Разновидности теплообменников для труб дымоходов

Водяные модели

В водяных теплообменниках средой передачи энергии от трубы являются жидкости — вода или антифриз в системах отопления или чистая вода для хозяйственных нужд.

Различают две конструкции:

• в виде змеевика, подключённого к накопительному баку;
• «самоварные» конструкции.

Устранение большого количество тепла может привести к снижению тяги и образованию конденсата

В первом случае вокруг трубы обвивают несколько витков медной, алюминиевой или нержавеющей трубки, которые подводят к накопителю.

Змеевик может находиться в воздушном пространстве или внутри дополнительного бака. Второй вариант подразумевает герметичную ёмкость, расположенную вокруг металлического дымохода. К бачку приварены штуцеры подвода и отвода нагретой жидкости.

Нагретая в теплообменнике вода за счёт законов физики поднимается в выносной накопительный бак. Обязательно устраивают контур циркуляции. Если его не сделать, вода нагреваясь разорвёт рекуператор.

Тёплую воду забирают из бака. Сливной кран нужен для удаления воды, если помещение не отапливается постоянно. При отрицательной температуре может произойти разморозка всех частей конструкции.

Добавив в схему циркуляционный насос и группу безопасности, к теплообменнику подключают один, максимум два радиатора отопления. Такой конструкции достаточно для отопления однокомнатного помещения.

Как сделать самому

Сборка воздушного теплообменника

Изготовление «самоварной» конструкции доверяют профессионалам или покупают готовое изделие в магазине.

Чтобы не было течи в швах, нужны навыки в сварных работах.

Варят металл газосваркой — электросварные швы непригодны для долговечной работы в системах, заполненных жидкостями.

Самостоятельно изготавливают теплообменник в виде змеевика для горячего теплоснабжения.

Из материалов понадобятся:

• медная или алюминиевая трубка диаметром до 25 мм;
• бак с поплавковым механизмом для подачи жидкости из трубопровода водоснабжения;
• гибкая подводка;
• шаровой кран.

Полная длина трубы не должна превышать 3 метра

Последовательность работы:

1. На концах трубки нарезают резьбу для подключения штуцеров.
2. Трубу навивают вокруг формы того же радиуса, что и дымоход. Если сечение трубки небольшое её заполняют песком. Это предотвратит заломы и перекрытия внутреннего сечения.
3. Устанавливают готовый змеевик на дымоход.
4. Вешают теплообменный бак на стену, но не выше, чем в 50 см от штуцера отвода горячей воды от змеевика.
5. Проводят подключения.

Проще по исполнению, но дороже вариант, когда для изготовления спирали используют гибкую гофрированную нержавеющую трубку. Покупают гофру с уже смонтированными штуцерами. Это облегчит монтаж, для установки разъёмов не придётся приобретать специнструмент.

Пошаговое руководство

Изготовление бесканального теплообменника

1. Подготовьте емкость, лучше металлическую, пластиковая будет дольше нагреваться.
2. Установите бак к началу системы отопления.
3. Проделайте в емкости 2 отверстия для выходов. Одно – вверху, через которое горячая вода будет выводиться. Второе – внизу, холодная жидкость будет поступать из труб системы.
4. Разместите выходы правильно, от этого будет зависеть скорость отдачи тепла.
5. Запаяйте герметично отверстия, чтобы температура воздуха не тратилась на батарею, а помещение равномерно прогревалось.
6. Для трубки используйте медь, она должна хорошо гнуться и отдавать максимально тепло в помещение.
7. Согните трубку в форме спирали, получился змеевик.
8. Поместите спираль в бак, концы трубки нужно вывести наружу, хорошо закрепить их.
9. Подсоедините к концам деталей фитинг с резьбой.
10. Подсоедините к трубе регулятор мощности, его можно купить в магазине, стоит недорого, поэтому на самостоятельном изготовлении не стоит зацикливаться.
11. Система вполне будет работать исправно и без регулятора, но он нужен для регулирования мощности, экономии электроэнергии. Мощность можно выставить по своему усмотрению.
12. Подсоедините к термостату клеммы, после чего – провода питания.
13. Чтобы бак не изнашивался от перепадов температуры, установите анод.
14. Закройте герметично все элементы.
15. Наполните бак водой, теплообменник готов.

Повышение полезности

Буржуйки могут быть разнообразных размеров и форм. Связывает их неизменно один факт — малый коэффициент полезного действия. Тепловая энергия поступает не в нужное помещение, а улетает в трубу. Поэтому владельцы таких печей решили экспериментировать с конструкцией, чтобы увеличить полезность.

В этом случае нередко прибегают к частичной модернизации печи. Какого-то единого решения для всех, в этом вопросе не было, поэтому каждый владелец с помощью собственных проб и ошибок искал решение проблемы.

Чтобы увеличит количество отдаваемого тепла, не увеличивая объем требуемого топлива можно сделать вот что:

• Усовершенствовать поверхность теплопередачи
• Увеличить теплосъем
• Изменить вид топлива на более калорийный
• Повысить теплоемкость буржуйки

Вариант 1

Тепло в доме или гараже от буржуйки становится не только от исходящего тепла конструкции, но и от дымовой трубы из металла. Поэтому поверхность теплопередачи можно увеличить. Это вполне реально при изготовлении печки собственными руками.

Рекомендуем: Как сделать аламбик своими руками

Если имеется уже готовый прибор, то реализовать идею можно вот как. К металлической трубе — дымоходу, приварить уголок. Расположить его нужно вершиной к элементу на всю длину, устанавливается угол по окружности трубы. Использовав такой способ, возможно увеличить теплопередающую поверхность примерно в 4 раза (зависит от размера выбранного уголка).

Еще можно прибегнуть к варианту с изготовлением металлической трубы, которая будет проходить по большей площади. Необходимо изготовить дымоход с поворотами. Повороты должны быть плавными, без прямых углов, чтобы прибор не начал дымить. Завершающий участок дымохода исполняют вертикальным, на последнем участке располагают отсек, чтобы впоследствии вычищать сажу.

Когда трубу удлинять невозможно, то изменяют ее сложение. Для этого на патрубок, который выступает из тела конструкции, приваривают цилиндры окружностью около 40см. Соединены друг с другом они обрезками труб, диаметр которых не меньше, чем диаметр патрубка.

Вариант 2

Для модификации печки можно установить боковые экраны. Все достаточно просто, но эффективно в итоге.

К боковым частям буржуйки, с помощью саморезов, прикрепляются листы метала. Металл должен быть не окрашен, по толщине — любые. Экраны крепятся с дальностью 6 см от корпуса.

Таким не хитрым способом изменяется принцип теплопередачи. То есть тепловая энергия поступает в помещение благодаря конвекции, а не за счет излучения. Воздух начинает циркулировать в подготовленном пространстве, что позволит экономить на покупке топлива и нарастит темп прогревания гаража или домика.

Народный способ

Любопытный способ для того, чтобы жар продолжал распространятся даже после того, как печка уже не работает.

После того как все топливо в печке уже прогорело, на нее устанавливается железный ящик и поверх него ставится два ведра, которые наполнены песком.

Данная конструкция позволит накапливать тепло, и гараж будет греться еще какое-то время без дополнительного топлива.

Варианты устройств, которые можно сделать своими руками

В этом разделе рассмотрим два варианта устройств-экономайзеров для дымохода, которые вполне реально выполнить своими руками.

Первый: производство змеевика

Змеевик, как теплоноситель для дымохода считается самым элементарным устройством. Для того, чтобы его изготовить необходимо всего лишь приобрести медную трубку с диаметром ¼ дюйма и длиной 3-4 м. Такой заготовки достаточно для дымоотвода диаметром 100 мм.

Змеевик из тонких трубок для изготовления экономайзера на дымоходИсточник tiu.ru

Также понадобится два фитинга, которые закроют змеевик с обеих сторон. Весь принцип изготовления строится на следующих шагах:

• В выпрямленную медную трубку насыпают песок, так, чтобы он полностью заполнил все пустоты.
• Затем закрывают его с обеих сторон заглушками или фитингами, прикладывают заготовку к дымоходу.
• Следующим шагом обворачивают его по кругу так, чтобы получилась спиралевидная обмотка.
• Для этого обязательно соблюдают одинаковое расстояние между каждым новым рядом трубок.
• После того, как змеевик полностью зафиксирован на дымоходной трубе, откручивают заглушки и патрубок промывают от песка, делают это в момент, когда печь не работает.
• Затем к теплоносителю подключают патрубки от батарей или радиаторов, надежно соединяют и всю систему заполняют водой.

Когда эти работы проведены, изготовленное оборудование тестируют не только на предмет протечек, но еще и оптимального нагрева. Ведь, если внутри змеевика образовалась воздушная пробка, эффекта от экономайзера для дымохода не будет. Этот дефект нужно стравливать.

Второй: теплоноситель из газового баллона

Использованные газовые баллоны часто остаются в хозяйстве у жителей частного сектора, поэтому приобретать такой предмет отдельно нет смысла. Для изготовления этой конструкции потребуется:

• непосредственно газовый баллон или прочная труба диаметром не менее 300 мм;
• патрубок с диаметром 32 мм, а одна заготовка должна быть диаметром до 57 мм;
• два патрубка с диаметром дымохода;
• два небольших листа стали, их должно хватить для вырезания заглушек обоих торцов корпуса.

Теплообменник из газового баллона для печиИсточник par-torg.com

Изготовление воздушного теплообменника осуществляется следующим путем:

• из баллона изготавливают конструкцию нужного размера. Для того, чтобы его обрезать понадобится болгарка;
• из тонких труб нарезают девять заготовок точно такой же длины;
• следом вырезают круги для заглушек, а внутри делается девять отверстий для труб с маленьким диаметром;
• на случай, если это будет одна трубка, то отверстие под нее делают в центре конвектора;
• тонкие фрагменты труб вживляют в отверстия с помощью сварки и привариваются перед завершением работ.

В конце в самом корпусе проделывают два отверстия с противоположных сторон диаметром, равным диаметру дымохода. Если это конструкция из тонких трубок и заглушек, то ее вставляют в корпус и приваривают к стыку заглушек и корпуса, изготовленного из большой трубы.

Теплообменник на „Камин” „Буржуйку” „Печку”„Бубуфоню”.

Классификация видов

Классификация видов направлена на облегчение выбора теплообменника для каждого конкретного случая

Если обратить внимание на статистику, то станет ясно, что практически каждая баня это уникальный проект. Отличия могут быть минимальны, но они есть, а значит каждый конкретный случай зависит от характеристик помещения: наличия свободного места в помещении, наличия чердачного помещения и, конечно, бюджета стройки

По месту расположения емкости теплой воды

Прежде чем делить систему по месту расположения емкости для теплой воды, разберемся, а на что вообще влияет расположение бака с теплой водой? А влияет оно в первую очередь на необходимость насоса. Дело в том, что полноценный насос установить в бане не получится, так как для него нужно отдельное помещение. Но по факту, мощная насосная установка в бане и не нужна. Будет вполне достаточно циркуляционного насоса систем отопления. Но, если бюджет не позволяет пользоваться техникой, приходится вспоминать законы физики.

Согласно школьному курсу, теплая вода легче холодной, а значит горячий слой «всплывает» над холодным. Так образуется небольшая разность давлений, которая при некоторых ухищрениях во время прокладки трубопровода позволяет создать систему с естественной циркуляцией. До массового распространения насосов на том же принципе работали системы отопления всех частных домов.

Система с расположением бака в парилке

По расположению бака с теплой водой системы бывают:

• С расположением бака в парилке. Зачастую такой бак и вовсе прячут в одну кирпичную «рубашку» с печью, за счет чего достигается эффект термоса с долгим сохранением теплой воды. Но напор это разность между уровнем воды и высотой точки излива, то есть расположением распылителя душа. И тут начинаются проблемы: сделать при таком исполнении классический душ невозможно. Можно выполнить душевую с гибким шлангом и не поднимать его выше 1,5 метров. Почему именно 1,5 метра? Да потому, что при высоте бани в 2 м, сделать напор больше не получится. Поэтому нужно устанавливать циркуляционный насос, мучатся с гибким шлангом или выбирать другой вариант расположения бака. Но, справедливости ради, плюсы и у такой системы есть: малая протяженность трубопровода, быстрый прогрев воды и длительное сохранение температуры воды.
• С расположением бака за стеной парилки. В этом случае получается сэкономить место в парной, которого всегда не хватает, но незначительно увеличивается протяженность трубопроводов и пропадает эффект термоса. Проблемы с напором и в этом случае сохраняются.
• С расположением на чердаке. Если конструктивные особенности помещения позволяют выполнить бак в чердачном помещении, то этот вариант будет наиболее выигрышным для напора. Конечно, увеличивается сложность монтажа из-за увеличения общей протяженности трубопроводов, но появится возможность установки классического душа. При этом бак следует обязательно утеплять, желательно минеральной ватой, чтобы тепло не расходовалось на прогрев неотапливаемого чердака.

Система с расположением бака за стеной парилки

По расположению теплообменника

• С теплообменником внутри печи. Как правило, это змеевик из стальных труб или пластинчатый теплообменник. Главное удобство такой конструкции в том, что нет необходимости занимать дополнительное место вокруг дымохода, а значит экономится место в помещении. Если устроить теплообменник змеевик внутри топки, то вода будет прогреваться достаточно быстро, но при этом в разы увеличивается опасность вскипания воды в трубе. Для того, чтобы защитить систему, придется устанавливать циркуляционный насос отопления.
• С теплообменником на дымоходе. Теплообменник на дымоходе проще сделать самому, для его эксплуатации и ремонта не нужно разбирать печь, как в предыдущем случае. Если говорить о покупных теплообменниках, то теплообменник на дымоходе будет эффективнее. Единственный минус — это габариты. эффективный теплообменник в топку можно сделать своими руками, а квадратные метры, занятые теплообменником на дымоходе никуда не денутся, поэтому такую конструкцию используют достаточно редко и только в целях предотвращения вскипания и пережога труб.

Теплообменник на трубу дымохода

Как изготовить самодельный теплообменник

Регистр из нескольких труб

Форма теплообменника для отопления, сделанного своими руками, может быть разной. Наиболее распространенный вариант — регистр из нескольких стальных или медных труб, но также используются и образцы пластинчатого типа.

Температура в зоне горения очень высока, особенно, когда горит уголь. Поэтому повышенные требования предъявляются к металлу, из которого будут изготовлены элементы теплообменника, рациональности его конструкции и качеству сварных швов.

Материалы для изготовления

Пример использования чугунных радиаторов в качестве теплообменника в кирпичной печи

Задача водяных теплообменников для отопления — обеспечивать оптимальную передачу тепла, и в этом процессе важна степень теплопроводности металла. Например, стальная труба проводит тепло в 7 раз слабее, чем медная. Поэтому при одинаковом диаметре трубы для передачи одного и того же количества тепла понадобится 25 метров стальной трубы взамен 3,5 метров медной.

Медные теплообменники самые экономичные в работе, но и дорогие. Более доступными для самостоятельного изготовления считаются теплообменники из стальной трубы диаметром не менее 32 мм.

Если предполагается топить печь углём, лучше установить теплообменник из чугуна. Этот металл более крепкий, и стенки устройства долго не будут прогорать.

Расчет мощности теплообменника

Вычислить заранее мощность теплообменника для системы отопления довольно трудно. Для этого нужно учитывать слишком много факторов: диаметр труб, длину змеевика, теплопроводность металла, температуру сгорания топлива, скорость циркуляции теплоносителя и др. Реальная способность теплообменника справляться со своими функциями выяснится только после начала эксплуатации отопительной системы.

При расчетах можно ориентироваться, что 1 метр трубы диаметром 50мм, служащей теплообменником, даст 1 кВт тепловой мощности.

Можно взять для примера какую-либо известную модель котла и в соответствии с его параметрами изготовить свой самодельный теплообменник.

Особенности конструкции

Теплообменник для водяного отопления дома, сваренный из гладкостенных труб, называют регистром. Он выглядит как своеобразная «решетка», и это наиболее популярная форма самодельного теплообменника. Кроме такой конструкции, делают и более простые устройства в виде прямоугольного или цилиндрического бака. Главное, чтобы площадь поверхности для теплового обмена была максимально большой.

При изготовлении теплообменника своими руками нужно соблюдать несколько условий:

• ширина внутренних пустот в теплообменнике должна быть не меньше 5 мм, иначе вода в нем может закипеть;
• толщина стенок труб должна быть не меньше 3 мм, чтобы металл не прогорал;
• зазор величиной 10–15 мм между теплообменником и стенками топки должен компенсировать расширение металла при нагреве.

Особенности монтажа

Теплообменник устанавливают внутрь печи в процессе ее кладки

Проще всего монтировать теплообменник одновременно с сооружением печи. Если устанавливать его в старую печь, придется разобрать часть ее кирпичной кладки.

1. На подготовленный фундамент печи прямо в полость топки устанавливают трубчатый теплообменник.
2. При дальнейшем укладывании рядов кирпичей оставляют места для входной и выходной труб устройства.
3. После завершения кладки печи подключают теплообменник к системе отопления, заполняют систему водой и производят пробную топку печи.

Видео материал предлагает ознакомиться с полезными советами по самостоятельному изготовлению теплообменника:

До сих пор мы говорили только о теплообменниках в системе водяного отопления

Обратим внимание и на другие сферы их применения

Способ монтажа змеевика

Монтировать теплообменник-змеевик можно на дымоход банной печки или буржуйки в гараже или сарае. Он будет служить для отопления или для нагрева воды.

Для работы потребуется:

• алюминиевая или медная трубка длиной до 3 м;
• 2 штуцера 3/4″ и гибкий шланг для горячей воды;
• котел с поплавковым краном для заполнения водой и клапаном для ее использования;
• кран для слива теплоносителя из системы.

Технология монтажа системы выглядит так:

1. Первым шагом производится изгиб трубки, чтобы ее сечение осталось неизменным. Для медных труб менее 28 мм диаметра можно использовать трубогиб, не нагревая их. А вот стальные, алюминиевые и изделия с большим диаметром нуждаются в предварительном прогреве паяльной лампой.
2. Для сгиба можно воспользоваться сухим песком, заполнив им трубу и закрыв заглушками с обеих сторон. По образцу производят спиральный сгиб, после чего ссыпают песок и промывают трубу под напором воды.
3. В торцевых частях трубки нарезают резьбу для переходников под штуцеры, а затем подключают к системе.
4. Полученный змеевик монтируют на дымоход. Если припаять его оловом к трубе, теплоотдача будет лучше. Предварительно производят обезжиривание ортофосфорной кислотой.
5. Немного выше змеевика на опору или на стену вешают накопительный бак. Подключают его к теплообменнику гибкой подводкой и устанавливают кран внизу бака.

Виды теплообменников для дымохода

Существует два типа экономайзеров, устанавливающихся на дымоходный патрубок:

• воздушные;
• жидкостные.

Что касается воздушной модели, то она является менее эффективной в отличие от жидкостного аналога. Такой вариант обладает усовершенствованной конструкцией. В результате их можно даже изготовить собственноручно из подручных материалов, имеющихся в хозяйстве.

Дымоходный теплообменник воздушного типаИсточник eco-kotly.ru

Воздушный экономайзер состоит из прочного корпуса, который имеет перегороженное внутренней пространство. Обычно такие перегородки изготавливают из поперечных пластин или трубок. Их главная задача — задержка выхлопных газов в толще теплообменника, чтобы те успевали нагревать патрубок и соответственно проходила отдача тепла через внешние стенки помещению. Еще такие устройства называют конвекторами, так как принцип их работы заключается в конвекции воздушных потоков.

Жидкостный теплообменник считается более теплоемким, чем предыдущий вариант. Такие изделия производятся заводом, так как в конструкции важна герметичность, чтобы вода не протекала в швах. 

Печь с приваренным экономайзером воздушного типаИсточник hammer-shop.ru

Однако по отношению к такому оборудованию действуют специальные условия обслуживания

Например, крайне важно их не перегревать, ведь закипевшая внутри вода способна разорвать патрубок, а это опасно ожогами и нарушениями в работе отопительного оборудования.. Чтобы такая система правильно работала обязательно в нее устанавливают расширительный бак, который может решить проблему расширения воды в процессе закипания

Иногда к системе даже монтируют специальный насос. В итоге получится полноценная система отопления

Чтобы такая система правильно работала обязательно в нее устанавливают расширительный бак, который может решить проблему расширения воды в процессе закипания. Иногда к системе даже монтируют специальный насос. В итоге получится полноценная система отопления.

Дымоходный теплообменник с наличием большого количества медных трубокИсточник rus-buy.ru

Строение теплообменника

Теплообменник можно изготовить своими руками в домашних условиях

Оборудование состоит из неподвижной и подвижной плит, в каждой имеются отверстия для движения среды. Между основными пластинами устанавливаются множество других более мелких второстепенных, так что каждая вторая из них повернута к соседним на 180 градусов. Второстепенные пластины герметизируются резиновыми прокладками.

Второй важный элемент ТО – теплоноситель. Он протекает по каналам гофрированной нержавейки. Холодная и горячая среды движутся по всем пластинам, кроме первой и последней, одновременно, но с разных сторон, не допуская смешивания. При высокой скорости потока воды в гофрированном слое возникает турбулентность, которая увеличивает теплообменный процесс.

К трубопроводу устройство подключается при помощи отверстий на передней и задней стенках. Теплоноситель поступает с одной стороны, проходит через все каналы и покидает оборудование с другой. Входное и выходное отверстия уплотняют специальной прокладкой.

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.

Что такое теплообменник и для чего он нужен

Теплообменник — это устройство, предназначенное для энергообмена между различными частями системы, по которой циркулирует теплоноситель. Установка теплообменника имеет несколько целей:

• использование избытка тепловой энергии для нагрева воды в соединенных с отоплением контурах (например, в системе горячего водоснабжения);
• теплоизоляция дымохода.

При обустройстве печного отопления монтаж теплообменника — рациональное решение. Подключив его к контуру системы горячего водоснабжения в доме (при условии, что печное отопление достаточную мощное), можно сэкономить на электричестве или твердом топливе, а также не устанавливать отдельный котел для работы ГВС.