Устройство теплообменника для печи своими руками

Традиционно для отопления частных домов используются печи. Однако в силу конструкционных особенностей или увеличения площади помещения их мощности бывает недостаточно для эффективного обогрева всего строения. В таком случае приходится искать пути для повышения теплоотдачи при тех же затратах. При желании можно сделать теплообменник для печи своими руками. Это значительно повысит уровень теплоотдачи.

Выбираем материал

Змеевик традиционно изготавливается из трубы, протяженность и диаметр которой определяются желаемым уровнем теплоотдачи. Эффективность работы конструкции будет зависеть от теплопроводности используемого материала. Чаще всего используются трубы:

• медные с коэффициентом теплопроводности 380;
• стальные с коэффициентом теплопроводности 50;
• металлопластиковые с коэффициентом теплопроводности 0,3.

Медный или металлопластиковый?

При одинаковом уровне теплоотдачи и равных поперечных размерах длина металлопластиковых труб будет в 11, а стальных в 7 раз больше, чем медных.

Именно поэтому для изготовления змеевика лучше всего использовать отожженную медную трубу.

Такой материал отличается достаточной пластичностью, а потому ему легко можно будет придать желаемую форму, например, путем гибки. К медной трубе легко подсоединяется резьбой фитинг.

Ищем подручные средства

Учитывая высокую стоимость материалов, будет уместно рассмотреть возможность использования уже отслуживших свое изделий, но еще не выработавших полностью ресурс. Это не только снизит затраты на изготовление теплообменника, но сократит время на выполнение монтажных работ. Как правило, предпочтение отдается:

• любым радиаторам отопления, не имеющим течи;
• полотенцесушителям;
• радиаторам от автомобилей и другим похожим по конструкции изделиям;
• проточным водонагревателям.

Конструктивные особенности

Чаще всего в качестве теплообменника выступает металлический бак емкостью до 5 литров с вмонтированными патрубками. Непосредственный контакт с огнем отсутствует. Прибор позволяет нагреть холодную воду, которая затем поступает в радиаторы или съемный бак большей емкости, расположенный в этой же или соседней комнате.

В результате, протапливая печь в одной комнате, можно будет обогреть и другую. По своему конструктивному исполнению теплообменник для печи может быть внешним и внутренним.

Внешний

Такой тип очень напоминает резервуар, заполняемый теплоносителем. Внутри емкости располагается часть трубы, используемая для отвода продуктов горения. По своему конструктивному исполнению внешний теплообменник более сложный, чем внутренний, так как предъявляет повышенные требования к выполнению сварочных работ.

Однако его техническое обслуживание осуществлять намного проще. При необходимости резервуар может быть демонтирован с целью удаления накипи или устранения протечки.

Внутренний

Монтируется над топкой прямо внутри печи. Отличается простотой монтажа, но при необходимости проведения технического обслуживания могут возникнуть определенные трудности. Особенно если печь выложена из кирпича.

Чтобы этого избежать, в момент разработки конструкции стоит позаботиться о ремонтопригодности будущего теплообменника.

Выбираем конструкцию прибора

Выбирая подходящий теплообменник для печи, стоит стремиться к тому, чтобы общая площадь поверхности готового изделия была наибольшей. Это позволит обеспечить наиболее эффективный обогрев помещения.

Змеевик

Наибольшее распространение получили регистры (змеевики). Такие теплообменники варят из гладкостенных труб диаметром 40 – 50 мм. Внешне они напоминают решетку характерной Г-образной формы. Для их изготовления можно использовать не только круглые, но и профильные трубы с близкой площадью поперечного сечения.

Обратку и выход горячей воды можно располагать как с одной стороны регистра, так и с разных.

Вариант выхода определяется конструктивными особенностями самой печи и схемой разводки труб в системе отопления.

Следующими по популярности можно назвать прямоугольные или цилиндрические баки, внутри которых располагается труба или змеевик. Длина такого теплообменника зависит от параметров топливника печи.
Теплообменник, устанавливаемый на дымоход, как правило, имеет цилиндрическую форму. Внутри него проходит труба, диаметр которой равен диаметру дымохода. Патрубки привариваются снизу. Может использоваться как для обогрева помещения, так и для нагрева воды.

Такая конструкция требует особого внимания. Из-за быстрого остывания продуктов сгорания значительно снижается тяга в самом дымоходе. Это способствует замедлению горения топлива.

Установка изделия на отопительно-варочную печь требует особого внимания. Необходимо позаботиться о том, чтобы горячие газы проходили над его верхней полкой и входили в дымоход в передней части топливника.

В таком случае плита для приготовления пищи может располагаться прямо над теплообменником. Допустимо также изготовление регистра без верхней полки. Так называемая полка состоит из нижней и боковых частей, соединенных между собой трубами.

Правила конструирования

При проработке конструкции важно обеспечить соблюдение следующих условий:

• внутренние пустоты в теплообменнике должны быть больше 5 мм. При меньшей ширине возможно закипание воды;
• для избегания прогорания материала следует использовать трубы с толщиной стенок более 3 мм;
• необходимо обязательно предусмотреть зазор 10 – 15 мм между стенкой топки и теплообменником для компенсации расширения металла при нагреве.

Приступаем к монтажу

Последовательность выполнения работ зависит от конструктивных особенностей теплообменника.

Установка прибора с регистром

При монтаже в старую печь придется разобрать часть кладки. Последовательность выполнения работ выглядит следующим образом:

1. Готовим фундамент для змеевика прямо в полости топки.
2. Устанавливаем змеевик.
3. Укладываем разобранный ряд кирпичей, оставляя места для входной и выходной части труб.
4. Подключаем теплообменник к системе отопления.

До начала эксплуатации резервуар стоит в обязательном порядке проверить на герметичность. Убедиться в отсутствии протечек можно путем заполнения его водой, желательно, под давлением.

Монтаж устройства с емкостью

Наилучший вариант для печи или камина. Изготавливается из металлического бака и двух медных трубок. Объем бака, как правило, составляет около 20 литров. При отсутствии готового изделия резервуар достаточного объема изготавливается своими руками путем сваривания листовой стали.

Для изготовления теплообменника следует использовать материал толще 2,5 мм. Сварку стоит производить таким образом, чтобы толщина формируемого шва была минимальной.

Резервуар необходимо установить на 1 метр выше уровня пола, но не дальше 3 метров от печи. В баке проделываются два отверстия: одно около дна, второе – в наивысшей точке с противоположной стороны. Эффективность теплоотдачи зависит от расположения магистралей.

Необходимо стремиться к тому, чтобы минимальное отклонение нижнего отвода в направлении пола составляло 2 градуса. Верхний должен быть подключен под углом 20 градусов в противоположном направлении.

Производится монтаж сливного крана в накопительный бак. Предусматривается еще один кран, предназначенный для слива всей системы, который устанавливается в самой нижней точке. После проверки герметичности система готова к эксплуатации. Эффективность такой печи с теплообменником можно будет по достоинству оценить в холодное время года.

О чем следует помнить?

При естественной циркуляции теплоносителя располагать теплообменник над печью следует на расстоянии 1,5 – 2,5 м. Из-за постоянного изменения геометрических параметров, трубы к стене нельзя крепить достаточно плотно. Стоит обязательно предусмотреть небольшой зазор.

Важно помнить, что если печь используется не только для обогрева дома, но и для нагрева воды, на теплообменник должно уходить максимум 10 % от общего количества выработанного тепла. При использовании для отопления конструкции с расширительным баком, объем последнего следует выбирать таким образом, чтобы находящаяся в нем вода смогла нагреться до требуемой температуры за два часа.

Трубы для обратки должны иметь меньший диаметр, чем трубы для подачи теплоносителя. Материал, предназначенный для уплотнения резьбовых соединений, выбирается с достаточным уровнем жаростойкости.

Если дом не предназначен для постоянно проживания, а используется лишь время от времени, то от водяного отопления лучше отказаться. Желательно вместо воды заливать специальный антифриз, если планируется протапливание печи с теплообменником в холодное время года. Это позволит избежать разрыва труб. Помните, что добавление теплоносителя при полном нагреве печи недопустимо.

Змеевик для печи: способы подключения, разновидности, принцип работы +Видео

Печь считается традиционной конструкцией для обогревания зданий. Но если она установлена в большом доме с несколькими этажами, то ее мощности может быть недостаточно для равномерного прогревания всех комнат. Выходом здесь может быть змеевик для печи, который еще называют теплообменник.

Его подключают к прибору обогрева, затем он проводится по каждому помещению и тем самым обеспечивается идеальное и одинаковое прогревание всего строения.

Общие сведения

Принцип работы

Змеевик считается прибором непрямого нагревания воды. Его работа заключается в циркуляции жидкости в замкнутом контуре системы посредством естественной конвенции. В процессе воздействия тепла происходит нагрев воды. При этом горячий слой поднимается наверх, а холодный занимает его место. Процесс перемешивания воды тепловым воздействием имеет название циркуляции. Нагревшийся теплоноситель поднимаясь передает воде свое тепло. Причем печь здесь не служит теплообменником,т.к. ей создается тепло.

Функции змеевика

Змеевик или теплообменник чаще применяется для создания еще одного нагревающего контура, без которого сгораемое топливо начинает нагревать стены печи, которые, в свою очередь, при взаимодействии с воздухом начинают отдавать свое тепло, но оно по газоотводной трубе будет просто улетать.

Посредством змеевика происходит отдача лишнего тепла из воздуха циркулирующей воде, чем повышается экономичность благодаря получению двойного коэффициента на 1 ед. топлива. Теплообменник применяется в печках бань, домов, гаражей. И везде выполняемая функция будет разной -нагревание воды в душе, отопление помещений и т. п.

Разновидности

Змеевики различаются по конструкции, по материалу изготовления, а также местом расположения в системе.

Существуют следующие виды:

• Змеевик в виде спиральной трубы. Этот тип встраивается непосредственно в резервуар, в котором находится жидкий теплоноситель. Концами эта труба развальцована в стенки, благодаря чему происходит циркуляция теплоносителя внутри и нагревание им воды в емкости. Если правильно рассчитать длину змеевика, подобрать материал, из которого он будет изготовлен, количество его колец, вполне возможно ускорить процесс нагревания воды. При оставлении части змеевика в открытом состоянии, можно увеличить прогревание помещения.
• Змеевик с баком. Емкость с трубой змеевика проводится в максимальной близости от топки. Здесь важно строгое соблюдение уклона проводимой трубы для того, чтобы проходила естественная циркуляция. Иногда для этого устанавливается электронасос. Как правило, этот вид используется при создании отопительного контура. Благодаря тому, что нагрев воды происходит при прохождении по трубе, огибающей топку, повышается скорость нагревания.
• В виде трубной доски, состоящей из 2 герметичных баков и множества маленьких труб. Баки располагаются по разным сторонам топки и связываются трубами. Теплообмен происходит в точках соединения. Такие конструкции применяются для отопления больших помещений, в том числе и многоэтажных зданий.

Важно: При эксплуатации этого типа теплообменника необходимо учитывать химический состав воды, т. к. при образовании большого количества накипи может происходить прорывание стенок.

• В виде водяной рубашки. Конструкция представлена двумя герметичными резервуарами, располагаемыми один в другом. Этот вид эффективен и прост в использовании. Благодаря тому, что теплообмен протекает стремительнее.

Материалы

Змеевик может быть изготовлен из следующих материалов:

• меди. Это самый оптимальный материал для теплообменника. Так как медь очень пластична, трубка может изгибаться и принимать любую форму. Также обладает высоким коэффициентом теплопроводности, превышающий 380. Однако, медь не очень стойкая к жару и достаточно дорогостоящая;
• нержавейки. Этот материал также обладает достаточной пластичностью, стойкий к температурным колебаниям, но ее теплопроводность ниже;

Заметка: Оцинкованную сталь нельзя применять при нагревании,т.к. нагреваясь она начинает выделять ядовитые соединения.

• Металлопластика. Считается легкодоступным и практичным материалом, но не отличается высокой теплопроводностью, которая в два раза ниже меди. Однако, металлопластик обладает долговечностью и стойкостью к температурным колебаниям.

Чаще других используют трубы из меди для изготовления змеевика. К таким трубам легко присоединят разнообразные фитинги.

Как уже говорилось ранее, теплообменник монтируется в топке, от него отходят трубы по которым передвигается вода. При устройстве печи для отопления и приготовления пищи подойдет использовать змеевик в баке из металла из труб. Благодаря извилистой поверхности обеспечивается быстрое нагревание, однако для их изготовления и очищения от продуктов горения потребуется помощь специалиста.

Для конструкции используют 50 мм п-образная труба. Если в печи не предусмотрено варочное место, то на верхней части змеевика приваривают дополнительные маленькие трубки.

Змеевик из стальных листов используется, в основном, в печках только для обогрева строения. Изготавливаются из 0,5 см металлического листа, отрезков прямоугольных труб 40*60 мм и круглых трубок такого же размера для подведения воды.

Благодаря установке водного контура в печное отопление можно добиться повышения эффективности топливного расхода. При сгорании теплоносителя его энергия идет на нагревание корпуса, дымового канала и стен, и, в то же время, обеспечивается высокая температура циркулирующей воды в трубах.

Можно выделить следующие преимущества:

• Легко сделать самодельный змеевик для кирпичной печи;
• возможность комбинированного обогрева посредством теплых паров воздуха от печки и горячей воды в батареях;
• больший выбор топлива.

На что ориентироваться при выборе

Конечно основополагающая роль всегда отдается цене продукта. Выбор материала во многом влияет на конструкцию системы. Дальше стоит вопрос о возможности изготовления.

Конечным этапом будет месторасположение печи. И здесь важно учесть конечную цель — нужна ли отопительно-варочная печь либо отопление для дома, печка для бани или отопление гаража. Любой из вариантом нужен свой подход.

Заметка: Нужно конкретно определиться с такими нюансами, как: какую площадь необходимо отопить, будет ли там параллельно снабжение горячей водой, какое количество топлива можно расходовать и т. п.

Поэтому, выбирая подходящий вариант конструкции вы ориентируетесь на финансовое положение, доступность материала, нужду.

Так, например, для бани потребуется комплексный вариант. Здесь главной задачей является прогревание 2 помещений и нагревание воды (парилка, предбанник и душ). Так, наиболее подходящим для этого будет змеевик для печи и нагревания воды.

В деревянных домах, как правило, используют универсальную конструкцию отопительно-варочной печи. Самым распространенным типом считается змеевик с емкостью. Он прост в использовании и способен решать много задач таких, как отопление, нагрев воды и готовка еды.

Для отопления гаража отлично подойдет самодельный горизонтальный теплообменник из подручных средств. Здесь могут быть использованы автомобильный радиатор, старая чугунная батарея и т. д.

Элементы конструкции

Для того, чтобы создать полноценное отопление строения, необходимо использовать целостную систему. В которую входят металлическая емкость и подключенные к ней патрубки, не контактирующие напрямую с открытым пламенем. Печное оборудование нагревает воду, которая по змеевику перемещается по всему дому, обогревая его.

Тут крайне важным является качество и правильно подсоединить устройство к печи.

Выделяют несколько видов подключения змеевика:

• Снаружи. Здесь змеевик представлен отдельной емкостью, в котором находится вода. В емкости располагается часть отводящей трубы для продуктов горения. Монтаж этого устройства тяжелый и лучше воспользоваться помощью специалистов. Но является достаточно легким в эксплуатации. При образовании налета на стенках или в случае протечки, оно с легкостью может быть демонтировано.
• Внутри. Для этого варианта будет необходимо специальное оборудование, которое устанавливается непосредственно внутри печи и соединяется со змеевиком, проложенным по всему периметру дома. Это лучше производить еще на этапе строительства печки, т. к. после завершения строительства его будет не просто достать.

Основные нюансы создания змеевика своими руками

Есть некоторые правила, которые следует учитывать при самостоятельном создании змеевика:

• В теплообменнике могут образовываться пустоты, которые не должны быть больше пяти миллиметров. В противном случае, путем воздействия горячих паров газа от печи возможно закипание воды в устройстве;
• Для змеевика берутся трубы более трех миллиметров толщиной, иначе при меньшем размере стенок трубы может происходить прогорание элементов;
• При внутреннем расположении устройства между отделением топки и устройством теплообменника нужно оставлять зазор в двенадцать миллиметров для восполнения возможного экспансии частей из металла в процессе нагревания воды.

Особенности использования

Чаще всего печка в доме служит только для отапливания помещений. Также многие используют ее и для обеспечения горячей водой. И здесь к теплообменнику должно поступать до десяти процентов от всего вырабатываемого печным отоплением тепла.

Для изготовления змеевика нужно использовать только качественные трубы подходящего диаметра, только тогда будет обеспечиваться оптимальное обогревание всех комнат дома. Этот вопрос очень ответственный. Также как и выбор материала, который обязательно должен быть стойким к повышенным температурам.

Применение змеевика это самое целесообразное и оптимальное речение для отопления большого дома с печным отоплением.