Теплообменник на дымоход

Особенности установки и работы теплообменника

Устанавливается между топкой и конвектором:

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

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

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

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

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

Бак с подключением водяного контура

Теплообменник в виде бака, расположенного вокруг дымохода, делают из нержавейки или оцинкованной жести. При этом следует учесть конструкцию печи. Если в ней предусмотрен режим дожигания дымовых газов, и температура дыма на выходе из печи не превышает 200 градусов, можно использовать любой материал для изготовления теплообменника.

В простых печах без дымооборота значение температуры дыма на выходе может достигать 500 градусов Цельсия. В этом случае необходимо использовать нержавейку, так как цинковое покрытие при сильном нагреве выделяет вредные вещества.

Чаще всего теплообменники такого типа устанавливают на банную печь и используют в качестве нагревателя воды для ГВС. Бачок оснащают штуцерами в верхней и нижней его части, к ним подключают трубы, выведенные в систему. Бак для горячей воды при этом устанавливают в душевой или парилке. Возможно использовать такую систему и для отопления подсобного помещения или гаража.

Изготовление бака: пошаговая инструкция и видео

Теплообменники для промышленных печей продаются в комплекте с некоторыми модификациями, при установке новой печки можно подобрать подходящую модель с уже готовым водяным контуром. Также можно сделать теплообменник на дымоход своими руками. Для его изготовления необходимы следующие материалы:

• отрезки трубы из нержавеющей стали разного диаметра с толщиной стенок 1,5-2 мм, листовая сталь;
• 2 штуцера на 1 дюйм или ¾ дюйма для подключения к системе;
• бак-накопитель из нержавейки или оцинкованной стали объемом от 50 до 100 литров;
• медные или стальные трубы или гибкая подводка для ГВС;
• шаровый вентиль для слива теплоносителя.

Последовательность изготовления для банной печи или буржуйки:

1. Работы начинают с подготовки чертежа. Размеры бака, устанавливаемого на дымоход, зависят от диаметра трубы и типа печи. Печи простой конструкции с прямым дымоходом отличаются высокой температурой дымовых газов на выходе, поэтому размеры теплообменника могут быть достаточно большими: до 0,5 м высотой.

1. Диаметр внутренних стенок бака должен обеспечивать плотную посадку теплообменника на дымовой патрубок. Диаметр внешних стенок бака может превышать диаметр внутренних в 1,5-2,5 раза. Такие размеры обеспечат быстрый прогрев и хорошую циркуляцию теплоносителя. Печи с низкой температурой дымовых газов лучше комплектовать баком, имеющим небольшие размеры, чтобы ускорит его прогрев и избежать образования конденсата и ухудшения тяги.
2. С помощью сварочного инвертора соединяют детали заготовки, следя за герметичностью швов. В нижней и верхней части бака приваривают штуцера для подачи и отбора воды.
3. Бак устанавливают на дымовой штуцер печи внатяг, промазывая соединительный шов жаропрочным силикатным герметиком. Сверху на бак-теплообменник аналогичным образом ставят переходник с неутепленной трубы на утепленную и выводят дымоход из помещения через потолок или стену.
4. Подключают теплообменник к системе и баку-накопителю. При этом выдерживают необходимый градус наклона: труба подачи холодной воды, подсоединяемая к нижнему штуцеру, должна иметь угол не менее 1-2 градусов относительно горизонтальной плоскости, трубу подачи нагретой воду подсоединяют к верхнему штуцеру и с уклоном не менее 30 градусов выводят к накопительной емкости. Накопитель должен располагаться выше уровня теплообменника.
5. В нижней точке системы устанавливают сливной кран. В бане его можно совместить с краном забора теплой воды для парилки.
6. Перед началом эксплуатации систему необходимо заполнить водой, в противном случае металл перегреется, и его поведет, что может привести к нарушению герметичности сварных швов и утечкам.
7. Подачу воды в бак-накопитель можно сделать как ручную, так и автоматическую с помощью поплавкового крана. При ручном заполнении рекомендуется вывести на его внешнюю стенку прозрачную трубку для контроля уровня воды в баке, чтобы не запустить систему на сухую.

Для хорошей циркуляции теплоносителя необходимо использовать трубы с диаметром не менее ¾ дюйма, а их общая протяженность до накопительного бака не должна превышать 3 метра!

Теплообменник-водонагреватель, сделанный своими руками, показан на видео.

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.

Варианты устройства и принцип работы теплообменных приспособлений

Выбор будет зависеть от того, проектируется ли печь с возможностью последующей установки теплообменника либо все работы придется начинать с нуля. В первом случае целесообразен вариант водяного теплообменника, устанавливаемого рядом с обычной нагревательной печью.

Такой теплообменник будет включать в себя:

• Собственно корпус аппарата.
• Накопительный бак.
• Верхний и нижний отводы из рабочего пространства печи.
• Сливные краны теплообменника и системы.

Принцип работы теплообменника, обеспечивающего горячее водоснабжение и подключающегося к печи

Теплообменник на дымоход воздушного типа будет иметь совсем другую структуру:

• Корпус, снабженный входным и выходным патрубками.
• Система поворотных заслонок, которая будет регулировать скорость и давление отводимых продуктов сгорания.
• Элементы крепления корпуса в дымоходе.

Наличие поворотных заслонок, хотя и потребует более внимательного управления теплообменником во время его функционирования, взамен позволит увеличивать эффективность теплоотдачи уходящими газами вследствие направленного изменения путей их перемещения по дымоходу.

Выбор материалов для теплообменника

Поскольку дымовые газы, проходящие по дымоходу, имеют температуру до 300-350°С, то использование для изготовления корпуса обычной стали не годится. Долговечны теплообменники из нержавеющей стали (наиболее популярна марка 08Х18Н10 или AISI 304). Если финансовые возможности не позволяют сделать такой выбор, можно обойтись и оцинкованной сталью.

Теплообменник из нержавеющей стали под горячую воду подсоединяется к баку, размещаемому на стене

Однако при температурах более 200-250°С долговечность корпуса начнет уменьшаться. Более того, при дальнейшем повышении температур цинковое покрытие начинает интенсивно испаряться и в некоторых случаях может подсасываться внутрь жилых помещений, что очень опасно для здоровья.

Вместе с тем, второй вариант будет весьма целесообразен, если печь установлена в загородном доме и не предназначена для долговременного использования.

Способы установки теплообменника в дымоходе

Проще всего монтировать корпус под имеющиеся размеры дымохода, когда печь не работает. Внутри дымового канала монтируется корпус, с таким расчетом, чтобы уменьшение проходного отверстия не превысило 40%. Конечно, при этом возрастает тяга и более интенсивно протекает теплообмен, но и управлять таким процессом окажется намного сложнее.

Можно также прикреплять теплообменник и к печи, а потом обложить огнестойким кирпичом. Поскольку особых нагрузок на аппарат нет, то и кладку кирпича обычно производят «на ребро». Эффективность теплообменника будет зависеть от стенок корпуса — при увеличении их толщины аппарат разогревается медленнее, но зато затем работает более стабильно. В этом случае также снижаются потери на образование конденсата.

Схема монтажа теплообменника показывает особенности установки труб и заполнения бака водой

Стадии монтажа теплообменника своими руками

Внутри дымохода прокладывается змеевик из тонкостенных медных труб (менее удачный вариант — трубы из нержавеющей стали), по которым впоследствии будет прокачиваться воздух. Шаг труб выполняют таким, чтобы расстояние между осями смежных витков были не менее четырех-пяти диаметров трубы. При больших значениях происходят ненужные потери тепла, а при меньших увеличивается расход медных труб и проявляется эффект экранирования, следствием которого является перегрев трубопроводов.

Примеры установленных теплообменников в бане, ванной, деревянном доме

Гофровые насадки — самая простая конструкция теплообменника

Еще более конструктивно просто (хотя и менее привлекательно) теплообменник для целей отопления можно соорудить из гофровых стальных труб. Ими просто обвивают наружную поверхность дымохода, а для последующего перенаправления горячего воздуха в другие помещения дома можно использовать имеющуюся систему внутренней вентиляции. Теплосъем увеличится, если гофровые насадки сверху покрыть теплоизолирующим фольговым материалом.

Теплообменник из гофротрубы как можно ближе прикладывается к дымоходу и изолируется фольгой для съема и сохранения максимального количества тепла

Что это такое и для чего он нужен

Теплообменник – устройство от передачи тепла от нагретой среды к более холодной. Принцип один, конструкций +множество. Теплообменник для дымопровода позволяет отобрать часть энергии отходящих газов и применить ее для обогрева соседнего помещения или нагрева горячей воды.

Газы, отходящие от современных газовых и пеллетных котлов, негорячие – порядка 200 °С, поэтому получить много тепла от дымохода не получится. От твердотопливных котлов отходят более горячие газы – до 600 °С, и рекуператор позволяет получить довольно значительное количество теплоты для обогрева или нагрева воды.

Максимальное количество тепла от отходящих газов можно получить при эксплуатации не слишком современных традиционных печей, каминов, самодельных буржуек. КПД у этих отопительных приборов небольшой, температура дымовых газов высокая, поэтому немалую часть уходящего тепла можно уловить при помощи теплосъемника. Применение теплосъемников на дымопровод самодельной буржуйки позволяет улавливать до 30-40% энергии дополнительно.

Основная причина установки теплообменника в том, что он позволяет максимально использовать энергию сжигания топлива и экономить расходы на отопление. Кроме того, иногда при отоплении небольших домов экономически нецелесообразно приобретать отопительный прибор с теплообменником и устанавливать систему отопления.

Современный камин или печь хорошо обогревают дома площадью до 70 м² и даже больше, в отоплении нуждаются только некоторые помещения – ванные или дальние спальни, помещения второго этажа или мансарды, вот для их отопления и можно приспособить тепло от рекуператора для дымохода. Иногда теплообменник для дымохода применяют для подогрева воды.

Что это такое и для чего он нужен

Теплообменник – устройство от передачи тепла от нагретой среды к более холодной. Принцип один, конструкций +множество. Теплообменник для дымопровода позволяет отобрать часть энергии отходящих газов и применить ее для обогрева соседнего помещения или нагрева горячей воды.

Газы, отходящие от современных газовых и пеллетных котлов, негорячие – порядка 200 °С, поэтому получить много тепла от дымохода не получится. От твердотопливных котлов отходят более горячие газы – до 600 °С, и рекуператор позволяет получить довольно значительное количество теплоты для обогрева или нагрева воды.

Максимальное количество тепла от отходящих газов можно получить при эксплуатации не слишком современных традиционных печей, каминов, самодельных буржуек. КПД у этих отопительных приборов небольшой, температура дымовых газов высокая, поэтому немалую часть уходящего тепла можно уловить при помощи теплосъемника. Применение теплосъемников на дымопровод самодельной буржуйки позволяет улавливать до 30-40% энергии дополнительно.

Основная причина установки теплообменника в том, что он позволяет максимально использовать энергию сжигания топлива и экономить расходы на отопление. Кроме того, иногда при отоплении небольших домов экономически нецелесообразно приобретать отопительный прибор с теплообменником и устанавливать систему отопления.

Современный камин или печь хорошо обогревают дома площадью до 70 м² и даже больше, в отоплении нуждаются только некоторые помещения – ванные или дальние спальни, помещения второго этажа или мансарды, вот для их отопления и можно приспособить тепло от рекуператора для дымохода. Иногда теплообменник для дымохода применяют для подогрева воды.

Принцип работы воздушного теплообменника

Основное назначение теплообменника – передавать энергию от продуктов горения в дымоходе теплоносителю, в качестве которого выступает вода или воздух. Установленные в дымоходах теплообменники (это относится к водяным модификациям) часто называют экономайзерами – они экономят тепло, которое просто уходит в атмосферу, и используют его по максимуму. Кроме обычной водопроводной воды иногда используют и другие жидкости – масло или «незамерзайку».

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

• воздушные;
• жидкостные (водяные).

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

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

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

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

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

Навесные баки для банных печей

Удобство печей, предусмотренных для использования навесных баков, состоит в том, что водонагревательные емкости могут легко устанавливаться и также легко сниматься. Как правило, их подвеска обеспечивается с помощью петель и крюков. Как и все другие водяные баки, они производятся из нержавейки. В их составе имеются люки для наполнения водой и краны, обеспечивающие использование уже нагретой воды.

В линейке печей «Вравра» имеется несколько изделий, предусмотренных для установки навесных баков.

Существенный недостаток подобных конструкций состоит в том, что парящиеся могут обжечься об их горячие стенки, и обустройство душа при использовании таких баков невозможно. Кроме того, нагреваемая вода может в них закипеть, вызывая обильное образование пара в еще не до конца нагретом помещении парной. Правда, последнюю проблему можно решить следующими двумя способами:

• навешивая бак несколько позже;
• периодически сливая горячую воду и пополняя бак холодной водой.

Удобство навесных баков заключается в том, что они идеально подходят для дооборудования уже действующих печей. Они удобны в небольших помещениях и в сочетании с печами небольших размеров. Их, как и наставные баки, легко промыть и очистить от образовавшейся накипи.

Отличная система разработана специалистами фирмы «Ермак». Их бак может использоваться как в качестве навесного, так и выносного, но при условии приобретения водонагревающего регистра и установки водоподающего контура.

Другие долговечные и простые варианты

Выше была рассмотрена конструкция, когда змеевик теплообменника размещается в металлическом корпусе. Но существует несложный и практичный вариант использования такого элемента. Дымоход обвивается медной трубкой. Она всё время прогревается, за счёт чего температура проходящего по ней воздуха заметно увеличивается в течение непродолжительного периода времени. К дымопроводу такая спираль приваривается полуавтоматической сваркой или аргоновой горелкой. Используемое в качестве припоя олово предварительно нужно обезжирить ортофосфорной кислотой. Соединение получится долговечным и надёжным.

Решетка вокруг дымохода, заполненная камнями — это тоже своего рода теплообменник

Домашние мастера зачастую создают теплообменник из гофрированных труб. В этом случае дымоход оборачивается вкруговую тремя алюминиевыми гофрами. Присутствующий в трубах воздух будет прогреваться от стенок дымопровода, а хозяину дома просто нужно будет направить его в нужную комнату. Для того чтобы сделать теплосъём более продуктивным, обмотайте спирали гофры пищевой плёнкой.

На участке дымохода, проходящего по мансарде, можно установить теплообменник, работающий так же, как функционирует колпаковая печь. Принцип работы такой системы основан на законах физики: воздух, нагретый до высокой температуры, поднимается вверх, а, остывая, он опускается вниз. Такой вариант подходит, если дымоход в доме выполнен из металла, который больше всего раскаляется на уровне второго этажа. Риск ожога или возникновения пожара снижается с помощью колпака.

Чтобы накопить тепло, некоторые домашние мастера вокруг такого теплообменника на трубу устанавливают сетку с камнями, и, облагородив подставку, привносят в комнату ещё больше уюта. Такой вариант не только согревает, но и успокаивает. А принцип работы данной конструкции не допускает прогрев  труб выше 170 градусов.

Установка на дымоходную трубу теплообменника позволит вам использовать тепло более рационально. Но, приобретая конкретную модель такого устройства, необходимо корректно подбирать режимы его работы и мощность. Иначе вы рискуете нарушить условия работы самого теплогенерирующего агрегата.

Принцип работы

При топке любого вида топлива, особенно в котлах изготовленных самостоятельно, температура выходящих газов может достигать более 600 градусов. Для того чтобы сохранять постоянную тягу, такие высокие температуры просто не нужны, они наоборот будут только ухудшать обогрев. Поэтому нет ничего плохого, если владелец заберет часть тепла, при этом никакого ущерба для работы печи не будет. К примеру, на выходе образовалось 600 градусов, забираем «двести», остается 400, которых вполне достаточно для надежного дымоотделения. В таком случае, 200 градусов смогут дать нам не менее пары киловатт.

Задача состоит в том, чтобы обеспечивать постоянный и активный теплообмен между излишне нагретыми газами и средой, в данном случае – это вода либо воздух. Ключевой считается площадь контакта. Например, некоторые размещают змеевик внутри самого дымохода, данное решение не выгодно, хотя бы с той точки зрения, что канал будет постоянно засоряться. Даже любое препятствие на пути будет влиять на силу тяги.

Принцип работы и конструкция сочетает три основных типажа монтажа теплосъемника на дымоход:

• Змеевик.
• Водяная «рубашка». Это своеобразный цилиндр, который надевается на трубу и заполняется водой. Запомните важный нюанс, не стоит делать одну общую зону для заполнения, лучше провести через цилиндр несколько меньших по диаметру каналов.
• Тормоза. Выходящий канал формируется в виде лабиринта, то есть того же самого змеевика, когда потоки замедляются и соответственно теплопередача усиливается.

Два первых вида отлично подходят для формирования водяного контура, организации системы отопления. А вот, третий тип отлично справится с локальным обогревом.

У каждого теплообменника есть свои особенности, их обязательно нужно учитывать. К примеру, если используется вода для нагрева, то помните, что возникает излишне чрезмерный теплообмен. Когда печь сильно растоплена, поставка холодной воды вызывает резкое снижение, тем самым стенки самого канала охлаждаются, что приводит к образованию влаги. Происходит скорое заполнение пространства гарью и сажей.

Для обеспечения нормальных характеристик теплообменника на дымоходе, нужно:

1. Оснащать контур отдельными теплоаккумулирующими баками, тем самым, исключая прямую передачу холодной воды.
2. Изготавливайте конструкцию простую, для её быстрого съема и прочистки.
3. Рассчитывайте площадь таким образом, чтобы в итоге, после теплообменника, температура была достаточной для поддержания допустимой тяги.

Использовать из материалов лучше «нержавейку», она способна переносить перепады температуры. Кстати, учитывайте, что внутренняя сторона теплообменника, должна быть обязательно гладкой.

https://youtube.com/watch?v=qeoo08ExvQk

Принцип работы

Современные теплообменники могут отличаться друг от друга принципом подогрева воды, на основании чего их можно разделить на несколько типов:

• Змеевик, установленный внутри отопителя;
• Наружный теплообменник, выполненный в виде прямоугольного бака, нагрев которого обеспечивается за счёт контакта со стенками печи;
• Наружный водяной контур, высокую температуру нагрева которого поддерживают дымовые газы.

В продаже можно встретить и такие модели, в которых в конструкции уже установлен бак для воды из нержавейки. Однако теплообменник подобного типа работает так же, как и змеевик.

Змеевик

Первый тип воздушного теплообменника на дымоход — стальной змеевик, который установлен непосредственно в топливнике. Он имеет такое расположение, чтобы избежать прямого контакта трубы с пламенем. Иными словами, его устанавливают на некотором расстоянии от зоны самой высокой температуры. Лучше всего, когда этот элемент расположен на пути отходящих продуктов сжигания топлива. В этом случае можно будет не беспокоиться о возможном его прогорании, а это гарантия его длительной службы. У встроенного змеевика на выходе предусмотрены патрубки, которые позволяют подключить трубы, ведущие к выносной накопительной емкости.

Плюсом теплообменников этого типа является минимальное время нагрева воды. Однако эффективность их работы не впечатляет.

• Для нагрева используется тепло, забираемое у топки, а это приводит к уменьшению мощности отопителя. В результате увеличивается время отопления парной, а это увеличивает и расход топлива.
• Остается нерешенной главная проблема — раскаленные дымовые газы будут продолжать все так же, не принося никакой пользы, вылетать в трубу. Из-за этого КПД агрегата находится на довольно низком уровне, который не превышает 50%.

Правда, все вышесказанное не относится к кирпичным банным печам, оснащенным теплообменником и несколькими ходами движения дымовых газов, которые служат для поддержания комфортной температуры в предбаннике и моечной.

Наружный теплообменник

Другой разновидностью теплообменника на дымоход, которая позволяет передавать печное тепло воде, является наружный навесной бак из нержавеющей стали. Как правило, его устанавливают на одну из боковых стенок топливника, а нагрев обеспечивается за счет выделяемого ею инфракрасного излучения. Преимуществом этого варианта является простота установки, однако пользоваться таким теплообменником не очень удобно. Здесь проявляется недостаток, присущий первому типу теплообменника, заключающийся в прямолинейном отборе тепла, и вдобавок к этому в подвесной бак приходится постоянно добавлять холодной воды.