металлические, в том числе гибкие гофрированные, можно пластиковые – материал большой роли не играет. Пластиковые монтировать проще, металлические будут надежнее. Трубы следует подводить к патрубкам, которые привариваются к баку.

Пластиковые или металлические трубы нужно брать диаметром три четверти дюйма. Такой размер часто используется для отопления, поэтому идеально подходит и для теплообменника. Следует помнить: чем больше диаметр труб, тем лучше водяной поток будет впоследствии проходить.

При монтаже трубопроводов нужно максимально сокращать их длину, стараться уменьшать количество поворотов и изгибов. Это также пагубно сказывается на циркуляции воды.

Обратите внимание! Если используются пластиковые трубы, то следует исключить возможность их перегрева в местах стыка с теплообменником. Конечно, вода внутри не допустит их чрезмерного перегрева, но стыки могут деформироваться.

Важно установить сливной кран. Он позволит сливать воду, например, на зимний период. Следует также предусмотреть вариант демонтажа элементов системы отопления для обслуживания. В трубах со временем будет накапливаться накипь, ее требуется периодически удалять.

Трубы нужно устанавливать под углом. По регламенту уклон должен быть не менее 4% от общей длины трубопровода (примерно это составляет 10°), что значительно ускоряет водный поток. Слишком большой уклон тоже делать не следует, он нужен только для циркуляции воды в системе. Такое устройство поможет в дальнейшем сливать воду.

Если бак внешний, то вода будет циркулировать за счет вертикальности труб. Также для циркуляции можно поставить насос. Он принудительно будет гонять воду по трубной системе, что удобно, когда бак находится на низкой высоте и вода не может двигаться по системе под собственным весом. Для насоса потребуются дополнительные доработки, подключение к электросети. Источник питания для него лучше вынести наружу, так как пар может вызывать короткое замыкание.

В целом же специалисты считают наилучшим такое устройство системы с теплообменником, в котором циркуляция осуществляется естественным путем.

Всё о теплообменниках TMF

Теплообменник служит для нагрева воды в бане. Его принцип работы основан на физических свойствах горячей воды расширяться и подниматься вверх, а холодной воды оставаться внизу.

Обычно теплообменники небольшого размера, вода в них быстро нагревается. К теплообменнику присоединяется две трубы – снизу и сверху. Таким образом, горячая вода по верхней трубе, вымещаемая снизу холодной водой, поднимается в бак для воды, который может находиться как в парилке, так и в смежном помещении, как правило – в мойке. При этом холодная вода по нижней трубе постоянно самостоятельно добавляется в теплообменник для нагрева в нём. Никаких дополнительных механизмов и насосов, двигателей и моторчиков – голая физика!

Компания TMF выпускает два вида теплообменников для нагрева воды в бане:

1. Встроенный теплообменник, устанавливаемый внутри банной печи TMF;

2. Теплообменник «самоварного» типа Костакан , устанавливаемый на дымоход печи и использующий для нагрева воды тепло выходящих в трубу газов (приобретается отдельно от печи).

Все теплообменники TMF изготавливаются из высоколегированной жаростойкой стали с содержанием хрома не менее 13%.

Банные печи TMF с встроенным теплообменником

Сокращение ТО в названии банной печи TMF означает наличие встроенного теплообменника. Благодаря новой конструкции вода в теплообменнике нагревается непосредственно пламенем, а не через стенку печи, что значительно сокращает теплопотери, расход топлива и время нагрева воды.

Банные печи TMF с встроенным теплообменником имеют на боковых стенках симметричные отверстия. С одной из сторон печи внутри топки устанавливается теплообменник, отверстия на противоположной стенке закрываются термостойкими заглушками.

Для монтажа системы нагрева воды по этой схеме Вам понадобятся:

1. Банная печь TMF с встроенным теплообменником, например, печь Ангара 2012 Inox Витра ЗК ТО Антрацит .

2. Соединительные трубы выбирайте с рабочей температурой эксплуатации не менее 95 °С и присоединительной резьбой G ¾.

3. Бак TMF «Байкал» выносного типа выпускается объемом 42/52/68/75/80л.

4. Три крана: для разбора горячей воды (6), для слива воды из системы (9) и трехходовой кран (7). Трехходовой кран присоединяется к трубе горячей линии и служит для разбора горячей воды до её попадания в бак, т.е. тогда, когда в баке вода ещё не нагрелась, а срочно надо кипяточку, например, чтобы венички залить.

Банные печи TMF с встроенными теплообменниками

Посмотреть все банные печи TMF с встроенными теплообменниками можно здесь . На этой же странице в фильтре слева Вы можете выбрать необходимый объём парилки, дровяные или газовые банные печи, материал топки — это может быть конструкционная сталь Carbon или хромсодержащая сталь Inox, конструктивную возможность топить печь непосредственно из парилки (короткий топливный канал) или печи, оснащённые удлинённым топливным каналом для топки из смежного помещения, а также цвет печи и дизайн дверцы — стальная дверца или дверца со светопрозрачным стеклом Витра.

Теплообменник для банной печи TMF на дымоход

Если Вы хотите увеличить КПД своей банной печи и использовать для нагрева воды тепло уходящих в дымовую трубу газов, Вам подойдёт теплообменник «самоварного» типа «Костакан» . Названный в честь озера на Камчатке, он имеет увеличенный объём и позволяет быстро нагревать воду в баках большого литража. Теплообменник «Костакан» устанавливается обычно первым элементом дымохода, чтобы снять тепло с самых первых горячих газов, а также для соблюдения разницы высот между теплообменником и баком.

Теплообменник «Костакан» выпускается в 4 модификациях для разного диаметра дымохода: Ø115 – 8л, Ø120 – 8л, Ø140 – 9л, Ø150 – 9л; присоединительная резьба у всех стандартная – G ¾.

Как видите, монтаж системы нагрева воды с выносным теплообменником идентичен монтажу системы нагрева воды с использованием банной печи с встроенным теплообменником.

Для эффективной работы системы нагрева воды, разница высоты между теплообменником и баком должна быть существенной — минимум 30см между верхним штуцером теплообменника и дном бака. Бывает, что соблюсти это требование не просто, так как потолки в банях невысокие, теплообменник установлен на печи достаточно высоко, а большинство баков для воды вертикальные.

Для таких случаев компания TMF производит горизонтально ориентированный выносной бак «Цеппелин» , формой и блеском напоминающий немецкие дирижабли жёсткой конструкции прошлого века, в честь которых и был назван. Греется он лучше, а обслуживать его гораздо удобнее. Большая длинная горловина позволяет легко залить в бак воду, почистить бак и обслужить штуцеры.

Меры предосторожности

Обращаем Ваше внимание, что любая система нагрева воды, как и сама банная печь, являются пожароопасными и требуют ответственного подхода во время эксплуатации, поэтому настоятельно рекомендуем внимательно ознакомиться с инструкциями к продукции TMF и строго соблюдать все меры предосторожности!

Вот основные требования по монтажу и эксплуатации систем нагрева воды в бане с использованием теплообменников:

  • Запрещается эксплуатировать печь с пустым теплообменником и баком для горячей воды или неподключенной системой нагрева воды.
  • Запрещается наливать воду в пустой бак, теплообменник или систему нагрева воды после растопки печи – необходимо дождаться полного остывания печи и бака.
  • Запрещается подключать к теплообменнику систему отопления. Для этого компанией TMF выпускаются натрубные отопители , по принципу действия идентичные теплообменнику «самоварного» типа, только предназначенные не для воды, а для горячего воздуха.
  • Дно выносного бака для горячей воды должно находиться выше уровня верхнего штуцера теплообменника не менее чем на 30 см.
  • При монтаже трубопроводов не допускается использование труб с рабочей температурой эксплуатации менее +95 °С . Рекомендуется устанавливать трубы для горячей воды под углом вверх не менее 30 ° , а для холодной – 1-2 ° . Не допускается провисание труб на горизонтальных участках. Соединительные трубы расширяются при повышении температуры воды, поэтому нельзя крепить их к стенам неподвижно.
  • Максимальная длина трубопровода для горячей воды – 3м.
  • Резьбовые соединения труб необходимо уплотнить сантехническим герметиком.
  • Заливайте в систему нагрева воды только чистую воду. Она должна соответствовать требованиям качества с точки зрения содержания солей, железа, извести и др. Запрещается попадание в бак разъедающих веществ.
  • Необходимо обеспечить максимально надёжное крепление бака для горячей воды к стене во избежание ожогов и травм. Стена должна выдерживать вес полностью заполненного бака.
  • Не наливайте в бак воду под самую крышку, иначе при закипании вода может выплеснуться наружу. При закипании необходимо слить горячую и добавить холодную воду.
  • Запрещается эксплуатировать бак для горячей воды под избыточным давлением, отличным от атмосферного. Не допускается при эксплуатации печи с встроенным теплообменником превышать рабочее давление в системе нагрева воды более 0,05 Мпа (0,5 кгс/кв.см). Опрессовка системы более высоким давлением должна производиться при отключенном теплообменнике.
  • Запрещается использовать теплообменник и неисправный бак, имеющие видимые повреждения и/или протечки. Запрещается использовать систему нагрева воды, если нарушена возможность для циркуляции воды.

Итак.

Итак, использование теплообменника для нагрева воды в бане — отличный вариант. Выбор между встроенным в печь теплообменником и теплообменником «самоварного» типа на дымоходной трубе может быть обусловлен лично Вашими предпочтениями, размерами и конструкцией бани, желанием использовать для нагрева воды вместо тепла внутри топки тепло газов, «выходящих в трубу».

Теплообменник для трубы дымохода в баню

Чтобы проводить банные процедуры по всем правилам, вы должны решить вопрос с нагревом воды для помывки. Владельцы, которые остаются верны традициям, не особо задумываются над этим и еще на этапе проектирования бани предусматривают в ней каменку. Однако вы можете избежать трудоёмкой работы по ее топке, если выберите современное решение — электробойлер. Правда, и здесь есть свои сложности.

  • Для чего нужен теплообменник?
  • Принцип работы
    • Змеевик
    • Наружный теплообменник
  • Устройства отбора тепла у дымовых газов
  • Установка теплообменника
  • Заключение

Вам придется выбрать подходящую модель отопителя с теплообменником. Но вы можете сэкономить, если решите сделать его своими руками. Но для того чтобы это устройство хорошо выполняло свои функции, вам не помешает вначале узнать о назначении теплообменника и о правилах его установки.

Для чего нужен теплообменник?

Подавляющее большинство сооружаемых в банях печей нельзя назвать экономичными. И причина такой расточительности связана с требованиями, которым они должны удовлетворять:

  • Банная печь должна достаточно быстро нагревать парную до высокой температуры;
  • Каменка должна иметь компактные размеры;
  • Для любой бани печь – обязательный элемент;
  • Сооружаемая в бане печь рассчитана на периодическую эксплуатацию.

Учитывая все эти требования, становится понятно, что банные печи должны иметь такую конструкцию, чтобы за минимальное время разогревать топку до высокой температуры и поддерживать ее в течение заданного временного промежутка. Но во время работы каменки довольно большое количество тепловой энергии уходит впустую через дымоходную трубу. Однако при правильной организации системы обогрева можно сделать так, что эта энергия может использоваться для подогрева воды для помывки или отопления смежных с парилкой помещений.

Все вышесказанное не относится к кирпичным колпаковым печам Кузнецова, которые очень популярны у наших соотечественников. Они имеют очень продуманную конструкцию, благодаря которой демонстрируют очень экономичный режим работы. В результате такая печь на протяжении многих часов может поддерживать тепло в парной и одновременно с этим использоваться для отопления соседних комнат. При желании можно найти специальные разновидности банных печей, оборудованные водяным теплообменником.

Добиться большей экономии от банной печи можно, если начать использовать выделяемое в процессе сжигания топлива тепло. Такую возможность предлагают современные печи со встроенным змеевиком. Если же у вас в бане уже работает отопитель без водяного контура, то вам нужно только установить самодельный или заводской теплообменник. В этом случае можно будет сэкономить на покупке бойлера и не оплачивать крупные счета за израсходованную электроэнергию.

Принцип работы

Современные теплообменники могут отличаться друг от друга принципом подогрева воды, на основании чего их можно разделить на несколько типов:

Читать еще:  Баня из керамзитобетонных блоков своими руками: пошаговая инструкция и лучшие проекты с 52 фото и 2 видео

  • Змеевик, установленный внутри отопителя;
  • Наружный теплообменник, выполненный в виде прямоугольного бака, нагрев которого обеспечивается за счёт контакта со стенками печи;
  • Наружный водяной контур, высокую температуру нагрева которого поддерживают дымовые газы.

В продаже можно встретить и такие модели, в которых в конструкции уже установлен бак для воды из нержавейки. Однако теплообменник подобного типа работает так же, как и змеевик.

Змеевик

Первый тип воздушного теплообменника на дымоход — стальной змеевик, который установлен непосредственно в топливнике. Он имеет такое расположение, чтобы избежать прямого контакта трубы с пламенем. Иными словами, его устанавливают на некотором расстоянии от зоны самой высокой температуры. Лучше всего, когда этот элемент расположен на пути отходящих продуктов сжигания топлива. В этом случае можно будет не беспокоиться о возможном его прогорании, а это гарантия его длительной службы. У встроенного змеевика на выходе предусмотрены патрубки, которые позволяют подключить трубы, ведущие к выносной накопительной емкости.

Плюсом теплообменников этого типа является минимальное время нагрева воды. Однако эффективность их работы не впечатляет.

  • Для нагрева используется тепло, забираемое у топки, а это приводит к уменьшению мощности отопителя. В результате увеличивается время отопления парной, а это увеличивает и расход топлива.
  • Остается нерешенной главная проблема — раскаленные дымовые газы будут продолжать все так же, не принося никакой пользы, вылетать в трубу. Из-за этого КПД агрегата находится на довольно низком уровне, который не превышает 50%.

Правда, все вышесказанное не относится к кирпичным банным печам, оснащенным теплообменником и несколькими ходами движения дымовых газов, которые служат для поддержания комфортной температуры в предбаннике и моечной.

Наружный теплообменник

Другой разновидностью теплообменника на дымоход, которая позволяет передавать печное тепло воде, является наружный навесной бак из нержавеющей стали. Как правило, его устанавливают на одну из боковых стенок топливника, а нагрев обеспечивается за счет выделяемого ею инфракрасного излучения. Преимуществом этого варианта является простота установки, однако пользоваться таким теплообменником не очень удобно. Здесь проявляется недостаток, присущий первому типу теплообменника, заключающийся в прямолинейном отборе тепла, и вдобавок к этому в подвесной бак приходится постоянно добавлять холодной воды.

Устройства отбора тепла у дымовых газов

Чтобы использовать с пользой выходящие в трубу дымовые газы, достаточно установить на дымоход водяной теплообменник самой простой конструкции. В результате можно увеличить эффект от сжигания дров до 60%. Нужно учесть, что это приспособление никоим образом не затрагивает работу печки, поэтому на отопление парной затрачивается столько же времени, как и обычно. Это же можно сказать и про необходимое количество топлива. Из плюсов теплообменников подобного типа стоит отметить то, что их высокий КПД обеспечивается благодаря отбираемому у продуктов сгорания теплу, что приводит к их постепенному охлаждению.

Этот принцип работы теплообменника давно взяли на вооружение большинство компаний, специализирующихся на производстве металлических банных печей. Предлагаемые ими изделия имеют в своей конструкции бак для воды открытого типа, который устанавливается непосредственно на дымоходную трубу. Потребителям теплообменник подобного типа интересен из-за низкой стоимости, хотя в процессе пользования ими возникают определенные неудобства. Это связано главным образом с необходимостью регулярно доливать воду по мере ее использования или испарения, когда она нагревается до температуры кипения.

Среди всех доступных на сегодняшний день вариантов нет равных по эффективности конструкции с теплообменником на дымоходе, которая выполнена в виде проточного нагревателя небольшой емкости — как правило, 5-10 л. Для обеспечения правильной работы к нему при помощи патрубков подключается система с выносным резервуаром-накопителем. Используемый выносной бак может иметь вместительность порядка 60-120 л, однако в каждом случае необходимо подбирать свой резервуар с учетом мощности отопителя. В течение времени, пока будет топиться печка, вода в резервуаре успевает нагреться до комфортной для помывки температуры.

Еще стоит рассмотреть комбинированные модели для бани, которые представляют собой обычную банную печь с теплообменником, установленным в топке, имеющим дополнительно бак на дымоходе. Для объединения этих элементов в единую систему используется схема подключения из трубопроводов, поэтому в контуре нагрева присутствует вместо одного два нагревателя. Подобное устройство было предложено производителями с учетом всех преимуществ и недостатков других прошлых модификаций. Однако для использования этой печи необходим отдельный накопительный резервуар, так как нагрев воды в баке происходит достаточно быстро.

Установка теплообменника

Если вы хотите избежать трудоемкой работы по монтажу, то вам следует приобретать металлическую печь, укомплектованную теплообменником. Выполнить эту работу достаточно просто — нужно только внимательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации и произвести сборку в точности со схемой. В завершение вам останется лишь подключить ее к системе.

Совсем иначе дело обстоит, если вам необходимо подключить водяной контур к газоходу или топке кирпичной печи. В этом случае вам потребуется изготовить регистр, для которого вы можете использовать черную толстостенную трубу или нержавейку. После этого вам останется только встроить его, ориентируясь на заранее разработанный проект печи.

Изучая отзывы об изготовлении и установке печей своими руками, можно найти рекомендации отдельных пользователей о том, что оптимальной для теплообменника является площадь поверхности 1 м 2 . Однако это не может быть универсальным ориентиром из-за различий в конструкции печей. К тому же выполнить расчет этого показателя обычному пользователю непросто. Поэтому лучше изготовить самодельный змеевик, подобный тому, которым комплектуются готовые банные печи. Иными словами, вам необходимо вначале узнать технические характеристики изделия любого производителя той же мощности, что и у вас, не забыв учесть площадь поверхности теплообмена.

Если же вас заинтересовали модели дымоходных теплообменников, работающих по принципу водяного экономайзера, то у вас есть два пути — купить у производителя или изготовить самостоятельно, собрав конструкцию из двух труб разного диаметра. Но здесь вам нужно помнить о следующем: делая контур большой протяженности, вы тем самым повышаете его эффективность обмена теплом с дымоходной трубой.

Заключение

Обычно при строительстве бани владельцы не особо задумываются о конструкции печи. Однако каменка является не очень экономичным отопителем, но при правильном подходе к ее сооружению можно добиться повышения КПД. Эту проблему можно решить с помощью теплообменника, который можно приобрести или же сделать самому.

Но и здесь вы должны учесть следующий момент — в теплообменниках для бани используется резервуар, в котором вода очень быстро нагревается и испаряется, а это требует постоянного залива в него новой порции холодной воды. Поэтому перед выбором варианта теплообменника вам необходимо тщательно изучить особенности его конструкции, чтобы не столкнуться с другими проблемами.

Теплообменник для банной печи: виды и особенности

Теплообменники – устройства, в которых тепло передается от одного вещества другому. В банных печах энергия горячего воздуха передается воде, которая находится внутри. Второе название таких устройств – водяной контур. Сами эти устройства могут быть разных форм и типов. Использоваться могут как для организации водяного отопления, так и для получения горячей воды.

Для нагрева воды в банных печах чаще встречается небольшой бак или металлическая изогнутая труба (змеевик), расположенные внутри топки, но не имеющие непосредственного контакта с огнем. Есть еще один вид – водяные рубашки.

Печи для бани с теплообменником могут не только греть воды для душа, но и для водяного отопления

Принцип работы водяного теплообменника строится на том факте, что вещество (в данном случае вода) более высокой температуры поднимается вверх. Так как система представляет собой замкнутый контур, то происходит постоянный круговорот воды: горячая поднимается вверх по одной трубе, на ее место приходит холодная по другой. Таким образом, постепенно происходит повышение температуры во всей системе. Время нагрева при этом зависит от многих факторов:

Теплообменник-змеевик из меди

  • от исходной температуры (зимой, когда жидкость холодная времени требуется больше);
  • объема воды в системе;
  • мощности печи и интенсивности горения.

Змеевик для печей

Один из самых простых в изготовлении теплообменников – змеевик. Все что нужно – найти трубу из достаточно пластичного металла. Чаще всего используется медь или алюминий, так как оба металла стойки к коррозии и легко гнутся. Затем труба изгибается, причем форма в принципе может быть любая.

Для того чтобы вода активно двигалась самотеком (без насоса) общая протяженность змеевика не должна превышать 3 метров (это с учетом соединения до выносного бака). Создавая свой теплообменник, «примеривайте» его к печи: он не должен соприкасаться с открытым пламенем, а нагреваться должен раскаленным воздухом. На концах нарезается наружная резьба, к которой затем подсоединяются через фитинги выносной бак.

Змеевик может располагаться не только внутри топки, но и снаружи. Обматывать печку вряд ли стоит, а вот металлический дымоход греть воду будет достаточно эффективно. Ведь если печь без камеры дожига, то температура на выходе топки может быть до 500 о С. Пример такого теплообменника на трубе смотрите на фото.

В самом простом варианте теплообменник может иметь вид подковы. Тогда использовать можно и нержавейку – так ее можно согнуть. Например, на видео ясно видна подобная форма, которую использовали в печи для бани «Витра» (видео о том как перенести теплообменник в печи Vitra с левой боковой панели на правую ищите в конце статьи).

Простейший вид теплообменника для банной сети — изогнутая трубка с резьбой на концах

Один из видов змеевика – регистр. Это, как правило, сварная конструкция из труб, которая часто чем-то напоминает отопительные. Регистр для банной печи чаще всего варят из нержавейки, так как только она может длительное время переносить жесткие условия эксплуатации. Сварные конструкции имеют большой размер и вес, и потому их чаще устанавливают кирпичных печах. В железной печи не всегда можно найти место для размещения небольшой трубки-теплообменника, не то что громоздкой сварной конструкции. А при проектировании кирпичных банных печей можно выделить место и под регистр.

Теплообменник-регистр. Такой в готовую металлическую печь не поставишь. Это вариант или для самодельной железной печи или для кирпичное (скорее так судя по размерам)

Иногда теплообменник выполнен в виде небольшой емкости с водой (объем до 3-х литров), который также располагается внутри топки без непосредственного контакта с огнем. Принцип его работы ничем не отличается от других. Чтобы служил такой бачок-теплообменник дольше, при изготовлении своими руками, постарайтесь сделать конструкцию так, чтобы было как можно меньше сварных швов. Например, возьмите лист нержавейки (толщины 1-2 мм достаточно) и на листогибе придайте требуемую геометрию. На корпусе шов будет всего один, плюс приварены будут боковые панели и входные патрубки.

Теплообменник для банной печи фирмы «Ермак» — уникальная конструкция

Изготавливая любой из теплообменников, расположенных внутри топки, нужно помнить, что отбирать без ущерба для обогрева помещения они могут не более 10% мощности печи. Так что чересчур большие регистры делать нерационально. Их и разместить сложно и они отрицательно скажутся на температуре воздуха в парной. Лучше рассчитать систему так, чтобы можно было за все время посещения бани подогреть воду несколько раз: вам ведь не нужны сразу 150 литров кипятка? Сначала надо немного горячей воды чтобы запарить веники, потом чуть больше, чтобы помыться перед парилкой, и затем еще некоторое количество, чтобы ополоснуться. В результате, нужны, может и 150 литров горячей воды, но порциями. Так зачем делать систему на 150 литров и ждать несколько часов, пока она будет приемлемой температуры, если можно сделать бак на 50-70 литров и несколько раз нагреть в нем воду, которая будет расходоваться по мере необходимости…

Водяная рубашка

Просто реализуется еще один теплообменник – водяная рубашка (водяной контур) на трубу. На участок дымохода наваривается труба большего диаметра с двумя патрубками для подачи/отведения воды. Принцип работы все тот же: горячая вода подымается вверх, вниз поступает из выносного бака более холодная вода.

Принцип организации водяной рубашки на трубу и ее подключение к выносному баку

Этот способ более привлекателен по нескольким причинам:

  • нагрев происходит за счет тепла, которое раньше просто улетало;
  • сделать такой теплообменник своими руками несложно, хотя есть и фабричные варианты;
  • установить можно на любой металлический дымоход и для этого не нужно разбирать печь и делать в ней отверстия;
  • теплообменник на трубе предупреждает проникновение газов из дымохода в помещение.

Все эти плюсы делают такое устройство достаточно привлекательным. Но есть у такого решения и минусы:

  • требуется полная герметичность швов;
  • при добавлении холодной воды может образовываться конденсат;
  • заливать воду в разогретую систему нельзя – может из-за разницы температур порвать стенки дымохода.

Водяной контур на печь делается аналогично, но в этом случае в емкость с водой строится вокруг корпуса. Практически всегда такой теплообменник делают на круглые печи. Во-первых, можно подобрать трубу большего размера и приварить дно и верх, что вряд ли удастся с прямоугольными печами, и во-вторых, по кругу вода движется легко и система эффективна, чего тяжело добиться при квадратном кожухе.

Теплообменник открытого сифонного типа

Очень интересный и эффективный вариант нагревать воду на печи, но, к сожалению, не очень распространенный. В печь вваривается наклонная труба, запаянная на конце. Ее второй конец — открытый срез — приварен в нижней части бака с водой. Когда вода налита в бак, часть ее попадает в трубу, расположенную в печи, где она нагревается вплоть до кипения. Выделяющийся при кипении пар пузырьками поднимается вверх. Попав в холодную среду пузырек лопается, передавая значительную часть тепла окружающей воде. Кроме того перенос тепла происходит за счет все той же конвекции (движения горячей воды вверх, а холодной вниз).

Сифонный теплообменник. Эффективный вариант, но редко используется

Одно из практических воплощений такого теплообменника представлены на фото. Конструкция несколько изменена, но принцип остался тот же.

Теплообменник для банной печи сделанный своими руками

В этом варианте бак располагается на подставке в соседней комнате. В стене и в одном боку печи проделано отверстие (печь стоит боком). Длина трубы такая, что она чуть не достает до противоположной стенки топки. Труба на конце запаяна, отверстие в печи немного большего размера, чем диаметр патрубка, не заизолирован и не уплотнен. Входное отверстие расположено достаточно низко – прямо на этот необычный теплообменник накладываются дрова, а затем после прогорания при необходимости на нее нагребаются угли.

Как соединить теплообменник с баком для воды

Владелец такого водяного теплообменника сифонного типа уже более 6 лет использует данный агрегат. Говорит, что дым не попадает в помещение. Иногда, если в парилку чересчур резко закрыть дверь, может небольшая порция дыма вырваться, но это случается очень редко и не приносит каких-либо неприятностей. Бак не рекомендует делать большим – удобнее несколько раз заливать воду, чем ждать, пока нагреется большой ее объем. Бак на фото имеет объем порядка 50 литров.

Чем и как соединять выносной бак и теплообменник

Хотя температура воды в теплообменнике при любой его конструкции не поднимается выше 100 o C, патрубки могут нагреваться до более значительных температур – они контактируют со стенкой печи. Потому желательно примерно 40-50 см от них устанавливать металлические трубы. Наверное, все та же нержавейка будет предпочтительнее: черный металл будет ржаветь, медь и алюминий – возможно, но достаточно проблематично. Далее можно использовать металлопластиковые трубы для горячей воды, возможно использование гофрированных или гибких шлангов в обмотке (которыми подключают бойлеры). Диаметр — дюймовые или ¾ дюйма. Меньший нежелательно – вода будет плохо циркулировать: в теплообменнике будет кипеть, а в баке останется холодной.

Для уплотнения резьбовых соединений применяйте специальные средства, которые выдерживают высокие температуры (например, тангит). При использовании фитингов стандартные прокладки заменяйте самодельными из паронита.

Подсоединяя теплообменник на трубе или в печи с выносным баком, обязательно сделайте в самой нижней точке системы кран для слива. Он пригодится, когда будете консервировать систему на зиму: чтобы все не разорвало от замерзшей воды, ее (воды) не должно остаться ни капли. Если же баня у вас отапливаемая, кран все равно нужен — если вода застаивается, она приобретает неприятный запах.

Еще один нюанс: трубы на горизонтальных участках должны иметь небольшой уклон в сторону печи. Нюанс небольшой, но на работоспособности системы сказывается очень сильно. Потому обеспечьте небольшой наклон (1-5 градусов).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector