Змеевик для печи способы подключения, разновидности, принцип работы Видео

Печь считается традиционной конструкцией для обогревания зданий. Но если она установлена в большом доме с несколькими этажами, то ее мощности может быть недостаточно для равномерного прогревания всех комнат. Выходом здесь может быть змеевик для печи, который еще называют теплообменник.
Его подключают к прибору обогрева, затем он проводится по каждому помещению и тем самым обеспечивается идеальное и одинаковое прогревание всего строения.

Конструктивные особенности

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

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

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

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

Внутренний

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

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

Источник тепловой энергии для системы

Часть системы, которая обеспечивает транспортную функцию, нас не интересует. Теория ее функционирования нужна для того, чтобы сделать отопление своими руками. В качестве источника, который бы нагревал воду, можно использовать газовый котел или электрический.

Камин в роли нагревателя для воды превращается в многофункциональное устройство. Он продолжает свою миссию по обеспечению внешнего убранства помещения и созданию уюта от возможности созерцать процесс горения, но чтобы прогреть все комнаты, используют камин с водяным отоплением.

Достаточно низкий показатель КПД, особенно у камина с открытой топкой, не позволяет надеяться на качественное отопление в период сильных морозов. Но для небольшого дома такой вариант вполне пригоден. Если обеспечить возможность подключения и отключения камина от системы отопления, то можно реализовать идеальный вариант.

Введенная в эксплуатацию печь

Идея заключается в том, что основной отопление берет на себя устройство, которое для этого предназначено. В нужный момент включается камин и дает дополнительную энергию. На дачах, когда хозяева уезжают на некоторое время, камин можно перекрыть, а оставить работать основной котел.

Плюсы и минусы печи

Обычная печка неравномерно распределяет тепло: непосредственно возле печки очень жарко, а чем дальше, тем становится холоднее. Наличие водяного контура позволяет теплу, которое вырабатывает печка, равномерно распределяться по всему дому.

Строительство отопительной печи с водяным контуром

Таким образом, только одна печка способна обогреть одновременно несколько помещений в доме. Печка работает почти также, как твердотопливный котёл. Только она не просто разогревает теплоноситель и водяной контур. Помимо этого происходит нагрев стенок и дымовых каналов, которым также отводится важная роль в отопительном процессе.

Теплообменник (змеевик) — основной элемент печки. Его устанавливают в топливную часть печки, и там к нему подключают всю систему водяного отопления.

К достоинствам печи с водяным контуром можно отнести следующие особенности:

• В первую очередь для такой печи не нужно приобретать дорогостоящие агрегаты и комплектующие.
• Правильно выстроенная печь прослужит вам длительный срок, не требуя дорогостоящего ремонта. Иногда, возможно, нужен будет лишь небольшой косметический.
• Печку можно создать любого дизайна: форма, размеры, декорирование — всё это на ваш вкус и финансовые возможности.
• Если сравнить печку, оборудованную водяным контуром и твердотопливный котёл, то с помощью первой происходит обогрев не только теплоносителя, но и дымовых отводов.
• Змеевиком можно оснастить уже построенную печку. Его можно вставить и в варочную печку.

Вариант печки, которая прекрасно вписывается в интерьер помещения
Недостатки у такого рода отопления тоже имеются.

• Когда теплообменник вставляют в топливную часть, драгоценное пространство последнего сильно уменьшается. Проблема решаема, если теплообменник встраивается в печь на этапе её строительства. Просто эту часть необходимо увеличить. Ну а если его вставляют в уже выстроенное сооружение, то другого выхода нет, кроме как неполного закладывания топлива, а частями.
• С такой печкой повышается пожароопасность. В печке и камине горит открытый огонь, плюс ко всему зачастую рядом хранятся запасные дрова. Не оставляйте без присмотра этот агрегат.
• Если печь будет эксплуатироваться неправильно, то попадание в помещения дома угарного газа может привести к весьма печальным последствиям.

Изображение, по которому становится понятно, что без присмотра агрегат лучше не оставлять
Специалисты советуют использовать в таких конструкциях незамерзающую жидкость, если в доме люди живут не постоянно, а, например, только в летний период времени.

Установка теплообменника в банной печи

При выборе теплообменника следует, прежде всего, отталкиваться от объемов и мощности топочной камеры печи. Мощная печь, скорее всего, уже будет содержать в себе теплообменник.

Однако такая вода лучше всего подходит для обогрева контура. Так как она имеет высокую температуру на выходе, что создает разность давления, которое заставляет воду двигаться по трубам. Внутренний теплообменник не способен произвести большое количество горячей воды.

• Решением проблемы может стать выносной, самоварный бак. При этом стоит учитывать, что дым в печи с внутренним теплообменником имеет меньшую температуру, нежели в обычной печи. Разность может составлять 50-100 градусов. Поэтому дополнительный теплообменник здесь дожжен быть небольшого объема в 20-80 литров.
• Бак для трубы агрегата без внутреннего теплообменника может быть и значительно большего размера – до 150 литров.
• Изготовление и установка внешних баков не требует дополнительных усилий. Для этого используются металлические листы или готовые баки. Монтируются они одновременно с созданием трубы. При этом сама труба может иметь более короткую длину, так как на выходе в стену или крышу температура в ней будет существенно ниже обычной.
• Сложность в установке встроенных теплообменников связана не с ними самими, так как они полностью интегрированы в печь, а с монтажем отеплительного контура.

Если дополнительный насос здесь не запланирован, то длина труб не должна быть больше 10 метров. Для большей длины контура следует устанавливать насосы для принудительной циркуляции.

Важно! Эксплуатировать постоянно агрегат со встроенным теплообменником без воды нельзя. Так как конструкция печи рассчитана на охлаждение за счет воды. Без нее металл в топочной камере будет перегреваться и деформироваться.

При выборе и установке теплообменника не стоит также забывать и о том, что любые емкости с водой требуют обслуживания и регулярного очищения от накипи. Эксплуатировать баки в этом плане значительно проще.

Каждый хозяин сам себе выбирает, как ему сделать баню более комфортной и высокотехнологичной. Но всегда будет разумным сочетание сразу нескольких способов, а домашние и гости это безусловно оценят.

Последние объявления

• Котел газовый Protherm (Протерм) Медведь 20 кlom

  Новый в коробке, все запечатанно, чек гарантия от 1.09.19. Продаю так как не подошёл к нашей старой системе, а вернуть …

• Регион: Московская область

11.09.19

Объявления по темам:

• Котлы и оборудование для котельных
• Градирни
• Тепловые сети (все о трубопроводах)
• Материалы
• Водоподготовка
• Когенерация
• Автономное теплоснабжение
• Насосы, вентиляторы, дымососы
• Трубопроводная арматура
• Теплообменное оборудование
• Приборы учета
• КИПиА
• Оборудование для ремонта
• Отопительные приборы

Конструкционные особенности

Если собственник здания имеет опыт кладки кирпича или печных работ, монтаж может быть произведен своими руками. Перед подключением водяной отопительной системы также понадобится изготовить теплообменный узел.

Несмотря на то, что строительный рынок предлагает большой выбор готовых конструкций, самостоятельное изготовление более выгодно. Собственноручная установка позволяет учесть все параметры данной конкретной печи, ее размещение и габариты топливного отсека.

Теплообменник из труб

Устройство системы печного отопления с водяным контуром подразумевает монтаж теплообменника в топливном отсеке печи и подключение к нему труб для подачи рабочей жидкости. Для отопительно-варочных печей и кухонных плит хорошо подойдут змеевики, сваренные из труб и размещенные в металлических емкостях. Их изготовление требует профессионализма, а очистка от продуктов горения достаточно трудоемка, но извилистая поверхность обеспечит быстрый нагрев.

Применяемые в конструкции 50-милиметровые трубы П-образной формы можно заменить отрезками профильных труб 40х60 мм. Это упростит работы по сварке и серьезно облегчит монтаж. Если печь не применяется для приготовления пищи, к верхней части теплообменного узла привариваются дополнительные трубки малого диаметра. Конструкция, улучшенная своими руками, будет отдавать намного больше тепла.

Теплообменник из листовой стали

Устройства такого типа применяются в печах, предназначенных исключительно для обогрева помещения. Для их изготовления понадобится листовой металл толщиной в полсантиметра, отрезки прямоугольных труб 40х60 мм, а также круглые трубки того же диаметра для подвода воды к рабочей поверхности. Габариты теплообменников зависят от размеров печных отсеков для топлива.

Подобная система отопления может быть применена для отопительно-варочной печи или простой кухонной плиты. Для этого конструкцию необходимо смонтировать так, чтобы нагретые газы из топливной камеры двигались в направлении верхней полки регистра, обтекали ее и входили в дымовые каналы.

Выбираем конструкцию прибора

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

Змеевик

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

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

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

Бак

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

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

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

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

Контроль сварных соединений и гибов

Внешнему осмотру и измерению подвергают каждое сварное соединение для выявления смещения кромок и излома в месте стыка (рис. 8). Под смещением b свариваемых кромок понимается параллельное смещение осей труб между собой. Излом k представляет собой отклонение в виде перекоса осей стыкуемых труб. Смещения кромок и излома стыка измеряют специальной линейкой длиной 400 мм с вырезом посередине, которую устанавливают плотно по образующей одной из труб вырезом в месте стыка, а отклонение определяют по другой трубе щупом на расстоянии 200 мм от оси стыка. Измерения проводят в 3 — 4 местах по окружности стыка.

Осмотром выявляют такие дефекты, как поджоги (подплавление) труб в местах контакта с губками и корпусом машины, наползание кромок, неполное удаление наружного грата.

а — смещение; б — излом;

Рисунок 8 — Отклонении свариваемых кромок труб

Для проверки качества сварных швов, а также приборов для автоматического контроля параметров процесса сварки проводят экспресс-испытания контрольных сварных соединений (образцов). Образцы получают перед началом каждой смены. Сварку разрешается выполнять только при наличии положительных результатов экспресс-испытаний контрольных образцов. Как правило, экспресс-образцы подвергают металлографическому исследованию.

Проверка механических свойств и металлографическое исследование сварных соединений проводятся на образцах, изготовленных из контрольных сварных соединений, или на образцах сварных соединений, вырезаемых из изготовляемого изделия. В случае вырезки из готовой продукции объем контрольных стыков должен быть не менее 1% (но не менее трех стыков) общего числа идентичных сварных соединений, выполняемых каждым сварщиком за одну смену.

Прогонкой шара сжатым воздухом проверяется полнота удаления внутреннего грата (или протека металла) — обеспечение заданного проходного сечения в сварных соединениях. При контроле сварных соединений на прямых трубах (плетях) применяется шар диаметром 0,86dв.ном, на змеевиках 0,8dв.ном труб. Уменьшение диаметра шара при контроле проходного сечения в змеевике вызвано овальностью труб в гибах. На свободный конец змеевика надевают шароуловитель, чем обеспечивается безопасное выполнение операции.

Контроль овальности гибов труб и змеевиков поверхностей-нагрева выборочный (не менее 10% гибов одного типоразмера). Максимальная овальность по всей длине гиба не должна превышать допускаемого значения. Измерение максимального и минимального наружного диаметров трубы в месте гиба производится в одном контрольном сечении.

Овальность сечения в местах гибов труб можно определить

где и — соответственно максимальный и минимальный наружный диаметр трубы в месте гиба, измеряемый в одном месте сечения, м.

Для поверхностей нагрева котла допустимая овальность

где R — радиус гиба трубы, м;

— наружный диаметр трубы, м.

Утонение стенки трубы в месте гиба на растянутой (внешней) стороне определяется ультразвуковым толщиномером выборочно. Рекомендуется обязательная проверка утонения при смене гибочного инструмента, наладке станка и приспособлений.

У труб диаметром до 60 мм, изогнутых без нагрева токи высокой частоты (ТВЧ), волнистость (гофры) на внутренней стороне гиба и выпучины на растянутой стороне не должны превышать 0,5 мм по высоте при минимальном шаге не менее трех высот.

Виды

Виды теплообменников разделяются по конструкции, месту расположения и по материалу изготовления. Для каждого конкретного случая можно подобрать совокупность этих видов.

Совмещая конструкцию и материал, правильно разместив – можно неплохо поднять КПД кирпичной печи. Стоит рассмотреть – как сделать теплообменник для печи без лишних затрат. Разбирая виды существующих конструкций можно подобрать самый оптимальный теплообменник для той или иной планировки.

• Змеевик. Создается из трубы, свёрнутую в виде спирали, длинной несколько метров. Такой водяной теплообменник для печи, устанавливается в ёмкость с жидким теплоносителем. Концы трубы развальцовывают в стенки, позволяя теплоносителю циркулировать внутри, попутно нагревая воду в баке. При правильно рассчитанной длине змеевика, материала его изготовления, количества колец можно ускорить нагрев воды. Так же часть змеевика, остающаяся на воздухе, увеличивает скорость прогрева помещения.

• Теплообменник с емкостью. Бак и труба теплообменника для печи, проведена непосредственно вблизи топочного отделения. Нужно строго соблюсти градус наклонов подводимых труб, для достижения естественной циркуляции. В некоторых случаях приходится ставить электрический насос для этих целей. В этом решении есть свои плюсы – вода нагревается непосредственно пропускаясь через трубу, огибающую топку. Такое решение повышает скорость нагрева. Обычно используется для отопительного контура.

• Трубная доска. Состоит из двух полностью герметичных ёмкостей и большого количества мелких труб. Основные трубы-ёмкости, расположены на разных частях, около топочного пространства и связаны трубами. В местах соединения происходит теплообмен. Такая конструкция используется в отоплении большого пространства, вплоть до многоэтажек. Эксплуатация такого теплообменника усложнена, поскольку приходится соблюдать меры предосторожности. Здесь важен химический состав воды, из-за образования накипи возможны прорывы стенок.
• Водяная рубашка. Этот теплообменник сложнее всего создать своими руками. Его конструкция – два герметичных резервуара, расположены один в другом. Эффективна и проста в эксплуатации – теплообменник для печи из трубы. Позволяет быстро проистекать теплообмену, но сложна в изготовлении – требует профессиональных навыков.

Выбираем материал

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

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

Медный или металлопластиковый?

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

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

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

Ищем подручные средства

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

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

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.

Отметим, что для безопасного и долговременного использования змеевика для отопления, нужна установка насоса, обеспечивающего циркуляцию воды в системе и препятствующего перегреву.

Способы изготовления змеевиков

Существует три основные схемы получения змеевиков поверхностей нагрева котла (рис. 7): поэлементная, плетьевая и способом последовательного наращивания. Независимо от способа технологический процесс изготовления змеевиков предусматривает: входной контроль труб; сортировку исходных труб по длинам; разработку схем раскроя труб на элементы; резку труб, торцовку и зачистку концов труб. Выбираем поэлементный способ.

Рисунок 7. Поэлементная схемы изготовления змеевиков

При поэлементном способе изготовления подготовленные прямые трубы сначала гнутся на станках с последующей плазировкой, затем гнутые элементы свариваются между собой в змеевик (рис. 7).

Недостатки печного отопления с водяным контуром

1. Потеря полезного пространства. Теплообменник, встраиваемый в топливник, значительно уменьшает его размер, потому при закладке топливника нужно учитывать этот фактор. Ну а если теплообменник встраивается в уже имеющуюся конструкцию единственным решением остается частая закладка топлива.
2. Повышенная пожароопасность. Так как печь или камин предполагают наличие открытого огня и запаса топлива неподалеку, то оставлять без присмотра такую печь надолго не рекомендуется.

Организовав печное отопление в доме, вы должны постоянно следить за пожарной безопасностью

Угарный газ. При неправильной эксплуатации в жилые помещения может проникать угарный газ, опасный для жизни человека.

Совет. Если отопление с водяным контуром обустраивается в загородном доме, в котором никто не живет регулярно, особенно зимой, то во избежание заморозки воды в контуре лучше использовать незамерзающую жидкость.

Для чего нужен теплообменник в бане

В парной жар появляется от печи и камней на ней, которые копят тепло и отдают его. В другие помещения тепло поступает от специальных конструкций, которые отчасти напоминают отопительную систему.

В своей основе отопительная система бани использует воду. Теплообменник может быть разного размера и формы. Он может быть водным баком, который обогревается напрямую от печи или водной рубашкой из труб, по которым циркулирует жидкость.

Основные задачи теплообменника:

• Обогрев других помещений, помимо парной;
• Экономия электроэнергии;
• Создание уютной атмосферы;
• Создание теплой и горячей воды для бани.

Важно! В бане обычно горячая вода нужна в большем объеме, чем в обычном доме. Так она требуется для мытья, для создания чистоты в помещении, для работы чанов с травами, паровых бочек и других оригинальных приспособлений. Поэтому теплообменник должен быть рассчитан на нужное количество воды и ее оборот.

Приступаем к монтажу

Последовательность выполнения работ зависит от конструктивных особенностей теплообменника.

Установка прибора с регистром

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

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

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

Монтаж устройства с емкостью

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

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

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

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

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

Виды теплообменников

Змеевик
Простое устройство может быть эффективным по-разному – в зависимости от вида. Классификацию проводят по нескольким критериям. Различные модели заводских или кустарных теплообменников, например, в баню, отличаются:

• конструкцией,
• местом установки,
• материалом.

Эти факторы влияют друг на друга и на особенности теплообменного агрегата в целом: его стоимость, КПД, производительность, объем системы, сложность установки и пр.

Конструкция

Конструктивные отличия во многом зависят от назначения изделия. Например, нагрев воды для мытья предполагает существенный объем и интенсивную теплопередачу. А использование только для отопления требует постепенной передачи тепла теплоносителю.

• Змеевик – гнутая под разными углами труба. Быстро прогревается, но часто не обладает достаточным объемом. Подходит для монтажа в дровяную топку, за топку, в каменку, на дымоход (если змеевик — спиралевидный).
• Регистр – аналог трубного радиатора, пожалуй, самый популярный, универсальный, энергоэффективный. Как правило, это несколько труб большого диаметра, соединенных тонкими трубками. Выбор конкретной формы и места установки ограничен фантазией автора, а также общей схемой.
• Дипломат – одна или несколько соединенных между собой емкостей с патрубками. Это распространенная модель, простая в сборке и монтаже. Печь для бани с теплообменником такого типа обеспечит тепло, жар, горячую воду. Недостатки – существенный объем снижает скорость прогрева, ограничивает выбор места для монтажа. Примитивная форма не способствует полноценной теплопередаче, мешая прогреву частей самой печки. Поэтому хорошо подходит только для монтажа внутрь каменки (если речь о бане), за нее или за топку.
• Водяная рубашка – кожух, устанавливаемый на прогреваемые изнутри части теплогенератора. Зачастую это цилиндр с патрубками, надетый на дымоход. Сложен для кустарной сборки, подвержен протечкам, зато не требует разборки печки для монтажа и достаточно эффективен.

Водяная рубашка

Дипломат

Регистр

Выбор модели обычно связан не столько с КПД и ценой, сколько со сложностью установки. Например, некоторые модификации водяных «рубашек», «змеевиков» и «дипломатов» монтируются без разборки печи. Максимум – модернизация части трубы или замена чугунной плиты (для готовки) на «дипломат».

Теплообменные регистры, как правило, предпочтительнее других устройств. Однако устанавливаются они только при строительстве новой печки или серьезной переделке старой.

Материал

Медный теплообменник
Проектируя печь либо камин с каким-либо теплообменником, инженер (или печник) учитывает параметры материалов. Необходимые свойства – огнеупорность, эластичность, стойкость к коррозии, теплоемкость, теплопроводность. Обладают этими характеристиками только металлы.

• Сталь прекрасно подходит по всем параметрам, кроме стойкости к коррозии. Однако если теплоноситель залит всегда, ржаветь она не будет.
• Нержавеющая сталь не имеет недостатков, кроме высокой цены и сложности сварки. Оцинкованная сталь почти не применяется из-за токсичных выделений, связанных с высокими температурами.
• Чугун, недостатки которого – сложность сварки и высокая вероятность образования трещин (из-за резких перепадов температуры при неравномерном нагреве).
• Медь, которая всем хороша, кроме высокой цены и соединением частей пайкой. Припой «не держит» сильный нагрев, если слита вода, поэтому применение меди ограничено.

Выбор, как правило, связан с наличием или доступностью материала. Нередко встречаются банные печи с чугунным теплообменником, представляющим собой доработанную батарею. Доработка заключается в проварке стыков секций и заглушек в лишних отверстиях. Тем самым получают теплообменный регистр, обладающий всеми нужными свойствами. Его недостаток – громоздкость, ограничивающая выбор места.

Печное отопление с водяным контуром своими руками поэтапное строительство

Сначала, прежде чем начать возводить печку, необходимо подготовить фундамент. Для этого необходимо выкопать котлован, глубина которого равна 150–200 миллиметрам. На дно слоями засыпать битый кирпич, щебёнку и бут. Затем всё залить цементным раствором. Фундамент должен возвышаться над полом на несколько сантиметров. На стяжку уложите гидроизоляционный материал.

Процесс строительства печи с водяным контуром

Основные особенности кладки кирпича

Печь необходимо строить из качественных материалов. Стены можно возводить из кирпичей с нормальным обжигом, а вот для топочной части приобретайте тугоплавкие кирпичи.

• Прежде чем начать кладку, кирпичи необходимо смочить. Для этого погрузите их на некоторое время в воду. Когда от них перестанут выходить пузырьки воздуха, можно начинать кладку.
• Все ряды и углы обязательно привязываются.
• Цементный раствор наносите сразу на весь рад. Его слой должен быть около 5 миллиметров. Освежайте раствор на торце прямо перед укладкой на него кирпича.
• Когда дойдёте до топочной части, не наносите глину мастерком. Делайте это руками.
• Каждые пять рядов аккуратно срезайте излишки цемента со швов и протирайте их влажной губкой.
• Стены печки должны быть вертикальными и горизонтальными. Используйте строительный уровень постоянно во время кладки, чтобы проверять это.

Достоинства комбинированной отопительные системы

• Экономичность системы. Строительство печи или переоборудование уже готовой не потребует серьезных финансовых вложений, и как отопительный прибор она не нуждается в сложном и дорогом обслуживании.
• Можно совместить печь с камином и получить не только отопительный прибор, но и уникальный декоративный элемент, который может стать главной достопримечательностью интерьера.

• В доме создается особый уют и атмосфера, которую можно создать только с помощью этого живого способа отопления.
• Сравнительно высокий КПД. Если печь сложена грамотным специалистом по хорошей схеме, ее производительность будет достаточно высокая, вплоть до 60% в сравнении, например, с жидкотопливным котлом.

Специфика применения

Стандартное печное отопление подразумевает неравномерное распределение тепловой энергии – чем дальше от источника, тем холоднее. После подключения радиаторов и заливки воды, печи выступают аналогами твердотопливных котлов, обеспечивая нагрев теплоносителя, дымовых каналов и стенок. Подобная система во время топки позволит передать тепло от змеевика к радиаторам, а после угасания топлива будет использовать энергию нагретых стенок печи.

При монтаже теплообменника стоит учитывать то, что его установка уменьшит полезный объем топливного отсека и горючее придется добавлять намного чаще. Ликвидировать данную проблему поможет правильная проектировка водяного контура и его соотношение с размерами отопительной камеры. Хорошей альтернативой станет устройство печи длительного горения.

В подобном апгрейде системы отопления есть свои нюансы. Та энергия, что выделяется при сгорании дров, станет нагревать теплообменный узел и размещенную в нем рабочую жидкость, но стенки печи при этом не изменят своей температуры.

Нагреву подвергнется верхняя часть корпуса с дымовыми каналами. Если здание применяется для временного проживания, включение печи будет проводиться нерегулярно, и может привести к замерзанию жидкости внутри труб. С целью предотвращения аварийных ситуаций рекомендуется заменять воду антифризом.

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.

Воздушный радиатор на трубу дымохода имеет аналогичный принцип работы. Холодный воздух поступает внутрь теплообменника снизу, а после нагревания поднимается вверх и через трубопровод подается в отапливаемые помещения. Кроме того, пластины радиатора также отдают тепло. Воздушный теплообменник оптимален для отопления мансард на даче или предбанников бани, если такие помещения протапливаются лишь время от времени. В них нецелесообразно организовывать водяное отопление, поскольку придется постоянно заливать и сливать воду из системы.

Показатели качества

Показатели качества служат для оценки эксплуатационных достоинств агрегата, главные из них: технический уровень, надежность и долговечность, конструктивно-эстетическая и эргономическая характеристики агрегата.

А. Технический уровень.

Различают абсолютный, относительный и перспективный технические уровни.

Абсолютный технический уровень изделия характеризуется его эксплуатационными показателями. Число их должно быть минимальным. Во избежание множественности и нечеткости в оценке абсолютного уровня необходимо ограничиваться только важнейшими из них — производительностью, к. п. д., непрерывностью процесса, степенью автоматизации.

Относительный технический уровень характеризует степень совершенства изделия при сопоставлении (по соответствующим показателям) абсолютного технического уровня его с уровнем лучших современных мировых — отечественных и зарубежных — образцов и моделей аналогичного назначения.

Перспективный технический уровень определяет намечаемые и планируемые тенденции в развитии данной отрасли в виде совокупности ее перспективных показателей.

Б. Долговечность и надежность.

Эти показатели являются наиболее важными из показателей качества.

Долговечность — свойство агрегата сохранять работоспособность с возможно меньшими перерывами для технического обслуживания и ремонтов до разрушения или до другого предельного состояния. Основными количественными показателями долговечности являются технический ресурс и срок службы.

Технический ресурс — суммарная наработка агрегата за период эксплуатации.

Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации агрегата до разрушения или до другого предельного состояния (например, до первого капитального ремонта). Срок службы лимитируется физическим и моральным износом агрегата.

Надежность — свойство агрегата, определяемое безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью агрегата. Количественные показатели надежности: наработка, вероятность безотказной работы, коэффициент готовности.

Наработка — продолжительность или объем работы агрегата, измеряемые числом циклов, количеством изготовленной продукции или другими единицами.

Вероятность безотказной работы — вероятность того, что при определенных режимах и условиях эксплуатации в пределах заданной продолжительности работы не возникает отказа. Коэффициент готовности — отношение наработки агрегата в единицах времени за некоторый период эксплуатации к сумме этой наработки и времени, затраченного на отыскание и устранение отказов в тот же период эксплуатации.

В. Эргономика и техническая эстетика.

Создание современных теплообменных аппаратов, отвечающих лучшим образцам и мировым стандартам по качеству, удобству обслуживания и внешнему виду. Проектирование промышленного теплообменного аппарата должно базироваться на технических условиях и наряду с этим — на требованиях, выдвигаемых новыми научными дисциплинами — эргономикой и технической эстетикой.

Эргономика — научная дисциплина, изучающая функциональные возможности человека в трудовых процессах с целью создания для него совершенных орудий и оптимальных условий труда. Техническая эстетика — научная дисциплина, предметом которой является область деятельности художника-конструктора. Целью художественного конструирования является (в тесной связи с техническим конструированием) создание промышленных объектов, наиболее полно удовлетворяющих запросам обслуживающего персонала, максимально соответствующих условиям эксплуатации, имеющих высокие эстетические качества, гармонирующих с окружающей средой и обстановкой.

Красивый внешний вид соответствует, как правило, рациональной и экономичной конструкции. Внешний вид изделия в большой мере зависит от его окраски. Цвет — важнейший фактор, не только определяющий эстетический уровень производства, но и влияющий па утомляемость работника, производительность труда и качество продукции.

Печные теплообменники

Схема обустройства змеевика

На схеме изображен один из вариантов змеевика. Такой тип обменника хорошо размещать в отопительно-варочных печах, потому как его строение легко позволяет разместить сверху плиту.

С целью уменьшения трудоемкости процесса изготовления можно внести немного изменений в данную конструкцию и заменить верхнюю и нижнюю П-образные трубы на профильную трубу. Кроме того, вертикальные трубы тоже заменяются на прямоугольные профили в случае необходимости.

Если змеевик подобной конструкции устанавливается в печах, где не будет варочной поверхности, то для увеличения КПД обменника целесообразно добавить несколько горизонтальных труб. Обработку и вывод воды можно делать с различных сторон, это зависит от конструкции печи и устройства водяного контура.

Основные нюансы создания змеевика своими руками

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

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

Экономические показатели

А. Теплогидродинамическое совершенство.

Мощность, затрачиваемая на прокачку теплоносителей в теплообменнике, определяет в значительной степени коэффициент теплопередачи, т. е. общую теплопроизводительность аппарата. Поэтому важным показателем совершенства теплообменного аппарата является степень использования мощности на прокачку теплоносителя для обеспечения требуемого теплообмена.

Теплогидродинамическое совершенство аппарата можно характеризовать отношением двух видов энергии: теплоты Q, переданной через поверхность теплообмена, и работы N, затраченной на преодоление гидродинамического сопротивления и выраженной в тех же единицах для всех потоков. Таким образом, меру использования затраченной работы на передачу теплоты можно выразить отношением

E = Q/N

Чем больше значение Е, тем при прочих равных условиях теплообменник или его поверхность теплообмена совершеннее с теплогидродинамической (энергетической) точки зрения. Энергетический коэффициент Е — величина безразмерная, поэтому числитель и знаменатель выражения E = Q/N можно относить к произвольной, но одной и той же единице, например к единице поверхности теплообмена (тепловой показатель), к единице массы поверхности теплообмена (массовый показатель) или к единице объема (объемный показатель). При сравнении аппаратов значение Е можно относить ко всей теплоте и ко всей затраченной работе либо к единице поверхности, массы или объема аппарата.

Анализ показывает, что при прочих равных условиях изменение скорости теплоносителя по-разному влияет на различные величины, характеризующие работу теплообменного аппарата: коэффициент теплопередачи изменяется пропорционально скорости (или расходу) в степени 0,6-0,8, гидродинамическое сопротивление —пропорционально скорости в степени 1,7-1,8, а мощность на прокачку теплоносителя — в степени 2,75.

С увеличением скорости теплоносителя мощность на его прокачку растет значительно быстрее, чем количество переданной теплоты, т. е. для определенного аппарата или определенной поверхности теплообмена значение энергетического коэффициента Е уменьшается с увеличением скорости теплоносителя. Поэтому абсолютное значение коэффициента Е не может служить мерой теплогидродинамического совершенства теплообменного аппарата, а полезно только при сопоставлении двух или нескольких аппаратов.

Б. Коэффициент полезного действия.

Тепловым показателем совершенства теплообменника является коэффициент его полезного действия (к. п. д.):
n=Q2/Q1
где Q1 — максимально возможное количество теплоты, которое может быть передано от горячего теплоносителя холодному в данных условиях; Q2 — количество теплоты, переданное от горячего теплоносителя холодному, или теплота, затраченная на технологический процесс.

Максимально возможное количество теплоты, или располагаемая теплота, зависит от начальных температур и водяных эквивалентов теплоносителей.

Как монтировать водяной контур

Монтаж происходит таким же образом, как и монтаж при любой другой системе отопления. Единственный момент, который нужно учитывать — «обратка» при печном отопление расположена выше.

Циркуляция теплоносителя бывает трех видов :

1. Естественная. Для естественной циркуляции монтаж труб нужно осуществлять под максимально допустимым уклоном. Кроме этого, в том месте где труба выходит из печи необходимо устроить «коллектор разгона»: для этого трубу направляют вертикально в высоту 1–1,5 м, а потом вниз к радиаторам по наклонной.

Принудительная. Этот вид циркуляции увеличивает КПД до 30%. В схему добавляется циркулярный насос, который и создает давление теплоносителя. Однако устраивать систему с одним только видом принудительной циркуляции нежелательно, ведь в случае перебоев с электроэнергией или выходом насоса из строя циркуляция воды не будет осуществляться, что приведет к закипанию теплоносителя в системе.

Комбинированная. Для данного вида циркуляции необходимо совместить монтаж труб с уклоном, как описано в первом пункте, с насосом. Насос в данном случае подключается в систему по параллельной магистрали, как указано на схеме 4. При такой комбинации насос будет работать при наличии электроэнергии, при ее отсутствии циркуляция будет осуществляться естественным путем.

Недостатки

Несмотря на множество плюсов, устройство нагревательного элемента на трубе дымохода имеет и недостатки. Один из них, наиболее важный — резкое снижение температуры дыма в месте установки теплообменника. Это может грозить ухудшением тяги и образованием конденсата, повышенным отложением сажи внутри трубы.

Кроме того, при подключении системы отопления, например, гаража нужно просчитать объем теплоносителя, чтобы избежать закипания воды и разрыва труб. Сварные швы должны быть полностью герметичными.

Любая конструкция теплообменника существенно увеличивает КПД печи. Для безотказной работы системы необходимо не реже двух раз в год проводить визуальный осмотр всех ее элементов, а при необходимости — своевременный ремонт, чистку от накипи, замену прокладок и другие необходимые работы по обслуживанию. В этом случае системы нагрева воды и отопления будут безотказно работать в течение долгого времени.