Теплообменником может служить обычный бак, вмещающий до 5 литров жидкости. Конструкцию можно легко сделать своими руками, имея навыков сварки. Внутрь монтируются патрубки. Такое устройство быстро нагревает воду и подает ее в другой бак или радиаторы. Очень удобно для обогрева помещения ил нагрева воды.
Теплообменники имеют разную форму и размеры. Выбор регистра зависит от особенности печи и необходимой тепловой мощи.
Каждая из конструкций, сделанная своими руками по индивидуальным эскизам уже будет уникальной и считаться одной из лучших. Выделяют две разновидности: внешние и внутренние. Их четкие характеристики описаны в следующей таблице:
fpm_start( "true" );
Водяная рубашка
Одной из наиболее распространенных конструкций считается теплообменник, который создан из 2 резервуаров. Надежная, но сложная модель известна под названием водяная рубашка. Емкости меньшего диаметра помещают внутрь резервуара большего размера. Однако самостоятельное выполнение теплообменника сопряжено с определенными сложностями. Поэтому перед созданием следует получить консультации у профессионалов.
Если владельцу трудно смастерить своими руками теплообменник, можно подобрать конструкцию из старых полотенцесушителей или радиаторов для автомобильных печек. Одним из вариантов следует считать использование газовой колонки, которую часто можно встретить в квартирах. В этом случае домашнему мастеру не стоит ничего переделывать, так как конструкция практически готова к применению.
Установке готовой конструкции на отопительно-варочную печь нужно уделить больше внимания. Горячие газы должны проходить над верхней полкой и выходить сразу в дымоход через переднюю часть топливника.
Принцип работы
Теплообменники, встроенные прямо в топливник, имеют высокий уровень КПД. Они расположены так, чтобы не находиться в зоне прямого контакта с огнем и избегать влияния высокой температуры. Вода нагревается быстро, остывает долго, конструкция за счет минимального воздействия огня служит долго. Такие регистры имеют на выходе патрубки для труб, ведущие к батареям или накопительной емкости для воды.
Как сделать своими руками теплообменник для печи из кирпича?
Для изготовления конструкции подойдет бак и трубки из меди в количестве 2 шт. Емкость нужного объема легко сварить из листовой стали толщиной 2,5 мм. В конструкции следует просверлить отверстия возле дна резервуара справа, и в самой верхней точке с другой стороны. Полученный теплообменник устанавливают в 3 м от печи на высоте 1 м от пола. Отводы подключаются к обогревательному устройству с разными наклонами. Внизу емкости врезают 2 крана — для слива накопительного бака и системы.
После окончательного выбора конструкции теплообменника, материала, можно приступать к монтажу. Главное, чтобы все сварочные работы были выполнены качественно. Потому что конструкция подлежит эксплуатации в тяжелых условиях, а для устранения проблем нужно демонтировать часть печи. После завершения основных работ регистр можно устанавливать в печь. Необходимо заполнить его водой и проверить на отсутствие протечек. Провести опрессовку высоким давлением как минимум в 2 раза большим, чем постоянное рабочее.
Как правильно использовать печь с теплообменником?
Для долгой службы устройства и предупреждения любых поломок нужно придерживаться нескольких правил безопасности. Во-первых, трубы теплообменника нельзя прикреплять на стены только неподвижными крепежами. Во-вторых, укреплять трубопровод нужно материалом, который способен выдерживает высокую температуру. В-третьих, заливать воду в холодную печь. При невысокой производительности печи лучше не устанавливать большой теплообменник.
Всеобщая газификация и развитие технологий, казалось, должны были изжить печи, как средство отопления дома. Но высокая стоимость подвода газа, оборудования и монтажа, дали новую жизнь печному отоплению.
Дров в России много, технологии отопления существенно модернизировались. Для экономии средств, разумным решением является строительство кирпичной печи с водяным контуром для отопления, своими руками.
Принцип работы
Кроме печи, нагревательным элементом системы с водяным контуром, является теплообменник, который встраивается в топку или дымоход. Вода, проходящая через регистр, нагревается, а затем поступает в трубы и радиаторы, отдавая тепло. За счет разницы температур на входе и выходе из теплообменника жидкость циркулирует в контуре.
Для оптимальной работы в систему встраивают циркулярный насос, который позволяет более равномерно распределить нагретую жидкость по трубам.
Водяной контур необходимо отпрессовать и удалить воздух. Нагреваясь, вода увеличивается в объеме и чтобы система не взорвалась необходимо предусмотреть расширительный бочок. При использовании контура закрытого типа, резервуар может быть в любом месте, в открытой системе расширительный бочок устанавливается максимально высоко.
Для стравливания давления в системе, в ней должен быть предусмотрен автоматический воздухоотводчик для выпуска лишних газов из теплоносителя и предохранительный клапан. Устройства можно объединить в комплекс безопасности, включив в нее манометр.
Таким образом, если включить в систему обогрева дома печь длительного горения на дровах из кирпича с водяным контуром можно существенно сэкономить на отоплении.
Преимущества и недостатки
Конструкции со встроенным теплообменником имеют массу преимуществ:
Система энергоэффективна и экономична. Кирпичная кладка не потребует серьезных финансовых вложений, затраты на трубы и радиаторы будут в любом случае, а теплообменник на порядок дешевле готовых котлов. При эксплуатации печи, затраты на обогрев дома составят несколько тысяч рублей на закупку дров за зимний период.
Дизайн кирпичной печи скрывает неказистые элементы, при желании в систему можно добавит камин или декор.
Обогрев помещения не зависит от местонахождения конструкции, радиаторы устанавливаются в любом месте
Кирпичная печь остывает долго, водный контур будет горячим еще несколько часов после прогорания дров.
Некоторые издания к плюсам системы водяного контура относят возможность его установки в уже готовую печь, что в принципе возможно, но на практике такой вариант связан с большим количеством проблем, которые предстоит решить.
Разборка и последующая сборка печи самое необходимое, что придется сделать. Цена исправления неправильно установленного регистра сопоставима со стоимостью новой печки, поэтому за такими работами обращайтесь к профессионалам.
Недостаток такой конструкции является продолжением её достоинств, чтобы самому сделать печь с теплообменников необходим опыт, как в кладке кирпичей, так и в монтаже систем отопления. Если опыт приходит с годами и количеством изученного материала, то при строительстве печи с водяным контуром следует учитывать её недостатки:
Очаг является пожароопасным элементом, необходимо позаботиться о мерах препятствующих попаданию огня на легковоспламеняемые предметы;
Печь занимает значительную площадь дома, проектируйте комнаты заранее, включите большой обогревательный в дизайн помещения;
Около печки температура будет всегда выше, чем в остальном помещении;
Процесс нагрева печи нельзя мгновенно остановить. Если используете систему с закрытым контуром и циркулярным насосом, отключение электричества (даже кратковременное на несколько минут) и остановка насоса приведут к закипанию воды в теплообменнике. Чтобы этого избежать предусмотрите комбинированную систему движения воды в контуре.
При нерегулярном использовании системы отопления воду из неё необходимо сливать, что ведет к преждевременному износу всей конструкции. В противном случае вода замерзнет, что приведет к разрушению всего комплекса устройств.
Нельзя разжигать печь без воды в контуре. Это приведет к разрушению регистра и реконструкции печи, чтобы использовать печь в летнее время, не «включая» батарее применяют оригинальные конструкции установки теплообменников.
Существует риск отравления угарным газом, как и при использовании всех твердотопливных средств отопления, особое внимание необходимо уделить правильному изготовлению дымохода.
Сделать в доме отопительную систему на основе печи с теплообменником и батареями – экономически выгодное решение, но к проектировке и строительству необходимо подходить грамотно, учитывая все нюансы работ.
Этапы работ
Создание отопительной конструкции с водяным контуром состоит из нескольких этапов:
Проект системы, определение местоположения печи, труб и радиаторов, расчет мощности теплообменника.
Изготовление (покупка) регистра.
Кладка печи с одновременным встраиванием теплообменника.
Монтаж водяного контура, включая, трубы, радиаторы, систему безопасности.
Проверка системы.
На некоторых стадиях строительства остановимся подробнее.
Про теплообменник
При сооружении печи из кирпича с котлом водяного отопления своими руками следует учитывать множество факторов и рассчитывать проект в комплексе. Любой вид материалов и конструкций имеют свои достоинства и недостатки.
Смонтировать регистр с водой в печь можно несколькими способами:
Внутри очага;
В дымоходе;
В теле печи, рядом с очагом.
В зависимости от места расположения, выбирают материал для теплообменника и его форму:
Медные – эффективные, благодаря высокой теплопроводности металла, но из-за низкой температуры плавления меди, необходимо постоянная циркуляция воды в системе;
Стальные – для котлов применяются жаропрочную сталь с толщиной стенки 4-5 мм. Для долгой службы стальных конструкций воду из них сливать не рекомендуется.
Нержавеющая сталь – дорогой, но наиболее подходящий материал для котла. К недостаткам можно отнести только трудоемкость изготовления.
При выборе вида материала и места установки теплообменника стоит помнить, что расположив водяной контур в очаге, в летнее время вся система будет нагреваться, чтобы этого избежать придется выводить отдельные батареи для снятия лишнего тепла.
При установке теплообменника в дымоходе, в конструкцию печи вносят дополнительные заслонки, которые не нагревают котел во время летней эксплуатации печи. При этом следует учитывать, что теплообменник должен быть большего объема, чем при встраивании его в очаг. Кроме этого, котел не должен снижать пропускную способность дымовых каналов.
Расчет мощности и размеров
Для нормального обогрева помещения необходимо правильно рассчитать площадь регистра и его мощность. Для кирпичной печи достаточно приблизительного расчета, точный сделать невозможно, из-за множества факторов и переменных.
Из практики известно, что для отопления 10 м 2 помещения требуется 1-1,5 кВт энергии. С одного квадратного метра теплообменника можно получить 5-10 кВт. Чтобы определить мощность регистра более точно, необходимо учесть:
Месторасположения змеевика в печи;
Вид топлива – дрова, уголь. При сжигании, дрова дают меньше тепловой энергии.
Примерную температуру в очаге и месте расположения теплообменника;
Среднюю температуру воды во всем контуре;
Коэффициент теплоотдачи материала, из которого сделан змеевик.
По мере сгорания топлива, мощность теплообменника будет снижаться, поэтому рассчитанную площадь змеевика лучше увеличить на 10-15%.
Сооружение отопительно-варочной печи с водяным контуром своими руками
Сделать печное отопление в частном доме можно самостоятельно, главное внимательно ознакомиться с рекомендациями и внимательно и последовательно осуществлять все виды работ. В-первую очередь следует выбрать подходящий вариант, печь может быть с варочной поверхностью, камином, лежанкой и сушилкой. Всё зависит от размеров помещения и функционала.
Расходные материалы
Для изготовления конструкции, без учета дымохода и фундамента, потребуется:
Кирпич красный полнотелый – 710 шт.
Кирпич шамотный огнеупорный – 71 шт.
Топочная дверца 210х250 – 1 шт.
Поддувальная дверца 140х250 – 1 шт.
Дверца зольника 140х140 – 7 шт.
Колосниковая решетка 250х300 – 2 шт.
Чугунная варочная поверхность 710х410 – 1 шт.
Теплообменник стальной 750х500х350 – 1 шт.
Задвижка печная 130х250 – 1 шт.
Задвижка для варочной камеры 130х130 – 1 шт.
Полоса стальная 50х5х400 – 1 шт, 50х5х980 – 3 шт.
Стальной уголок 50х50х980 стенка 5 – 2 шт.
Предтопочный лист 500х1000.
к содержанию ↑
Схема и размеры будущей печи
Характеристики отопительной-варочной конструкции с регистром:
Габариты печи длина/ширина/ высота 1020х1160х2380мм
Размер теплообменника 750х500х350 мм, материал – листовая сталь, стенка 5 мм внутри очага, внешняя – 3 мм.
Мощность регистра – 5,5 кВт при закладке дров 2 раза в сутки, что хватает для обогрева 60 м 2 , мощность может быть увеличена при активной эксплуатации до 18 кВт при использовании принудительной циркуляции обогреваемая площадь достигает 200 м 2 .
Общий вид.
В разрезе.
В разрезе с другой стороны.
к содержанию ↑
Описание кладки печи с водяным контуром
Работы необходимо начинать с изготовления фундамента, затем подготовить необходимые материалы, как для сооружения печи, так и для системы водного контура.
Важно! Теплообменник необходимо опрессовать до монтажа.
В соответствии с порядовкой отопительной печи с водяным контуром осуществляется кладка и монтаж приборов.
Схема кладки печи с водяным котлом отопления:
Выкладывается первый ряд кирпичей, важно не допустить перекосов, как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной. Кладка должны быть прямоугольной, в дальнейшем это повлияет на всю конструкцию.
Второй ряд начинает формировать зольную часть, устанавливается поддувальная дверца 140х250.
Третий ряд по схеме (повтор).
Четвертый ряд формирует очаг, для которого используется шамотный кирпич, для установки колосниковой решетки в кирпичах делаются пазы. Решетка устанавливается с зазором 5 мм, потом устанавливается котел (водяной контур).
Пятый ряд кладется с зазором 5-6 мм от котла, за теплообменником остается свободное пространство. Устанавливаются две дверцы зольника.
Устанавливается дверца топки и шестой ряд кирпичей, горизонтальный и задний канал разделяются. Для лучшей тяги на пятом ряду каналы должны быть объединены.
Ряды 7,8 выкладываются по схеме, желтым цветом обозначен шамотный кирпич.
—
На девятом ряду около трубы выпуска необходимо оставить зазор. Две половинки шамотного кирпича над дверцей срезаются. Горизонтальный канал делится на две части. На этом же ряду устанавливается срезанный наискосок ¾ шамотный кирпич.
На десятом ряду кирпичи ложатся перпендикулярно, пространство над теплообменником уменьшается.
На одиннадцатом ряду кладки с торцов печи выполняется во внутрь, делаются пазы для варочной поверхности. Монтаж чугунной варочной поверхности, зазоры должны составлять 5 мм и стального уголка.
Формируется варочная камера (12 ряд).
13 ряд по схеме.
На 14-м ряду устанавливается зольная дверца, канал увеличивается на всю длину.
15 ряд аналогично с учетом перевязки швов.
на 16-м ряду перекрывается варочная камера с помощью уголка и стальной полосы 50х5х980.
на 17-м ряду завершается перекрытие варочной камеры.
на 18-м ряду необходимо установить две стальные полосы 50*5*980. Кладка как на схеме.
19 ряд перекрывает варочный купол, в полкирпича остается отверстие для вытяжки, в соседних кирпичах делают пазы для задвижки. Устанавливается задвижка 130х130.
20 ряд – основание верхних газоходов, одновременно ставятся четыре зольных дверцы.
21 и 22 ряд продолжают формирование перегородок.
—
На 23 ряду выкладывается 4 канала. Левый нижний основной.
Ряды 24, 25, 26, 27, 28, 29 согласно схеме (они повторяются, в перевязку).
—
—
—
—
—
30-тый ряд начинает объединять дымоходы, кроме основного.
—
—
33 ряд. Перекрывается печь.
На 34-м ряду – второй слой перекрытия, подготавливаются пазы для дымовой задвижки. Устанавливается дымовая задвижка.
35 ряд завершает кладку печи и является основанием дымовой трубы.
Дымоход изготавливается индивидуально, в зависимости от этажности и типа перекрытия. На готовую печь сооружается дымоход, подключается система водяного контура.
Вывод
Для отопления дома печь с водным контуром является наиболее экономичным вариантом, однако для полноценного использования горячей воды, необходимо добавить в систему теплоаккумулятор, что влечет дополнительные расходы.
Обычно печь передаёт жар от сгорающего топлива, непосредственно нагревая кирпичи. Метод простой и надежный. Но мало эффективный, поскольку такая печь может обогреть небольшую площадь. Да и само тепло попусту «вылетает в трубу» — в буквальном смысле. Теплообменник для дровяной печи повышает площадь отапливаемых помещений. Такая конструкция позволяет получить горячую воду дополнительно к теплу.
Принцип работы
Теплообменник для кирпичной печи относится к приборам непрямого нагрева воды. Принцип его работы — жидкость циркулирует в замкнутом пространстве устройства, в результате естественной конвенции. Под воздействием тепла, вода нагревается.
Более горячие слои поднимаются наверх, их место занимают холодные слои. Перемешивание воды под воздействием тепла называется циркуляцией. Нагревшаяся вода или любой другой жидкий теплоноситель, поднявшись, отдаёт тепло воде. Сама печь не является теплообменником, поскольку создает тепло.
Функции
Чаще всего используются теплообменники для получения второго нагревающего контура. Без него топливо сгорая, нагревает стенки топки. Взаимодействуя с воздухом, нагретые кирпичи отдают тепло. Но оно по газоходу улетает.
С помощью теплообменника в кирпичной печи, горячий воздух отдает излишки тепла циркулирующей жидкости. Позволяет повысить экономичность, получая на выходе двойной коэффициент на одну топливную единицу.
Используется теплообменники в печах для бани, гаража, дома. В каждом перечисленном варианте у теплообменника своя функция — нагрев воды для душа, нагрев теплоносителя для отопления и тому подобное. Различные конструкции повышают области применения.
к содержанию ↑
Виды теплообменников разделяются по конструкции, месту расположения и по материалу изготовления. Для каждого конкретного случая можно подобрать совокупность этих видов.
Совмещая конструкцию и материал, правильно разместив — можно неплохо поднять КПД кирпичной печи. Стоит рассмотреть — как сделать теплообменник для печи без лишних затрат. Разбирая виды существующих конструкций можно подобрать самый оптимальный теплообменник для той или иной планировки.
Змеевик. Создается из трубы, свёрнутую в виде спирали, длинной несколько метров. Такой водяной теплообменник для печи, устанавливается в ёмкость с жидким теплоносителем. Концы трубы развальцовывают в стенки, позволяя теплоносителю циркулировать внутри, попутно нагревая воду в баке. При правильно рассчитанной длине змеевика, материала его изготовления, количества колец можно ускорить нагрев воды. Так же часть змеевика, остающаяся на воздухе, увеличивает скорость прогрева помещения.
Теплообменник с емкостью. Бак и труба теплообменника для печи, проведена непосредственно вблизи топочного отделения. Нужно строго соблюсти градус наклонов подводимых труб, для достижения естественной циркуляции. В некоторых случаях приходится ставить электрический насос для этих целей. В этом решении есть свои плюсы — вода нагревается непосредственно пропускаясь через трубу, огибающую топку. Такое решение повышает скорость нагрева. Обычно используется для отопительного контура.
Трубная доска. Состоит из двух полностью герметичных ёмкостей и большого количества мелких труб. Основные трубы-ёмкости, расположены на разных частях, около топочного пространства и связаны трубами. В местах соединения происходит теплообмен. Такая конструкция используется в отоплении большого пространства, вплоть до многоэтажек. Эксплуатация такого теплообменника усложнена, поскольку приходится соблюдать меры предосторожности. Здесь важен химический состав воды, из-за образования накипи возможны прорывы стенок.
Водяная рубашка. Этот теплообменник сложнее всего создать своими руками. Его конструкция — два герметичных резервуара, расположены один в другом. Эффективна и проста в эксплуатации — теплообменник для печи из трубы. Позволяет быстро проистекать теплообмену, но сложна в изготовлении — требует профессиональных навыков.
к содержанию ↑
Материал изготовления
Медь. За счёт своей пластичности, медь наиболее оптимальна при изготовлении теплообменника. Медная трубка проста для изгибания, придания любой формы.У неё высокий коэффициент теплопроводности — более 380. Но медь так же недостаточно жаропрочный материал и дорого стоит.
Нержавейка. Тоже достаточно пластичный и отзывчивый материал. Хотя имеет более низкий коэффициент теплопроводности. Зато устойчив к перепаду температур. Из него можно сварить любой вариант конфигурации. ВАЖНО: Нельзя использовать оцинкованную сталь, при нагревании она выделяет в воздух ядовитые соединения цинка.
Металлопластик. Легкодоступный практичный материла. Легко можно найти, но у него низкий коэффициент теплопроводности! Практически на два порядка ниже, чем у меди. Зато этот материал долговечный, устойчивый к температурным перепадам.
к содержанию ↑
Как правильно выбрать?
При выборе основополагающую роль играет цена на теплообменник для печи. От выбора материала зависит конструктивное решение. Второй по важности аспект — возможность изготовления.
И окончательно завершает выбор, место, где печь будет стоять. Учитывать надо что именно требуется достичь. Нужна отопительно-варочная печь или обогрев гаража, будет ли это каменка для бани или печка для отопления деревенского дома. Для каждого варианта есть свои особенности и тонкости.
Что лучше в разных вариантах:
Для бани — нуждается в комплексном варианте. Первоочередная задача — нагрев воды и двух помещений. Предбанник и парилка, плюс возможно душ. Здесь лучше использовать змеевик для печного отопления и нагрева воды. Так же дополнительный нагрев парилки улучшает качество пара в русской бане. Читайте также: Теплообменник для банной печи своими руками.
Для дома — учитывайте нужные функции. От этого зависит выбор конструкции. Чаще всего в деревенских домах стараются строить универсальные отопительно-варочные печи. Теплообменники сюда возможно установить широко используемые, которые просты в изготовлении и решают не менее трёх задач — отопление, приготовление еды, подогрев воды. Распространенный вариант использования теплообменник в кирпичную печь для отопления, с ёмкостью.
Для гаража — тут выбор проще, ведь здесь нагрев воды не обязателен и важно только отопление. Такие условия упрощают выбор. Отлично подойдут самодельные горизонтальные теплообменники для печи отопления, сооружённые из подручных материалов — старые чугунные батареи, автомобильные радиаторы и тому подобное.
к содержанию ↑
Изготовление теплообменника своими руками
Не всегда есть возможность купить готовый проект печи с теплообменником. Так же не все могут сами работать сваркой. Но соорудить теплообменник в печь для отопления своими руками, не такая тяжелая задача. Применив алюминий или медь можно избежать сварочных работ. При хорошей подготовке, правильном расчёте это возможно и не обременительно. Вдобавок экономит семейный бюджет.
Расходные материалы
Выбрав место и размер, стоит обдумать из чего проще соорудить теплообменник. Можно использовать как перечисленные выше материалы, так и чугунные радиаторы отопления, автомобильные радиаторы и тому подобное. Главное правильно учитывать тепло проводимость. Точно продумать какой инструмент понадобится и подготовить его заранее. Все эти мелочи облегчат установку.
Алгоритм сборки
Начинать надо с проекта — продумывая мелочи и подбирая варианты. Исходить стоит из размера — если печь слабая, то несоразмерно большой теплообменник только навредит. Если вы используете в качестве трубы для змеевика медь, то длина не должна превышать трёх метров.
Самый простой вариант изготовления — змеевик. Для него потребуется медная труба, длинной от 2 м до 3 м.
Для закручивания трубы в спираль нужен шаблон. Это любая подсобная деталь цилиндрической формы. Диаметр шаблона должен вписываться в топочный размер.
Подготовив материалы приступаем:
Изгибая трубу, наматываем её на заготовленную болванку для получения спирали;
Соблюдаем размеры, в которые надо змеевик поместить;
Средний показатель расчётной мощности теплообменника, равен 1кВт на 10 метров площади.
Если вас не устраивает такой тип теплообменника, можно изготовить другой тип, например сварив стальные трубы. Выглядит это примерно так:
Примеры чертежей, по которым проводить работы:
Как установить?
Установить теплообменник в печь удобно во время кладки новой печи. Это позволит капитально смонтировать его, соблюдая все зазоры и размеры. При такой установке легче соблюсти правильный размер. Смонтировав теплообменник на фундамент печи, обложить его кирпичом легче, чем разбирая готовую печь, пытаться приспособить его на место. Но это тоже возможно.
Есть также важные моменты и требования, которые стоит соблюдать для увеличения сроков эксплуатации:
не стоит фиксировать трубы конструкций металлическими крепежами;
не стоит заливать ледяную воду, для избежания появления конденсата;
соблюдать пропорции между печью и теплообменником, избегая большой разницы;
использовать уплотнительные материалы с высокой жаропрочностью;
соблюдать полностью все меры противопожарной безопасности;
Нехитрые правила помогут избежать опасных ситуаций, помогут продлить срок службы печи. Не забывайте так же о пожарной безопасности.
