Изготовление и установка теплообменника для банной печи

Установка теплообменника на банную печь

Так как все перечисленные модели серьёзно отличаются между собой по способности противостоять перегреву, место для установки конкретной модели выбирается исходя из особенности устройства топки и материала, из которого изготовлен теплообменник.

Каркасные или регистровые системы, как правило, используются в кирпичных банных печах. Аппарат заделывается в верхнюю часть топки или в свод печи еще на этапе её постройки. При этом патрубки для подключения к баку выводят с тыльной или с боковых сторон печного корпуса.

Таким же способом устанавливаются плоские змеевики из меди и нержавейки. Они могут быть заделаны как в свод, так и в одну из вертикальных стенок топочной камеры в банной печи.

Витые медные змеевики традиционно устанавливают на верхний дымоход. Иногда змеевик располагают непосредственно под насадным центральным баком для горячей воды. В баке греется вода для обрызга каменки, а в медном теплообменнике нагревается вода для душа или моечного отделения.

Тарельчатые и коробчатые теплообменники устанавливается на одной из боковых стен в банной печи. Обычно их используют для стальных или чугунных печек. Для установки достаточно вырезать в стенке два отверстия. После чего на выходные патрубки одеваются распорные втулки, и теплообменник устанавливается внутри топки с помощью накидных гаек. Подобный тип теплообменника называют ещё сухим, так как вода при любых обстоятельствах не попадает внутрь топочной камеры.

Важно! Коробчатые и регистровые теплообменники устанавливают внутри банной печи так, чтобы уменьшить контакт поверхности металла с наиболее горячей частью фронта горения.

Теплообменник должен получать большую часть тепла внутри печи не за счет конвекции и обтекания раскаленными газами, а в виде инфракрасного излучения от стен и свода банной печи. Чтобы избежать перегрева, трубы теплообменного контура приходится экранировать листами из нержавеющей стали. В результате и ресурс повышается, и вода в теплообменнике нагревается более равномерно, без кипения и паровых фонтанов.

Схема подключения теплообменника для бани

Практически все модели теплообменных устройств работают по принципу самотека или естественной конвекции воды в полузамкнутой системе труб. Поэтому при разработке схемы установки аппарата отбора тепла необходимо придерживаться двух правил:

• Входной и выходной патрубки теплообменника должны располагаться на разных уровнях, расстояние по вертикали между нижней и верхней точками подвода воды должно быть не менее 20-25 см. Нижний патрубок используется для подвода холодной воды, верхний — для отвода кипятка;
• Подключение к патрубкам греющего контура банной печи необходимо выполнять только с помощью гибких соединений, а соединительные муфты обязательно уплотнять теплостойким силиконом.

Речь идет не о гибких резиновых шлангах в металлической оплетке, они для этих целей не подходят, даже если на этикетке присутствует маркировка «для горячей воды» или что-то подобное.

Важно! Из-за сильного теплового излучения, идущего от стенок банной печи, резина стареет и перегорает за считанные недели.

Опытные пользователи рекомендуют выполнять подключение бака к теплообменнику в бане с помощью гибких газовых шлангов из нержавейки.

Как подключить теплообменник к банному баку

Классической схемой установки считается выносной бак для бани с теплообменником. Это означает, что емкость с горячей водой для душа и уборки помещения располагается либо на ближайшей стене, либо за пределами парилки, поближе к душевой кабинке.

Важно обеспечить определенный перепад высоты между выходом из теплообменника банной печи и донной частью емкости с водой. Обычно эта величина выбирается в пределах 50-70 см

Для коробчатых и регистровых схем, плоских змеевиков бак находится на уровне 120 см над уровнем пола. Это удобно, можно зачерпнуть горячей воды через верхний люк.

Другое дело, если змеевик теплообменника для бани установлен на трубу дымохода. В этом случае бак придется поднимать на высоту 180-200 см, поэтому в днище или на выходе из контура устанавливать бронзовый кран для горячей воды.

Трубопроводы, ведущие от теплообменного контура печи к баку, обычно располагают под уклоном. Холодная магистраль от нижнего патрубка подводится к питающему баку под прямым углом, это обеспечивает максимальную величину гидростатического напора в контуре. Отходящая магистраль устанавливается под углом 25-30о. Делается это для отделения пузырей воздуха и пара, образовавшихся в потоке воды при нагреве.

На холодной магистрали обязательно делают колено и ставят сливной шаровый кран, с помощью которого можно легко слить воду из банного теплообменника.

Монтаж печи с теплообменником – особенности проведения работ

При установке печи в баню с теплообменником нагретая вода будет поступать в бак или подключенные радиаторы. В последнем случае следует использовать трубы, которые должны быть обмотаны теплоизоляцией. Дымовая труба должна быть выведена сквозь заблаговременно обустроенное отверстие в крыше. Оно закрывается стальным полотном, в котором проделывается вырез. Полученные стыки необходимо хорошо загерметизировать.

• Для закачивания воды рекомендуется использовать насос. Это поможет предотвратить возникновение воздушных пробок.
• Подсоединять теплообменник к подвесному баку лучше при помощи медных труб. В качестве крепления подойдет латунная арматура, а для уплотнения резьбы используются материалы, стойкие к повышенным температурам.
• Выбор объема бака для воды зависит от скорости нагревания теплоносителя. При этом нужно помнить, что жидкость должна нагреться минимум через 2 часа после подключения всей системы.
• Поскольку при повышении температуры трубы начнут расширяться, их крепление должно быть подвижным.
• Ни в коем случае нельзя использовать теплообменник, где нет воды, ведь из-за перегревания оборудование потеряет свою герметичность.
• При самостоятельном создании устройства для бани стоит отказаться от применения пластиковых труб. Это объясняется тем, что в процессе нагревания они могут выделять токсичные вещества.
• Перед эксплуатацией самодельного теплообменника необходимо заполнить нагревательный бак водой. Этого нельзя делать непосредственно после растопки банной печи, поскольку из-за перепада температур нагретый теплообменник может протечь.

Печь с теплообменником считается незаменимым оборудованием для любой бани. Благодаря такому устройству удастся быстро нагреть жидкость, а также воздух в парилке и предбаннике. Главное, чтобы сам теплообменник был выполнен из качественного материала.

1. крепление за счет подвижных соединений компенсирует температурную деформацию и изменение размеров узлов теплообменника во время их нагрева.
2. Полезная мощность является важным показателем, который должен учитываться при проведении всех необходимых расчетов.
3. Габариты теплообменника должны соответствовать характеристикам печки. На выполнение функций устройства должна отдаваться лишь десятая часть всего тепла, вырабатываемого печью.
4. выносной бак должен вмещать в себя столько воды, сколько может нагреться буквально за 2 часа с момента растопки печи.
5. все уплотнители, устанавливаемые в местах соединения элементов системы, должны быть изготовлены из материалов, устойчивых к воздействию высокой температуры.

Основных требований немного, но их обязательно нужно соблюсти при установке и эксплуатации теплообменника. Это значительно увеличит долговечность устройства.

Из чего сделать теплообменник своими руками

Рассмотрим по порядку, из чего можно сделать теплообменник в котел или печь:

Стальной лист — используется металл, толщиной не менее 6 мм. Именно из него и делается теплообменник в котле или печи, который сваривается из кусков стали, в виде буквы П. Очень часто боковые стенки теплообменника, заменяют собой стенки отопительного котла, что же касается печи, то в неё такой теплообменник, размещается прямо внутри, после чего он обкладывается огнеупорным кирпичом.

Швеллер — также достаточно популярный металлопрокат для изготовления теплообменников. Благодаря П-образному сечению, достаточно разрезать несколько кусков швеллера, после чего при помощи сварки соединить их вместе. Именно из-за простоты изготовления и достаточной толщины металла у швеллеров, получаются столь эффективные и удобные в работе теплообменники.

Трубы — не менее популярный металлопрокат, чем швеллера и листовая сталь, который используется для изготовления теплообменников или змеевиков, как их чаще всего называют. Причем если конфигурация стальных теплообменников очень часто совершенно одинаковая, то змеевики из труб могут быть абсолютно различными, как по форме, так и размерам. Очень часто змеевики наматывают из медных труб, обладающих высокой теплоотдачей.

Чугунный радиатор — ещё один вариант из чего сделать теплообменник своими руками. Очень часто используется в целях экономии при изготовлении теплообменников для отопления или отбора тепла, прямо в дымоходе. Преимущество теплообменника из чугунной батареи в том, что он имеет уже готовый вид и способен хорошо отбирать тепло. Устанавливаться чугунный теплообменник может и в горизонтальном положении, при одном условии, если в систему отопления встроен циркуляционный насос.

Медные теплообменники — готовый вариант теплообменников, для изготовления которых используется преимущественно медь. Медные теплообменники устанавливаются в современном отопительном оборудовании, и навряд ли кто-то захочет замуровывать такой теплообменник в печь. Обладают хорошей теплоотдачей, но имеют высокую стоимость.

Устройство водяного пола от банной печи

Первоначально, водяной
тёплый пол не предназначался для установки в банном помещении. Поэтому, при
укладке такого «пирога» в бане, требуется укомплектовать его дополнительными
элементами.

Устройство водяного
тёплого пола от банной печи  включает в
себя несколько узлов:

Контур тёплого пола — это главный рабочий элемент, который уложен равномерно по всему полу помещения с определённым шагом, залитый стяжкой из бетонно-цементной смеси. Следует правильно выбирать модель труб, в данной ситуации не каждая подойдёт. Лучше  всего использовать – медные, металлопластиковые или гофры из нержавеющей стали. Однако многие отдают предпочтение сшитым полиэтиленовым трубам с повышенной термостойкостью, со сроком службы не менее 30 лет, или полипропиленовым, с гарантийным сроком не меньше 50 лет.

Смесительный узел — важная часть
система, так как печка не способна подогревать теплоноситель до нужного уровня.
Она нагревает воду практически до стадии закипания, в таком состояние её нельзя
поставлять в контур. Поэтому, необходим смесительный узел, в нём кипяток будет
смешиваться с отработанным теплоносителем до требуемых 40 градусов, и в таком
виде направляться в трубопровод. С помощью него осуществляется регулирование,
настройка и автоматическое поддержание температурного уровня тёплого пола в
нужном режиме.

Теплообменник — ёмкость, змеевик или регистр,
расположенный над топкой, там нагревается жидкость от печи. При использовании
антифриза — как теплоносителя, потребуется оборудовать отдельный теплообменник,
тогда антифриз не сможет попасть в воду для мытья.

Циркуляционный насос — необходим,
чтобы равномерно распределялся и двигался теплоноситель по трубопроводу. Без
него тёплый водяной пол не может функционировать, так как он обеспечивает
контур дополнительным давлением для циркуляции жидкости. Подбирая мощность
насоса самостоятельно, нужно учитывать площадь отапливаемого помещения, чем она
больше, тем выше должна быть его производительность.

Чтобы снизить
нагрузку на насос, рекомендовано разделить трубопровод на несколько частей
равной длины.

Дренаж — необходим для удаления лишней жидкости из парной и помывочной комнаты банного помещения. Обустроить его своими руками можно с учётом следующих двух моментов: соорудив отвод для воды — отверстие для слива, через него вода будет стекать в трубу и выводится в канализационную яму; залив стяжку с уклоном по направлению сливного отверстия — тогда вся вода будет стекать в сторону уклона.

2 Разновидности тепловых контуров

В зависимости от своей конструкции теплообменник в печь для бани может изготавливаться в виде железного водяного бака с двумя патрубками или металлического змеевика. В каждом конкретном случае размер бака выбирают в зависимости от мощности печки и желаемого объема нагретой воды. Теплообменники могут быть двух типов:

1. 1. Наружные закрепляются на дымовой трубе или на стенке около печки.
2. 2. Внутренние выполняются в виде водяной рубашки, которая располагается на дне печки или крепится на одной из боковых стенок.

Если выбирается печка с теплообменником, который будет отвечать за нагрев воды в бане, тогда можно подобрать компактный вариант с внешним баком в 5—6 литров. Если же планируется использовать нагретую воду для обогрева смежных помещений, то общий объем системы может составить 15—20 литров. В последнем случае дополнительно рекомендуется устанавливать циркуляционные насосы и расширительные баки, которые позволят защитить контур труб от повреждения при увеличении давления от разогретого теплоносителя.

Методы установки системы

Правильное размещение всех компонентов системы позволяет достичь её идеального функционирования. Чтобы добиться такого результата, бак размещают на стене выше уровня теплообменника. Большую и меньшую ёмкости соединяют двумя трубами. Монтаж выполняется по определённым правилам:

• труба подачи горячей воды в большой бак имеет наклон к горизонту до 30 °;
• другая труба проходит ниже, по ней поступает холодная вода для нагрева в сторону печи, угол её наклона равен приблизительно 1 — 2 °. На нижней трубе располагают кран слива воды, а водяная ёмкость комплектуется краном для разбора.

обязательное наполнение её водой перед началом топки,

Опытные мастера советуют так устанавливать бак, чтобы расстояние от топки до него было не больше 3-х метров, а соединительные трубы должен соответствовать по диаметру выбранному типу оборудования. Принято считать, что допустимым будет использование труб с минимальным сечением — 1 дюйм. Иначе, процесс конвекционного обмена между горячей и холодной жидкостью будет затруднён, жидкость не сможет эффективно двигаться по трубам. Если подобная проблема беспокоит, то рекомендуется применение электрических насосов, они прокачивают воду в системе, улучшая её циркуляцию.

Изготовление своими руками

Несмотря на доступность в продаже разных вариантов можно попробовать свои силы в самостоятельном изготовлении теплообменника. Это не так уж сложно, если есть опыт сварочных работ. Во всяком случае, проще, чем делать печку с нуля.

Но прежде чем приступать к работе, нужно проделать небольшой расчет.

Расчет мощности и площади теплообменника

Выше уже говорилось о том, что теплообменники, связанные с корпусом, забирают часть мощности печи. Поэтому первым правилом будет следующее:

ВАЖНО! Мощность теплообменника не должна составлять больше 1/10 от мощности печи. Второе правило связано с длиной труб: если система самотечная, то не стоит тянуть трубы дальше трех метров

Насос в системе избавляет от подобных ограничений. Но насос ставится чаще в случае, когда теплоноситель используется для обогрева помещений. Впрочем, если накопительный бак расположен не слишком высоко, мыться получится только со шланга. Если это неудобно, то надо либо бак выносить на чердак и утеплять, либо ставить тот же насос

Второе правило связано с длиной труб: если система самотечная, то не стоит тянуть трубы дальше трех метров. Насос в системе избавляет от подобных ограничений. Но насос ставится чаще в случае, когда теплоноситель используется для обогрева помещений. Впрочем, если накопительный бак расположен не слишком высоко, мыться получится только со шланга. Если это неудобно, то надо либо бак выносить на чердак и утеплять, либо ставить тот же насос.

Третье правило касается объема теплообменника (если это небольшой проточный бак, а не змеевик). Нагреваться вода в нем должна за пару часов. Если дольше, то объем великоват. Если быстрее, то это лучше только на первый взгляд – вода не должна закипать, от этого будет накипь, пар, испытание расширительного бачка и др. проблемы.

Теперь, собственно, сам расчет:

Мощность теплообменника зависит от его площади: 9 кВт на каждый квадратный метр обменника. Площадь рассчитать довольно просто: если это змеевик, то длину окружности (3,14*диаметр) умножаем на длину трубы. Если это теплообменник-«самовар», то берем диаметр внутренней трубы, умножаем на число Пи, еще раз умножаем на высоту «самовара».

Если обменник висит на дымоходе, можно не считаться с правилом вычета его мощности из мощности печи. Только если он на или в ее корпусе.

Рассчитать мощность, которая требуется для обогрева помещения, можно по тому же принципу, что для парилки, то есть, исходя из объема помещения. В парилке берется киловатт на кубометр, но в смежных не нужна высокая температура, поэтому ориентируйтесь на половинную величину.

Зная, сколько киловатт нужно на обогрев моечной, вы получаете площадь теплообменника, а из нее – длину трубы для «самовара» или змеевика.

Рассмотрим пару вариантов самостоятельного изготовления теплообменников.

Предположим, что вы решили повысить КПД печи за счет установки теплообменника на дымоход.

• Толщина требуемой для этого стали 2,5 мм.
• Помимо листового материала понадобятся две трубы с разным диаметром.
• Меньшая должна прилегать к трубе дымохода, большая – быть на 5-10 см шире первой.
• Из листового металла вырезаются два круга под диаметру большей трубы, потом по центру вырезается отверстие под диаметр меньшей и все аккуратно заваривается.
• Еще нужно проделать отверстия под патрубки, через которые будет приходить и уходить вода.
• Патрубки делаются с резьбой и должны подходить под диаметр соединительных труб.

СОВЕТ! После проверки герметичности швов, монтажа на дымоход и разводки труб рекомендуется изолировать теплообменник с помощью минеральной ваты и фольги – это резко увеличит скорость нагрева воды.

Другой вариант теплообменника на дымоход – змеевик из медной трубки диаметром 10 мм, который делается с расчетом плотного обвивания трубы дымохода. Достаточно 1,5-2 метров трубы. Концы змеевика вставляются в гайки, развальцовываются под штуцеры, к гайкам потом прикручиваются штуцеры.

Обратите внимание! Развальцовывать медную трубку нужно точно под конус штуцера, чтобы они в итоге плотно прилегали друг к другу. Будьте аккуратны, потому что именно здесь в будущем возможны протечки, если развальцуете с неровной толщиной

Вот пара видеороликов в тему:

Видео

Как самостоятельно согнуть медную трубку с трубогибом.

Без трубогиба.

Второй этап: подключение к отопительному водяному контуру

Чтобы выяснить, как подсоединить газовый котел к отоплению, следует разобраться, где у него находятся патрубки, от которых идёт выход к отопительному контуру. Почти все модели устроены идентично. В нижней части агрегата (обычно, в центре), есть патрубок для газопровода, а справа и слева от него — патрубки для подсоединения к водопроводной сети. Ближе к торцовой части имеются выходы для подсоединения водяного контура: обратки и подачи теплоносителя к радиаторам.

Производители газовых котлов предупреждают об опасности попадания мелкого сора в систему. Это может произойти в случае, когда вода в системе окажется загрязнённой. Если это допустить, газовый агрегат может выйти рабочего состояния. Есть простой выход: установить на патрубке обратного водопровода фильтр грубой очистки. Он позволит существенно увеличить «жизнь» котла и повысит его производительность. Когда фильтр грубой очистки уже смонтирован перед водомером, то ставить его перед газовым котлом не нужно.

Поэтому перед тем, как подключить двухконтурный газовый котел к отоплению, нужно заблаговременно приобрести необходимые фильтры.

При монтаже котла предусматривают обязательную установку отсекающих вентилей. Водопроводную арматуру ставят на трубы подачи воды в систему и на обратки. Без этих устройств выполнять ремонтные работы будет очень сложно. Если не предусмотреть отсекающие краны, то при устранении неисправности в системе, оставшийся в трубах воздух заблокирует циркуляцию теплоносителя. Как следствие — некачественный прогрев радиаторов и выход их строя. То есть экономить на вентилях не целесообразно.

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. 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

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.

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

• 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

Установка теплообменника

Проще всего производится установка теплообменника в бане, когда он идет в комплекте с приобретаемой металлической печью. Надо лишь внимательно изучить инструкцию по эксплуатации и выполнить сборку в соответствии со схемой. Останется только осуществить подключение к системе, об этом будет сказано ниже. Иное дело – монтаж водяного контура в газоход или топку кирпичной печи. Тогда регистр надо изготовить заблаговременно из черной толстостенной трубы либо нержавейки, а затем встроить его в соответствии с проектом печи.

На просторах интернета часто можно прочесть рекомендацию о том, что площадь теплообменника, то бишь его поверхности, должна составлять 1 м2. Утверждение не совсем корректное, ведь печи бывают разные, а рассчитать данный показатель довольно сложно. В этом случае лучше изготовить змеевик по принципу аналогии. То есть, надо отыскать технические характеристики на изделие любого производителя такой же мощности, как у вас, и принять указанную площадь поверхности теплообмена.

Важно. Если изготовить контур с небольшой поверхностью обмена, то вода в нем будет постоянно закипать, что недопустимо. «Перебор» с размером, наоборот, чреват долгим разогревом, в результате к моменту помывки вода в баке останется прохладной

«Перебор» с размером, наоборот, чреват долгим разогревом, в результате к моменту помывки вода в баке останется прохладной.

Что же касается дымоходных теплообменников, действующих по принципу водяного экономайзера, то такой элемент можно как приобрести в готовом виде, так и сварить из двух труб разного диаметра. Помните, чем больше длина контура, тем эффективнее он будет обмениваться теплом с дымоходной трубой.