Теплообменник водяной своими руками

Опубликовал: Виктория Митина 0 491 Просмотров

Когда в доме имеется печь, то не стоит торопиться ее разбирать. Ведь, установив в ней теплообменник, можно провести модернизацию оборудования и сделать отопительную систему более усовершенствованной. Как сделать теплообменник, да еще и своими руками для отопления частного дома, будет интересно узнать всем домовладельцам, кто до сих пор использует печное отопление.

Функциональные особенности теплообменников

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.

Вам может быть интересно:

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.

Вам может быть интересно:

Установив в печь теплообменник, можно получить полноценную систему отопления.

Подбор материала

Следует сразу отметить, что в домашних условиях создать теплообменник как на заводе практически невозможно. Вместе с тем, самодельная конструкция по функционалу не будет уступать созданной на предприятии.

Можно придать любую форму конструкции, но наиболее популярными вариантами является система, выполненная из нескольких металлических труб в виде решетки или пластин. В связи с тем, что температура горения достаточно высокая, тем более когда в качестве топлива используется уголь, следует особое внимание уделить выбору материала, а также уровню качества швов сварки. Кроме того, важную роль имеет тип металла, поскольку у каждого своя теплопроводность. Если взять медную трубу, то она в 7 раз будет превышать коэффициент теплопроводности, чем аналогичная труба, изготовленная из стали. При идентичном диаметре и объеме передаваемого тепла достаточно 3,5 метра медной трубы, при этих же параметрах стальной понадобится 27 метров.

Нагревательные элементы из меди самые дорогие, но эффективные. Если нет возможности потратиться на приобретение таких материалов, можно приобрести стальные трубы, но при этом их диаметр должен быть не менее 3,5 сантиметров.

Для справки! В том случае, если в качестве топлива будет использоваться уголь, то наиболее рациональным вариантом будет установка теплообменника из чугуна. Это самый прочный и теплоустойчивый металл. Кроме того, в качестве нагревательного элемента можно использовать старые чугунные батареи.

Расчет мощности

Очень сложно сделать идеальную систему отопления, не зная мощности теплообменника. При расчете данного показателя следуют учесть следующие параметры:

  • диаметр труб;
  • длину нагревательного прибора;
  • теплопроводность используемого металла;
  • максимальную температуру горения топлива;
  • скорость циркуляции жидкости.

Если установить данные исходные величины проблематично, можно воспользоваться усредненным расчетом, исходя из того, что для получения мощности в 1 кВт, понадобится метр трубы с радиусом не менее 2,5 сантиметров.

Конструкция и монтаж

Нагревательный элемент может быть выполнен в виде регистра – решетки из гладко сваренных труб. Это наиболее распространенная конструкция. Однако ее можно упростить, сделав в виде бака, в форме цилиндра или прямоугольника. Основное условие – достаточная площадь для осуществления процесса обмена жидкости.

При изготовлении нагревательного элемента требуется соблюдение следующих правил:

  1. Во избежание закипания воды внутренний объем труб должен быть не менее 50 мм.
  2. Металл не должен прогорать, поэтому его рекомендуемая толщина составляет минимум 3 мм.
  3. При нагреве металл имеет способность расширяться, этот момент следует учесть, предусмотрев расстояние между стенами топки и нагревательным элементом.

Процесс установки нагревательного элемента состоит из нескольких простых действий:

  • на дно топочной емкости печи уложить теплообменник;
  • в печи предусмотреть отверстия для труб.

Далее следует соединить нагревательный элемент с отопительной системой и запустить воду.

Преимущества теплообменника

Нагревательный элемент в системе отопления, установленный в печи, имеет свои преимущества. Среди основных плюсов можно выделить следующие:

  1. Простота изготовления и монтажа.
  2. В доме появляется комбинированное отопление, что дает возможность отапливать большие площади, а не только локально одно помещение.
  3. Возможность использовать разные виды топлива. Например, котлы ориентированы только на конкретный вид, а печь можно топить любыми твердыми энергоносителями.
  4. Печь придает интерьеру особый шарм и уют, а благодаря новой функции она будет приносить еще больше пользы.

Несмотря на очевидные преимущества, следует отметить, что в сравнении с котлами, сделанными в заводских условиях, КПД будет ниже, кроме того, отсутствует автоматический контроль температуры нагрева теплоносителя. Вместе с тем, стоимость заводских котлов не каждому по карману, а изготовление отопительной системы своими руками с использованием самодельного элемента нагревания под силу каждому.

Читайте также:  Комната в британском стиле

Собрать теплообменник своими руками заставляют самые разные обстоятельства. Так, подобным обстоятельством может стать уникальная планировка здания. Нестандартные строения зачастую невозможно обогреть с помощью обычных батарей, поэтому приходится разрабатывать и изготавливать отопительную систему самостоятельно.

Виды теплообменников

Теплообменник для печи, изготовленный своими руками, понадобится и в случае, когда дом расположен в удаленной местности и не имеет центрального отопления. Кроме того, самодельный змеевик пригодится при наличии трудностей с газификацией или электроснабжением.

Самодельный обменник тепла хорош тем, что не только позволяет отапливать ваш дом, но и дает возможность получить горячую воду для хозяйственно-бытовых целей. В результате данный аппарат будет снабжать ей кухню, ванную комнату и баню.

Существует несколько видов теплообменников:

Тип змеевика выбирается в зависимости от количества печей, размещенных в доме, площади, занимаемой тем или иным помещением, а также материала стен. Практически все нагревательные устройства, построенные по принципу расширения горячей воды, монтируются внутри помещения.

Внешний и внутренний вид

Теплообменник для печи своими руками собирается снаружи помещения в тех случаях, когда внутри не хватает места для проведения сборки змеевика. Аппарат, а именно его резервуар, выносится за стены строения. С системой отопления внутри дома он связывается при помощи трубопроводов различного диаметра.

Внешним может быть как водяной теплообменник, так и воздушный. Нагревает подобное устройство специальная печь с помощью особой трубы, отводящей наружу продукты горения. Тепло, образующееся при горении, можно использовать для обогрева небольших по площади помещений, для этого тепловой обменник устанавливают прямо в дымоход.

К плюсам подобного нагревательного элемента можно отнести простоту технического обслуживания и ремонта, а к минусам — сложность исполнения. Дело в том, что придется монтировать аппарат на открытом воздухе и дополнительно потребуется перестройка такого элемента жилого дома, как кирпичная печь.

Конструкция теплообменника внутреннего типа несколько проще. Например, его можно разместить прямо в печи, над топкой. Для этой цели можно использовать внутреннее пространство камина. Конструкция обменника будет зависеть от конструкции домашней печи или камина.

Перед началом работ имеет смысл проконсультироваться с опытным специалистом в области обустройства отопления зданий. Он подскажет, стоит использовать регенеративный теплообменник или при проведении монтажных работ лучше всего в конструкции системы обогрева помещения применить смесительные теплообменники. На основании полученной от него информации владелец жилья сможет точно рассчитать стоимость проведения строительных работ, что напрямую влияет на то, какая конструкция теплообменника будет выбрана.

К сожалению, отопление при помощи описываемого устройства любого типа подразумевает получение значительно менее высокого КПД по сравнению с котлами, созданными при промышленном производстве. К минусам работы с таким устройством можно отнести невозможность установки на него приборов, обеспечивающих автоматический контроль за интенсивностью нагрева теплового носителя (воздуха, воды и т.д.).

Схема устройства обменника тепла

Схема роторного теплообменника обычно является достаточно стандартной и имеет такие же конструктивные элементы, которыми обладает регенеративный теплообменник. К таким элементам относят:

  • кирпичную печь;
  • нагревательный резервуар;
  • трубки;
  • трубопровод для подключения системы отопления;
  • нагревательный элемент.

Печной змеевик, смонтированный в виде контура замкнутого типа, позволяет успешно заменить котлы типа TLO, которые являются энергонезависимыми. В таком виде могут быть построены смесительные теплообменники.

Схема отопления и горячее водоснабжение должны включать в себя и дополнительные элементы, такие как отопительный прибор, имеющий медный теплообменник, краны и запоры, систему водоотведения и т.д. При этом стоит знать, что медный теплообменник для отопления может использовать в качестве теплоносителя не только воду, но и специальные незамерзающие жидкости.

Если владелец жилья решил применить тип теплообменника, использующий в качестве теплоносителя воду, то стоит продумать и смонтировать систему подачи воды в контур. Это можно сделать с помощью подачи жидкости непосредственно в бак или же непосредственно в трубопровод в «обратку». Этот вариант подключения системы подачи воды позволит изготовить теплообменник, не имеющий при смешении жидкости резкого перепада температуры.

При обустройстве отопления следует предусмотреть установку на его элементах фильтров. Это позволит отопительной системе прослужить значительно дольше.

Советы при проведении монтажа

При монтаже системы следует придерживаться нескольких народных советов о том, как сделать теплообменник своими руками. Например, в качестве одного из его элементов можно использовать автомобильные радиаторы, хорошо отдающие тепло, что позволяет снизить расходы на отопление. Такой теплообменник для печки стоит относительно недорого, что позволяет сэкономить при осуществлении монтажа отопительной системы достаточно серьезную сумму.

При использовании схемы обменника, основанной на естественной циркуляции теплоносителя, максимальная длина одной «нитки» отопления не должна быть более 3 м. Изготовить теплообменник, позволяющий превысить это ограничение, в принципе возможно, но его КПД будет очень низким. Поэтому следует правильно рассчитывать габариты устройства.

Стоит при этом ориентироваться на мощность и размеры кирпичной печи, вид используемого топлива, места установки печи и на стандартную пропорцию — 1 кв. м поверхности обменника тепла равен 10 кВт. Следующий нюанс при строительстве такого устройства, как теплообменник для печки, заключается в том, что он не должен отбирать у печи более 1/10 вырабатываемой энергии. Для того чтобы уменьшить расходы на отопление, в качестве материала для труб обменника лучше всего использовать медь.

При проведении расчета для аппарата стоит заложить некоторый запас мощности. Если схема отопления не предусматривает естественной циркуляции воды, придется установить насос.

Монтаж теплообменника и его проверка

Специалисты знают, что обменник лучше всего монтировать одновременно со строительством печи. Таким образом владелец жилья избежит необходимости разбирать старую печь или разрушать часть ее кладки.

Читайте также:  Ваза вырезать из бумаги шаблоны

Для монтажа данного устройства необходимо:

  • подготовить фундамент печи и установить на него змеевик обменника;
  • при кладке печи оставить входные и выходные отверстия для труб радиатора;
  • после окончания кладки дать раствору высохнуть, после чего произвести проверку получившейся отопительной системы.

Как проверить теплообменник, можно узнать из технической литературы. Самый простой способ — это просто подать воду в систему и зажечь печь. В результате вы проверите сварочные швы радиатора, соединения труб.

Если не циркулирует жидкость или вы обнаружили течь, нужно перебрать всю систему. Чтобы этого не произошло, при изготовлении резервуара обменника необходимо использовать сталь толщиной 2,5 мм, а швы должны быть минимальной ширины.

Стоит обратить внимание на обеспечение пожаробезопасности изготовленного теплообменника. Нельзя допускать появления открытого огня или утечек газа или электричества. Если владелец самостоятельно изготовил теплообменный элемент отопительной системы, то для ввода ее в эксплуатацию следует пригласить опытного сантехника, который заметит дефекты и даст рекомендации по устранению.

Если монтаж отопления проводит специализированная компания, то ее специалисты самостоятельно составят необходимую схему, произведут расчеты теплообменника и системы отопления.

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.
Читайте также:  Гончарный круг из стиральной машины малютка

к содержанию ↑

Материал изготовления

  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.

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.

Примеры установки на фото:

Оставьте ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *