Теплообменник на трубу дымохода

При печном отоплении часть тепла всегда вылетает в трубу. Буквально: в обычную печную трубу. «Отопление» улицы оплачивают владельцы помещений при покупке твёрдого или жидкого топлива. Сэкономить деньги и увеличить эффективность работы отопительной печи зачастую способен лишь теплообменник на дымоход.

Что такое теплообменник на трубу дымохода? Какие виды теплообменников существуют и какие особенности есть у теплообменных систем для домов и бань? В чём плюсы установки систем теплообмена и существуют ли минусы? Разберём подробно.

Теплообменник: механика работы

Сгорание печного топлива обеспечивает температуру при вхождении в дымоход свыше 500 °С. Такие показатели излишни, потому что тягу дымоход поддерживает и при 300-400°С. Без вреда для печки часть тепла можно перенаправить на нагрев воды в системах отопления, водоснабжения или воздуха в помещениях. Функция теплообменника заключается в обеспечении передачи (обмена) тепла от газов в дымовой трубе воде или воздуху.

Существующие модели

Специалисты считают оптимальными 3 конструктивных решения по оборудованию теплообменника на дымоход:

1. змеевик;
2. цилиндр с теплоносителем вокруг трубы – «водная рубашка»;
3. переделка канала дымохода под ступенчатый лабиринт для замедления движения газов и повышения теплоотдачи.

Варианты №1 и №2 используют для подачи тепла для нагревания воды и в отопительные системы, №3 – для обогрева помещений.

Свойства разных типов теплообменников

Всем теплообменникам присущи особенности, незнание которых приведёт к дефектам системы теплообмена. Если мы передаём тепловую энергию воде, часто возникает эффект избыточного теплообмена. Приток холодной воды в теплообменник на трубе при разогретом дымоходе ведёт к забиванию канала гарью и образованию конденсата от отработанных газов.

Ещё одно не самое лучшее решение, которое быстро нарушит работу теплообменника – монтаж змеевика водоснабжающей трубы внутри самого дымохода. Нагар в дымоходе — полбеды, главный риск – отравление угарным газом.

При самостоятельном монтаже теплообменника лучше следовать отработанным решениям и не экспериментировать, пытаясь создать авторский вариант устройства.

Для бесперебойной и безопасной работы системы теплообмена рекомендуется раз в полгода проводить профилактику – визуальный осмотр, чистку от гари и накипи, ремонт (в случае необходимости). Бережное отношение к теплообменнику позволит ему прослужить десятки лет.

Требования

• Лучший материал для бака теплообменника – сталь «нержавейка», которая выдерживает высокие температуры и резкие перепады.
• Теплообменник подбирается в соответствии с мощностью отопительного прибора. Нарушение данного правила приведет к потере КПД самой печи.
• Теплообменник не монтируется на трубу «намертво» – конструкция должна легко сниматься для ремонта или очистки.
• Теплоаккумулирующий бак необходим для теплообменников с «водной рубашкой» (водяным контуром), чтобы холодная вода не попадала в сам теплообменник.

Теплообменник своими руками

Установить теплообменник на трубу дымохода – хорошее решение для обогрева жилого дома. Главное – его можно изготовить самостоятельно.

Проще всего будет соорудить змеевик из спиралевидной трубки, который охватывает поверхность дымохода, обвивая его. Для изготовления этой модели не нужен большой багаж специальных знаний. Главная проблема – согнуть трубку в спираль, чтобы она не поломалась. С медными трубками таких проблем не возникает, а в случае с алюминиевыми поможет паяльная лампа или газовая горелка. Часто советуют припаивать спираль к дымоходу оловом.

Длина змеевика зависит от диаметра трубки. Как правило, используют диаметр 0,5 дюйма. Чем тоньше трубка, тем больше вероятность закипания в ней. Для одноэтажного строения 4 метров трубки, идущей от котла, будет достаточно – хороший обмен тепла между накопительным баком и теплообменником гарантирован. Длина медной трубки не важна при применении насоса для прокачки воды через систему теплообменника.

Бак для водяного теплообменника тоже делают самостоятельно – для этого нужно время, материалы, а главное – золотые руки. Понадобятся отрезки трубы разных диаметров из нержавейки со стенками, толщиной не меньше 1,5 мм; листовая сталь; готовый заводской стальной бак-накопитель; шаровый вентиль (чтобы сливать воду). Нужно запастись сварочным аппаратом для сварки корпуса теплообменника из листов стали.

Воздушный теплообменник на дымоход использовать можно только в помещении небольшой площади. Провести его монтаж несложно, так как он мало чем отличается от водяного. Всего навсего конструкцию теплообменника устанавливают под углом 90 градусов к дымоходу, а печные газы направляют между трубами. Результат – дым нагреет воздух трубок теплообменника, который через воздуховод поступит в помещения дома.

Расчёт эффективной работы

Главная задача при установке – правильный расчёт мощности отдачи тепла. Его можно примерно сосчитать, ориентируясь на температурные значения газов в печке и на выходе из теплообменника. Показатель теплоёмкости газов равен 1,04 кДж/кг. При перепаде температур горячих газов в 150°С, 1 кг выходящего в трубу дыма нагревает литр воды до 35-40 °С. Потом рассчитывают тот объём газов, который выходит через дымоход и получают коэффициент полезного действия для теплообменника. Нормальный КПД составляет 50-60%.

С задачей отопления небольшого дома справится один теплообменник. В других случаях теплообменник дополняет основной котёл или отопительный контур.

Теплообменник в банях

Сделать теплообменник для дымоходной трубы в бане целесообразно при системах ГВС (горячее водоснабжение). Воздушный теплообменник применяется для прогревания помещения бани, а в парной и без него хватит тепла. Водяной теплообменник применяют в том случае, если баня – это отдельное строение. Обычно ёмкость под воду устанавливают под потолком в смежном с парилкой помещении.

Что нужно знать при монтаже теплообменника для горячей воды

1. Бак для воды должен соответствовать мощности печи в бане – вместительная большая емкость дольше нагревается. В небольшой ёмкости бака вода быстро закипит и даст излишний пар. Оптимальная ёмкость – 50-100 литров, а для нагревательного элемента вполне хватит 6-10 литров.
2. Сам теплообменник также должен соответствовать мощности банной печки. Идеальный вариант – теплообменник оставляет 10-15% печного тепла.
3. Бак для воды нужно наполнять во время протапливания печи, иначе – перегревание бака и коллапс всей системы теплообмена обеспечены.
4. Трубы теплообменной системы не следует жёстко крепить к стенам, так как при разогреве они расширяются. Излишне жёсткий монтаж повредит всей конструкции теплообмена.

Конструкция теплообменника для мансарды

Чтобы отдельно прогревать мансарду, в частных домах и на дачах часто ставят теплообменник-колпак, работающий по принципу колпаковой печи – когда разогретый воздух быстро поднимается наверх, а остывший – вниз. Такие теплообменники для сохранения тепла обкладывают камнями или просто декорируют. Самая высокая температура всегда наверху – это главное для мансардных теплообменников.

Выводы

Основная проблема при установке теплообменника – вопросы регулирования мощности. Считается, что универсальных способов отключить нагрев воды в системе горячего водоснабжения при работающей печке не так уж и много. Часто советуют перекрывать водяной контур с полным сливом воды.

Всё же, плюсов от установки теплообменника на трубу дымохода больше, чем проблем. Для помещений скромной площади именно теплообменник является наиболее экономичным и простым способом отопления при отсутствии систем ГВС. Даже если дом подключён к централизованным коммуникациям, вряд ли стоит терять тепло и переплачивать за топливо.

Монтаж теплообменника обойдётся дешевле отделки помещения специальными энергоэффективными материалами или установки систем формата «умный дом». Мастера при монтаже подобных устройств дают полную консультацию по пользованию системой в различных ситуациях.

Если же вы намерены самостоятельно сделать теплообменник и смонтировать его на печную трубу – запасайтесь временем: читайте специализированные материалы и смотрите видео. В любом случае, жалеть об установке теплообменника на дымоход вряд ли придётся, особенно во время суровой русской зимы.

Теплообменник на дымоход: как работает такая конструкция + разбор 3-х вариантов устройства

Виды теплообменников

Во время выбора описываемого устройства можно найти изделий различных типов. Чаще всего применяются теплообменники, выполненные в форме змеевика. Также популярными являются устройства из гофры. Кроме этого, многие используют изделия, теплоносителем в которых выступает воздух.

По типу теплоносителя практически все устройства можно разделить на те, которые используют воздух и изделия, нагревающие воду. Устройства первого типа имеют более простое строение, но отличаются меньшей эффективностью.

При желании можно создать теплообменник для установки на дымоход своими руками. Для этого потребуются такие инструменты, как болгарка и сварочный аппарат.

Как сделать самодельный конвектор на дымоход для нагрева воздуха? (+подробное видео)

Чтобы создать самый простой конвектор, который улучшит нагрев воздуха в том же помещении, где стоит котел — вам понадобится:

1. Сварочный аппарат.
2. Не менее 8-10 тонких стальных трубок диаметром около 32 мм и длиной около 50-60 см. В идеале брать пищевую нержавейку. Хуже, но тоже подойдет оцинкованная сталь. По форме — обычно берут круглые трубки, но подойдут и квадратного или прямоугольного сечения.

Монтаж осуществляется так: надо приварить эти трубки по кругу вокруг дымохода, как можно ближе к топке.

Похожие записи

Как прочистить дымовую трубу от сажи картофельными очистками?

Что такое искрогаситель, зачем он нужен на дымоходе, и как его сделать?

Жидкостные устройства

Во время изготовления жидкостных теплообменников для того чтобы сделать их более безопасными, сердечник помещается в металлический корпус. При этом в нем размещается утеплитель. Часто при создании описываемых устройств используется базальтовая вата.

Такие изделия закрепляются на дымоходе, что способствует нагреву теплоносителя. Если используется змеевик, его концы присоединяются к отопительной системе. Если изделие создается своими руками, следует делать змеевик из меди. Это связано с тем, что данный материал обладает высокой теплопроводностью.

Некоторые владельцы домов применяют металлические изделия, но для увеличения эффективности приходится значительно увеличивать размеры конструкции.

Циркуляция теплоносителя осуществляется следующим образом:

• сначала жидкость нагревается, в результате чего происходит увеличение ее объема;
• после этого она поднимается по змеевику;
• после этого жидкость направляется в радиатор;
• остывший теплоноситель вытесняется и направляется к нагревающему элементу.

Чтобы система работала эффективно, необходимо заранее рассчитать такие параметры, как длина нагревательного элемента и диаметр труб, используемых при создании системы. Если не учесть эти параметры, система не будет работать эффективно. В некоторых случаях из-за совершенных во время создания системы ошибок происходит гидроудар.

Устанавливая теплообменник на трубу дымохода, следует помнить о том, сто конструкция должна быть безопасной. Ее нагревающиеся части не должны соприкасаться с материалами, которые могут загореться.

Отзывы о теплообменниках из разных материалов

Как утверждают домашние мастера, теплообменник на трубу лучше всего выполнить из пищевой нержавейки. Она еще называется аустенитной. Даже при воздействии высоких температур характеристики материала не будут меняться, сварные швы сохраняют прочность, конструкция не будет покрываться трещинами, тогда как никель, на который будет воздействовать кислород, станет формировать защитную пленку, устойчивую к кислотам и солям. Данный вариант, как утверждают пользователи, является самым долговечным.

Недостатки жидкостных теплообменников

К недостаткам описываемых устройств можно отнести:

1. Сложность изготовления и проведения расчетов. Перед проведением работ по созданию устройства важно учитывать площадь дома и другие параметры, которые могут влиять на эффективность работы системы.
2. Необходимость в постоянном слежении за такими параметрами системы, как давление теплоносителя и температура.
3. Увеличенный расход жидкости, связанный с испарением ее из расширительного бака. При этом в зимнее время, если дом пустует, жидкость необходимо полностью сливать.

Но следует отметить, что изготовить жидкостный теплообменник может практически любой человек, обладающий знаниями физики на школьном уровне. Но перед изготовлением устройства важно составить чертеж всей конструкции, в котором будут отображены размеры всех элементов.

При использовании жидкостного устройства следует помнить, что если дом не используется в зимнее время, жидкость необходимо полностью слить. Если этого не сделать, она превратится в лед, что может привести к разрушению труб и радиаторов. Если же теплообменник устанавливается в доме, который используется круглый год, об этом недостатке можно забыть.

Альтернативные решения

Если изготовить теплообменник на трубу дымохода из цинка, то уже при температуре в 200 °С он начнет испаряться, тогда как при 500 °С его концентрация в воздухе станет опасной. Поэтому при использовании теплообменника из оцинкованного профиля его нужно эксплуатировать при температуре не выше 200 °С. Со слов домашних мастеров, установить такую конструкцию можно, ведь она станет выполнять роль конвектора воздуха, последний из которых обтекает теплообменник.

Для постоянного отопления такое устройство не годится, тогда как если время от времени нужно быстро прогреть мансарду, то это – то, что нужно. Перед монтажом такой системы важно подумать об особенностях установки. Осуществить такие работы достаточно просто. Крепление можно произвести на железной печи, даже если ее после предстоит обложить кирпичом. Кладка изделий должна осуществляться на ребро, даже в этом случае конструкция останется устойчивой.

Особенности воздушных теплообменников

Устройства описываемого типа состоят из металлического корпуса, внутри которого располагается несколько патрубков. Во время работы системы происходит нагревание холодного воздуха и поступление его в помещение.

При желании можно сделать и установить воздушный теплообменник на дымоход своими руками. Для этого необходимо иметь несколько металлических труб различного диаметра, болгарку и сварочный аппарат.

Перед работой необходимо приобрести следующие материалы:

• отрезок трубы, имеющий диаметр 50 мм;
• трубу длиной 2,4 м и диаметром 3,175 см;
• металлический лист 350х350х1 мм;
• 2-литровую металлическую емкость.

Изготовление теплообменника начинается с вырезания металлических кругов. После этого в центре созданных кругов необходимо вырезать отверстия под 5-ти сантиметровую трубу. Вокруг отверстий необходимо отметить точки, в которых будет вырезано по 8 проемов для трубы диаметром 3,175 см. Эту трубу необходимо разрезать на 8 отрезков. В результате получится 8 трубок длиной 30 см.

На следующем этапе необходимо прикрепить к центральному отверстию трубу диаметром 50 мм. К боковым отверстиям привариваются отрезки длиной 30 см. В результате проведенных работ будет создан сердечник теплообменника. После этого можно приступать к созданию корпуса устройства.

После описанных действий нужно срезать с помощью болгарки дно ранее подготовленного металлического резервуара. По бокам необходимо вырезать отверстие, которое равно диаметру дымохода.

Затем необходимо присоединить патрубки. Созданный корпус теплообменника нужно надеть на сердечник, а затем приварить к нему. После проведения подобных работ следует покрыть конструкций термостойкой краской. Когда она высохнет, можно устанавливать теплообменник на дымоход.

Как установить теплообменник своими руками: инструкция

Установка теплообменника на дымоход происходит на базе уже готовой емкости, (например, модель “Ермак”), которую можно приобрести в магазине, либо изготовить самостоятельно из листовой нержавеющей стали или медной трубки.

Как выбрать металл для изготовления устройства

Для изготовления теплообменников используют следующие виды металла:

• нержавеющая сталь;
• оцинкованная жесть;
• медь.

Выбор зависит от конструкции печи, ее мощности и температурного режима.

Если рабочая температура печного оборудования не превышает 200 градусов, то для установки теплообменника подойдет любой металл.

Если печь нагревается выше 200 градусов, то использовать тонкостенные баки из оцинковки не рекомендуется, поскольку высокая температура может деформировать емкость.

Обратите внимание! Стоит учитывать, что при нагревании цинковое покрытие выделяет токсические вещества. Для высокомощного печного отопления рекомендуется использовать теплообменники из нержавеющей стали.

Для теплообменника в виде змеевика (трубки, которая устанавливается спирально вокруг дымохода) используется медь как оптимальный металл по части пластичности, теплопроводности, прочности и устойчивости к коррозии.

При желании можно изготовить змеевик самостоятельно, согнув трубу спиралью таким образом, чтобы ее внутренний диаметр был на 1-2 мм больше трубы дымохода.

Обратите внимание! Для изготовления теплообменника самоварного типа медь не подходит.

Особенности устройств, используемых в бане

По конструкции описываемые устройства можно разделить на встроенные им прикрепленные к дымоходу. Изделия второго типа часто называют устройствами самоварного типа.

Встроенные конструкции состоят из небольшого бачка емкостью до 5 литров. Он устанавливается между топкой и кожухом теплогенератора.

К теплообменнику при помощи труб происходит подключение емкости объемом до 100 литров. После нагрева отопительной установки происходит подъем горячей воды по трубе. Остывший теплоноситель поступает обратно в теплообменник. Благодаря этому во внешней емкости поддерживается нужная температура теплоносителя.

Устройства самоварного типа представляют собой герметичную емкость, опоясывающую дымоход. В процессе нагрева жидкости в таком случае происходит использование тепла от продуктов сгорания, движущихся по трубе.

Особенности установки

Теплообменник на трубу дымохода можно установить самостоятельно, а работать он будет в одном из двух режимов. В каждом из них происходит определенный процесс теплоотдачи внутренней трубе от дыма. В первом режиме следует подключить выносной бак к теплообменнику. При этом на внутренней трубе будет конденсироваться вода, теплообменник станет нагреваться за счёт тепла дымовых газов. Температура на стенке трубы при этом не будет больше 100 °С, вода в баке будет нагреваться достаточно долго.

Во втором режиме конденсация на внутренних стенках теплообменника и вовсе не будет происходить. Тепловой поток будет идти более существенно, вода нагреется быстро. Для того чтобы ближе ознакомиться с данным процессом, необходимо поставить кастрюлю с водой на газовую горелку. Вы увидите, как на стенках появится конденсат, который станет капать на плиту. Этот этап будет длиться достаточно долго, пока вода не разогреется. Если вы используете теплообменник в качестве регистра для нагрева воды, то следует отдать предпочтение небольшим конструкциям с толстыми стенками, в этом случае конденсата будет меньше.

Банные печи с теплообменнком

К плюсам описываемых конструкций можно отнести:

1. Одновременное решение двух задач – отопление парилки и предбанника, а также нагрев воды.
2. Возможность установки бака в помещении, которое располагается ближе к парилке.
3. Большой срок использования. Это обусловлено использованием высококачественных материалов.
4. Отсутствие необходимости в уходе за конструкцией.
5. Небольшие размеры печи. Это позволяет экономить пространство в парилке.
6. Мощности печи с теплообменником хватает для быстрого прогрева помещения.

Во время проведения работ по установке теплообменника следует помнить о некоторых правилах. Например – необходимо производить соединение труб в системе таким образом, чтобы они не были жестко закреплены около стен. Это связано с изменением их линейных параметров во время нагрева теплоносителя.

Также следует помнить о том, что для уплотнения резьбы необходимо использовать материалы, устойчивые к высокой температуре. Выбор объема емкости, устанавливаемой в бане, должен осуществляться с учетом того, что нагрев производится в течение двух часов.

Рекомендации по установке теплообменника на дымоход газового котла

Теплообменник на трубу дымохода газового котла тоже может быть установлен. Однако осуществлять такие работы необходимо только при наличии специальных навыков. Если таковых нет, то рекомендуется обратиться к специалистам. Для проведения работ необходимо расположить внутри дымохода змеевик, который изготавливается из тонкостенных медных труб. Менее удачным вариантом являются изделия из нержавеющей стали.

Патрубком в процессе работы будет прокачиваться воздух. Дымоходы для котлов снабжаются теплообменниками, шаг трубы которых определяется таким образом, чтобы расстояние между осями витков составило 5 диаметров трубы. Если это значение увеличить, то можно столкнуться с потерями тепла, при уменьшении данного параметра увеличится расход трубы и появится эффект экранирования. Если дымоходы для котлов снабжаются теплообменниками, изготовленными с шагом, который меньше рекомендуемого, то можно столкнуться с проблемой перегрева трубопровода. Приваривание можно осуществить аргоновой сваркой, а вот от пайки некоторые специалисты рекомендуют отказаться, так как трубы эксплуатируются при повышенных температурах.