Теплообменник для дымохода: расчет мощности, изготовление, монтаж

Современные россияне мало чем отличаются от своих предков, мы все также пытаемся на чем-то сэкономить, сохранить крохи, но «схалявить». Поэтому не редко, что на частном доме, бане, гараже можно заметить интересное приспособление в виде цилиндра. Этот прибор называется – теплообменник на трубу дымохода. Зачем он нужен и какое его главное предназначение узнаем далее. Также определим, какие разновидностей бывают, и какие правила монтажа.

Для чего нужен теплообменник?

Нужно разделять, что для теплообменников различают два вида конструкции. Например, водяной контур считается внутренним, так как устанавливается непосредственно на котел. А вот второй тип – внешний, предназначен для установки на дымоходе.

Абсолютно все виды этих приспособлений должны заполняться жидкостью. То есть в обычном понимании – это своеобразный бак, который может быть размещен на дымоходе, к нему подведены трубы, по которым после горячая вода попадает в радиаторы или баки. Получается, что даже тепловая энергия от выходящих газов сохраняется и дает пользу. Тем самым происходит полный процесс с безотходным циклом. Съем тепла трубы дымохода, как уже говорилось, происходит при помощи подведенных труб, одна поставляет холодную воду, а другая ведет к баку или батареи уже горячую, нагретую воду.

Какие бывают теплообменники

В зависимости от того, какой теплоноситель используется в данной цепи, различают:

Водяные намного эффективней, учитывая, что коэффициент теплопередачи выше.

В том случае, когда речь идет об установке теплообменника на трубу дымохода в баню или дом, и она выводится наружу, то стоит выбирать первый тип – воздушный. Потому как монтаж полноценной системы с водяной теплопередачей, будет сопровождаться определенными трудностями в конструктивных решениях. Воздушный теплообменник на дымоход идеальное решение для самостоятельной установки, серьезных навыков от вас не потребуется.

Учитывая характер работы, использовать лучше материалы из медной трубки для отопления. Можно установить полноценный змеевик на дымоход, в таком случае теплообменник на дымоход самостоятельно, своими руками удастся сделать в кратчайшие сроки, без дополнительной пайки или сварки трубы.

Кстати, если вы планируете использовать эту энергию не для отопления дома, а в качестве бойлера, то есть использовать воду для мытья посуды, купания и прочие, то лучше установить для бани, сауны бак накопительный.

Расчеты мощности

Все расчеты всегда будут примерными, в каждом отдельном случае сложно определить ту мощность, которая потребуется для обогрева комнаты, парной и тому подобное.

Принято считать, что не более 5 кВт достаточно для того, чтобы обогреть обычное банное помещение. К примеру, 1 кв. м. теплообменника (его площади), равен 9 кВт печи. Учитывайте, что мощность значительно сократиться, после затухания печи или котла, поэтому расчет нужно делать по поверхности теплообменника печи. Поэтому при расчете старайтесь учитывать максимальную площадь теплообменника, чтобы обеспечить достаточную температуру даже при одноразовой топке.

Форма в таком случае практически не играет роли, она может быть самой разной, как вам заблагорассудится. Наиболее оптимальным считается регистр из нержавеющих труб, но постепенно его место занимает сваренный коллектор из двух швеллеров. Теплосъемник такой формы считается менее производимым, но для его установки и монтажа не понадобиться много материала.

Также не забывайте учитывать тип самого дымохода, на кирпичных дымоходах обустроить качественный теплообменник достаточно сложно, в отличие от металлических каналов. Поэтому отдавая предпочтение самостоятельной работе, исходите из удобства.

Принцип работы

При топке любого вида топлива, особенно в котлах изготовленных самостоятельно, температура выходящих газов может достигать более 600 градусов. Для того чтобы сохранять постоянную тягу, такие высокие температуры просто не нужны, они наоборот будут только ухудшать обогрев. Поэтому нет ничего плохого, если владелец заберет часть тепла, при этом никакого ущерба для работы печи не будет. К примеру, на выходе образовалось 600 градусов, забираем «двести», остается 400, которых вполне достаточно для надежного дымоотделения. В таком случае, 200 градусов смогут дать нам не менее пары киловатт.

Задача состоит в том, чтобы обеспечивать постоянный и активный теплообмен между излишне нагретыми газами и средой, в данном случае – это вода либо воздух. Ключевой считается площадь контакта. Например, некоторые размещают змеевик внутри самого дымохода, данное решение не выгодно, хотя бы с той точки зрения, что канал будет постоянно засоряться. Даже любое препятствие на пути будет влиять на силу тяги.

Принцип работы и конструкция сочетает три основных типажа монтажа теплосъемника на дымоход:

• Змеевик.
• Водяная «рубашка». Это своеобразный цилиндр, который надевается на трубу и заполняется водой. Запомните важный нюанс, не стоит делать одну общую зону для заполнения, лучше провести через цилиндр несколько меньших по диаметру каналов.
• Тормоза. Выходящий канал формируется в виде лабиринта, то есть того же самого змеевика, когда потоки замедляются и соответственно теплопередача усиливается.

Два первых вида отлично подходят для формирования водяного контура, организации системы отопления. А вот, третий тип отлично справится с локальным обогревом.

У каждого теплообменника есть свои особенности, их обязательно нужно учитывать. К примеру, если используется вода для нагрева, то помните, что возникает излишне чрезмерный теплообмен. Когда печь сильно растоплена, поставка холодной воды вызывает резкое снижение, тем самым стенки самого канала охлаждаются, что приводит к образованию влаги. Происходит скорое заполнение пространства гарью и сажей.

Для обеспечения нормальных характеристик теплообменника на дымоходе, нужно:

1. Оснащать контур отдельными теплоаккумулирующими баками, тем самым, исключая прямую передачу холодной воды.
2. Изготавливайте конструкцию простую, для её быстрого съема и прочистки.
3. Рассчитывайте площадь таким образом, чтобы в итоге, после теплообменника, температура была достаточной для поддержания допустимой тяги.

Использовать из материалов лучше «нержавейку», она способна переносить перепады температуры. Кстати, учитывайте, что внутренняя сторона теплообменника, должна быть обязательно гладкой.

Изготовление теплообменника

Приведем пошаговую инструкцию, как изготовить самостоятельно такое устройство.

1. Вырежьте два круга диаметром 30 см. (Заглушки). Размеры учитывайте исходя из вашего дымохода.
2. Разметьте на каждом листе места размещения труб, самая большая должна проходить в центре. Средняя трубка 58 мм, восемь маленьких по 32 мм.
3. Поочередно приваривайте трубы к заглушкам
4. Приварите вторую заглушку к трубам.
5. Изготовьте бак.
6. Сбоку металлического кожуха проделайте два отверстия, по противоположным сторонам.
7. На стенках теплообменника сделать выход под патрубки.
8. Готовую сердцевину вставьте в кожух. Закрепите с помощью сварки.
9. Приварите теплообменник к дымоходу.
10. Обработайте конструкцию термостойкой краской.

Особенности монтажа

Для теплообменника на дымоход своими руками, конструкцию разобрали в пункте выше. Сейчас разберем, каким образом происходит монтаж теплообменника рядом с котлом. Такое устройство будет включать:

• Корпус, то есть, грубо говоря, обшивку печи или котла.
• Непосредственно накопитель.
• Патрубки холодной и горячей подачи.
• Сливные краны теплообменника.

Подробно система конструкции, передана на картинке. Установить теплообменник на трубу дымохода в техническом плане будет немного сложней. Но, в таком случае происходит больший нагрев и циркуляция воды, соответственно больше тепла отдается помещению.

Зачем нужен теплообменник на трубу дымохода

Особенностью печей на твердом или жидком топливе является невысокий общий КПД. При сжигании данных видов топлива образуется большое количество тепловой энергии, однако основная ее часть уходит в атмосферу вместе с продуктами сгорания. Улучшить теплосъем можно, установив дополнительный теплообменник на трубу дымохода.

Принцип работы

На выходе из котла температура газообразных продуктов сгорания топлива может достигать 600 °С более. Для обеспечения нормальной тяги в дымоходе такой нагрев является чрезмерным и в отдельных случаях даже вредным, поскольку способен привести к перегреву конструкций.

Рациональнее пустить избыток тепла в отводимых газах на приготовление горячей воды, или нужды дополнительного жидкостного или воздушного отопления. При этом работоспособность печи не будет нарушена, а величина дополнительно снимаемой мощности может достигнуть нескольких киловатт.

Съем избыточной тепловой мощности производят дополнительным теплообменником, монтируемым на дымоходе. Размещается теплообменник снаружи дымохода. Устанавливать его внутри дымоотводящей трубы не рекомендуется, т.к. это приведет к ухудшению тяги, быстрому накоплению сажи и интенсивному образованию конденсата в холодное время года.

В качестве теплоносителя для подобного теплообменника может использоваться воздух и вода. Воздух обычно применяется для организации дополнительного воздушного отопления. Вода может использоваться как на нужды отопления, так и для ГВС.

Конструктивные особенности. Варианты исполнения

Чаще всего дополнительные теплообменники устраивают в виде следующих конструкций:

• змеевик с внешней стороны дымоотводящей трубы;
• водяная рубашка. Представляет собой заполненный теплоносителем герметичный цилиндр, надеваемый на дымоход. Для увеличения эффективности теплосъема участок дымохода под водяной рубашкой нередко разделяют на несколько каналов меньшего диаметра;
• тормоз для дымохода. Для устройства такого теплообменника дымоход прокладывается не вертикально, а змейкой. Это увеличивает площадь контакта с окружающей средой и, соответственно, величину снимаемой тепловой мощности.

Последний вариант пригоден лишь для местного отопления в непосредственно близости от котла или печи. Первые два могут применяться для организации ГВС и жидкостного отопления.

Главной особенностью теплообменников для дымоходов является интенсивный теплосъем с отработанных газов. С одной стороны, эффективный теплообмен позволяет уменьшить потери дорогостоящего тепла. С другой, — эксплуатация подобного устройства может привести к тому, что участок дымохода под теплообменником всегда будет прохладным. Это чревато образованием конденсата.

Избавиться от конденсации влаги в дымоходе можно несколькими путями:

• применением теплоаккумулятора для жидкостного контура. Дополнительный бак в системе избавит от риска подачи слишком холодной жидкости к дымоходу;
• дополнительный теплообменник конструируется таким образом, чтобы всегда была возможность оперативно его демонтировать, очистить и установить обратно;
• мощность устройства подбирается таким образом, чтобы продукты сгорания на участке выше него сохраняли достаточно высокую температуру, необходимую для обеспечение тяги.

В качестве материала изготовления приборов для дополнительного теплообмена обычно применяется нержавеющая сталь. Она устойчива к температурным перепадам и легко шлифуется, чтобы конденсат быстро стекал и не способствовал образованию сажи.

Теплообменник для дымохода при водяном отоплении дома

Одним из наиболее рациональных вариантов организации подобных систем является змейка из медной трубы небольшого диаметра, намотанная вокруг дымохода. Для частного дома средних размеров оптимальный теплосъем можно обеспечить, намотав 3-4 метра трубы диаметром ¾ дюйма. Добиваться плотного контакта с трубой дымоудаления нет смысла, т.к. это может привести к чрезмерному теплосъему и нарушению тяги в трубе.

Для профилактики образовании конденсата в дымоотводящей трубе рекомендуется использовать теплоаккумулирующие баки. Емкость таких баков рассчитывается индивидуально в зависимости от мощностей котла и дополнительного теплообменника, а также с учетом объема циркулирующего теплоносителя.

Вариант с водяной рубашкой чуть более сложен в реализации, поскольку при монтаже подобной системы могут возникнуть сложности с установкой цилиндрического бака на уже действующий дымоход. Вместе с тем, такие конструкции более компактны из-за лучшего теплосъема.

Использовать для отопления дома одну лишь энергию отводимых от котла газов вполне возможно, но не всегда рационально. Как правило, подобные конструкции применяются лишь в качестве вспомогательных для основных систем отопления.

Теплообменник на дымоход банной печи

Для банной печи съем тепла с дымохода в отопительных целях применяется крайне редко. Банные печи, как правило, обладают значительной мощностью, несопоставимой с мощностью устройств косвенного нагрева. Поэтому более разумно в качестве основного отопительного прибора рассматривать именно печь. Теплосъемники на дымовые трубы могут пригодиться лишь для организации дополнительного отопления в предбанниках, коридорах и прочих помещениях, непосредственно не контактирующих с печью.

Вместе с тем, установленный на трубе теплосъемник вполне способен обеспечить горячее водоснабжение.

Недостатки использования

При всех удобствах и очевидной экономии, теплообменники на трубе дымохода способны озадачить одной серьезной проблемой: трудностью регулирования мощности. При работающем котле или банной печи прекратить нагрев теплоносителя почти невозможно. Если перекрыть контур, то остановившаяся внутри теплосъемника вода быстро перегреется, закипит и разрушит всю конструкцию. Поэтому нагретую воду приходится сливать в отдельную емкость, что не всегда удобно.

Уменьшить скорость нагрева воды можно путем перекрытия дымохода заслонками. Однако такие действия могут нарушить работу котла или печи, что может привести к отравлению угарным газом, пожару и прочим печальным последствиям. Решением проблемы может стать прокладка байпаса – параллельного дымохода. Однако в этом случае увеличивается стоимость монтажа, плюс все сооружение получается весьма громоздким.

Поэтому перед установкой на трубу дополнительного теплообменника будет разумным тщательно взвесить все плюсы и минусы использования таких систем, а также определиться с их мощностными характеристиками. Лучше всего при решении подобных задач привлечь опытного специалиста.