Какой теплообменник в банную печь лучше установить – варианты конструкции

Принцип действия

Тут ничего сложного. Вода относится к наиболее теплоемким веществам, поэтому для ее нагрева нужно много энергии. Эту энергию мы можем отобрать либо у корпуса печи, либо с дымохода.

Кирпичная печка для бани с баком для воды

Понятно, что внутри печки тепло «рабочее», идущее на обогрев парилки, а в дымоходе оно уже относится к числу потерь, потому что газы не успевают охладиться, проходя через трубу, и в таком виде уходят в атмосферу.

Из этого следует, что идея приобрести печку для бани с баком для воды может быть полезной для увеличения КПД печи — для этого нужно брать модель, у которой бак на дымоходе.

Виды теплообменников

Существует несколько видов устройств, обеспечивающих нагрев горячей воды в отопительном оборудовании. В зависимости от конструкции печи и планировки парной, выбирают оптимальное устройство:

• Теплообменник внешнего типа. Включает в себя бак для воды, расположенный на стене парной комнаты или в предбаннике. К баку подключается система трубопровода, которая опоясывает дымовую трубу или идет через топочную часть печи
• Теплоноситель двигается по трубам путем циркуляции и нагревается либо от топки, либо от дымовых газов, проходящих по дымоходу.
• Теплообменник внутреннего типа. Включает в себя бак для жидкости, который располагается прямо внутри банной печи, а также трубопровод, по которому осуществляется подача горячей воды напрямую в душ или таз. В случае данной конструкции нагрев происходит намного быстрее.

Установка и подключение теплообменника и бака в бане

• Найдите подходящее место для монтажа выносного резервуара. Если все детали конструкции располагаются в одном помещении, его чаще всего вешают на ближайшую к нагревательному агрегату стену, выше рекуператора на 200-300 мм.
• Закрепите дюбелями деревянные плашки – это те направляющие, на которые вы навесите бак. Это нужно, чтобы емкость не прикасалась своей горячей поверхностью к элементам интерьера.
• Укрепите сборку кронштейнами – для большей надежности.
• Оснастите выносной бак 4 патрубками, после чего, используя фитинги, два первых соедините с соответствующими у бака (для прямой и обратной подачи воды), третий закройте клапаном, к четвертому подключите душ (кран).
• Установите (в нижней точке) вентиль на реверсной линии – для слива воды.
• Подключите все элементы и проверьте систему на отсутствие протечек.

Что нужно знать об эксплуатации

Если вы ознакомились с инструкцией, купили теплообменник в баню, убедитесь, что выполняются следующие условия:

Крепежные соединения должны быть подвижными – это поможет минимизировать деформацию узлов рекуператора под влиянием высоких температур.
Уплотнители обязаны быть изготовлены из термостойких материалов.
Емкость выносного резервуара выбирается из такого расчета, чтобы он вмещал объем воды, нагреваемый за 2 часа.
Важно, чтобы соблюдалась полная совместимость с отопительным агрегатом.
Устройство должно потреблять не более 10% энергии, вырабатываемой печью.

Безопасность при эксплуатации

Чтобы предупредить возникновение аварийных ситуаций, соблюдайте следующие меры предосторожности:

не крепите трубы непосредственно к стенам;
следите, чтобы в баке всегда хватало воды, иначе быстро столкнетесь с проблемой накипи или даже с пожароопасной ситуацией;
постоянно проверяйте работу аппарата и бейте тревогу при ее резком нарушении;
используйте только термостойкие прокладки и регулярно обращайте внимание на то, в каком они состоянии.

Как это работает

Несложно догадаться, что в случае с проточным водяным контуром или бачком, навешенным на дымоход, нужно обеспечить постоянную циркуляцию жидкости между ним и накопительной емкостью за пределами парилки.

Сделать это можно либо за счет естественных законов, которым подчиняется вода (и такая система считается открытой), либо с помощью насоса, обеспечивающего циркуляцию принудительную.

ВАЖНО! Естественная циркуляция, основанная на гравитации и конвекции, предпочтительнее. Соединительные трубы должны иметь диаметр не менее одного дюйма и длину не более 3 метров.. Посмотрите на схему выше, где наглядно показано, как надо располагать трубы, чтобы вода беспрепятственно поднималась и опускалась

Ниже есть разъясняющее схему видео

Посмотрите на схему выше, где наглядно показано, как надо располагать трубы, чтобы вода беспрепятственно поднималась и опускалась. Ниже есть разъясняющее схему видео.

ОПАСНО! Перед растопкой печи убедитесь в том, что в системе есть вода!

Видео

Посмотрите небольшой ролик, где разъясняется данная выше схема печи для бани с теплообменником для воды (по этому принципу можно и для отопления) и показан пример бюджетной ее реализации:

Как работает теплообменник, установленный в банную печь

Устройство печи с теплообменником настолько хорошо зарекомендовало себя, что появились различные варианты конструкции теплосъема, с различной степенью эффективности. Самые распространенные:

1. Классический змеевик.
2. Встроенный плоский теплообменник (похожий на две полые тарелки, соединенные между собой).
3. Самоварный теплообменник, устанавливаемый на дымовую трубу.

Водяная рубашка, окружающая топочную камеру, применяется крайне редко и встречается всего в 1-2 моделях печей заводского производства.

Между тем, банные печи с теплообменником стали предметом дискуссий потребителей. Некоторые утверждают, что применение не практично, другие наоборот, указывают на удобство и комфорт во время эксплуатации.

Что дает встроенное или самоварное устройство теплосъема?

• Теплообменник в банной печи нужен для получения горячей воды для помывки. Эта задача была основной при проектировании конструкции.
• Возможность отопления в бане от печи с водяным контуром – фактически, металлическая печь становится неким подобием отопительного котла. Во время топки выделяется достаточно тепла для прогрева теплоносителя и нагрева необходимого объема воды ГВС.

Принцип работы зависит от используемого устройства. Эффективность определяется несколькими параметрами:

1. Надежность.
2. Достаточная теплоотдача.
3. Возможность работы без использования теплообменника.

По своей конструкции, можно разделить все водогрейные устройства на встроенные и надстраиваемые (самоварного типа).

Встроенный теплообменник

Печи для бани с водяным контуром под отопление и нужды ГВС, стали появляться после того, как хорошие отзывы получили обычные водяные теплогенераторы. По своему устройству, печное оборудование с интегрированным водонагревательным контуром делится на несколько классов:

• Змеевик – простейшее устройство, используемое в классических твердотопливных котлах. Внутри конструкции располагается согнутая металлическая трубка. Форма разная и зависит от особенностей внутренней конструкции печи. Змеевик располагают так, чтобы пламя не воздействовало на него напрямую, а нагрев осуществлялся посредством дымовых газов.

• Плоский теплообменник – устройство более сложное по сравнению с предыдущим. Плоский теплообменник для банной печи, выглядит как две полых тарелки, соединенных между собой. По теплоэффективности, конструкция превосходит змеевик, используется в современных моделях печного оборудования.

• Встроенный бак – в печи изготавливается отдельная емкость, устанавливаемая сверху топочной камеры. Встроенный горизонтальный теплообменник быстро нагревается и сохраняет температуру, пока печь остается горячей.

• Водяная рубашка – представляет полость, окружающую всю топочную камеру и дымовые каналы. Конструкция часто используется при производстве твердотопливных котлов, но не получила широкого применения при изготовлении банных печек.

Принцип работы интегрированного теплообменника в банной печи заключается в следующем. Спираль или пластина разогреваются от дымовых газов, температура которых достигает 450-500°С. При нагреве возникает давление, заставляющее теплоноситель циркулировать в системе обогрева. В схемах, где используется бойлер косвенного нагрева, ГВС подогревается за счет тепла отопления.

Самоварного типа

Установка теплообменника на банную печь – бюджетное решение проблемы ГВС и отопления. Водогрейное устройство изготавливается двумя способами:

• Змеевик – на дымоходную трубу устанавливается змеевик из алюминия или меди. Для систем с естественной циркуляцией, вплоть до накопительной емкости или водораспределительных кранов, размеры змеевика не должны превышать 3 м. Оптимальные размеры теплообменника с принудительной циркуляцией, 5 м.

• Устройство теплообменника самоварного типа – специалисты сходятся во мнении, что именно такая конструкция оптимально подходит для бани. Горячая вода для душа готовится постепенно, предотвращается закипание жидкости.

Движение воды в теплообменнике самоварного типа происходит по естественным физическим законам. Нагретая жидкость поднимается вверх, в емкости создается давление.

Оптимальный объем теплообменника самоварного типа выбирают так, чтобы вода достигала необходимой температуры, после 2-3 часов интенсивного горения. Конструкция оптимально подходит для обеспечения водоснабжения горячей водой.

Устройство теплообменников для банной дровяной печи

Высокая теплоотдача банных печей, повышенная интенсивность сгорания в них топлива активно используются для размещения в них устройств подогрева воды для проведения помывки.

Теплообменники для бань представляют собой полую герметичную емкость для воды, имеющую форму змеевика (регистра), размещаемую в топке, а также герметичного бака, размещенного на ее стенке или дымоходе.

Прибор нагрева воды циркуляционного типа соединяются системой трубопроводов с накопительным баком горячей воды.

Принцип работы приборов непрямого нагрева воды основывается на циркуляции жидкости в результате ее естественной конвекции.

Справка. Естественная конвекция жидкости возникает, когда низшие слои жидкости нагреваются и становятся легче, поднимаясь наверх, а тяжелые и холодные опускаются, занимая место нагретых.

Для работы открытой системы рециркуляции жидкости (без применения циркуляционного насоса), диаметр труб, предающих воду к накопительному баку, не должен превышать одного дюйма, чтобы обеспечить необходимую скорость циркуляции.

Протяженность труб от теплообменника до накопительной ёмкости не должна превышать 3-х метров. Этой длины часто хватает для выноса накопительного бака из парной в смежную комнату для проведения помывки.

Ёмкость горячей воды, по законам естественной конвекции, устанавливается выше уровня теплообменника.

К оборудованию нагрева воды со стороны входа и выхода привариваются резьбовые патрубки для подключения циркуляционных труб, соединяющих устройство с баком.

Чаще всего используется накопительный стальной бак объемом 60—120 литров, в зависимости от мощности печи.

На накопительную ёмкость устанавливается кран слива для помывки, а на трубу холодной циркуляции воды (нижнюю) кран слива жидкости из системы.

Важно! Специалисты не рекомендуют устанавливать циркуляционный насос в системах подогрева воды банных печей

Виды

Обычно используются следующие виды приборов:

• Внутренний. Самый простой вариант, изготавливаемый в виде встроенного в топку печи змеевика, направляемого на активное использование вырабатываемого топливом тепла.
• Внешний. Представляет собой резервуар с водой, смонтированный на наружной боковой стенке печи. Высокая температура стенки нагревает бак за счет передачи ему теплового излучения. Этот вариант проще в изготовлении, чем внутренний теплообменник.
• Наружный. Устанавливаемый на трубу дымохода бак с водой — это эффективный способ устройства теплообменника, не требующий больших усилий в его установке и не занимающий много места в парной.
• Наружный проточный (экономайзер). Представляет собой небольшой проточный нагреватель средней емкости от 5 до 10 л, устанавливаемый на дымоходную трубу и соединенный с накопительным резервуаром системой трубопроводов. Это, пожалуй, лучший теплообменник по его монтажу и использованию.

Фото 1. Наружный теплообменник для банной печи. Устройство сделано из нержавеющей стали, надевается на дымоход.

Комбинированные модели. Одновременно включают в конструкцию змеевик, встроенный в топку, и наружную ёмкость с водой, устанавливаемую на трубу дымохода. Оба устройства соединены системой трубопроводов, и имеют отдельный подсоединяемый бак для сбора горячей жидкости.

Из чего их изготавливают

Внутренние теплообменники (регистры) в форме Г-образной решетки производятся из гнутых стальных, чугунных или медных гладкостенных труб диаметром 40—50 мм.

Резервуары для воды изготавливается из раскроенной и сваренной листовой стали с толщиной, превышающей 2,5 мм.

Самый популярный материал для изготовления приборов нагрева воды — нержавеющая сталь, т. к. это недорогой металл с высокой термостойкостью.

Внимание! При изготовлении теплонагревающих устройств этого типа нежелательно использовать оцинкованную сталь, т. к. при температуре выше 200 градусов Цельсия цинк начинает испаряться

при температуре выше 200 градусов Цельсия цинк начинает испаряться.

Недостатки чугунных агрегатов — их хрупкость и вес, а медных — повышенная цена и недостаточная жаропрочность.

Как выбирать теплообменник

Если вам необходима дровяная печь для бани с теплообменником, необходимо заранее определиться с системой, которая вам лучше всего подойдет:

1. Змеевик – наиболее простой вариант, который изготовлен из трубы в виде спирали . Его устанавливают в печь, откуда выводят наружу два патрубка – «вход» и «выход».

1. Две емкости – прямоугольная (нижняя) устанавливается в топку, а цилиндрическая (верхняя) – снаружи . Топливо прогревает первую и тепло переходит во вторую. Горячая вода под давлением идет в нужные помещения, и у вас получается полноценный котел. Такая система позволяет значительно экономить деньги.

Виды баков

Все баки делятся на виды по двум критериям: способу установки и материалу изготовления. По способу установки баки бывают:

• встроенные;
• выносные;
• самоварного типа (монтируемые на печную трубу).

По материалу изготовления:

• чугунные;
• из нержавеющей стали;
• из эмалированной стали.

У каждого вида есть модели, отличающиеся по форме, объему, толщине стенок. Большинство емкостей оснащены стандартными кранами и имеют выводы для душа, но есть и такие, из которых воду набирают через верх ковшиком. Чтобы не ошибиться при выборе, следует подробно ознакомиться с преимуществами и недостатками всех указанных видов.

Встроенные баки

Встроенные баки

Самый экономный и удобный вариант. Бак устанавливается в процессе кладки печи. Его нижняя часть располагается внутри топки, благодаря чему вода нагревается непосредственно пламенем. Горячую воду набирают через верх ковшиком или при помощи встроенного крана.

Печь из кирпича с баком для воды

Из-за прямого контакта с огнем стенки и дно емкости должны быть как можно толще, поэтому самым предпочтительным материалом для такого бака является чугун толщиной от 5 мм. Не менее популярными считаются баки из нержавейки с толщиной стенок 1 и 1,5 мм. Емкости из эмалированной стали для данного способа монтажа не подходят. Чугунные баки имеют форму чаши, из нержавейки обычно в форме куба или цилиндра.

Чугунные баки для воды

Преимущества встроенных баков:

• быстро нагревается вода;
• температура воды поддерживается длительное время;
• экономится свободное пространство, поскольку бак не выступает за пределы печки;
• простой монтаж.

Недостатки:

• уменьшается теплоотдача печи, так как основная часть тепла уходит на обогрев воды;
• габариты бака ограничены размерами печи;
• бак должен иметь толстые стенки, что увеличивает его вес и стоимость.

Баки металлические для банных печей

Этот способ удобен в тех случаях, когда в бане парится одновременно не более 4 человек, или люди моются по-отдельности. Например, если в бане по очереди парится 3-4 человека, времени на это требуется достаточно много, соответственно, и поддерживать температуру воды придется дольше, подкидывая дрова. Встроенный бак позволяет сэкономить на топливе, оставаясь горячим очень долго. А вот для больших компаний данный вариант не самый оптимальный, поскольку не обеспечивает нужное количество воды.

Выносные баки

Выносные баки

Выносной бак располагается на расстоянии от топки и соединяется трубами со встроенным в печь теплообменником. Без этого его эксплуатация невозможна. Чаще всего такой бак устанавливают в моечной или крепят на стене парной рядом с печкой, если его габариты больше площади топки. Выбирая место для емкости, необходимо учитывать, что длина труб не должна превышать 2,5-3 м. Выносные баки могут быть из нержавейки и эмалированные, цилиндрической, прямоугольной и даже треугольной формы – для установки в углу помещения.

Бак для воды треугольной формы

Преимущества:

• бак устанавливают там, где удобнее;
• можно использовать емкости больших размеров;
• нет прямого контакта с огнем, поэтому бак может быть эмалированным и с более тонкими стенками.

Если в бане регулярно парятся по 6-8 человек, выносной бак является отличным вариантом.

Недостатки:

• без поддержания огня в топке вода быстро остывает;
• печь нельзя использовать без воды в контуре;
• более сложный монтаж по сравнению со встроенным баком.

Схема подключения выносного бака

Бак на трубе или конструкция «Самовар»

Данный вариант подразумевает монтаж бака вокруг дымовой трубы, причем в одних моделях труба располагается снаружи емкости, в других – внутри.

Бак для горячей воды на трубу

Вариант конструкции бака для воды на трубу

По высоте бак может занимать пространство от печки до потолка, частично выходить на чердак или крепиться лишь к небольшому участку дымохода над печью. Самая удобная форма емкости – цилиндрическая, но есть много моделей прямоугольного, треугольного и овального сечения. Обогрев воды осуществляется при помощи проходящего по трубе дыма, который имеет очень высокую температуру.

Бак для воды овальной формы

Преимущества:

• быстрый и равномерный обогрев воды;
• не снижает теплоотдачу печи;
• экономия пространства;
• можно установить емкость любого объема;
• вода долго остается горячей.

Такой бак подходит для любой бани и любого количества человек. Все зависит от размеров емкости.

Печи с баками для воды на трубе

Недостатки:

• сложность установки;
• повышенное отложение сажи на стенках дымохода.

При установке бака необходимо правильно подобрать крепежные элементы, чтобы надежно зафиксировать емкость в вертикальном положении. Кроме того, понадобится монтировать трубы для подачи холодной воды и отвода горячей, устанавливать кран.

Бак самоварного типа

Печь для бани с теплообменником для воды

С помощью такой банной печи можно не только нагреть воду для душа, но и обогреть ближайшие помещения. Если установить бак, вода в котором будет нагреваться с помощью теплообменника, то в бане появится и душ.

Если же в предбаннике установить отопительные радиаторы, подсоединенные к теплообменнику, то получится водяная система отопления.

Чтобы сделать правильный выбор, необходимо знать, какие особенности имеют печи для бани с включенными в их конструкцию теплообменниками

Также важно правильно подобрать конструкцию печи с теплообменником и ее необходимую мощность

Существуют два вида печей с теплообменниками, используемых в банях:

• встроенная емкость, снабженная двумя патрубками. С помощью патрубков емкость соединяется с резервуаром, наполненным водой;
• внешняя емкость, размещенная на дымоходе печи. Обычно эта емкость и является резервуаром, в котором греется вода для мытья.

Тем, кто изготавливает печь для бани самостоятельно, следует знать, что мощность теплообменника зависит от площади его поверхности с 1 кв. метра площади выход мощности составит около 9 кВт.

Теплообменник встроенного типа

В нижней и верхней части теплообменника должны быть вварены штуцеры, через которые устройство нагрева воды подключается к выносному баку.

При работе печи теплая вода из теплообменника поднимается вверх в выносной бак. Одновременно по нижней трубе в бачок теплообменника из выносного бака поступает холодная вода. Согласно законам физики, постепенно весь объем воды, находящейся в выносном баке, нагревается.

Такой вариант удобен тем, что имеется возможность установить выносной бак в соседнем помещении, но при условии, что общая длина соединительных труб будет не более 3 метров. Их диаметр должен быть не менее 3/4 дюйма.

Для лучшей циркуляции воды трубы, ведущие к выносному баку, должны иметь небольшой уклон (до 5 градусов). Для улучшения циркуляции воды в систему можно добавить электрический насос.

Важно: для уплотнения резьбовых соединений в печи для бани с теплообменником требуется материал, способный выдерживать воздействие высокой температуры. Основным недостатком встроенного теплообменника является уменьшение количества тепла, используемого на обогрев помещения

По этой причине мощность теплообменника должна быть не более 10 процентов от общей мощности печи, установленной в бане

Основным недостатком встроенного теплообменника является уменьшение количества тепла, используемого на обогрев помещения. По этой причине мощность теплообменника должна быть не более 10 процентов от общей мощности печи, установленной в бане.

Необходимо также выбирать оптимальный размер бака. Если его объем будет слишком маленький, то вода в нем будет быстро закипать, а емкость большого размера будет долго нагреваться.

Внешний теплообменник

Внешний теплообменник значительно сокращает теплопотери печи, что экономит расход топлива. Конструкция теплообменника монтируется на трубе дымохода, тем самым напоминая устройство самовара.

Изготавливают внешние теплообменники любой формы, но в каждом из них вставлен металлический патрубок, проходящий сквозь крышку и днище устройства. Этот патрубок, имеющий диаметр чуть более трубы дымохода, выходящего из печи, надевается на него, выходящие из топки горячие газы проходя сквозь дымоход и как следствие сквозь патрубок теплообменника, отдают свое тепло воде, находящейся внутри теплообменника.

Достоинством такой конструкции является возможность установки теплообменника большого размера, но при этом не отбирающего мощность у печи. Вода в нем сохраняет тепло, даже когда печь уже не топится.

Среди недостатков отмечают трудность контроля оставшегося в теплообменнике количества воды. Однако с этим недостатком научились успешно бороться. Для этой цели к теплообменнику подсоединяют выносной бак, куда монтируют водомерное стекло.

Важно: местам стыковки теплообменника с дымоходом необходимо обеспечить герметичность. Для этого используют термостойкий герметик или раствор из глины, извести и песка. Цементный раствор использовать нельзя, так как он не выдерживает воздействия температуры

Цементный раствор использовать нельзя, так как он не выдерживает воздействия температуры.

Область применения

Даром пропадающее тепло можно использовать в двух целях:

• для нагрева воды, которая будет использоваться при мытье;
• для обогрева помещений.

Разумеется, подобные цели вполне можно совмещать, если печка достаточно мощная. Ведь мы, фактически, будем отбирать часть тепла, которая в противном случае шла бы на обогрев парилки (или атмосферы)).

Схема подогрева воды в выносном баке с теплообменником самоварного типа (видео с разъяснением см. ниже)

Печь для бани с теплообменником для воды

Это первый случай. Речь идет исключительно о воде (никаких антифризов), расход которой зависит от количества людей, которые могут одновременно мыться в бане и других факторов. В любом случае без вместительного бака не обойтись. И тут у вас снова есть варианты того, где его разместить:

• одни помещают бак прямо на печь, которая должна иметь для этого соответствующую конструкцию. Вода подается в моечную из парилки;
• другие используют теплообменник, а сам бак выставляют в соседнее помещение, откуда он сообщается двумя трубами с теплообменником.

Обе конструкции печей с баком имеют право на существование, а выбор остается за вами.

Печь для бани с теплообменником для отопления

Если вместо бака соединить теплообменник с радиатором, то получится система автономного отопления.

И тут у вас снова есть два варианта):

• либо создать конструкцию, которая основана на таких явлениях, как конвекция и гравитация;
• либо заставить теплоноситель принудительно двигаться в системе – для этого понадобится насос, а значит, и электричество (!электрическим печкам посвящена отдельный раздел).

Если банька небольшая, то нет нужды заморачиваться даже с простейшей системой, потому что обычно печи хватает на обогрев смежных помещений

Но тут важно то, какие у вас зимы. Бывает, что и маленькая баня нуждается в дополнительном отоплении

Выше уже упоминалось о том, что возможно совмещение нагрева воды для мытья и отопления. На самом деле можно сделать две параллельные системы, причем для отопления пустить не воду, а антифриз. C этой целью один теплообменник нужно будет поместить внутрь печи, а второй – на дымоход. С точки зрения повышения КПД печи – вариант просто отличный.

На заметку! Создавая отопительную систему, не забывайте о расширительном бачке, который примет на себя избыток теплоносителя.