Как выбрать или сделать банную печь с баком для воды

Продуктивность работы котла, отопительной или банной печи можно повысить, установив на трубу простой и в то же время эффективный прибор – теплообменник. Однако для его продуктивной работы нужно знать конструктивные особенности и правила изготовления устройства. Согласны?

Функциональные особенности теплообменников

Содержание

  • 1 Функциональные особенности теплообменников
  • 2 Подбор материала
  • 3 Расчет мощности
  • 4 Преимущества теплообменника
  • 5 Делаем своими руками
    • 5.1 Изготовление пластинчатого теплообменника
    • 5.2 Изготовление водяного теплообменника для печи
    • 5.3 Воздушный теплообменник
    • 5.4 Труба в трубе
  • 6 Промывка теплообменника
  • 7 Виды теплообменников
  • 8 Необходимые материалы, инструменты чертежи
  • 9 Пошаговое руководство
  • 10 Типы теплообменников
  • 11 Конструкция системы
  • 12 Изготовление теплообменника своими руками
  • 13 Подбор материалов
  • 14 Важные нюансы
  • 15 Наиболее распространенные формы прибора
  • 16 Особенности монтажа
  • 17 Система с воздушным теплоносителем
  • 18 Как сделать своими руками
    • 18.1 Изготовление по методу «труба в трубе», особенности подключения, схема
      • 18.1.1 Инструменты и материалы
      • 18.1.2 Процесс изготовления
    • 18.2 Воздушный пластинчатый
      • 18.2.1 Инструменты и материалы
      • 18.2.2 Порядок работ
    • 18.3 Теплообменник водяной для печи
      • 18.3.1 Инструменты и материалы
      • 18.3.2 Порядок работ
  • 19 Устройство печного водяного отопления
    • 19.1 Схема циркуляции воды в контуре
    • 19.2 Печь – кирпичная или металлическая
    • 19.3 Трубы – нержавейка или металлопластик
    • 19.4 Теплоотдача – радиаторы или регистр
  • 20 Из чего можно изготовить печной теплообменник
  • 21 Каких видов могут быть самодельные печные теплообменники
    • 21.1 Конструкции котлов для отопительных печей с водяным контуром
    • 21.2 Печные котлы (регистры) для отопительно-варочных печей
    • 21.3 Подбираем теплообменник для топки
  • 22 Как подобрать или рассчитать размеры печного котла
    • 22.1 Изготовление своими руками
    • 22.2 Теплообменник для печи своими руками видео:

Прежде чем начать изготавливать теплообменник, следует понять характер выполняемой им функции в отопительной системе. Принцип работы этого приспособления реализован в устройствах электрокотлов, газовых и твердотопливных. Теплообменник представляет собой конструкцию из изогнутых труб, которые размещаются внутри отопительного оборудования и нагреваются при помощи источника энергии.

По трубам теплообменника проходит теплоноситель, например, вода, которая нагревается и отправляется в радиаторы, на ее место поступает остывшая вода из батарей и снова нагревается. Таким образом, происходит отопление дома. В качестве теплоносителя могут использоваться газы, тогда в качестве нагревательного элемента будет работать рекуператор. Однако в жилых домах такой аппарат используется крайне редко.

Установив в печь теплообменник, можно получить полноценную систему отопления.

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

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.

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

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.

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

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.

Виды

Виды теплообменников разделяются по конструкции, месту расположения и по материалу изготовления. Для каждого конкретного случая можно подобрать совокупность этих видов.

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

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.

Читайте также:  В каких домах не ставят общедомовые счетчики закон 2019-2020 г.г.

Материал изготовления

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками
  1. 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.
  2. 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.

  3. 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.

Как правильно выбрать?

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

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.

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

Главное: точно рассчитать какую площадь надо отапливать, нужна ли попутно горячая вода, сколько единиц топлива возможно тратить в отопительный сезон и многое другое. Итог всех прикидок должен быть один — ориентируясь на финансы, доступные материалы, нужды, подобрать максимально подходящую конструкцию.

Что лучше в разных вариантах:

Теплообменник для печи на дровах: назначение, виды, изготовление своими руками

Что такое буржуйка с водяным контуром: достоинства и недостатки популярной печки

Печка-буржуйка характеризуется высокой теплоотдачей и скоростью горения топлива. Эти качества ей придают материалы, из которых делается топка (чугун, сталь, железо). Буржуйка быстро разгорается и нагревается, а если к ней подсоединён водяной контур, то тёплые дымовые газы по пути ещё и успевают подогреть воду для бытовых нужд.

При выборе материала, из которого лучше сделать буржуйку, нужно руководствоваться следующими показателями:

  1. Теплопроводность — свойство металлов, жидкостей и газов проводить через себя тепло. Чем быстрее передаётся тепло, тем быстрее нагревается или охлаждается предмет. У пенопласта низкая теплопроводность — 0,036–0,050 Вт/м*С. Взяв его в руки, мы сразу почувствуем, что он тёплый, потому что пенопласт тепло не передаёт, а накапливает. Если взять металлический брусок, то ощутим холод из-за высокой теплопередачи.
  2. Теплоёмкость — свойство материала накапливать тепло. Самая высокая теплоёмкость у воды, на втором месте воздух, в конце списка чугун, сталь и железо. Поэтому металлическая печка быстро нагревается и столь же стремительно остывает. В городских домах батареи центрального отопления заполнены водой, которая долго отдаёт тепло, обогревая жильё.

Список материалов, которые применяются при создании буржуйки:

  1. Сталь.
  2. Чугун.
  3. Железо.
  4. Латунь.
  5. Алюминий.
  6. Медь.

На нашем сайте есть немало статей, в которых описаны инструкции по изготовлению печей. В следующем материале вы найдёте руководство по монтажу печи-буржуйки, работающей на отработанном масле: -i-garazh/

Таблица: теплопроводность, теплоёмкость и температура плавления популярных материалов для создания буржуйки

Материал Теплопроводность, Вт/м*oС Теплоёмкость, Дж/кг*oС Температура плавления, oС
медь 382–390 400 1085
алюминий 232–236 920 660
латунь 97–117 400 900
железо 74 460 1539
чугун 62,8 500 1200
сталь 47 540 1500
вода 0,6 4200
кирпич строительный 0,2–0,7 880 1000–1100
пенопласт 0,036–0,050 150–200
воздух 0,025 1100
Что такое буржуйка с водяным контуром: достоинства и недостатки популярной печки

Медь — самый теплопроводный материал из всех, приведённых в таблице. Её недостатки — стоимость и температура плавления. Такие же ограничения у алюминия и латуни. При высоких температурах чугунная или стальная буржуйка только покраснеет, но будет выполнять свою работу, а медная, алюминиевая или латунная — расплавятся.

Печки-буржуйки чаще всего делают из стали, потому что она имеет высокую температуру плавления и самую большую теплоёмкость среди всех доступных материалов

Изготовление печки из стали, железа и чугуна оправдано из-за распространённости этих материалов. С точки зрения теплопроводности и теплоёмкости им нужна доводка. Тепловую энергию печки целесообразнее использовать для нагрева воды, иначе она просто уйдёт в дымоход. Для ограничения потерь тепла также очень важно добиться полного сгорания топлива.

Идеальный вариант работы буржуйки — когда из трубы выходит едва тёплый воздух, а вся энергия направляется в горячее водоснабжение и отопление дома.

Таблица: достоинства и недостатки печки-буржуйки

Достоинства Недостатки
  • высокая скорость нагрева помещения;
  • возможность приготовления горячей воды в теплообменнике;
  • утилизация топливных отходов. В этой печке можно сжигать всё;
  • простота изготовления и ремонта.
  • высокая температура вокруг печки, вызывающая возгорание материалов на полу и стенах. Буржуйке нужна защита экранами;
  • высокая температура внутри котла, которая приводит к выгоранию металла внутри конструкции (на верхней поверхности, в колосниках, задней поверхности печи и дымоходе);
  • увеличенная скорость горения внутри котла, из-за которой топливо сгорает не полностью;
  • большой расход топлива;
  • высокая степень пересушивания воздуха;
  • образование минеральных отложений на стенках рекуператора с проточной водой;
  • необходимость следить за температурой в помещении. Замёрзнув, вода в аппарате разрушит трубы.

Как видно из таблицы, у буржуйки есть масса недостатков, поэтому если вы решитесь на установку этой конструкции, придётся учитывать все её слабые стороны.

Для гаража также можно смастерить простую печку на солярке. В нашем материале предлагается три конструкции. Более подробно здесь: -i-garazh/

Принцип работы

Все виды этих устройств обязательно заполняются какой-нибудь жидкостью – водой либо антифризом, которую в них подает сообщающая емкость в виде навесного бака или батареи водяного отопления.

Схема работы этого устройства довольно проста: необходимые функции выполняются за счет естественной циркуляции прогреваемых жидкостей или же – благодаря подключению электрического насоса.

Существуют нюансы, от которых может зависеть эффективность работы такой печи:

  • Печники с опытом рекомендуют останавливать свой выбор на открытых системах нагрева воды в бане, иными словами – тех, что без давления.
  • Самая эффективная система нагрева воды – это та, в устройстве которой суммарная протяженность труб не будет превышать 3-х метров. Согласно отзывам опытных печников, этого достаточно для размещения сразу за стеной парилки бака.
  • Многое зависит от толщины трубы – она должна быть не менее 1 дюйма, иначе ток жидкости может не справиться с серьезным сопротивлением и печь для бани с теплообменником без насоса практически не сможет перегонять воду.

Что собой представляет конструкция

  • Изначально бак для нагрева воды в баню снабженный теплообменником — конструкция достаточно простая . В сердце печи топку, или в район с высокой температурой встраивается специальный нагревательный металлический бачок емкостью не более 5 л. Который в свою очередь трубами соединяется с основной емкостью в соседней комнате, емкость может достигать объема 120 л.

Важно: вода в систему должна быть залита до начала эксплуатации банной печи, в противном случае если печь растопить и после этого залить воду, вода в трубах может мгновенно закипеть и в результате парового удара систему просто разорвет.

  • Принцип работы заключается в том, что из большого бака в малый, холодная вода поступает по приводной трубе, нагревается в малом баке, его и называют теплообменником и по выводной трубе возвращается снова в основной бак уже разогретой .
  • Если приводную и выводную трубы расположить под правильным углом, то вода будет успешно циркулировать самотеком благодаря естественным физическим законам . Но дабы избежать образования в системе воздушных пробок и обеспечить более быстрое и равномерное нагревание воды бак для теплообменника в баню укомплектовывается электрическим насосом для принудительной циркуляции жидкости в системе.
  • Теплообменник может располагаться непосредственно рядом с самой топкой, в таком случае он монтируется на стадии строительства печи вовнутрь конструкции . Или может иметь так называемый самоварный принцип действия, когда малый бачок монтируется вокруг металлической дымовой трубы для бани непосредственно рядом с топкой.
  • Но при любом расположении бака профессионалы отдают предпочтение системам, в которых жидкость циркулирует свободно, без дополнительного давления .

Принципиальная схема системы самоварного типа.

Какой материал лучше?

При устройстве теплообменника применяют металлические детали – оцинкованные листы, баллоны из-под газа, трубы различного диаметра, чугунные заготовки и т.д. Чугун использовать не рекомендуется, потому что он, по сравнению со сталью, хрупкий и тяжелый, что затрудняет его монтаж на дымоход.

Оптимальный вариант – аустенитная сталь. Нержавейка легко переносит термические перепады, устойчива к механическим повреждениям, поддается самостоятельной обработке и сварке.

Какой материал лучше?

Таблица основных технических характеристик аустенитных сталей AISI. Можно проследить, как меняются свойства материала типов 304 (304L) и 316 (316L) при нагревании

Оцинкованная сталь уступает легированной или аустенитной, так как она не предназначена для нагревания. Высокотемпературный режим приводит к выделению окислов цинка, вредных для здоровья, поэтому если планируется повышение температуры в дымоходе до + 419,5 ºС, следует отказаться от оцинковки. Лучше приобрести дорогой, но безопасный материал.

 Делаем стальную печку-каменку

Устройство банной самодельной печи со встроенной каменкой и водяным баком показано на чертеже. Конструкция довольно проста – корпус теплогенератора, сделанный из железной трубы, разделен на 4 отсека – зольную камеру, топку, каменку и емкость нагрева воды. Внизу топливника установлены колосники, между остальными секциями – металлические перегородки, пересекаемые дымоходом.

На изготовление отопителя пойдут такие материалы:

 Делаем стальную печку-каменку
  • труба диаметром 400—500 мм;
  • листовой металл толщиной 3 и 5 мм на перегородки;
  • арматура либо уголки на колосниковую решетку;
  • труба Ø10—15 см на дымоотвод.

Совет. Для корпуса желательно отыскать тонкостенную трубу (3—5 мм), поскольку стандартный металлопрокат с толщиной стенки 8—10 мм выйдет слишком тяжелым. Высоту печки можно корректировать за счет размеров каменки, бака и топливника.

Порядок сборки теплогенератора с интегрированным баком:

 Делаем стальную печку-каменку
  1. Выровняйте торцы трубы болгаркой, вырежьте проемы под загрузочные люки и дверки. Обработайте острые края.
  2. Вырезанные куски металла пустите на дверцы – зачистите края, приварите ручки и петли.
  3. Изготовьте круглые перегородки с отверстиями под газоход. Свод топки делайте из толстой стали 5 мм, остальные крышки – из листов 3 мм.
  4. Колосники сварите из арматуры Ø12—18 мм либо уголков №4—4.5.
  5. Смонтируйте все заготовки согласно чертежу. Сварочные швы зачистите и проверьте на проницаемость с помощью керосина.

Конструкция печи

Прежде чем собирать металлическую печь вручную, надо знать, что собой представляет ее конструкция:

Для изготовления металлической печи берутся листы из соответствующего материала. Но упростить задачу можно, используя готовые бочки, трубы, огнетушители.

Можно выделить основные положительные характеристики, которыми наделена металлическая печь для бани:

Конструкция печи
  • Быстрый нагрев корпуса – к основным процедурам можно приступать уже через 2-3 часа после начала прогрева печи.
  • Эргономичный корпус – компактные габариты позволяют устанавливать печь даже в маленьких помещениях.
  • Отсутствие фундамента – оборудование не требует возведения прочного фундамента, достаточно ограничиться облегченным основанием.
  • Поддержание постоянного процесса горения – конструкция позволяет поддерживать оптимальный температурный режим на протяжении всего времени проведения оздоровительных процедур.
  • Образование мягкого и чистого пара и аккумуляция тепла внутри помещения.
  • Доступная стоимость материалов для самостоятельного изготовления конструкции.
  • Большой срок эксплуатации готового устройства, который может составить от 6 до 26 лет.
  • Надежная эксплуатация, если в процессе сборки и монтажа конструкции были соблюдены основные требования пожарной безопасности.

Наряду с положительными моментами, банная печь из металла обладает существенными недостатками:

  • Быстрое остывание металла после завершения процесса горения.
  • Не подходит для обогрева больших площадей.
  • Требуется обеспечение противопожарной защиты конструкции и прилегающих к ней поверхностей.

Расчеты мощности теплообменника

Объем теплообменника выбирают, исходя из объема самой печи, а также учитывая ее мощность.

При выборе теплообменника и прочих комплектующих, руководствуются следующими правилами:

  • теплообменник отбирает тепло у банной печи. Слишком большой несоразмерный с печью теплообменник способен нерационально снизить эффективность последней, что приведет к увеличенному расходу топлива и ухудшению микроклимата в парной. Поэтому теплообменник не должен отбирать более 10% тепловой энергии у печи;

    Пример установки теплообменника в печь

  • важно, чтобы вода в системе не закипала, нагревалась не слишком быстро и не очень медленно. Если использовать бак малого объема, то вода в системе закипит менее чем через два часа, наполнив помещение парной перенасыщенным паром, ухудшив оздоровительные характеристики банных процедур. В случае установки теплообменника слишком большого объема, вода в системе не закипит, но и нагреется не скоро, а значит, принять душ будет проблематично. Оптимальное время нагрева воды – 2 часа с момента розжига печи.
Расчеты мощности теплообменника

Теплообменник для печи

Теперь о площади теплообменника. Теплообменник должен обладать запасом мощности, чтобы после прекращения растопки печи, тепловой энергии хватало на поддержание температуры воды в системе. Естественно, что в процессе остывания, мощность банной печи падает очень быстро, это обуславливает необходимость запаса мощности теплообменника.

Рассмотрим пример. Для начала потребуется узнать, сколько киловатт энергии требуется на обогрев вашей бани. Предположим, что этот показатель составит 5-6 кВт. Тогда, с учетом запаса, следует выбрать теплообменник площадью 1 квадратный метр, обеспечивающий мощность до 10 кВт.

Пояснение. При расчете принимается пропорция 1 кв. м площади теплообменника = 10 кВт. Но чтобы предусмотреть теплопотери, это соотношение корректируют, обеспечивая запас энергии:

1 кв. м = 10 кВт – 3…4 кВт.

Расчеты мощности теплообменника

Таким образом можно поддерживать желаемую температуру в бане, единожды или дважды растапливая печь.

Выбор в пользу котла

Котел для бани стоит выбрать по следующим причинам: во-первых, он хорошо подойдет для небольших бань, его мощности вполне хватит на несколько банных помещений. Во-вторых, такое оборудование можно сделать из подручных недорогих материалов (чугунная бочка или металлическая труба). Так же специальных навыков каменщика или строителя тут не потребуется, главное уметь пользоваться специальными инструментами. И последнее, этот аппарат обойдется хозяевам в разы дешевле.

Кроме того, готовый котел можно просто купить, индустрия комплектующих для загородных и дачных построек предлагает огромный ассортимент такого отопительного оборудования, а вот печь можно лишь выстроить.