Теплообменник для банной печи: изготовление своими руками

Содержание

1 Преимущество банной печи с теплообменником
2 Как правильно выбрать?
3 Поговорим о правилах монтажа и эксплуатации
4 Рекомендации по выбору
5 Правильная установка заводской печки
6 Установка теплообменника на банную печь
7 Как сделать теплообменник самостоятельно?
8 Безопасное размещение и подключение электрической печи
9 Различие по видам
10 Как работает теплообменник, установленный в банную печь

Преимущество банной печи с теплообменником

Самыми важными достоинствами печей с теплообменником можно считать следующие параметры:

Банная система с теплообменником выполняет сразу две функции – нагревает воду, а также отапливает помещения парилки и предбанника.
Бак такой системы может располагаться в помещении, соседнем с парилкой.
Печи такого вида, стоимость которых не такая уж и большая, производятся из качественного материала с большим эксплуатационным ресурсом.
Топка современной печи снабжается огнеупорным стеклом, благодаря которому можно наслаждаться горением огня, при этом контролируя сам процесс.
Внешний вид довольно привлекателен, а сама система неприхотлива в уходе.
Хочется отметить, что печи такой конструкции просты в плане установки. которая возможна собственными руками.
Незначительные габариты такой банной печи позволяют экономить пространство в парилке.
Также мощность такой системы прекрасно справляется с быстрым прогревом помещения отведённого под парную до нужной температуры.

Как правильно выбрать?

Выбор того или иного нагревателя зависит от начальных условий и поставленных перед ним задач. Внутри печи он гораздо быстрее нагреет жидкость, но она может закипать. Образуется накипь, которая быстро выводит прибор из строя. Правильный расчет необходимой мощности позволяет избежать этой проблемы.

Расположенный возле дымохода печи, внешний нагреватель занимает больше места, жидкость греет значительно медленнее. Зато, к нему всегда есть доступ. В случае поломки, его легко починить или заменить. Теплоноситель закипает редко, просто не набирает столь высокую температуру, поэтому накипь не образуется. Выбор остается за хозяином.

Мнение эксперта
Павел Круглов
Печник с 25-летним стажем

Можно приобрести заводскую модель, которая будет стоить от 10 000 рублей, в зависимости от мощности. Стоимость качественной кирпичной печи с теплообменником начинается от 20 000 рублей, но, практика показывает, что она будет не так эффективна.

Ничего хитрого в устройстве прибора нет, насколько оправдана такая покупка — большой вопрос. Все можно установить своими руками.

Поговорим о правилах монтажа и эксплуатации

Расчет системы

Если вы решили смонтировать систему своими руками, вам придется произвести определенные расчеты. Абсолютно точно рассчитать габариты и объем системы будет затруднительно, да в этом и нет острой необходимости.

К примеру, для обогрева помещения средних размеров достаточно 5 кВт. Такую мощность может обеспечить теплообменник площадью 1 м². Но температура в топке постоянно колеблется, при полном нагреве 1м² обеспечивает до 9 кВт, а уже когда печь затухает, мощность начинает стремительно падать и может опуститься в 5 – 10 раз. Поэтому площадь агрегата берется со значительным запасом, что позволяет выровнять нагрев жидкости.

Конфигурация самого теплообменника может быть различной, среди специалистов здесь нет единого мнения. Одни утверждают, что трубы из нержавеющей стали являются самым оптимальным вариантом, другие отдают предпочтение пластинам или коллекторам состоящих из 2 сопряженных швеллеров.

Подключение системы к душевой кабине.

Советы мо монтажу

Если вы решили собрать систему своими руками, то следует учесть несколько обязательных требований.

Баки следует сваривать из металла толщиной минимум 2,5 мм. Требования к верхнему, большому баку предъявляются минимальные, основное это чтобы он не ржавел и не протекал.
Требования к трубной разводке и самому теплообменнику несколько выше, в прошлом самым популярным материалом для теплообменника был чугун. Действительно материал очень долговечный, не поддается коррозии и долго держит температуру. Но у чугуна есть и серьезные недостатки, он имеет большой вес, что требует обеспечения серьезных креплений. И чугун достаточно долго нагревается.
В данное время большинство специалистов предпочитают собирать систему из нержавеющей стали, цена у нее конечно выше, нежели у чугуна или обычных марок стали поддающихся коррозии, но экономия здесь дороже обойдется в дальнейшем. Для теплообменника самыми оптимальными будут нержавеющие стали марок 08Х17 (430); или 8-12Х18Н10 (304) они обладают оптимальными параметрами теплоотдачи и проходят по всем гигиеническим нормам.
Что касается соединительных труб, то естественно они также должны быть из нержавеющей стали. Приводная труба, с холодной водой, должна изначально выходя из большого бака опускаться несколько ниже уровня теплообменника, в нижней точке монтируется сливной кран и далее под углом от 2˚, до 5˚ поднимается до входа в теплообменник.
Выводная труба, по которой будет горячая вода поступать в большой бак для бани с подогревом, должна выходить из теплообменника, под углом не менее 30˚ проходить через стену и стыковаться с баком.

Простейший теплообменник самоварного типа.

Система рассчитанная исключительно на обогрев помещения.

Не забывайте, что как трубная разводка бани, так и сам теплообменник во всех местах сопряжения должны быть оборудованы специальными термостойкими прокладками, обеспечивающими достаточный демпферный зазор при тепловом расширении металла.

Правильная установка заводской печки

Необходимо не только правильно подобрать модель печи в баню с теплообменником, но и грамотно выполнить монтаж тепловой установки. Именно от того, насколько верно проведена установка отопителя, будет в последующем зависеть эффективность и полная безопасность его использования.

Устанавливать печь для бани с теплообменником для отопления необходимо на правильно подготовленный фундамент. Минимальная глубина основания должна составлять 400 миллиметров. Высоту постамента выбирают в зависимости от разновидности топки и общих габаритов печки. Фундамент заливается из цемента прочностью не ниже М300, дополнительно гидроизолируется и укрывается пожаробезопасными материалами. Выполнять установку печки в баню непосредственно на дощатый или бревенчатый пол запрещается.

Каменку в бане необходимо отгородить от деревянных стен при помощи кирпичной кладки. Для нее может использоваться керамический или шамотный материал. Укладка выполняется с высокотемпературным глиняным раствором. Это позволяет повысить показатели тепловой эффективности, делая отопители полностью безопасными в эксплуатации.

Трубы, идущие непосредственно от теплообменника, следует заизолировать. Для их утепления может использоваться минеральная вата или другой материал, отличающийся улучшенными показателями огнестойкости.

Дымоход от печки выводят в крышу, предварительно обработав все деревянные элементы. Проход трубы через кровлю выполняют специальным металлическим коробом, который дополнительно отделан асбестом.

Все стыки труб и теплообменника следует дополнительно загерметизировать, что исключит протекание теплоносителя. При наличии протечек печь может работать вхолостую, увеличится температура внутри водяной рубашки, что приведет к полному выходу из строя отопителя.

Установка теплообменника на банную печь

Так как все перечисленные модели серьёзно отличаются между собой по способности противостоять перегреву, место для установки конкретной модели выбирается исходя из особенности устройства топки и материала, из которого изготовлен теплообменник.

Каркасные или регистровые системы, как правило, используются в кирпичных банных печах. Аппарат заделывается в верхнюю часть топки или в свод печи еще на этапе её постройки. При этом патрубки для подключения к баку выводят с тыльной или с боковых сторон печного корпуса.

Таким же способом устанавливаются плоские змеевики из меди и нержавейки. Они могут быть заделаны как в свод, так и в одну из вертикальных стенок топочной камеры в банной печи.

Витые медные змеевики традиционно устанавливают на верхний дымоход. Иногда змеевик располагают непосредственно под насадным центральным баком для горячей воды. В баке греется вода для обрызга каменки, а в медном теплообменнике нагревается вода для душа или моечного отделения.

Тарельчатые и коробчатые теплообменники устанавливается на одной из боковых стен в банной печи. Обычно их используют для стальных или чугунных печек. Для установки достаточно вырезать в стенке два отверстия. После чего на выходные патрубки одеваются распорные втулки, и теплообменник устанавливается внутри топки с помощью накидных гаек. Подобный тип теплообменника называют ещё сухим, так как вода при любых обстоятельствах не попадает внутрь топочной камеры.

Важно! Коробчатые и регистровые теплообменники устанавливают внутри банной печи так, чтобы уменьшить контакт поверхности металла с наиболее горячей частью фронта горения.

Теплообменник должен получать большую часть тепла внутри печи не за счет конвекции и обтекания раскаленными газами, а в виде инфракрасного излучения от стен и свода банной печи. Чтобы избежать перегрева, трубы теплообменного контура приходится экранировать листами из нержавеющей стали. В результате и ресурс повышается, и вода в теплообменнике нагревается более равномерно, без кипения и паровых фонтанов.

Схема подключения теплообменника для бани

Практически все модели теплообменных устройств работают по принципу самотека или естественной конвекции воды в полузамкнутой системе труб. Поэтому при разработке схемы установки аппарата отбора тепла необходимо придерживаться двух правил:

Входной и выходной патрубки теплообменника должны располагаться на разных уровнях, расстояние по вертикали между нижней и верхней точками подвода воды должно быть не менее 20-25 см. Нижний патрубок используется для подвода холодной воды, верхний — для отвода кипятка;
Подключение к патрубкам греющего контура банной печи необходимо выполнять только с помощью гибких соединений, а соединительные муфты обязательно уплотнять теплостойким силиконом.

Речь идет не о гибких резиновых шлангах в металлической оплетке, они для этих целей не подходят, даже если на этикетке присутствует маркировка «для горячей воды» или что-то подобное.

Важно! Из-за сильного теплового излучения, идущего от стенок банной печи, резина стареет и перегорает за считанные недели.

Опытные пользователи рекомендуют выполнять подключение бака к теплообменнику в бане с помощью гибких газовых шлангов из нержавейки.

Как подключить теплообменник к банному баку

Классической схемой установки считается выносной бак для бани с теплообменником. Это означает, что емкость с горячей водой для душа и уборки помещения располагается либо на ближайшей стене, либо за пределами парилки, поближе к душевой кабинке.

Важно обеспечить определенный перепад высоты между выходом из теплообменника банной печи и донной частью емкости с водой. Обычно эта величина выбирается в пределах 50-70 см

Для коробчатых и регистровых схем, плоских змеевиков бак находится на уровне 120 см над уровнем пола. Это удобно, можно зачерпнуть горячей воды через верхний люк.

Другое дело, если змеевик теплообменника для бани установлен на трубу дымохода. В этом случае бак придется поднимать на высоту 180-200 см, поэтому в днище или на выходе из контура устанавливать бронзовый кран для горячей воды.

Трубопроводы, ведущие от теплообменного контура печи к баку, обычно располагают под уклоном. Холодная магистраль от нижнего патрубка подводится к питающему баку под прямым углом, это обеспечивает максимальную величину гидростатического напора в контуре. Отходящая магистраль устанавливается под углом 25-30о. Делается это для отделения пузырей воздуха и пара, образовавшихся в потоке воды при нагреве.

На холодной магистрали обязательно делают колено и ставят сливной шаровый кран, с помощью которого можно легко слить воду из банного теплообменника.

Как сделать теплообменник самостоятельно?

Покупать дорогие изделия из нержавейки для эксплуатации в бане нецелесообразно. Теплообменник для печи в бане можно легко изготовить самостоятельно. Как сделать теплообменник банной печи своими руками? Пошаговая инструкция будет ниже.

Материалы и инструменты

Какие материалы имеют для теплообменника печи в бане первостепенное значение? Зависит от того, сколько воды нужно нагреть. Вот примерный список того, что понадобится:

металлический лист, толщина 2-3 мм — S=2*(0,40*0,80+0,40*0,20)+0,80*0,20 = 2*(0,32+0,08)+0,16 = 0,96 м2
кран Ø32 мм — 2 шт.
обратный клапан Ø32 мм — 1 шт.
фитинги Ø32 мм— 6 компл.
патрубки Ø32 мм — 6 шт.
вентиль Ø32 мм (для слива) — 1 шт.
труба металлическая, гофрированная Ø32 мм — 3 м.
труба Ø32 мм (холодный водопровод) — по необходимости.
уплотнительный шнур для герметизации соединений — 1 упак.
электроды — 1 пачка.

Какой инструмент используется? Вот список:

сварочный инвертор;
«болгарка»
прочие инструменты.

Расчет размеров

Мощность нагревателя должна соответствовать мощности самой печи. Рекомендуют сделать теплообменник, руководствуясь следующим:

Теплообменник не должен потреблять больше 10% от мощности самой печи. В таком случае, мощности печи хватит и на обогрев помещения. Топливо будет расходоваться максимально эффективно. Время нагрева не увеличится.
Суммарная длина труб не должна превышать 3 метра. Нужно сделать необходимый уклон, который составляет 2500 на прямой подаче, а на обратной — больше 300 в сторону печки. Так теплоноситель будет эффективно подаваться самотеком. В противном случае, не обойтись без насоса.
Воды должно быть достаточно. Она должна нагреваться не более двух часов, но не закипать. Если сделать бак слишком малого объема, теплоноситель очень быстро закипит. Если котел находится непосредственно в парилке, мыться там будет очень тяжело. Тяжелый пар заполнит помещение и нормально дышать станет невозможно. При слишком большом объеме бака из металла, теплоноситель может и вовсе не нагреться.
Не забудьте, что когда печь прогорит, вода все же какое-то время должна оставаться горячей. Поэтому, нужно заложить необходимый запас мощности.

Учитывая все вышесказанное, попробуем подобрать оптимальный теплообменник из металла. Принимаем, что для прогрева воздуха в бане нужно 5 кВт. Тогда мощность теплообменника из металла составит 10 кВт, а его площадь — 1 м2. На возможные теплопотери отнесем 3 кВт. Тогда монтаж 1 м2 теплообменника даст нам 7кВт энергии. Время нагрева воды — 2 часа. Тогда требуемую площадь теплообменник определим по формуле: S = 1/7*W, где

W = 0,00117*V*(t_k-t_н) /T= 0,00117*65*(70-10) /2= 2,3кВт, отсюда S = 1/7*W=1/7*2,3 = 0,33 м2, где S — требуемая площадь теплообменника, м2;

W — требуемая мощность теплообменника, кВт (важно определить ее правильно);
V — объем воды, которую надо нагреть, принимаем 65 л (достаточно для 4-х человек);
tk — требуемая температура воды, принимаем 700С (оптимальная температура горячей воды);
tн — изначальная температура воды, принимаем 100С. Требуемая мощность печи — 5+2,3 = 7 кВт

0,3 кВт можно не учитывать, т. к. 10% от изначальной мощности печи — допустимая потеря (0,3кВт

Инструкция по изготовлению

Правильно изготовим 2 бака для воды: один лучше делать в форме цилиндра (для теплообменника), второй — прямоугольный (выносной). Размеры рассчитываем индивидуально, исходить лучше из расчета выше и собственных потребностей.

Варианты конструкций
Изготавливаем змеевик, устанавливаем в бак.

Пример конструкции змеевика 1

Пример 2

Пример 3

Пример 4
Наполняем водой и испытываем в течении 6 часов. Все швы должны быть герметичны, отпотин и утечек быть не должно. Содержание воды в баке при отрицательной температуре запрещено.
Привариваем 2 патрубка для прямой и обратной (нижней) подачи, чтобы организовать циркуляцию.

Безопасное размещение и подключение электрической печи

Удобное решение ‒ электрокаменка. Это отличная альтернатива дровяной печи. Не занимает много места. Дымоходная труба отсутствует. Не нужно чистить, загружать топливо. Достаточно правильно выставить температурный режим.

Важно при подключении соблюдать правила подсоединения к сети, пожарную безопасность. Обязателен монтаж УЗО

Это отличная защита от короткого замыкания при перепадах напряжения в сети

Обязателен монтаж УЗО. Это отличная защита от короткого замыкания при перепадах напряжения в сети.

Покрытие проводки должно быть жаропрочным. Сечение выбирается согласно мощности, сетевому напряжению. Подробнее в статье: «Электромонтаж бани».

Различие по видам

Существует нескольковидов теплообменников для оснащения банных печей. Они распределяются:

по конструкции;
по местоположению.

В зависимости от особенностей конструкции выделяют:

змеевик. являющийся достаточно простым вариантом. Оба конца теплообменника выведены из резервуара для забора холодной и выпуска нагретой воды;
соединение двух металлических емкостей. цилиндра и параллелепипеда. Нагреваясь, вода из такого теплообменника посредством труб поступает в место своего назначения.

Наиболее распространенным считается второй вариант нагревателя, ведь с его помощью не только вода становится горячей, но и отапливаются все помещения бани. Таким образом, происходит экономия топлива и, соответственно, средств.

Месторасположение определяет также два вида теплообменников:

навесной. то есть располагающийся на дымоходе;
встроенный в конструкцию печи.

Устройство навесного типа получает необходимое тепло не от самой печки, а от дымохода за счет нагревания выбрасываемых газов. За счет существенной вместительности короба жидкость быстро нагревается в баке и остается горячей на протяжении всего времени топки бани. Как недостаток стоит отметить массивность внешнего вида устройства. Порой при обустройстве дымохода вначале устанавливают теплообменник так называемого самоварного типа. а затем уже дымоотводную трубу.

Обязательно нужно следить за заполненностью теплообменника водой, поскольку в сухом состоянии он может перегреться и потерять свои герметические свойства.

Собирая систему для циркуляции воды, следует отказаться от использования пластиковых труб в парилке. Высокая температура такого помещения воздействует на пластик, в результате чего этот материал начинает выделять вещества, вредящие здоровью человека.

Встроенный в конструкцию печи теплообменник имеет вид герметичного плоского бака емкостью до 5 литров. В этот резервуар вварены два патрубка с нарезанной на их концах резьбой. К ним присоединяются водопроводные трубы, ведущие к выносному баку большого объема (до 100 л)

В печи теплообменнику отведено место промеж кожуха конвектора и топки. При этом устройство совершенно не соприкасается с огнем.

Необходимо именно перед началом топки печки заполнять систему водой, поскольку разогретый сухой теплообменник под воздействием холодной воды теряет свою герметичность и начинает просто протекать. С целью предотвращения появления воздушных пробок в системе воду нужно закачивать снизу с помощью насоса.

Теплообменники для печи указанных видов заслуживают большое внимание из-за возможности экономить на топливе, ведь для их нормального функционирования требуется тепло, аккумулирующееся от сгорания дров. Так, аппарат встроенного типа нагревается за счет тепловой энергии, идущей на обогрев парилки и камней

Теплообменник же, размещенный на дымоходе. питается теплом, которое просто выходит в трубу. Его эффективность и скорость нагревания значительно выше по причине большей вместительности устройства. При этом бак, в который сливается горячая вода, может быть удален на существенное расстояние от печки.

Как работает теплообменник, установленный в банную печь

Устройство печи с теплообменником настолько хорошо зарекомендовало себя, что появились различные варианты конструкции теплосъема, с различной степенью эффективности. Самые распространенные:

Классический змеевик.
Встроенный плоский теплообменник (похожий на две полые тарелки, соединенные между собой).
Самоварный теплообменник, устанавливаемый на дымовую трубу.

Водяная рубашка, окружающая топочную камеру, применяется крайне редко и встречается всего в 1-2 моделях печей заводского производства.

Между тем, банные печи с теплообменником стали предметом дискуссий потребителей. Некоторые утверждают, что применение не практично, другие наоборот, указывают на удобство и комфорт во время эксплуатации.

Что дает встроенное или самоварное устройство теплосъема?

Теплообменник в банной печи нужен для получения горячей воды для помывки. Эта задача была основной при проектировании конструкции.
Возможность отопления в бане от печи с водяным контуром – фактически, металлическая печь становится неким подобием отопительного котла. Во время топки выделяется достаточно тепла для прогрева теплоносителя и нагрева необходимого объема воды ГВС.

Принцип работы зависит от используемого устройства. Эффективность определяется несколькими параметрами:

Надежность.
Достаточная теплоотдача.
Возможность работы без использования теплообменника.

По своей конструкции, можно разделить все водогрейные устройства на встроенные и надстраиваемые (самоварного типа).

Встроенный теплообменник

Печи для бани с водяным контуром под отопление и нужды ГВС, стали появляться после того, как хорошие отзывы получили обычные водяные теплогенераторы. По своему устройству, печное оборудование с интегрированным водонагревательным контуром делится на несколько классов:

Змеевик – простейшее устройство, используемое в классических твердотопливных котлах. Внутри конструкции располагается согнутая металлическая трубка. Форма разная и зависит от особенностей внутренней конструкции печи. Змеевик располагают так, чтобы пламя не воздействовало на него напрямую, а нагрев осуществлялся посредством дымовых газов.
Плоский теплообменник – устройство более сложное по сравнению с предыдущим. Плоский теплообменник для банной печи, выглядит как две полых тарелки, соединенных между собой. По теплоэффективности, конструкция превосходит змеевик, используется в современных моделях печного оборудования.
Встроенный бак – в печи изготавливается отдельная емкость, устанавливаемая сверху топочной камеры. Встроенный горизонтальный теплообменник быстро нагревается и сохраняет температуру, пока печь остается горячей.
Водяная рубашка – представляет полость, окружающую всю топочную камеру и дымовые каналы. Конструкция часто используется при производстве твердотопливных котлов, но не получила широкого применения при изготовлении банных печек.

Принцип работы интегрированного теплообменника в банной печи заключается в следующем. Спираль или пластина разогреваются от дымовых газов, температура которых достигает 450-500°С. При нагреве возникает давление, заставляющее теплоноситель циркулировать в системе обогрева. В схемах, где используется бойлер косвенного нагрева, ГВС подогревается за счет тепла отопления.

Самоварного типа

Установка теплообменника на банную печь – бюджетное решение проблемы ГВС и отопления. Водогрейное устройство изготавливается двумя способами:

Змеевик – на дымоходную трубу устанавливается змеевик из алюминия или меди. Для систем с естественной циркуляцией, вплоть до накопительной емкости или водораспределительных кранов, размеры змеевика не должны превышать 3 м. Оптимальные размеры теплообменника с принудительной циркуляцией, 5 м.
Устройство теплообменника самоварного типа – специалисты сходятся во мнении, что именно такая конструкция оптимально подходит для бани. Горячая вода для душа готовится постепенно, предотвращается закипание жидкости.

Движение воды в теплообменнике самоварного типа происходит по естественным физическим законам. Нагретая жидкость поднимается вверх, в емкости создается давление.

Оптимальный объем теплообменника самоварного типа выбирают так, чтобы вода достигала необходимой температуры, после 2-3 часов интенсивного горения. Конструкция оптимально подходит для обеспечения водоснабжения горячей водой.

Теплообменник для банной печи: как собрать его своими руками?