Какой теплообменник установить для банной печи

Какие бывают теплообменники для банных печей

Существуют общие классификации, которые применяются для разделения нескольких вариантов изделия по способу действия. В то же время, каждый отдельный тип имеет собственные подвиды. Каждый человек, захотевший соорудить баню, может использовать один из нескольких видов теплообменников или эксплуатировать собственный. Новый вид оборудования появляется если владелец вносит малейшие изменения.

По основным конструктивным характеристикам теплообменники разделяются на такие виды:

По расположению бака для воды

Емкости с жидкостью могут располагаться в разных помещениях (душевая, парная, чердак). Отдельные места установки имеют собственные достоинства и недостатки.

Рассмотрим первый случай – бак монтируется в парной. Таким образом можно достичь максимальной скорости нагрева воды за счет небольшой длины трубопровода. Недостатком подобного варианта является уменьшение пространства помещения, которое может иметь небольшие размеры.

Бак в душевой (самоварного типа) решает вопрос со свободным пространством. Небольшим недостатком выступает увеличенная протяженность труб, что влияет на скорость нагрева воды.

Оба варианта отличаются совместной проблемой, связанной со слабым напором воды. Парная комната имеет высоту не более 2 метров. Если прикрепить емкость на максимальную высоту, то расстояние от пола до выходного патрубка составит около 1,5 м. Это значить, что смонтировать привычный стационарный душ не является возможным. Единственный вариант применять гибкий шланг. Чтобы иметь нормальный напор воды, разница высоты не должна быть меньше 10 см.

Компенсация этого недостатка решается просто – вынос бака для воды на чердак (третий способ).

Такой вариант имеет собственные недостатки, связанные с большой протяженностью труб, что приводит к потере тепла. Бак обязательно должен утепляться. Помимо этого, проблема возникает с возобновлением объема воды. Не каждый захочет периодически носить ведра по лестнице, чтобы выносная емкость имела достаточный уровень воды, а проложить к нему водопровод не всегда возможно.

Из этой информации следует, что универсального расположения бака не существует. Каждый человек должен самостоятельно подбирать вариант, исходя из конструктивных особенностей постройки, климатической зоны и наличия инженерных коммуникаций.

По месту расположения теплообменника

По этому показателю устройства разделяются на две категории – монтируемые внутри печи или возле дымохода (отвод дыма должен осуществляться по металлической трубе). Эти варианты имеют свои особенности, но могут прекрасно существовать.

Внутренняя емкость позволяет осуществлять быстрый нагрев, благодаря близкому расположению к очагу тепла. Здесь имеются риски, связанные с закипанием воды. Кроме этого, произвести ремонт или замену теплообменника невозможно без разбора банной печи, что не очень удобно.

В процессе нагревания воды на стенках образуется накипь, которая снижает теплоотдачу. Каждый миллиметр отложения уменьшает возможность отдачи тепла на 10%, эффективность отдачи тепла со временем уменьшается. В зависимости от региона проживания, характеристики жидкости изменяются, что приводит к частым ремонтным работам оборудования.

Большой слой накипи может образовываться уже через 1 год активного пользования баней. Теплообменник можно очищать при помощи соляной кислоты, но такой подход требует строго соблюдения правил техники безопасности.

Теплообменник на трубу дымохода в баню не обладает недостатками, связанными с постоянным закипанием воды. Здесь температура нагрева не превышает 100 градусов. Этот параметр стал одновременно и недостатком, поскольку период нагрева увеличился в несколько раз. Теплообменник для бани на трубе позволяет его располагать непосредственно в помещении, при этом не используется полезное пространство.

Редко можно увидеть банный теплообменник, расположенный под камнями печи. Такой вариант нецелесообразно применять, ведь булыжники не набирают оптимальной температуры для образования пара. Ведь качественный, мелкодисперсный пар – то, ради чего строится баня.     

Какой теплообменник выбрать для печи в баню

При выборе конструкции теплообменника, учитывают преимущества и недостатки каждого вида. На подбор подходящего устройства влияет целевое предназначение и необходимая производительность:

• Печь для бани со встроенным теплообменником – используется для одновременного обогрева и горячего водоснабжения. Печи длительного горения, работающие в режиме газогенерации, не могут обеспечить необходимую теплоотдачу при установке навесного бака. Причина этого в том, что дымовые газы имеют меньшую температуру нагрева.Если планируется установить печку длительного горения, альтернативы встроенному змеевику или пластинчатой конструкции, нет. Эффективное отопление в бане возможно только от печи с встроенным теплообменником.

Печь для бани с водонагревателем самоварного типа – отличает высокая производительность горячей воды, но для отопления, бак, надеваемый на дымоход, не сильно подходит по техническим характеристикам.

Выбирая, что установить, встроенный теплообменник или самоварного типа, учитывают особенности их эксплуатации. Для одновременного отопления и обеспечения горячей воды, лучше подойдет змеевик, пластинчатый теплосъемник или водяная рубашка. Исключительно для ГВС, лучше установить водонагревательную емкость самоварного типа.

Как установить теплообменник в печь

Встроенный теплообменник – монтируют на заводе, барабанного типа – устанавливается на трубу дымохода. Баки изготавливают разного внутреннего диаметра, поэтому, монтаж не требует много усилий и проводится одновременно с выводом дымоходной трубы. Заводские емкости поставляются с вместимостью от 20 до 80 л.

Сложность заключается в подключении батарей от печи. На корпусе расположены специальные отводы для подачи и обратки теплоносителя, к которым подсоединяются трубы системы отопления.

Работы выполняют с соблюдением следующих рекомендаций:

• Трубы для подключения к теплообменнику. Температура теплоносителя часто превышает 85-100°С. Пластик, при таком нагреве, может деформироваться, поэтому его не используют. Для теплообменника надо использовать трубы из стали, подойдет медь.

Подключение батарей – при естественной циркуляции длина трубы от корпуса печи, не должна превышать 10 м.

Установка циркуляционного оборудования – системы отопления с принудительной циркуляцией устанавливаются для больших отапливаемых помещений, зачастую используются в промышленных банях.

Диаметр трубы теплообменника – производители четко прописывают в технической документации размер и шаг резьбы, облегчающий подбор трубы для монтажа. Диаметр трубопровода в системе отопления, при необходимости можно увеличить, но не уменьшить.

Какие печи для бани лучше – с контуром или без

В традиционных банных печах не использовался теплообменник в обычном понимании этого слова. В каменках устанавливали встроенный бак с нижним или верхним подключением, предназначенный для нагрева воды. Позже, появился съемный теплообменник, устанавливаемый на дымоход.

За определенный период эксплуатации, потребители смогли выделить слабые и сильные стороны печки с водогрейным контуром. Узнать о них можно, внимательно изучив отзывы о теплообменниках.

В качестве недостатков выделяют:

• Шум в теплообменнике – спустя несколько месяцев после установки наблюдается гул во время растопки печи. Происходит это по причине зарастания змеевика. Сужение диаметра трубы приводит к быстрому нагреванию и закипанию теплоносителя, что и становится причиной шума.

Требования, связанные с установкой – при естественной циркуляции теплоносителя, для нормальной работы печи потребуется, чтобы трубы в системе отопления были смонтированы со строгим соблюдением наклонов. Убрать воздушную пробку из труб достаточно сложно, придется при максимальном нагреве топить печку несколько часов подряд.

Требование в регулярном обслуживании. Нагрев воды через теплообменник связан с необходимостью чистить и промывать внутреннюю полость змеевика, по крайней мере один раз каждый отопительный сезон.

В зимний период, после каждого посещения и растопки печи, потребуется убрать воду из внутреннего теплообменника, что также доставляет неудобство.

Банные печи с водяным контуром получили широкое применение в промышленных целях. Бытовые модели не получили широкого распространения, за исключением водонагревателей самоварного типа, устанавливаемых на трубу.

Источник

Теплообменник для банной печи Термофор на дымоход

Если Вы хотите увеличить КПД своей банной печи и использовать для нагрева воды тепло уходящих в дымовую трубу газов, Вам подойдёт теплообменник «самоварного» типа «Костакан» . Названный в честь озера на Камчатке, он имеет увеличенный объём и позволяет быстро нагревать воду в баках большого литража. Теплообменник «Костакан» устанавливается обычно первым элементом дымохода, чтобы снять тепло с самых первых горячих газов, а также для соблюдения разницы высот между теплообменником и баком. Теплообменник «Костакан» выпускается в 4 модификациях для разного диаметра дымохода: Ø115 – 8л, Ø120 – 8л, Ø140 – 9л, Ø150 – 9л; присоединительная резьба у всех стандартная – G ¾.

Как видите, монтаж системы нагрева воды с выносным теплообменником идентичен монтажу системы нагрева воды с использованием банной печи с встроенным теплообменником.

Для эффективной работы системы нагрева воды, разница высоты между теплообменником и баком должна быть существенной — минимум 30см между верхним штуцером теплообменника и дном бака. Бывает, что соблюсти это требование не просто, так как потолки в банях невысокие, теплообменник установлен на печи достаточно высоко, а большинство баков для воды вертикальные.

Для таких случаев компания Термофор производит горизонтально ориентированный выносной бак «Цеппелин» , формой и блеском напоминающий немецкие дирижабли жёсткой конструкции прошлого века, в честь которых и был назван. Греется он лучше, а обслуживать его гораздо удобнее. Большая длинная горловина позволяет легко залить в бак воду, почистить бак и обслужить штуцеры.

Меры предосторожности

Обращаем Ваше внимание, что любая система нагрева воды, как и сама банная печь, являются пожароопасными и требуют ответственного подхода во время эксплуатации, поэтому настоятельно рекомендуем внимательно ознакомиться с инструкциями к продукции Термофор и строго соблюдать все меры предосторожности!

Вот основные требования по монтажу и эксплуатации систем нагрева воды в бане с использованием теплообменников:

• Запрещается эксплуатировать печь с пустым теплообменником и баком для горячей воды или неподключенной системой нагрева воды.
• Запрещается наливать воду в пустой бак, теплообменник или систему нагрева воды после растопки печи – необходимо дождаться полного остывания печи и бака.
• Запрещается подключать к теплообменнику систему отопления. Для этого компанией Термофор выпускаются натрубные отопители , по принципу действия идентичные теплообменнику «самоварного» типа, только предназначенные не для воды, а для горячего воздуха.
• Дно выносного бака для горячей воды должно находиться выше уровня верхнего штуцера теплообменника не менее чем на 30 см.
• При монтаже трубопроводов не допускается использование труб с рабочей температурой эксплуатации менее +95 °С . Рекомендуется устанавливать трубы для горячей воды под углом вверх не менее 30 ° , а для холодной – 1-2 ° . Не допускается провисание труб на горизонтальных участках. Соединительные трубы расширяются при повышении температуры воды, поэтому нельзя крепить их к стенам неподвижно.
• Максимальная длина трубопровода для горячей воды – 3м.
• Резьбовые соединения труб необходимо уплотнить сантехническим герметиком.
• Заливайте в систему нагрева воды только чистую воду. Она должна соответствовать требованиям качества с точки зрения содержания солей, железа, извести и др. Запрещается попадание в бак разъедающих веществ.
• Необходимо обеспечить максимально надёжное крепление бака для горячей воды к стене во избежание ожогов и травм. Стена должна выдерживать вес полностью заполненного бака.
• Не наливайте в бак воду под самую крышку, иначе при закипании вода может выплеснуться наружу. При закипании необходимо слить горячую и добавить холодную воду.
• Запрещается эксплуатировать бак для горячей воды под избыточным давлением, отличным от атмосферного. Не допускается при эксплуатации печи с встроенным теплообменником превышать рабочее давление в системе нагрева воды более 0,05 Мпа (0,5 кгс/кв.см). Опрессовка системы более высоким давлением должна производиться при отключенном теплообменнике.
• Запрещается использовать теплообменник и неисправный бак, имеющие видимые повреждения и/или протечки. Запрещается использовать систему нагрева воды, если нарушена возможность для циркуляции воды.

Особенности установки и работы теплообменника

Устанавливается между топкой и конвектором:

• встраивается в печь;
• крепится на дымоход;
• или встраивается в него.

Производительности устройства емкостью в 5 л хватит для быстрого наполнения горячей водой 120-литрового бака. Пользоваться просто – достаточно организовать своевременную подачу жидкости (бесперебойность можно обеспечить использованием циркуляционного насоса) и «кормить» топку дровами.

При монтаже теплообменника (рекуператора) для бани необходимо учесть следующие моменты:

• суммарная протяженность труб для подачи воды должна укладывается в 3 м, что минимизирует теплопотери;
• при диаметре соединительных труб в 1 дюйм, допускается не применять циркуляционный насос.

Чем дольше эксплуатируется теплообменник, тем более оправданной с экономической точки зрения оказывается установка.

Какую трубу лучше использовать для теплообменника

Опубликовано 10 марта 2014

В статье рассмотрены основные материалы, применяемые для изготовления трубок теплообменных аппаратов. Также описаны методы закрепления трубок в трубных досках.

Материал трубок, используемых в теплообменных аппаратах, существенно влияет не только на ресурс и стоимость готового изделия, но и в значительно большей степени на эффективность теплообменных процессов и итоговую конфигурацию аппарата.

Рассмотрим материалы, применяемые для изготовления трубок в отечественном машиностроении наиболее часто.

Самая распространённая марка среди углеродистых сталей – ст.20 (или котельная труба 20К). Трубки из ст.20 широко применяются для не очень агрессивных сред, в коммунальных хозяйствах, энергетике, технологических теплообменниках и там, где среды не очень агрессивные, а низкая стоимость теплообменника является определяющим фактором. Ст.20 обладает хорошими свойствами теплопередачи, соответственно аппарат получается несколько эффективнее, чем с трубками из нержавеющих сталей.

Чаще всего применяются нержавеющие трубки, изготавливаемые из сталей 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т и их зарубежных аналогов – AISI 321 и AISI 304. Нержавеющие трубки обладают существенно большим ресурсом, чем трубки из углеродистой стали, но их стоимость ощутимо выше. В разрабатываемых и изготавливаемых котлах-утилизаторах, маслоохладителях, утилизаторах тепла антифриза, сетевых теплообменниках, и многих других теплообменных аппаратах ТМ МАШ применяет трубки именно из стали 12Х18Н10Т (либо ее аналогов). Это позволяет существенно повысить срок службы теплообменного аппарата, особенно учитывая высокие температуры и среднюю агрессивность сред, с которыми мы преимущественно работаем. Нержавеющие трубки в сравнении с трубками из углеродистой стали обладают чуть более низкой теплопроводностью, однако высокая стойкость нержавеющей стали к коррозии позволяет применять трубки меньшей толщины, нежели из ст.20.

Латунь, медь и их сплавы.

Теплообменные аппараты из цветных сплавов встречаются в основном на флоте, так как они наименее чувствительны к соленой воде, к тому же цветные сплавы обладают лучшим коэффициентом теплопередачи, что позволяет при режиме теплопередачи «жидкость/ жидкость» сделать теплообменник наиболее компактным (что особенно актуально на судне). Также трубки из латуни и МНЖ часто встречаются в маслоохладителях для компрессоров, однако подобное их применение мы считаем нецелесообразным и предлагаем заказчикам теплообменники с трубками из 12Х18Н10Т.

Кислотостойкие и специальные стали.

В специальных теплообменных аппаратах, где используются очень агрессивные среды, можно встретить трубки из следующих материалов: 15Х5М, 10Х17Н13М2Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т. В таких случаях материал изготовления трубок обычно четко указан в опросном листе, заполненном проектной организацией.

Методы закрепления трубок теплообменных аппаратов в трубной доске.

Существует 3 основных способа закрепления трубок в трубной доске:

• Развальцовка,
• Обварка,
• Развальцовка с обваркой.

Развальцовка трубок широко применяется в котельном оборудовании, которое рассчитано на большое рабочее давление до 12 Атм., и в теплообменных аппаратах с медными и латунными трубками, где иным способом их не закрепить.

Обварка трубок производится в аппаратах с повышенными требованиями к герметичности, где используются стальные трубки.

В нашем производстве мы преимущественно применяем технологию обварки трубок, что позволяет добиться максимальной герметичности соединений трубок и трубной доски. Также трубки без развальцовки занимают меньше места в трубной доске, что позволяет разместить их плотнее и, в итоге, сделать теплообменник более компактным.

Если теплообменный аппарат изготавливается на большое избыточное давление, следует применять и развальцовку, и обварку. Обе технологии обеспечивают одинаковую прочность, но обварка при этом более герметична. В подавляющем большинстве случаев аппараты с обваренными трубками удовлетворяют всем требованиям по надежности и герметичности изделия.

Источник

Принцип работы воздушного теплообменника

Основное назначение теплообменника – передавать энергию от продуктов горения в дымоходе теплоносителю, в качестве которого выступает вода или воздух. Установленные в дымоходах теплообменники (это относится к водяным модификациям) часто называют экономайзерами.

Эти устройства собирают и передают в помещение тепло, которое просто уходит в атмосферу, благодаря чему вырабатываемая печью тепловая энергия используется по максимуму. Кроме обычной водопроводной воды иногда используют и другие жидкости – масло или «незамерзайку».

В связи с этим все устройства делят на две большие категории:

• воздушные;
• жидкостные (водяные).

Выбор того или иного вида зависит от нескольких факторов. Важнейшие из них – это конфигурация и материал дымохода, а также характеристики самого прибора.

Схема воздушного теплообменника. Он считается менее эффективным, чем жидкостный аналог, но имеет простую конструкцию, что делает его подходящим для самостоятельного изготовления

Разберем, как работает воздушная модель. Конструкция устройства проста: прочный корпус с перегороженным внутренним пространством. Роль перегородок играют пластины или трубки, основная функция которых – затормозить движение нагретых газов и направить тепло в нужное русло.

Некоторые перегородки (заслонки) не припаивают, а делают подвижными. С помощью задвигания/выдвигания металлических пластин можно регулировать силу тяги, тем самым снижая или увеличивая производительность обогревательного прибора.

Воздушные теплообменники называют конвекторами, та как в основе их работы лежит принцип конвекции. Холодный воздух из помещения попадает внутрь устройства, где от воздействия горячих дымовых газов повышается его температура. В нагретом состоянии он через другое отверстие движется дальше – обратно в помещение или в отопительную систему.

Механизм функционирования

Металлическая печка, размещенная в доме, гараже или бане, в обязательном порядке оснащается дымоходом для вывода угарных газов и организации тяги. Эта труба в процессе протапливания печи может достигать очень высоких температур, порядка 200-500 ℃, что небезопасно для находящихся в помещении людей.

Если установить теплообменник на дымовую трубу, то можно существенно увеличить КПД печи, а также обезопасить себя от прямого контакта с горячей поверхностью. В установленном на дымоходе баке или змеевике теплоносителем будет выступать вода, однако, можно монтировать и воздушный теплообменник на трубу дымохода. Благодаря прямому контакту дымовой трубы с теплоносителем, их температурные показатели уравновешиваются, то есть вода или воздух постепенно нагреваются, а стенки трубы остывают.

По мере повышения температуры воды внутри регистра на трубу, она поднимается вверх, где попадает через специальный штуцер в водяной бак. Посредством входного штуцера, расположенного в нижней части теплообменника, в него попадает холодная вода, замещая теплую. Такая циркуляция продолжается постоянно, при этом вода может нагреться до очень высоких значений.

Изготовление своими руками

Самодельный медный теплобменник змеевик

Принятие решения о самостоятельном изготовлении, как правило, говорит о наличии кое-какого инструмента и навыков работы с ним. В идеале необходима полноценная мастерская с тисками, сваркой (двух видов), верстаком, наковальней и т. д. Если оснащение оставляет желать лучшего, возможен вариант сборки простейшей модификации – медного спиралевидного змеевика.

Плюсы этого варианта:

• Медь относительно легко гнется, паяется.
• Змеевик не содержит соединений, подвергающихся сильному нагреву.
• Спиральная форма проста, универсальна, а для ее придания не нужно сложное оборудование.
• Установка такого теплообменного устройства не потребует серьезной модернизации печной конструкции.

Банная печь с таким теплообменником справится со всем, чего от нее можно ожидать: обеспечит работу 2 – 3 радиаторов отопления, нагреет воду в небольшом баке. За микроклимат в парилке, все же, отвечает каменка.

Расходные материалы

Трубогиб ручной

Из специальных инструментов для работы с медью необходима только газовая горелка. Профессионалу потребуется труборез, фаскосниматель, металлический ершик нужного размера. Однако все это заменяется болгаркой, напильником (рашпилем), мягкой абразивной губкой. Расходных материалов также понадобится минимум:

• отожженная медная труба в бухте d32, длиной 3.5 – 4.5 м (в зависимости от d дымохода);
• водорозетки переходные (резьба-пайка) d32 * 1.25” – 2 шт;
• обычный низкотемпературный и жесткий медный припой для среднетемпературной пайки (650 – 750°C);
• паста «флюс»;
• мягкая абразивная губка;
• газ пропан-бутан для среднетемпературной пайки – 1 баллон (0.5 л);
• мытый просеянный мелкий песок – 5 – 6 кг;
• трубопровод, краны, клапаны «Маевского», радиаторы.

Необходим «трубогиб» – ровное круглое бревно. С его помощью теплообменник для банной печи получит форму спиралевидного змеевика. Длина бревна – не меньше 1 м, а диаметр равен габаритам дымохода на выходе из печки. Как правило, параметр зависит от размеров топки и не бывает менее 10 см.

Алгоритм сборки

Водяная рубашка своими руками

Самая сложная часть сборки – придание спиралевидной формы. Для этого трубу придется гнуть, используя жестко установленное бревно. Неотожженную медь согнуть не получится, поэтому покупать надо именно ту, что в бухтах. Самый простой способ установки теплообменника «змеевик» в кирпичную печь (для отопления) – монтаж на дымоход. Алгоритм действий:

1. Надежно заглушите один конец трубы, например, запаянной заводской заглушкой.
2. Заполните трубу песком, проливая водой, простукивая молотком, уплотняя «шомполом». Им может стать металлопластиковая труба или заглушенный резиновый шланг.
3. Когда труба будет заполнена, максимально уплотните наполнитель, затем заглушите второй конец. Старайтесь, чтобы песок при этом не «разуплотнился».
4. Прикрутите к бревну П-образный или круглый хомут, который будет плотно держать трубу. Основание «П» – перпендикулярно трубогибу ближе к концу, а расположение по окружности роли не играет.
5. Вставьте конец бухты в хомут, начните, не торопясь, накручивать трубу на бревно.
6. Если где-то появился залом, значит, в этом месте песок лежит недостаточно плотно. Желательно начать все сначала, но, теоретически, можно попытаться отстучать залом молотком.
7. Если d дымохода равен 150, а длина бухты – 4.5, должно получиться 8 – 9 витков спирали (высотой не более 35 – 40 см), а также два «хвоста» по 30 – 40 см.
8. Отрежьте заглушки, вычистите песок, промойте спираль.
9. Припаяйте к концам спирали переходные водорозетки.
10. Снимите крышку, закрывающую каменку, или демонтируйте шиберную заслонку (выньте часть дымохода).
11. Оденьте «змеевик» на трубу как можно ближе к печке.
12. Соберите обратно дымоход, учитывая необходимые герметики, подмотки (если они были).

Теперь можно установить и подключить остальные элементы отопительной системы, в том числе открытый расширительный бак самоварного типа, трубопровод, краны, радиаторы, воздушные клапаны. Для улучшения естественной циркуляции диаметр трубопровода не должен быть намного меньше размеров змеевика. В идеале – он также будет медным, того же диаметра.

Регистр воздушного типа

Существуют специальные конструкции печей с теплообменниками воздушного типа, которыми обогревают не только гаражи, но и большие теплицы или прочие постройки.

Теплообменник из гофра

Гофрированные канализационные трубы могут с успехом быть использованы для организации теплообменника. Их накручивают вокруг неутепленного отрезка дымовой трубы, чтобы воздух, находящийся внутри них, быстрее нагрелся и распространился в соседние помещения. А если обернуть такую трубу и дымоход фольгированным материалом, то прогрев будет происходить быстрее.

Колпаковый теплообменник

Если нужно организовать отопление второго этажа и мансарды дома, то удобно использовать теплообменник в виде колпака. Он позволяет задержать теплый воздух, который скапливается возле потолка, внутри комнаты. Постепенно остывая, воздух будет опускаться вниз, и обогревать комнату остаточным теплом.

Изготовить такой колпак можно из огнеупорного гипсокартона, листа оцинковки или другого материала, после чего вывести воздуховоды к месту назначения. Для красоты колпак можно обложить искусственными камнями, которые будут нагреваться и постепенно отдавать тепло.