Качество обогрева напрямую зависит от него! Теплообменник своими руками для отопления. Печной котел или теплообменник для печи своими руками Как сделать теплообменник для печи

Теплообменник для горячей воды – незаменимый элемент . Именно он передает тепло холодной воде, тем самым нагревая ее и обеспечивая жильцов бесперебойным горячим водоснабжением. От продуктивности работы теплообменника напрямую зависит не только комфорт домочадцев, но и долговечность обогревательных приборов, поэтому очень важно, чтобы агрегат был выполнен качественно. Ввиду этого многие задаются вопросом: стоит ли мастерить теплообменник своими руками или лучше не рисковать и приобрести уже готовый? Первый вариант, безусловно, сложнее, но он вполне реализуем, если детально разобраться, как сделать теплообменник: материалы, конструктивные особенности, монтаж – обо всем этом и не только пойдет речь далее.

Особенности и функции теплообменника

Прежде чем рассматривать основные моменты изготовления и монтажа теплообменника для горячей воды, абсолютно не лишним будет узнать, что же собой представляет этот агрегат и для чего он нужен.

Теплообменник – техническое устройство, соединяющее между собой два теплоносителя: холодный и горячий. Как правило, он имеет вид обычной трубной конструкции. Между носителями беспрерывно осуществляется передача тепла – от холодного к горячему, благодаря чему дом и обеспечивается горячей водой. Причем у теплообменника нет собственного источника тепла – он использует энергию, поступающую от системы отопления.

Таким образом, главная функция агрегата – подогрев холодной воды и получение на выходе горячей. Эффективность выполнения этой функции зависит от трех факторов:

температурная разница между двумя теплоносителями;
габариты теплообменника и, следовательно, площадь контакта носителей;
материал, из которого изготовлен теплообменник.

Пластинчатый теплообменник

Последний фактор важен не только в плане эффективности агрегата, но и в вопросе его изготовления и монтажа. Для выполнения теплообменника может использоваться пластик, сталь и чугун. Первый материал не всегда эффективен ввиду своей низкой теплопроводности. Что касается выбора между сталью и чугуном, то здесь следует сравнить характеристики двух материалов, чтобы определиться с наиболее подходящим.

Чугунный теплообменник

Плюсы тепловых агрегатов из чугуна:

Высокая теплопроводность – чугунные элементы быстро нагреваются и эффективно передают тепло от одного носителя к другому.
Медленное остывание – теплообменники из чугуна долгое время остывают, что дает возможность сэкономить на работе отопительной системы.
Долговечность – чугун устойчив к воздействию слабых кислот и к образованию накипи, поэтому он менее подвержен коррозии, нежели многие другие металлы, что и обеспечивает длительный срок службы теплообменника.
Возможность увеличения функциональности – уже после установки агрегата к нему можно нарастить новые чугунные секции, тем самым увеличив мощность теплового оборудования.

Минусы чугунных теплообменников:

Громоздкость – чугунные агрегаты отличаются внушительным весом, что усложняет их эксплуатацию и обслуживание. При этом, чем больше масса теплообменника, тем выше его мощность.

Совет. Обязательно учитывайте вес чугунного теплового прибора при выборе места для его установки – важно, чтобы монтажное основание было очень прочным.

Хрупкость – несмотря на большой вес, агрегаты из чугуна боятся механических ударов: они быстро обзаводятся трещинами, сколами и прочими деформациями.
Низкая устойчивость к температурным перепадам – хоть чугун и выдерживает максимально высокие температуры, от резких термических изменений на поверхности теплообменника могут появляться трещины, что чревато значительным снижением его работоспособности.

Стальной теплообменник

Преимущества приборов из стали:

Повышенная теплопроводность – как и чугун, сталь оперативно нагревается и отлично передает тепло холодному носителю.
Низкий вес – стальные теплообменники не утяжеляют общую систему отопления, поэтому их можно использовать для обеспечения горячего водоснабжения в домах большой площади.
Ударопрочность – стальные конструкции очень крепкие, поэтому им не страшны механические повреждения.
Устойчивость к термическим изменениям – сталь без последствий выдерживает резкие перепады температур внутри системы.

Недостатки стальных теплообменников:

Восприимчивость к коррозии – для стали характерна низкая устойчивость к кислотным средам, что значительно сокращает срок эксплуатации теплообменника.
Невозможность увеличить мощность устройства путем добавления новых секций.
Быстрое остывание – сталь быстро отдает температуру, что увеличивает расходы на топливо.

Совет. Для изготовления качественного и долговечного теплообменника рекомендуется использовать трубы из жаропрочной стали диаметром не меньше 32 мм и толщиной стенки 5 мм и более.

Изготовление теплообменника

Конструктивно теплообменники для горячей воды могут быть двух видов: внешние и внутренние. К первым относятся подкова и змеевик. Подкова очень легка в исполнении, но не отличается высокой мощностью: для ее изготовления нужно просто сварить две чугунные или стальные трубы – в результате вы получите агрегат с маленькой площадью контакта носителей и, следовательно, с низкой мощностью нагрева поступающей холодной воды.

Более удачным вариантом внешнего теплообменника будет змеевик – он изготавливается посредством сварки нескольких труб: чем больше труб вы используете, тем мощнее будет агрегат.

Внутренний теплообменник представляет собой бак, в который помещается трубка, нагревающая поступающую в нее воду. Чтобы смастерить такой прибор своими руками, вам понадобится:

стальной бак для воды;
стальная или чугунная трубка;
анод;
регулятор мощности.

Изготовление теплообменника не займет много времени: скрутите трубку в спираль, закрепите ее на стенках бака, а затем сделайте в емкости два выхода: нижний – для холодной воды, верхний – для горячей.

Наружный теплообменник

Монтаж теплообменника

Когда все компоненты готовы, можно приступать к монтажу теплообменника. В случае с внешним агрегатом работа выполняется следующим образом:

на входе и выходе сваренной конструкции нарежьте резьбу;
с помощью муфты соедините вход теплообменника с системой отопления
используя аналогичную муфту, соедините выход теплообменника с трубой горячего водоснабжения.

Внутренний теплообменник монтируется по такой схеме:

вблизи батарей отопления установите бак с трубкой-термонагревателем;
рядом с трубкой внутри бака установите анод;
через нижний выход проведите в бак трубу отопительной системы, а через верхний – трубу, которая будет забирать холодную воду.

По желанию можете подключить к нагревательной трубке регулятор мощности, а к нему – термостат для управления температурой нагрева воды.

Важно! Верх и низ стального бака должны быть запаяны, чтобы предостеречь попадание в емкость воздуха, который будет забирать температуру, предназначенную для нагрева воды.

Как видим, даже столь сложный агрегат системы отопления, как теплообменник для горячей воды, вполне реально соорудить и установить своими руками. Главное – детально продумать каждый шаг: от выбора материала до финального подключения. Так что не пренебрегайте предложенной вам инструкцией – она поможет избежать ошибок в обеспечении собственного дома бесперебойной горячей водой.

Как изготовить теплообменник змеевик: видео

Теплообменник для системы отопления: фото

Для того, чтобы использовать печь для водяного отопления дома в ее конструкцию включают печной котел или теплообменник, с помощью которого тепловая энергия сгорания твердого топлива передается теплоносителю системы. Они могут быть самых разных конструкций. В этой статье мы рассмотрим некоторые из них, а также то, как можно изготовить печной котел или теплообменник для печи своими руками.

Эффективность теплообменника для печи

Для того, чтобы определиться, какой теплообменник для печи выбрать и какая конструкция эффективнее, необходимо, первоначально, выяснить что же на его эффективность влияет. Можно выделить такие основные факторы, влияющие на его теплопередающую способность:

площадь его поверхности, чем она больше, тем большее количество энергии передается;
теплопроводность материала, из которого он изготовлен;
разница температур – чем она больше, тем больше передается энергии.

На основании этого можно сделать следующие выводы:

Конструкция печного котла или теплообменника для печи должна быть такой, чтобы площадь его соприкосновения со средой с высокой температурой (пламенем или горячими газами) была максимальной. Исходя из этого, можно заключить, что конструкции котлов тех же размеров, изготовленные из труб будут более эффективными, чем такие же – из листового металла. Хотя здесь имеет значение и частота расположения труб и их диаметр. Чтобы не гадать, необходимо просто подсчитать суммарную площадь поверхности теплообменника, которая будет контактировать с горячей средой – чем она получится больше, тем лучше. Сделать это сможет даже школьник.
Для изготовления теплообменников необходимо использовать материалы обладающих хорошей теплопередающей способностью. Но кроме этого, они должны выдерживать температуру и агрессивность той среды, из которой он будет забирать тепло (топливник или дымоход). Из доступных материалов, это может быть сталь или чугун. Хотя чаще всего используется именно сталь: в виде труб или листовая. Это объясняется, как наличие широкого ассортимента ее профилей и толщины, так и относительной простотой работы с ней: ее несложно сваривать или изгибать для получения конструкции выбранной формы. С другой стороны, чугун более устойчив к агрессивной среде, но это хрупкий материал, не терпит ударов и резких изменений температуры, поэтому для изготовления теплообменника могут использоваться только готовые отлитые секции. Одним из примеров такого теплообменника может быть его конструкция, изготовленная из секций обычного чугунного радиатора, рассмотренная ниже.
Для обеспечения надежной естественной циркуляции теплоносителя имеет значение разница температуры теплоносителя на его входе и выходе, чем она больше, тем лучше будет циркуляция. Поэтому входной патрубок, подающий «холодную» воду (обратка) и выходной, с нагретой водой, должны располагаться на разных уровнях: первый у основания, а второй – в верхней части камеры, где происходит теплообмен (топливник, дымоход, колпак печи). При использовании циркуляционного насоса и принудительной циркуляции это может быть не так важно, но и в этом случае для печных котлов необходимо обеспечивать максимальную естественную циркуляцию. Так как в отопительных устройствах использующих твердое топливо, к которым относятся и печи, практически никогда принудительная циркуляция не применяется в чистом виде, а только совместно с естественной, с возможностью переключения с одного режима на другой в случае отсутствия электроэнергии (используя байпас). Да и при наличии условий для нормальной циркуляции циркуляционному насосу легче создавать принудительную.

Теперь рассмотрим несколько конструкций печных котлов или теплообменников для печи с водяным контуром , из разных материалов, разной сложности, но которые вполне можно изготовить своими руками, если иметь некоторые навыки работы с металлом и умение проводить сварочные работы. В крайнем случае, можно выбрать компромиссный вариант: подобрать наиболее подходящую конструкцию, подготовить материалы: листовой металл или трубы необходимых размеров и толщины, а сварочные работы поручить опытному сварщику.

Конструкции теплообменников для отопительных печей

Особенностью теплообменника для отопительной печи, располагаемого в топливнике, является то, что в его верхняя часть обычно закрыта полкой из листового металла или трубами. Так как максимальная температура пламени в его верхней части, таким образом, достигается максимально эффективный забор тепла и передача его теплоносителю. Его конструкция и размеры должны быть такими, чтобы обеспечивать максимальную эффективность водяного контура, но при этом не препятствовать загрузке и нормальному горению топлива.
Такие печные котлы могут быть изготовлены из листового металла толщиной 4-5 мм, круглых труб диаметром 32-57 мм, или труб прямоугольного сечения 30-40х50-60 мм. Лучше всего, если используемые для этого трубы будут бесшовными. В противном же случае, линии швов необходимо расположить в сторону кирпичной кладки и предварительно проварить сваркой.

В зависимости от формы перекрытия топливника такие теплообменники могут вверху быть ровными (при перекрытии плоскими чугунными плитами) или дугообразными (при арочном кирпичном перекрытии).

Ниже представлены возможные варианты для отопительной печи с плоским перекрытием топливника:

Рис.1 Теполообменник для отопительной печи из листовой стали толщиной 4-5 мм.

Кроме того, возможны вариант с комбинированием листового железа и труб, как на фото слева. Здесь верхняя сплошная полка заменена рядом из круглых труб. При этом, как в первом варианте, так и во втором "обратка" и подающая труба могут привариваться сбоку (с одной стороны или с разных) или сзади, в зависимости от расположения печи и схемы разводки труб водяного отопления.

Возможен также вариант, когда и боковые стенки такого теплообменника также будут заменены трубами, круглого или прямоугольного профиля, при этом они могут быть расположены и вертикально и горизонтально.

Для отопительной печи с арочным перекрытием топливника возможен такой вариант котла из труб:

Такой формы регистр можно использовать даже для устройства водяного контура в русской печи . В этом случае кривизна изгиба труб должна соответствовать своду ее варочной камеры.

Конструкции котлов для отопительно-варочных печей

Теплообменники для отопительно-варочных печей или кухонных плит отличает то, что их верхняя поверхность должна быть полностью или частично открытой, для доступа пламени к варочной плите. Боковые же поверхности таких печных котлов могут быть также изготовлены из листовой стали («книжка») или труб.

В случае расположения теплообменника вне топливника, его конструкция для отопительных и отопительно-варочных труб может быть одинаковой. Здесь уже большее значение имеет вид, конструкция и размер места, где теплообменные регистры будут устанавливаться, то есть, дымовых каналов или при их отсутствии (колпаковые печи), размеры колпака.

Для отопительно-варочных печей или кухонных плит возможны такие конструкции из листового железа и труб (фото или рис. 2 ниже).

Возможен также вариант только из труб круглого и прямоугольного профиля (рис.3).

Рис. 3 Вариант регистра из труб: 1 - трубы прямоугольного профиля 40х60х4 мм; 2 - круглые бесшовные трубы наружным диаметром 40 или 50 мм и толщиной стенки 4-5 мм; 3 - круглые трубы диаметром 32 или 40 мм; 4 - труба, подающая нагретую воду в систему водяного отопления диаметром 50 мм; 5 - "обратка" диаметром 50 мм; а, б, в, г - размеры, которые расчитываются в зависимости от требуемой мощности котла (см. ниже), а также принимаются в соответствии с размерами топливника и топочной дверки.

Также возможен другой вариант из труб круглого сечения для отопительно-варочной печи или кухонной плиты, как на фото слева, в виде двух горизонтальных контуров, соединяемых вертикальными трубками.

Возможен также еще и такой вариант теплообменника (котла, регистра) из круглых труб для отопительно-варочной печи или плиты:

Место установки: возможные варианты

Чаще всего, печные котлы устанавливаются в топливнике отопительных, отопительно-варочных печей или кухонных плит. Если в случае с кухонной плитой другого варианта, практически нет, то для печей возможно и другое его расположение и, по мнению некоторых специалистов, более эффективное – вне топливника. Потому что при традиционном расположении теплообменника в топливнике, циркулирующая в нем вода снижает в нем температуру и, таким образом, ухудшает условия сгорания топлива, что приводит к его неполному сгоранию, увеличению количества сажи и снижению КПД печи.

А максимальный эффект получается, когда вода в контуре теплообменника двигается навстречу тепловому потоку, то есть более холодная ее часть должна контактировать с печными газами, имеющими более низкую температуру, а более нагретая ее часть – с более горячими. Кроме того в этом случае уменьшается количество конденсата на поверхности теплообменника, что снижает его коррозию. При размещении печного котла в топливнике обеспечить такие условия сложно.

Решением может быть расположение теплообменника в колпаковом дымоходе печи или ее вертикальных дымооборотах (в зависимости от конструкции). Особенно привлекательно выглядит, с этой точки зрения, колпаковый дымоход. Горячие газы задерживаются в нем вплоть до остывания печи. Внутри него можно просто разместить теплообменник большого объема и площади соприкосновения с горячими газами, сваренный из труб, причем возможны разные его конструкции. Горячие газы в колпаке сначала поднимаются вверх, а потом опускаются вниз к выходу в дымовую трубу, по пути отдавая свою тепловую энергию печному котлу. Таким же образом можно продумать размещение регистра в вертикальных дымооборотах с движением дымовых газов вниз. Но при этом необходимо учесть, что их сечение должно быть достаточным, чтобы обеспечивать хорошую тягу.

Хотя в каждом конкретном случае, выбор варианта расположения необходимо рассматривать в зависимости от вида печи, ее конструкции и формы, а также вида и конструкции самого используемого теплообменника.

Как рассчитать мощность и размеры теплообменника для печи

Мощность теплообменника водяного контура печи, которая необходима для отопления помещений дома зависит от их площади (объема) и степени утепления ограждающих конструкций: самих стен, перекрытий, окон и дверей. Как средний показатель можно ориентироваться на 1-1,2 кВт на каждые 10 м 2 при высоте потолка 2,5-2,7 м. То есть для дома площадью 100 м 2 в среднем может понадобиться печной котел тепловой мощностью 10-12 кВт.
Мощность самого теплообменника зависит от площади поверхности соприкосновения с горячей средой (огнем или горячими газами). В среднем, считается что его удельная тепловая мощность составляет от 5 до 10 кВт с 1 м 2 площади соприкосновения такого котла, в зависимости от температуры омывающих его горячих газов и температуры воды на его входе и выходе, которые во многом зависят от вида топлива и режима топки. Чтобы узнать полную мощность необходимо полезную площадь теплообменника умножить на удельную мощность:

Qу=k(T m -t m) , ккал/час, где:

K =12 ккал/час на 1 о С – коэффициент теплопередачи от нагревающей среды к теплоносителю через стальную поверхность;

Т m - средняя температура нагревающей среды (макс.+мин./2), о С;

t m -средняя температура теплоносителя в регистре (входящая+выходящая/2), о С.

Если печь будет работать постоянно, например, на угле, тогда:

Tm=1000+600/2=800 о С.

tm=80+60/2=70 о С.

Qу=12(800-70)=8760 ккал/час или 10,2 кВт.

Если печь дровяная и будет работать периодически (около 2 часов), то и температура горячей среды будет ниже (максимум: 700 и 300 соответственно) и при той же температуре теплоносителя получим:

Qу=12(500-70)=5160 ккал/час или 6 кВт – максимум, что можно получить с 1 м 2 его поверхности.

Площадь регистра вычисляется в зависимости от его вида. Если он изготовлен из листового металла, то подсчитывается общая площадь, которая соприкасается с горячей средой. В случае использования теплообменника из круглых труб, их диаметр (в м) умножается на 3,14 и общую длину труб, соприкасающихся с горячими газами. Если трубы прямоугольные, берется периметр их сечения и также умножается на их длину. Если котел комбинированный, состоит из разных труб и листового металла, то по отдельности вычисляется их площадь, а потом суммируется.
Если известна общая требуемая мощность теплообменника, вид топлива и режим топки (а значит и удельная мощность), то легко можно определить требуемую полезную площадь будущего котла и его размеры, в зависимости из каких материалов он будет изготавливаться (труб или листовой стали):

S=Q общ /Q у , м 2 .

Теплообменник для печи или котла можно также изготовить своими руками из секций чугунных радиаторов, даже б/У. Если будут для этого использоваться секции старого радиатора, то перед сборкой их необходимо изнутри промыть слабым раствором соляной кислоты (6-7%), а затем чистой теплой водой, чтобы очистить их внутреннюю поверхность от всех отложений. Кроме этого, необходимо с помощью специального ключа разобрать радиатор на секции (даже новый) и заменить резиновые или картонные прокладки между ними асбестовыми нитями, пропитанными графитовой смазкой. После этого, рассчитав необходимое количество секций для теплообменника (площадь каждой около 0,25 м2) они соединяются в одну конструкцию.

Такой регистр может состоять из одного или двух рядов секций. Подсоединение труб системы отопления к такой конструкции осуществляется с помощью резьбовых соединение и соответствующих переходников, уголков и сгонов, также, как и при монтаже чугунных радиаторов, но для уплотнения резьбовых соединений, которые будут находиться под воздействием высокой температуры, необходимо также использовать асбестовые нити, а не паклю, как обычно.

После изготовления такого теплообменника, еще до установки в печь, необходимо проверить его герметичность, а для этого необходимо залить в него воду и убедиться в отсутствии протечек. Такой теплообменник будет иметь довольно большие габариты, поэтому эго лучше устанавливать не в топливнике, а в дымоходе или печном колпаке. Тем более, что чугун не терпит резких температурных скачков и при воздействии на него с одной стороны пламени, а с другой – холодной воды, он может дать трещину.

Облицовка и монтаж топки Supra

Любая система отопления в частном доме – это совокупность большого количества различного оборудования и приборов. Сказать, что какие-то из них важные, а какие-то менее важные, нельзя. Все должно в отоплении работать слаженно, от каждого узла зависит качество и эффективность работы системы в целом. В этой статье хотелось бы поговорить об одном очень важном элементе отопления, который обычно входит в состав нагревательного котла. Это теплообменный агрегат, в функции которого входит передача тепловой энергии от источника тепла к теплоносителю. Но наших читателей часто интересует вопрос, а можно ли сделать тот или иной узел самостоятельно, и если «да», то не повлияет ли это на качество конструкции. Поэтому здесь мы будем говорить о том, насколько сложен процесс изготовления теплообменника для печи своими руками.

Скажем прямо, домашние мастера сегодня что только не придумывают, какие только конструкции не предлагают, чтобы увеличить работоспособность системы отопления. И в первую очередь они обращают свое внимание именно на теплообменник.

Итак, функции теплообменного устройства – передача тепловой энергии. О чем это говорит? Только об одном, что материал, из которого теплообменник должен быть изготовлен, должен обладать самым высоким показателем теплопроводности. Чем быстрее тепло будет проходить через стенки прибора, тем быстрее и больше будет нагреваться теплоноситель. Поэтому есть необходимость рассмотреть некоторые материалы.

Материалы для теплообменников

Чаще всего теплообменник изготавливается, как трубная конструкция. Это и понятно, ведь труба уже в своем готовом виде имеет полость, по которой может двигаться вода или другая жидкость. А соответственно трубы, изготовленные из разных материалов, могут быть использованы в процессе изготовления теплообменника.

Пластиковые трубы, сюда же входит и металлопластик. Если их сравнивать со стальными трубами, то можно отметить, что их теплопроводность раз в двести ниже, по сравнению со сталью.
А вот медная труба имеет более высокую теплопроводность, чем стальная. И разница эта составляет в 7,5 раз.

Теперь представьте, сколько метров каждой трубы необходимо, чтобы они одинаково обеспечивали теплом проходящий по трубам теплоноситель. Навскидку получается так:

Металлопластиковой трубы нужно будет 4000 м.
Стальной – 25 м.
И медной всего лишь 3,5 м.

Конструкция теплообменника

Вот теперь становится понятным, какой материал лучше, а который вообще не стоит использовать. Сразу же оговоримся, что эти сравниваемые показатели берутся для труб одного диаметра. Единственный момент, который смущает в этом соотношении, это стоимость труб. К примеру, 3,5 м медной трубы практически стоит столько же, сколько 25 м стальной. К тому же сталь прочнее и лучше выдерживает тепловые нагрузки. Зато медь пластичнее, что позволяет избегать сложных монтажных и сборочных процессов и придавать теплообменнику различную форму, к тому же без большого труда. То есть, эти небольшие отклонения все же приходится учитывать, выбирая материал для изготовления теплообменника своими руками.

Медные теплообменники

Печь с медным теплообменником, конечно, работает в несколько раз эффективнее. Показатель пластичности материала дает возможность минимизировать его размеры, к примеру, скручивая в спирали. Кстати, сам размер теплообменника никоим образом не влияет на работоспособность прибора, ведь в данной конструкции наиважнейшим показателем является площадь отбора тепла. А, значит, чем больше витков спирали будет в приборе, тем больше площадь соприкосновения.

Изготовлен из меди

В настоящее время самодельный медный теплообменник может работать по-разному. Есть два пути нагреть теплоноситель:

Пропустить его по внутренним полостям, передавая тепловую энергию от внешнего источника. Так в основном работают все традиционные отопительные котлы и печи.
Пропустить теплоноситель по межтрубному пространству, а по внутренним полостям теплообменника пропустить энергоноситель, к примеру, насыщенный пар.

То есть, технология нагрева теплоносителя будет зависеть от того, какой источник тепла вами будет использован. Кстати, такие системы могут работать не только на нагрев, но и на охлаждение.

Стальной вариант

Стальные теплообменники для печи изготовить своими руками непросто. Для этого домашний мастер должен владеть навыками работы со сварочным аппаратом и другими слесарными инструментами (особенно болгаркой). Такое устройство требует основательного подхода. К примеру:

Стальная конструкция

Для изготовления своими руками теплообменника требуется труба из жаропрочной стали с толщиною стенки не меньше 5 мм.
Проварить такую толщину и не оставить раковин или других дефектов может квалифицированный сварщик.
Необходимо подобрать конструкцию узла, чтобы она точно подходила к конструкции камеры сгорания котла. И не только по размерным показателям, но и по форме, и по точному и равномерному расположению деталей и частей. Здесь необходимы уже инженерные знания.
Необходимо разбираться в вопросах теплотехники. Небольшая ошибка может привести к тому, что теплообменник вроде бы находится в зоне отбора тепловой энергии, а ее оказывается недостаточно для обеспечения отопительной системы дома.

Особенности конструкции

Чтобы вы смогли представить, как работает теплообменник, хотим предложить вам одну очень простую конструкцию, которая с недавних пор завоевала огромную популярность у дачников. По сути, это обычная солнечная батарея, потому что источником тепла будут являться солнечные лучи, которых в летнее время в избытке.

Принцип работы

Для этого вам потребуется деревянная площадка, которую лучше всего покрасить в черный цвет. Теперь на ней соберите змеевик из резиновых шлангов, стальных или медных труб, пластиковых труб. Это на ваше усмотрение, не забывайте о показателях теплопроводности. Соедините трубы в змеевик. Чем чаще витки, тем лучше. Один конец змеевика подсоединяется к водопроводу, второй к месту отбора горячей воды. К примеру, к смесителю летнего душа.

Ставите площадку под наклоном так, чтобы солнце всегда было направлено на нее. Вот вам готовый, дешевый теплообменник, изготовленный своими руками, который использует бесплатную солнечную энергию.

На этом примере видно, что собой представляет теплообменник для печи, как он работает. Самое главное, что сделать его своими руками несложно. Важно знать его конструкцию, размеры и выбрать материал для изготовления.

Сложные конструкции

Выше уже говорилось о том, что существует достаточно большое количество теплообменников, отличающихся друг от друга чисто конструктивными особенностями. Рассмотрим еще два вида, которые сильно отличаются от змеевика.

Есть теплообменник, который называется водяная рубашка. В этом случае процесс теплового обмена происходит от одной емкости к другой. И неважно эти емкости частично закрытые или открытые полностью. Устройство такой печи с теплообменником состоит в том, что одна емкость вставлена в другую. Кстати, данный вид встречается чаще всего в твердотопливных котлах небольшой производительности.

Вид теплообменника

Неплохое устройство, где-то даже экономичное. Но есть у него один недостаток – такое теплообменное устройство не может работать при большом давлении теплоносителя. То есть, такие котлы могут быть использованы только в системах с естественной циркуляцией теплоносителя. Своими руками изготовить теплообменник данного типа сложно, конечно, если вы – сварщик высокого разряда, то проблем не должно быть.

И самая сложная конструкция, но и самая эффективная – это теплообменник под названием трубная доска. По сути, это три разных объема:

Два представляют собой емкости.
Третий – это трубная система, соединяющая эти резервуары.

Почему сложная? Представьте себе две вертикально стоящие емкости с прямоугольным или цилиндрическим сечением, а их соединяет огромное количество труб.

Во-первых, обе емкости должны быть герметично сварены. Для их изготовления обычно используются металлические листы толщиною не меньше 5 мм.
Во-вторых, соединяются они стальными трубами, под каждую из которых в емкостях вырезается отверстие соответствующего диаметра.
В-третьих, все трубы с двух сторон привариваются к резервуарам. Наверное, не надо даже напоминать, что сварочные швы должны быть на самом высоком уровне.

Так вот вся эта конструкция работает на отбор тепловой энергии от внешнего источника. Но основная часть отбирается все же в трубной части узла. Кстати, эта конструкция может быть собрана как из стальных труб, так и из медных. Второй вариант сложнее, потому что придется проводить развальцовку каждого края трубы, а процесс этот непростой и под силу не каждому домашнему мастеру. Тем более, что разговор идет о герметичной конструкции.

Что еще можно предложить

Схема устройства

Теплообменник можно сделать своими руками из разных узлов и приборов. К примеру:

Из любых радиаторов отопления. Здесь важно, чтобы они не подтекали.
Подойдут и полотенцесушители.
Радиаторы от автомобилей или их печек. Здесь важнее их количество за счет небольших размеров.
Можно использовать проточные водонагреватели. Кстати, отличный вариант, в котором ничего не надо будет переделывать.

Заключение по теме

Из всего вышесказанного можно сделать одно очень важное заключение. Сделать своими руками теплообменник и поставить его в печь – не самое сложное дело. Конечно, необходимы будут знания и опыт работы с инструментами. Но сама же конструкция узла не очень сложная. Если правильно подобрать размеры и принять во внимание все, о чем шла речь в данной статье, то изготовленный вами прибор будет работать эффективно.

Описание теплообменника

На строительном рынке продается множество электрических генераторов тепловой энергии, работающих от разного топлива. Однако иногда практичнее использовать традиционные печи. Например, в тех случаях, когда дом расположен в отдаленных сельских местностях, где не исключены проблемы с подачей электричества или газа. Приемлемо размещение печи и в дачных строениях. А вот для того чтобы печь не только могла обогревать дом, но и обеспечивала вас горячей водой, правильным вариантом будет установка теплообменника.

Теплообменник представляет собой небольшой металлический бачок, объемом от 3 до 5л, с вмонтированными патрубками. Прибор нагревает поступающую холодную воду и отправляет ее к радиаторам и в съемный бак, вместительностью до 100 л, который дополнительно присоединяется к теплообменнику. Система работы предусмотрена таким образом, что, когда печь топится, то горячей водой обеспечивается и соседнее помещение, а в случае, когда баня не используется – вода автоматически сливается из системы. Непосредственно с огнем бачок не контактирует, а установку его производят в промежутке между печной топкой и конвектором. Печь растапливают в том случае, когда система собрана и заполнена водой.

Различают в основном 2 вида теплообменников: внутренний и внешний:

Внутренний теплообменник размещается непосредственно внутри печи. Прост в монтаже, однако в условиях печки из кирпича, добираться к нему сложнее. С металлической печью сделать это проще.
Внешний – выглядит как модуль дымохода и представляет собой трубу, спрятанную внутри герметичной емкости. Эта труба отводит от печи тепло. Такую конструкцию легко ремонтировать и проводить техническое обслуживание.

Любой вид теплообменника для банной печи нужно заполнять водой, а в некоторых случаях антифризом. Жидкость в них подается из навесного бака. Циркулируя ее естественным способом, осуществляется работа системы. Иногда для циркуляции применяют электрический насос. Однако специалисты рекомендуют использовать метод естественного движения воды в системе, плюс к этому лучше, если общая длина труб не будет превышать 3 метров, а толщина – не меньше 2,5 см.

Определение площади теплообменника производится исходя из общей площади помещения бани. Как правило, для обогрева стандартного помещения, площадью 2 кв.м. расходуется примерно 5 кВт электроэнергии. Во многом этот показатель зависит и от силы горения топлива в печи, от нахождения самого котла, да и когда процесс топки прекращается, то мощность котла стремительно снижается. Расчет площади поверхности теплообменника для печи нужно делать с запасом, для организации системы, способной поддерживать необходимую температуру в бане.

Принцип работы теплообменника

После растопки печи, вода в теплообменнике будет нагреваться. По мере повышения температуры жидкость медленно продвигается вверх по трубе. Из нижнего патрубка холодная вода попадает в теплообменник, нагревается и перемещается обратно в бак.

Категорически запрещено запускать в работу прибор «всухую», в противном случае он потеряет герметику и станет протекать. Избегать надо и использования в парилке пластиковых труб, так как при нагревании они выделяют токсичные испарения.

Отдельная разновидность теплообменников для печи применима для бани в качестве элемента дымохода. Расход тепла от сгорания топлива в таких приборах происходит более рационально. Основную тепловую энергию, которая идет для нагрева парилки, теплообменник, встроенный в печь, поглощает от топки печи. А вот устройство самоварного типа (то есть на трубе), чтобы нагреть воду использует тепло дымоходной трубы. В результате его эффективность высока.

Чтобы понять, как работает устройство, представьте себе бутылку с горячей водой, погруженную в холодную воду. Бутылка охлаждается, а вода наоборот, нагревается. По такому же принципу работает и теплообменник.

Простыми словами, это проложенный в бочке, свернутый отрезок трубы с двумя выходами, который нагревает или охлаждает жидкость. В качестве трубы подойдет медная отожженная труба. Она просто сгибается и к ней легко присоединяется резьбовая футорка.

Теплообменник для печи своими руками можно сделать по принципу водяной рубашки, когда обмен теплом осуществляется между вложенными друг в друга емкостями. Но такой тип устройства не специалисту в этом деле изготовить очень сложно.

В качестве деталей для теплообменника также может подойти старый полотенцесушитель или радиатор (возможно даже автомобильный), змеевик, регистр, коллектор или металлический бак. Газовые водонагревательные колонки б/у также годятся для этого. Выбор материалов для изготовления устройства зависит от возлагаемых на него обязанностей в дальнейшем.

Наиболее долговечный материал для теплообменника – это пищевая нержавеющая сталь. Она способна выдерживать высокие температуры, при этом ее характеристики остаются прежними. Цинк, например, при 200°С испаряется, а при более высокой температуре, становится опасным для здоровья из-за своих испарений. Поэтому теплообменники с оцинкованными профилями должны находиться под вашим наблюдением.

Конструкция теплообменников предполагает их изготовление как из листовой стали, так и из труб. Вторые, в свою очередь, имеют большую площадь нагрева. Теплообменник из труб чаще всего применяют в плитах, их размещают под варочной поверхностью. А в отопительных печах целесообразно устанавливать приборы из листовой стали, толщиной от 3 до 5 мм. Их длина индивидуальна и зависит от габаритов топливного отделения печи.

В чем польза теплообменников:

Благодаря использованию теплообменника, бак для горячей воды можно устанавливать подальше от печи.
Устройство обеспечивает быстрый нагрев жидкости и всей системы.
Теплообменник можно применять не только для работы в банной печи, но и в других отопительных и нагревательных оборудованиях.
Легко монтировать и демонтировать прибор.
При условии, что сварные швы теплообменника прочны и герметичны, он способен работать долго и надежно.
Теплообменник образует пар, нагревает воду, воздух в двух или трех помещениях.
Простой уход за прибором.
Высокий коэффициент полезного действия.
Можно устанавливать в любой бане.
Компактные размеры позволяют значительно экономить место.
Высокая мощность прибора и его быстрый нагрев.
Деформации при нагревании исключены.

Теплообменник для банной печи своими руками

Конструкция самодельных теплообменников для кирпичных печей бывает разнообразной. Наиболее приемлемый, недорогой и качественный вариант – это система из нержавеющей стали.

Ниже представлена элементарная схема теплообменника для кирпичной печи.

Технология изготовления:

В качестве основы прибора используйте листовой металл, толщиной от 2 мм.
Из металла изготовьте 2 резервуара: 1 - верхний цилиндрической формы, 2 – прямоугольной. Размеры рассчитываются индивидуально, в зависимости от размеров вашего банного помещения.
Соедините резервуары между собой трубами.
При помощи сварки заварите нижнюю трубу и заполните водой теплообменник. Выходное отверстие соедините с основной емкостью.
Заполните систему сжатым воздухом и проверьте герметичность швов.
Длину труб постарайтесь по возможности сделать минимальной. Это необходимо для того, чтобы большие потоки тепловой энергии быстро передавались теплоносителю.
Перед тем как монтировать устройство в общую систему, на выходной, а затем и на входной трубе, смонтируйте резьбы.
Все швы сделайте максимально плотными, без видимых зазоров.
Если в своем устройстве вы не предусматриваете насос, то система циркуляции воды должна осуществляться таким образом: из бака холодная вода по трубе подступает к печи, а горячая вода возвращается в бак. При этом трубы устанавливайте с соблюдением угла наклона от 2 до 5 градусов.
Для прогрева соседних помещений теплоизолируйте бак.
Слабое место теплообменника – это подверженность коррозии при контакте с влагой. Синтетические средства обработки металла не подойдут в данном случае, так как они обладают низкой теплопроводностью. Лучше изначально для изготовления системы применять более долговечные трубы из меди или стали.

Эксплуатация теплообменника

По советам мастеров теплообменники для дровяной печи не должны быть очень большими, с мощностью, которая соответствует мощности печи. Съемный бак надлежит подбирать средних размеров, чтобы за время, пока будет происходить топка, вода в нем успевала нагреться. В большом баке процесс нагревания растянется надолго. В горячую кирпичную печь с теплообменником не наливайте воду или делайте это с большой осторожностью. В качестве уплотнителя резьбы для соединения труб с теплообменником применяйте качественные и термоустойчивые материалы.

Если вы не планируете использовать насос в своей системе, то трубы надлежит располагать так: вода из съемного бака должна самотеком сливаться по трубе в печь и теплообменник, а оттуда – в горячем состоянии подниматься в бак. Система будет работать именно так, если вы расположите трубы под углом.

При изготовлении теплообменника для печи своими руками выбирайте жаропрочные материалы, для этого идеально подойдет качественная сталь.

Теплообменник для буржуйки своими руками

В домашних условиях сделать теплообменник на дымоход не сложно, для начала необходимо запастись инструментами:

2 листа металла - 35х35 см;
8 частей трубы (диаметр - 3,2 см, длина - 30 см);
труба (длина - 30 см, диаметр - 5,7 см);
лобзик по металлу;
маркер для отметок;
сварочный аппарат;
20-литровое ведро из стали.

Технология изготовления:

Первым делом изготовьте торцевые заглушки. Из листа металла вырежьте две окружности с радиусом 15 см. Маркером сделайте на них отметки для труб. В центре каждой круглой детали нужно расположить трубу диаметром 5,7 см. От этой трубы по кругу разместите 8 элементов диаметром 3,2 см.
Сделав правильную разметку, высверлите отверстия.
Чтобы выполнить сборку теплообменника правильно и легко, заранее можете заготовить фанерный шаблон толщиной 2 см.
Отрезанные трубы вставьте в отверстия, качественно приварите их сначала к одной круглой металлической плоскости, а потом, перевернув - к другой.

Приварив все правильно, у вас получится сердцевина теплообменника.
В качестве корпуса подойдет ведро из стали. Очистите его от содержимого, возможного налета и ржавчины. Лучше обжечь его изнутри и прочистить металлической щеткой.
При помощи шлифовальной машинки вырежьте дно ведра, патрубки соедините (входа и выхода). Для этого используйте части трубы для дымохода, которые можно приобрести в магазине.
В центре боковины конструкции сделайте отметку для входного патрубка и вырежьте отверстие ножницами.
На одном конце трубы сделайте насечку, а когда вставите трубу в ведро, загните насечки, закрепив трубу на корпусе. Входной патрубок установлен.
Далее в корпус поместите заготовленную ранее сердцевину, приварите ее и обработайте все швы специальным герметичным и огнеупорным средством.
Когда конструкция просохнет после герметика, покрасьте ее и оставьте высыхать на сутки.
Теплообменник для печи, сделанный своими руками, прицепите к дымоходу буржуйки.
При необходимости возле устройства можете установить вентилятор, чтобы теплый воздух циркулировал в помещении.
Готовый прибор может быть как переносным, так и стационарным.

Использовать любой отопительный прибор более эффективно позволит вот такой теплообменник воздушного типа. При его повышенном коэффициенте полезного действия можно сэкономить на топливе и на отоплении в целом. Как видите, сделать теплообменник самостоятельно не составляет больших затрат средств и времени при наличии качественных материалов, инструментов, и, конечно же, опыта.

__________________________________________________

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.