Изготовление своими руками отопительного теплообменника

Устройства для отопления Теплообменник — сердце отопительной системы, предназначен для передачи тепла по средам и обогрева помещения. Среда в системе может быть жидкой, паро – газообразной.

Функциональное предназначение теплообменника

Характерная черта львиной доли банных печей – неэкономное использование топлива, древесины. Обусловлено это особыми требованиями к таким конструкциям:

  • агрегату отводится небольшое место;
  • протапливание парной осуществляется до максимальной температуры за предельно короткое время;
  • обязательное условие – наличие эффективной каменки;
  • периодичность работы.

Принимая во внимание указанные выше требования, печи и камины конструируются так, чтобы в топке «нагнеталась» максимально возможная температура за несколько минут и поддерживалась продолжительное время с минимальным вмешательством. Основная сложность заключается в том, что неиспользуемое тепло просто уходит «в трубу», в прямом смысле этого слова. Энергию тепла гораздо эффективнее перенаправить на подогрев резервуара с водой, отопление комнат, расположенных по соседству.

Банная печь со змеевиком

Выход из ситуации существует – установить печь с теплообменником, благо на рынке представлено множество разнообразных моделей, которые могут похвастаться интегрированным змеевиком. Если же в парной уже установлен отопительный агрегат, но в нем не предусмотрен водяной контур, устройство можно доукомплектовать теплообменником. В таком случае отпадёт необходимость в установке бойлера.

Особенности

Львиная доля разновидностей банных печек не отличается заметной экономией топлива. Это относится ко всем устройствам, в том числе и работающим на дровах. Из-за этого к агрегатам предъявляются особенные требования:

  • парилка должна хорошо протопиться за непродолжительный период времени, достигая достаточно высоких температурных показателей;
  • банная печь не должна занимать слишком много свободного пространства;
  • обязательным является присутствие каменки;
  • отопитель должен работать в периодическом режиме.

Отталкиваясь от всех указанных выше требований, печки для бани разрабатываются и собираются так, чтобы как можно быстрее достигать нужных температурных показателей и успешно поддерживать их на протяжении достаточного по продолжительности временного промежутка. При этом большая масса незадействованного тепла просто отправляется в атмосферу, проходя через трубу дымохода. Конечно, лучше было бы запустить эту энергию на подогрев воды для помывки или для отопления смежных площадей.

Одно из традиционных и практичных решений – задействовать тепло, которое выделяется во время сжигания дровяных запасов. Сегодня в продаже можно найти очень много хороших моделей печек со змеевиком. Если говорить об отопителе без водяного контура, можно снабдить его заводским или самодельным теплообменником. Эта деталь станет прекрасным помощником в более экономичной эксплуатации парилки.

Тепловой обменник замечательно справляется со своей основной задачей, если в бане установлена печь, для которой не требуется бойлер для подогрева воды.

Сам по себе теплообменник применяется для прогрева воды в бане. Принцип его функционирования основывается на физических свойствах горячей воды, которая расширяется и отправляется вверх, а холодная в этот момент остаётся внизу.

Большинство современных теплообменников имеет компактные размеры, поэтому и жидкости в них разогреваются в очень короткие сроки. К этой детали прикрепляют 2 трубы наверху и внизу. Так горячая вода по верхнему патрубку, заменяемая внизу холодной, отправляется наверх к баку.

Последний может находиться не только в парильном помещении, но и в смежном пространстве (чаще всего это мойка). При этом вода более низкой температуры, перемещаясь по нижней трубе, беспрерывно и без дополнительных подач добавляется в нагревательный аппарат.

Банные печи с теплообменниками с каждым годом становятся всё более популярными и востребованными. Эти агрегаты являются универсальными и заметно повышают комфорт от приёма банных процедур. Печи, оснащённые качественными тепловыми обменниками, имеют несколько весомых преимуществ, привлекающих покупателей:

  • они отличаются долгим и беспроблемным сроком службы;
  • привлекательна в них и компактность отопителей;
  • высокая эффективность и скорость прогрева банного помещения;
  • возможность самостоятельного изготовления устройства.

Подготовка материалов

Лучше всего делать печь в баню из стальной трубы диаметром 300—500 мм или газового баллона. Причин несколько:

  • труба – это уже готовый корпус агрегата, что упрощает дело;
  • цилиндрическая форма предпочтительнее прямоугольной из соображений аэродинамики (обтекания воздухом) и теплоотдачи;
  • сводчатые стенки без швов прослужат дольше плоских;
  • круглый топливник проще чистить от золы и сажи.

Совет. Из листового металла толщиной 2 мм сподручнее делать зольник, а на дверцы пойдет железо 3 мм. Старайтесь не использовать высокоуглеродистую сталь марки выше Ст35, которая может прикаливаться от воздействия высокой температуры, деформироваться и лопаться по швам. Правильная печь сваривается из марки Ст3.

Этапы изготовления дверец

Выкладываем печь из кирпича

Если вы обладаете кое-каким практическим опытом в строительстве кирпичных печей, попробуйте сложить капитальную банную печку своими руками. Предлагаем вариант печи-каменки габаритами 102 х 129 см, оборудованной баком на 170 литров и рассчитанной на обогрев бани площадью 12 м².

Чтобы возвести печку, показанную на чертеже, заготовьте комплект материалов:

  • полнотелый глиняный кирпич (красный) – 580 шт.;
  • шамотный камень марки ША-8 – 80 шт.;
  • колосники чугунные размером 30 х 25 см – 2 решетки;
  • дверца основная для загрузки дров – 210 х 250 мм;
  • дверка зольной камеры – 14 х 25 см;
  • заслонка дымовая – 320 х 450 мм;
  • дверца каменки – 51 х 42 см;
  • труба стальная диаметром 57 х 4 мм – 6.3 м;
  • железная полоса сечением 40 х 5 мм – 2 м;
  • то же, размером 80 х 10 мм – 2.5 м;
  • базальтовый картон, рубероид.
Читайте также:  Расчет диаметра коллектора отопления

Примечание. В список не вошел кирпич, потребный на строительство дымохода, цемент, глина и песок для замеса раствора.

Также перед строительством нужно сварить бак–котел габаритами 102 х 77 х 25 см из листовой стали марки Ст20 толщиной не менее 3 мм. Технологию устройства железобетонного фундамента, приготовления раствора и печной кладки мы излагать не станем – она подробно описывается в инструкции по возведению камина.

Перейдем к постройке печи согласно представленным порядовкам:

  1. Нулевой и первый ряды укладываются в сплошную. Ярусы 2 и 3 формируют зольник, устанавливается поддувальная дверца.
  2. Ряд №4, перекрывающий дверку, — это дно топливной камеры, частично выкладываемое огнеупорными камнями с зазором 5 мм от красных кирпичей. Делается подрезка, вставляется колосниковая решетка и загрузочная дверца.
  3. При укладке ярусов 5—9 строятся стенки топливника. На 10-м ряду готовятся ячейки под трубы, порезанные на заготовки длиной 1050 мм. Эти детали укладываются в гнезда и уплотняются базальтовым картоном, устанавливается емкость для воды.
  4. С 11-го по 20-й ярус возводятся стенки печи вокруг бака. На 20-м ряду торец котла перекрывается двумя стальными полосами L = 35 см.
  5. На 21-м ряду устанавливается дверь каменки, продолжается кладка наружных стенок по схеме вплоть до 26-го яруса. Сверху дверцы кладем 2 полоски длиной 650 мм.
  6. На 27-м ряду начинает формироваться перекрытие печки. Делаются вырезы под укладку больших полос длиной 120 см. Кирпичи 28-го яруса перекрывают полость каменки, остается дымоходный проем.
  7. Задвижка газохода ставится на 28-м ряду, ярусы 29—32 окончательно формируют печной свод и переход к дымовой трубе.

Принцип работы

Без медного теплообменника не обходится ни одна отопительная система котлов. Принцип работы прост. Вода начинает циркулировать по змеевикам в трубах, нагревается, течет в трубопровод системы, в радиаторы, из которых возвращается назад, в уже остывшем виде.

В частных домах теплообменник устанавливают в целях превращения печки в водонагревательный котел. При самодельном устройстве важно учитывать размер и форму, чтобы обменник сочетался с габаритами камеры печки.

К обменнику подключаются радиаторы, трубопровод, трубы нагреваются равномерно, тепло распределяется по всему дому.

Подготовка к установке

Торопиться с установкой нового агрегата на место не стоит. Перед тем, как поставить печку в бане, её нужно хорошо протопить на открытом воздухе, загрузив каменку. Делается это по двум причинам.

Во-первых, краска, которой покрывают металлический корпус, окончательно схватывается только при высокой температуре. При этом она частично выгорает с выделением неприятного запаха.

Во-вторых, камни для бани часто содержат в своём составе сульфиды, распадающиеся при высокой температуре на окислы серы. В свою очередь, при соединении с водой превращаются в кислоты. Пары серной кислоты не просто неприятно пахнут – они очень опасны для здоровья. Но сульфиды довольно легко выгорают, поэтому и желательно протапливать печь на улице до полного исчезновения запаха серы.

Так выглядит камень с вкраплениями сульфидовИсточник

Если стоит задача, как установить печь в бане с топкой из предбанника своими руками, то при наличии перегородки между ним и парным отделением часть её придётся вырезать. Если перегородки нет, лучше сразу возвести её из негорючего материала, например, из красного кирпича. Или выложить кладку до нужной высоты, а продолжить брусом.

Размеры проёма в горючей перегородке под топливник тоже берутся не «с потолка», а определяются в зависимости от мощности теплового агрегата. С печами заводского изготовления все просто: эти параметры указываются в паспорте на изделие. Уменьшать их нельзя, а увеличивать – сколько угодно.

Мощность самодельной печки определить затруднительно. В таких случаях проем делают таким, чтобы от топки до деревянной стены оставалось 25-35 см при условии её защиты по контуру теплоизоляционным материалом: полосой асбестового картона, базальтовой ваты и т.п. Если такая защита не предусмотрена, это расстояние увеличивают до 40-50 см.

Вырезанный в перегородке проем под выносную топкуИсточник

Газовая банная печка из баллона

Для самостоятельной сборки газовой печи для бани потребуется собрать и приобрести следующие материалы:

  • На строительном рынке или в магазине с газовым оборудованием нужно купить атмосферную горелку.
  • Найти старый, но не ржавый газовый баллон. Подойдет также новый баллон, труба большого диаметра или лист металла толщиной от 8 до 16 миллиметров.
  • Для основания каменки потребуется толстый металл, например, тормозной диск от автомобиля. Он прослужит как минимум несколько лет.
  • Газовая труба диаметром 5 сантиметров и длиной примерно 3 метра.
  • Труба диаметром 10 сантиметров, которая будет использоваться для выводы газов.
  • Некоторые медные или бронзовые элементы, для соединения деталей.
  • Дополнительно потребуется обзавестись следующим инструментом: болгаркой, сварочным аппаратом, дрелью, измерительными приборами.

После сборки полного комплекта инструментов необходимо болгаркой отрезать крайнюю часть баллона так, чтобы диаметр среза был равен внешнему размеру тормозного диска. Затем при помощи сварки или дрели с болтами нужно прикрепить диск к баллону.

Следующий шаг — приготовление трубы для подачи воздуха. В трубе диаметром 5 сантиметров нужно просверлить около десяти пяти-миллиметровых отверстий.

Также внизу баллона делается отверстие диаметром примерно 55 миллиметров. Целая, то есть не просверленная, часть пяти-сантиметровой трубы должна выходить из баллона примерно на два метра. Ее необходимо приварить к баллону.

Сначала необходимо нарезать заготовки болгаркой согласно эскизу. Затем сварить все составные часть с помощью сварочного аппарата. После завершения этих процедур нужно также затереть все сварочные швы. С этой задачей неплохо справляется все та же болгарка

Таким же образом приваривается труба, которая будет подавать газ. На втором конце этой трубы присоединяется переходник, с помощью которого можно будет подключать устройство к газовой трубе или газовому баллону.

Сверну на баллоне вырезается отверстие под дымоход и приваривается соответствующая труба. С помощью болгарки также вырезается прямоугольное отверстие под дверцу. Привариваются петли и на них вешается непосредственно дверь. К двери также нужно прикрепить ручку.

Читайте также:  Инструкция по установке насоса в систему отопления частного дома

Таким образом будет сделана несложная модель газовой печи. Через трубу подается газ к горелке. Запускается процесс горения в зависимости от горелки пьезорозжигом или электроимпульсом.

Изгоготовление твердотопливного котла

Домашний очаг, прежде всего, ассоциируется с теплом. Исходя из этого, система отопления должна быть в доме первоклассной.

Сегодня очень популярны твердотопливные котлы, которые позволяют качественно обогревать дом, и при этом не очень много средств тратить на само топливо.

Качественный отопительный котел зачастую стоит очень недешево, но при некотором умении его можно собрать своими руками.

Устройство твердотопливного котла для отопления дома.

Кстати, своими руками можно изготовить котел, чей КПД будет гораздо выше заводского, а количество сгораемого топлива меньше.

О топливе для котлов нужно сказать отдельно, многие котлы имеют довольно небольшой теплообменник, в который не входят дрова длиной более 50 см. Это создает сложности с растопкой.

Котел своими руками можно сделать, если уметь обращаться с болгаркой, иметь навык работы со сваркой и хотя бы минимальные знания о кирпичной кладке.

Имея подобные навыки, вы сможете своими руками соорудить твердотопливный котел с теплообменником любой формы.

Изготовление теплообменников для горизонтальных котлов

Горизонтальный котел на твердом топливе обычно имеет довольно значительные габариты и предназначается не только для отопления помещения, на его верхней поверхности можно расположить варочную плиту. Самый простой способ своими руками соорудить подобный котел — это использовать металлические трубы, которые собираются по определенной схеме.

Схема работы простого котла с теплообменником.

Изгоготовление твердотопливного котла

Прямоугольный теплообменник создается из труб круглого сечения 40 мм и 50 мм, а также труб прямоугольного сечения 60×40 мм. Прямоугольный профиль используется для стыковки труб с круглым сечением. Для этих целей возможно использовать и трубы с круглым сечением, но это очень тяжелый процесс, требующий большого опыта. Толщина стенок всех используемых труб должна быть 4-5 мм.

После того как рассчитали необходимые размеры теплообменника и сделали заготовки труб необходимого размера, в вертикальных стойках, профиле квадратного сечения, вырезают отверстия под круглые трубы.

Рассмотрим пример создания котла отопления для дома площадью около 100 м2. В передних стойках, если смотреть от топочной дверцы, необходимо прорезать 4 отверстия для труб диаметром 50 мм, в задних стойках в грани с шириной 60 мм также прорезают 4 отверстия.

В грани с шириной 40 мм прорезают 4 отверстия по 40 мм.

Таким образом, передняя стойка образует отверстие для топочной дверцы, по бокам от нее идут трубы. Задняя стойка обрамляет и стыкует 40 мм трубы.

Нужно помнить, чтобы твердотопливный котел правильно функционировал, необходимо предусмотреть трубы для поступления холодной воды и для выхода горячей, которая будет соединяться с системой отопления дома. Отверстие для холодной воды располагаются в нижней части котла, а для вывода горячей — в верхней.

Прорезаются они либо газовым, либо сварочным резаком, они должны быть аккуратные, нужно стараться сделать их ровными, наплывы, которые могут образоваться, удаляются при помощи болгарки.

Сборка теплообменника котла, работающего на твердом топливе, начинается с торцевых частей. Стойки и трубы выставляются перпендикулярно на ровной поверхности.

После того, как передняя и задняя части собраны, начинается приваривание боковых частей, важно следить за перпендикулярностью граней. Лучше всего делать это вдвоем, кто-то удерживает трубу, кто-то приваривает.

Следующим пунктом необходимо приварить отрезки труб для подвода и отвода воды. Затем заварить торцевые части прямоугольного профиля, делается это при помощи кусочков металла размером 60×40 мм.

Очень важно после завершения сварочных работ проверить герметичность швов. Для этого конструкцию нужно установить вертикально, нижнее отверстие закрыть, а через верхнее начать наливать воду. Если протечек не будет, то нужно спустить воду, открыв нижнее отверстие, и можно приступить к монтажу котла.

Конструкция и монтаж

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.
Конструкция и монтаж

Процесс установки нагревательного элемента состоит из нескольких простых действий:

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

Какой теплообменник в банную печь лучше установить – варианты конструкции

Хорошая печь для бани позволяет решить все задачи для того, чтобы традиционная процедура была максимально комфортной. Предусмотрев теплообменник в банную печь, можно обойтись без бойлера для нагрева воды.

Теплообменник — что это

Теплообменник — это полая емкость, заполненная водой, вмонтированная в конструкцию печи. Теплообменник соединяется с системой труб и/или баков, по которым циркулирует вода, разогретая во время топки печи.

В зависимости от конструкции, движение воды по системе осуществляется естественным способом или принудительным (с помощью насоса). Принцип работы теплообменника банной печи в том, что разогретая вода поступает в отопительные батареи и бак для душа, а холодная перетекает в теплообменник и нагревается. Процесс происходит в течение всего времени топки.

Существует несколько конструкций теплообменников:

  • Внутренний теплообменник — емкость с водой для нагрева помещается в топку печи. Конструкция емкости может быть любой — в виде бака, образующего одну стену топки или змеевика из труб, опоясывающего топочное отделение.
  • Внешний теплообменник — модуль помещают снаружи печи, обычно он опоясывает печную трубу, нагреваясь от температуры горячих газов, выводимых через трубу в процессе горения топлива в печке.

Вода, циркулирующая в системе, может использоваться как для отопления помещения, так и для нагрева воды для мытья. Конструктивно печь для бани с теплообменником для воды не отличается от обычной печки с местным водяным отоплением.

Читайте также:  Варианты и схемы монтажа отопления двухэтажного дома

Для монтажа системы с двумя функциями (обогрева помещения и получения горячей воды) придется предусмотреть бак для воды и правильно рассчитать протяженность и диаметр труб для оптимальной работы системы.

Наибольший КПД имеет система, в которой соблюдены условия:

  1. Протяженность труб не более 3 м;
  2. Диметр труб больше 1 дюйма — при маленьком просвете жидкость не сможет нормально циркулировать без помощи насоса; 
  3. Открытая система нагрева воды — в расширительный бак организован доступ воздуха.

Такая конструкция не потребует дополнительных затрат энергии (в том числе электрической – для насоса) и обеспечит обогрев помещения и горячую воду.

Примечание: для обогрева помещения в системе местного отопления можно использовать антифриз — он не боится низких температур, поэтому во время длительных простоев в зимнее время не придется сливать жидкость из системы. На практике такой теплоноситель используется очень редко из-за его высокой стоимости.

Расчет площади теплообменника

Печь для бани с теплообменником для отопления должна давать 5 кВт тепла при стандартной площади для обычной семьи. Рассчитывая самостоятельно размеры элементов системы, исходят из того, что 1 м2 площади теплообменника дает около 9 кВт.

Рекомендуется делать размеры с большим запасом, так как на эффективность системы влияет расположение и форма котла, качество топлива.

Проектируя систему для получения горячей воды (с выносным баком) следует учитывать, что сама емкость будет дополнительно обогревать помещение.

Схема подключения теплообменника в бане проста для печей заводского производства в соответствующих моделях. Однако для людей, имеющих навыки сварки, вполне по силам собрать систему самостоятельно и для кирпичной печи. Для системы с естественной циркуляцией понадобятся трубы, фитинги, фурнитура (2 крана), бак для воды.

Металлические листы нужны в случае, если бак для воды или теплообменник предусмотрено сваривать самостоятельно (в форме куба или параллелепипеда). 

Теплообменник для бани своими руками

Теплообменник изготавливают из металла не менее 2,5 мм или труб, согнутых змейкой, спиралью. 

Бак для воды располагают выше уровня печи — это нужно для циркуляции воды. Затем эти элементы соединяют между собой трубами: верхним и нижним контуром.

Для слива воды (при промывке системы или в периоды длительного простоя в зимнее время) в обратный контур в низшей точке трубы врезается кран. 

Установка теплообменника на банную печь требует качественного соединения всех элементов, герметичности сварных швов. Сам теплообменник можно проверить сжатым воздухом, опустив его в воду. После сборки проверяют герметичность соединений всей системы.

Примечание: для обогрева смежных помещений бак для воды можно теплоизолировать — в этом случае он будет нести дополнительную функцию теплоаккумулятора.

Рекомендации опытных мастеров

Монтируя теплообменник для горячей воды в баню, нужно помнить о том, что:

После разогрева системы до высоких температур нежелательно добавлять холодную воду — резкий перепад негативно скажется на сроках эксплуатации

Печка для бани с теплообменником позволит получить максимальный комфорт и, одновременно, сохранить очарование этой любимой традиционной процедуры.

Чем топить – выбор печи

При выборе печи для бани в первую очередь надо обращать внимание на мощность. Этот показатель должен соответствовать объему парилки. Также в учет берется наличие незаизолированных участков, материал изготовления двери. По типу топлива печи для бани бывают следующими:

Чем топить – выбор печи
  • Дровяные. Классический вариант топки позволяет создать особую атмосферу. Для повсеместно распространенного дерева не требуется подводка дополнительных коммуникаций. Можно самостоятельно заготавливать всевозможные сорта для создания различного эффекта.
  • Газовые. Агрегаты внушительных размеров может подключить только квалифицированный газовщик. В такие печи нет необходимости постоянно подкидывать дрова и контролировать пламя. Топки и зольника у них нет. Газовые печи значительно увеличивают пожароопасность всей конструкции.
  • Электропечи. Миниатюрные приспособления равномерно и быстро прогревают помещение. Установки абсолютно безопасны, с огромным функционалом. Из-за большого расхода электричества стоимость эксплуатации будет высокой.

Рекомендации по изготовлению

Многие домовладельцы, не обладающие возможностью приобретать готовые изделия или не желающие это делать, используют у себя в бане самодельные печи, сваренные из металла и обложенные кирпичом. Другой, не менее популярный вариант – это нанять мастера-печника, чтобы он сложил добротную кирпичную печку. При этом нет большой проблемы в том, чтобы оборудовать ее змеевиком либо внутренним бачком для подогрева воды.

Чтобы изготовить теплообменник для печи своими руками в виде прямоугольного бачка, надо взять нержавеющий лист толщиной 1,5-2 мм либо обычный металл (не менее чем 3 мм). Форма бачка прямоугольная, размеры зависят от места его установки. По этому вопросу следует посоветоваться с мастером, выполняющим кладку печи. С ним стоит согласовать не только размеры теплообменника, но и толщину металла, ведь конструкцией источника тепла может предусматриваться его установка как непосредственно в топке, так и в дымоходном канале. Важно выдержать требование: объем бачка не должен превышать 5 л.

Вмонтировать в стальную или кирпичную печь можно и самодельный змеевик. Для этого необходимо взять стальную или нержавеющую трубу и придать ей необходимую форму на станке – трубогибе. Другой способ, подходящий для кирпичных печей, – смастерить сварную конструкцию из нескольких труб в виде радиатора. Обычно место под его установку предусмотрено конструкцией и располагается в одном из газоходов. Тогда для изготовления подойдет труба из обычного металла со стенкой 3-4 мм.

Сделать стальную печь с теплообменником своими руками гораздо проще, если не встраивать его внутрь, а поставить на дымоход. То есть применить нагреватель самоварного типа.

Такие изделия, рассчитанные на разные диаметры дымоходов, имеются в продаже. Опять же при желании и наличии навыков самоварный теплообменник изготавливается из металла самостоятельно.