Как изготовить эффективный теплообменник самостоятельно. Какими преимуществами обладают печи с теплообменником

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

1. 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.
2. 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.

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.

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:

• 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.

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.

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

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.

При использовании печи для обогрева дома возникает вопрос, как повысить продуктивность отопительного прибора? Это можно сделать, если установить теплообменник на дымоход. Он будет использовать для обогрева помещения энергию продуктов горения топлива.

Разновидности установок

Данный агрегат использует тепловую энергию от дымоотводной трубы, которую передает теплоносителю. Конфигурация устройства зависит от вида и конструкции дымохода, материала из которого он изготовлен. В качестве теплоносителя может выступать:

• обычная вода;
• воздух;
• любые жидкости, которые не замерзают;
• масло.

Все теплообменники разделяют на воздушные и жидкостные. Воздушные установки имеют достаточно простую конструкцию. Их можно сделать своими руками при помощи подручных средств. Недостатком данного агрегата есть его низкая продуктивность.

Теплообменник, который использует в качестве теплоносителя жидкость, имеет более сложную конструкцию. Чтоб данная установка работала эффективно, нужно соблюдать некоторые рекомендации по монтажу. Но если все сделать правильно, дымоход с теплообменником может исполнять роль полноценной отопительной системы для небольшого дачного домика или бани.

Конструкция воздушного теплообменника

Воздушный теплообменник на дымоход представляет собой полый корпус, который подключается к системе отопления при помощи специальных патрубков. Внутри корпуса устанавливается специальное тормозное устройство для газов, которые образуются в процессе горения топлива. Чаще всего это специфическая система заслонок с небольшими вырезами для движения потоков воздуха. В некоторых моделях теплообменников существует возможность регулировать силу тяги в дымоотводном канале, что влияет на продуктивность агрегата.

Данное устройство работает благодаря принципу конвенции. В нижней части теплообменника есть отверстие, сквозь которое в его корпус попадает холодный воздух. Он быстро нагревается от воздействия высокой температуры дымохода, после чего возвращается обратно в помещение. Таким образом, за несколько минут в комнате, где установлен данный агрегат, стает заметно теплее.

Преимуществом данной конструкции есть значительное повышение производительности печки. При использовании одинакового количества твердого топлива можно получить в несколько раз больше тепловой энергии.

Конструкция жидкостного теплообменника

Данный агрегат представляет собой обычный змеевик с водой, который контактирует с внешней поверхностью дымохода. Тонкие трубки вставляют в металлический корпус и изолируют при помощи базальтовой ваты. В качестве материала для изготовления трубок для теплоносителя используется медь. Она имеет высокий коэффициент теплопроводности, что позволяет максимально уменьшить диаметр трубопровода.

Змеевик непосредственно подключают к отопительной системе и устанавливают на дымоотвод. В верхней точке агрегата должен находиться специальный бачок, который предназначен для забора, расширившейся от нагрева, жидкости.

КАК ИЗГОТОВИТЬ ТЕПЛООБМЕННИК(ЗМЕЕВИК)

Принцип работы жидкостного теплообменника:

• от воздействия высокой температуры, которая образуется внутри дымохода, жидкость в трубопроводе нагревается;
• горячая вода расширяется, отчего движется по змеевику и самотеком попадает в радиатор отопления;
• в отопительном приборе горячая жидкость вытесняет холодную;
• процесс повторяется сначала. Холодная вода обратно попадает в теплообменник, где снова нагревается.

Несмотря на высокую продуктивность данного агрегата, он имеет много недостатков. В первую очередь жидкостный теплообменник достаточно сложно установить, нужно постоянно производить контроль работы отопительной системы, наблюдать за показателями давления. Такую установку нельзя использовать в зимний период, когда жидкость в змеевике может замерзнуть. Также можно получить обратный эффект, когда из-за сниженной температуры в дымоходе уменьшается тяга, что влечет увеличение объема дров для получения определенного количества тепла.

Какие материалы можно использовать?

Качественный теплообменник на дымоход изготовляется из пищевой аустенитной нержавеющей стали. Она отлично работает при постоянном воздействии высоких температур. Никель, который содержится в составе сплава, образует на поверхности трубопровода особую пленку, которая устойчива к воздействию агрессивной среды.

В качестве материала для трубы теплообменника можно использовать оцинкованную сталь. При сильном нагреве выше 200°С цинк, который содержится в металле, начинает испаряться. При температуре 500°С его концентрация в воздухе становится опасной для здоровья человека. Но если ваша отопительная система будет работать в меньшем температурном диапазоне, данный материал полностью безопасен.

Как самостоятельно изготовить данное устройство?

Сделать теплообменник на дымоход своими руками достаточно просто. Для этого используйте следующие материалы:

• лист металла размером 0,35 м х 0,35 м – 2 шт.;
• труба диаметром 0,032 м и длиной 2,4 м – 1 шт.;
• труба диаметром 0,058 м и длиной 0,3 м – 1 шт.;
• металлическая емкость цилиндрической формы объемом 20 л – 1 шт.

Пошаговая инструкция для изготовления теплообменника:

1. Из листов металла вырежьте два круга радиусом 0,15 м. Они будут исполнять роль заглушек.
2. На листе металла разметьте места для размещения труб. Самый большой круг диаметром 58 мм должен находиться в центре, а по контуру – восемь маленьких кружков диаметром 32 мм.
3. Трубу диаметром 5,8 см нужно распилить при помощи болгарки на восемь одинаковых частей.
4. К одному концу трубы самого большого размера приварите заглушку.
5. Поочередно каждую трубу диаметром 3,2 см приварите к металлическому кругу.
6. Наживите другую заглушку к противоположной стороне труб, после чего ее приварите.
7. При помощи болгарки отрежьте дно металлической емкости.
8. На боковой поверхности металлического кожуха вырежьте два отверстия с противоположных сторон. Их диаметр должен соответствовать параметрам дымохода.
9. К подготовленным отверстиям приварите патрубки, при помощи которых агрегат будет присоединяться к дымоотводу.
10. Подготовленную сердцевину вставьте в кожух с патрубками. Конструкцию тщательно закрепите, используя сварку.
11. Присоедините теплообменник к дымоходу.
12. Готовый агрегат обработайте термостойкой краской.

Теплообменник из медной трубки своими руками

Данный агрегат – это змеевик из медной трубы, который оборачивается вокруг дымохода. Она быстро нагревается, а воздух, который движется внутри, становится теплым. Чтоб обеспечит высокую эффективность данной системы без применения насоса, длина змеевика не должна быть больше 3 м.

Сделать такую конструкцию можно при помощи аргоновой сварки. Допускается вариант крепления с использованием олова. При этом все поверхности нужно обезжирить ортофосфорной кислотой.

На концах медной трубы должна находиться наружная резьба для присоединения выносного бака с водой. Он должен обязательно находиться выше змеевика, что обеспечит максимальную продуктивность системы.

Используем гофру

Этот вариант теплообменника самый простой и требует минимальное количество материальных затрат. Для этого используйте длинную гофрированную трубу. Ее нужно обернуть вокруг дымохода.

Воздух внутри гофры будет очень быстро нагреваться. Его достаточно просто перенаправить в соседнее помещение. Для увеличения теплоотдачи намотайте на гофру пищевую фольгу.

Для безопасной эксплуатации отопительной системы с применением теплообменников разной конфигурации нужно все время проверять узлы соединения с дымоходом. При выявлении малейших зазоров незамедлительно восстановите герметичность швов.

Видео: Дымоход в водяной рубашке

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

Это обычная батарея, которая используется практически в каждой системе отопление в промышленности и в быту. Само слово "теплообменник" говорит о том, что в данном устройстве происходит отдача тепла (то есть обмен) от горячего носителя к холодному.

Краткая характеристика

Стоит отметить, что батарея может быть заполнена не только водой, но и высокотемпературным газом и даже воздушно-водяной смесью. Таким образом, теплообменник - это устройство, которое не имеет своего источника нагрева. Однако при этом батарея способна извлекать тепло из внешних обогревателей. То есть, если это камин с теплообменником, то данная деталь берет тепло с первого механизма. Так происходит в каждой системе отопления, и неважно, какой именно источник нагрева в ней используется - газовый, дровяной котел или тот же камин.

Разновидности

Все теплообменники условно разделяются на 2 группы:

• смесительные;
• поверхностные.

Основное отличие этих устройств заключается в способе передачи тепла. К примеру, на поверхностных теплообменниках нагрев воды происходит непосредственно через пластины. При этом теплоносители между собой не контактируют.

Также стоит отметить спиральный тип устройств. Как сделать своими руками теплообменники спирального типа, мы рассмотрим немного ниже, а пока пару слов об области их применения. Используется такой элемент практически везде: в пищевой, химической, нефтяной и даже фармацевтической промышленности. Так широко применяется спиральное устройство потому, что именно оно способно осуществить эффективный теплообмен за максимально короткий отрезок времени.

Как сделать теплообменник своими руками? Готовим материалы и инструменты

В ходе выполнения работ вам потребуются следующие элементы:

• емкость объемом примерно в 90-100 литров;
• медная трубка длиной не менее 400 сантиметров (она будет выполнять функцию термоэлектронагревателя);
• анод;
• устройство, при помощи которого будет регулироваться подача тепла - регулятор мощности.

Что делать со всеми этими деталями?

Для начала давайте разберемся с емкостью. В качестве нее можно использовать обычный пластиковый бак, однако он дольше будет нагревать помещение. Поэтому лучше всего подбирать металлическую емкость. Этот бак следует установить рядом с

началом В этой емкости нужно проделать два выхода. Один из них - верхний, который будет использоваться для вывода горячей воды. Второй - нижний. Он будет служить для поступления холодной жидкости из системы. Ни в коем случае не меняйте расположение этих частей. Кстати, второй выход нужно делать в наиболее низкой части бака, так как именно там будет протекать вода с самой низкой температурой. Таким образом, от правильности размещения выходов на емкости зависит скорость теплоотдачи. Если все сделать правильно, помещение нагреется до нормальной температуры за несколько минут.

Как дальше делать своими руками теплообменники? После проделывания отверстий вам необходимо герметично запаять каждое из них. Делается это для того, чтобы воздух, который будет туда поступать, не отбирал часть температуры с батареи, что требуется для эффективного нагрева помещений.

Что насчет трубки?

Здесь лучше всего использовать медные устройства. Именно такая трубка способна легко гнуться и при этом выдавать хорошее тепло наружу. Резать эту деталь и паять не следует. Достаточно просто согнуть ее в форму спирали. Так у вас получится примитивный змеевик. Далее эту медную спираль нужно поместить в бак. После выведите концы трубки наружу и закрепите ее. К окончаниям детали присоедините резьбовой фитинг. Все, змеевик в теплообменнике успешно сделан.

Как сделать своими руками теплообменники, если под рукой не оказалось куска медной трубы?

В качестве альтернативы вместо медной трубы можно использовать абсолютно любую трубку, которая легко гнется. Это может быть алюминий или же металлопласт. По своим свойствам и теплоотдаче они практически не уступают медным аналогам - гнутся хорошо, да и тепло на себя не забирают.

Какие материалы не следует использовать?

При изготовлении такого элемента, как змеевик, не следует применять стальные изделия. По своей теплоотдаче сталь не является лучшим материалом при конструировании теплообменников. В отличие от нее, медь в 7 раз быстрее нагревает воздух и очень легко гнется. В случае же со стальными деталями придется использовать специальный трубогиб.

Что делать с регулятором мощности?

Его следует присоединить к медной трубе. Подобные устройства продаются почти в любом магазине и стоят сущие копейки, поэтому делать своими руками мы их не будем. Также стоит отметить, что наряду с обычными регуляторами вам могут предложить инструменты сразу с нагревательным элементом. Поскольку последний можно вполне сделать своими руками, приобретать такие устройства необязательно. Хотя мороки с ними будет намного меньше. Кстати, стоят регуляторы со встроенным нагревательным элементом не больше тех, у которых данная деталь отсутствует в конструкции. Впрочем, окончательный выбор за вами.

Обязательно ли устанавливать регулятор мощности?

Хоть без него система будет находиться в исправном состоянии, все же данный элемент стоит приобрести. Ведь благодаря регулятору мощности можно гораздо быстрее подсоединить нагревательное устройство к сети. Кроме этого, данный элемент позволяет значительно сэкономить затраты на потребление электроэнергии. А самое главное - при помощи регулятора мощности вы сможете выставить нагрев теплообменника «по своему вкусу», а не так, как получится. А устанавливается он довольно просто: сначала к клеммам инструмента подключается термостат, а затем провода питания.

Анод

Он нам нужен для того, чтобы защитить стальной бак от преждевременного износа, который обуславливается постоянными перепадами температур и давления. Все, водяной теплообменник своими руками практически готов к использованию. Осталось лишь герметично закрыть все элементы и заполнить емкость водой. Как видите, своими руками теплообменники делать довольно просто.

Какие характеристики должны иметь инструменты?

Если ваша цель - сделать теплообменник для котельной или теплового пункта, лучше всего ориентироваться на выбор пластинчатых разборных устройств или же сделать их своими руками по чертежу. Схема теплообменника указана на фото ниже:

Почему именно пластинчатые разборные устройства? Дело в том, что жидкость (в данном случае это вода) в тепловых и водопроводных сетях не имеет особо хороших качеств, что может привести к образованию накипи и других серьезных отложений в системе. Кстати, ремонт теплообменников заключается именно в очистке каналов от таких веществ. Также в ремонте меняются "калачи" и заделываются трещины в дырах (при необходимости).

Конечно, конструкция таких теплообменников не позволяет снизить уровень возникновения накипи к нулю. Но тогда в чем же их преимущества? Основной их плюс заключается в простой разборке. Конструкция пластинчатых разборных теплообменников настолько проста, что производить очистку накипи можно практически каждый день. Таким образом, ремонт теплообменников разборного типа производится в максимально сжатые сроки. Здесь же следует отметить еще одно преимущество - ремонтопригодность устройства, ведь заменить пластины в нем можно без применения специальной оснастки и инструментов.