Воздушный теплообменник на дымоход своими руками: примеры изготовления и советы от мастеров

Принцип работы

Дымовая труба металлической печки, установленной в бане, доме или гараже, при топке сильно нагревается. В зависимости от конструкции печи ее температура может быть от 200 до 500 градусов, что делает ее опасной в противопожарном плане, а случайное прикосновение к ней может вызвать сильный ожог.

Тепло от дымовой трубы можно использовать во благо, разместив на ней теплообменник: бак или змеевик. Теплоносителем в этом случае обычно выступает вода, а в некоторых случаях — воздух. При контакте теплоносителя с нагретыми стенками дымовой трубы их температура выравнивается: дымоход охлаждается, а вода или воздух в теплообменнике, напротив, нагреваются.

При нагреве теплая вода поднимается в верхнюю часть теплообменника, а оттуда по выходному штуцеру и трубе в систему или накопительный водяной бак. На место нагретой воды через входной штуцер поступает холодная. По мере нагрева циркуляция продолжается, в результате чего вода в накопителе способна нагреться до высокой температуры.

Воздушные теплообменники действуют по схожему принципу: снизу происходит забор холодного воздуха, после нагревания он поступает по трубопроводу в обогреваемые помещения. Так можно обогреть мансарду в дачном доме или комнату отдыха в бане, которые топятся периодически. Устройство водяного отопления в них невозможно, так как придется регулярно сливать и заливать в систему теплоноситель.

Бойлер для отопления своими руками

Следует отметить, что стоимость заводских моделей бойлера для теплоснабжения дачи довольно высока – от 7000 руб. и больше. Альтернативным вариантом является изготовление конструкции своими силами.

Для этого можно использовать любую стальную емкость

Важно, чтобы ее объем соответствовал расчетному. Для организации схем теплоснабжения от самодельного бойлера понадобятся следующие комплектующие:

Бак. Лучше всего заказать конструкцию из нержавеющей стали или сделать ее самостоятельно. На корпусе должны быть отверстия для пайки входных и выходных патрубков;
Змеевик. Оптимальный вариант – установка медной конструкции. Этот материал обладает оптимальными параметрами для передачи тепловой энергии;
Крепление патрубков для подключения к отоплению и ГВС .

Для обеспечения теплоизоляции рекомендуется делать двойной корпус. Между стенками устанавливается стекловата или базальтовый утеплитель. Рекомендуемая толщина прослойки – 5 см. Порядок установки и ввода в эксплуатацию ничем не отличается от заводских моделей.

Насколько эффективно использование бойлера в теплоснабжении дома? Все зависит от правильности расчетов параметров всей системы. Только после вычисления оптимальных характеристик и проверки их на практике можно говорить о настоящей эффективности установки бойлера.

В видеоматериале показа пример использования бойлера в отопительной системе.

Как самостоятельно изготовить устройство

Несложный змеевик несложно изготовить самостоятельно из медной трубки. Для дымохода диаметром 100 мм подойдет медная трубка с диаметром ¼ дюйма и длиной 3-4 м. К концам трубы следует припаять фитинги с резьбой. Затем трубку заполняют мелким песком, закручивают их и обматывают дымоход.

Эту работу удобно выполнять с помощником. Затем песок из трубы вымывают водой под давлением. Присоединяют трубы, ведущие к радиаторам и расширительному баку.

Теплообменник Кузнецова выполняют при помощи сварки. Самый простой вариант – изготовить корпус из газового баллона или трубы большого диаметра.

Для изготовления понадобятся следующие материалы:

Газовый баллон, труба большого диаметра (300 мм) для корпуса.
Труба диаметром 32 мм (одну заготовку лучше взять большего диаметра – до 57 мм). Длина заготовок – 300-400 мм, общее количество должно быть достаточно для вырезания заготовок.
Два небольших патрубка одного диаметра с диаметром дымохода; желательно использовать трубу дымохода – если дымоход сборный, то с одной стороны конструкции патрубок будет с раструбом, который необходим для монтажа теплообменника.
Два фрагмента стального листа, достаточных, чтобы вырезать заглушки торцов корпуса.

Технология изготовления воздушного теплообменника:

Большая труба или баллон обрезается в нужный размер.
Нарезаются 9 заготовок такой же длины из тонких труб.
Вырезаются круги для заглушек.
В кругах вырезаются 9 отверстий для труб маленького диаметра; если берется одна трубка большего диаметра, то отверстие для нее вырезается в центре.
Тонкие трубы вставляются в отверстия заглушек, наживляются при помощи сварки, затем привариваются.

В корпусе по бокам вырезаются отверстия с диаметром, равным диаметру дымохода.

Конструкция из тонких трубок и заглушек вставляется в корпус и проваривается по стыку заглушек и корпуса из большой трубы.

В отверстия по бокам корпуса вставляются патрубки и также провариваются.

Альтернативный вариант:

Какие материалы можно использовать

Идеальный вариант – (например, пищевая аустенитная нержавейка 08Х18Н10 или AISI 304) или медь. Изделия промышленного производства иногда изготавливают из титана. Но цена на эти материалы достаточно велика. Зато они долговечны, не ржавеют, надежны и прочны. Если у вас буржуйка в гараже или самодельная каменка из подручных материалов в бане, вполне возможно применить и черный металл (углеродистую сталь).

Можно применить качественную гофрированную трубу из нержавейки. Для змеевика можно применять и алюминиевые трубы (только не для дымоходов твердотопливных печей).

Иногда применяют и оцинкованную сталь, но следует иметь в виду, что при сварочных работах слой цинка испаряется, и все преимущества оцинковки (стойкость к коррозии) сходят на нет. При температуре выше 400 °С цинк начинает испаряться (пары цинка токсичны), поэтому не стоит применять оцинковку для теплообменников на дымоходах твердотопливных котлов.

Блиц-советы

Чтобы избежать образования накипи в системе отопления, необходимо использовать только дистиллированную воду. Большое количество дистиллированной воды для этой цели можно изготовить в домашних условиях пропуская через теплообменник “труба в трубе” водяной пар.
Используя самодельное устройство для теплообмена между газами, образованными в результате сгорания топлива и жидкостью, необходимо все монтажные работы производить с наивысшей тщательностью, чтобы в результате недостаточной герметизации дымохода не поступал угарный газ в помещение.
При использовании котлов или печек, в которых используется естественная тяга воздуха в дымоходе, площадь сечения дымохода внутри теплообменника не должна быть меньше площади патрубка котла или печки.

Материал изготовления

Медь. За счёт своей пластичности, медь наиболее оптимальна при изготовлении теплообменника. Медная трубка проста для изгибания, придания любой формы.У неё высокий коэффициент теплопроводности – более 380. Но медь так же недостаточно жаропрочный материал и дорого стоит.
Нержавейка. Тоже достаточно пластичный и отзывчивый материал. Хотя имеет более низкий коэффициент теплопроводности. Зато устойчив к перепаду температур. Из него можно сварить любой вариант конфигурации

ВАЖНО: Нельзя использовать оцинкованную сталь, при нагревании она выделяет в воздух ядовитые соединения цинка.
Металлопластик. Легкодоступный практичный материла

Легко можно найти, но у него низкий коэффициент теплопроводности! Практически на два порядка ниже, чем у меди. Зато этот материал долговечный, устойчивый к температурным перепадам.

Как сделать бустер для промывки теплообменника

Бустер состоит из резервуара, насоса для циркуляции воды и электронагревательного элемента. Не нужно разбирать котел отопления для промывки, достаточно отсоединить патрубки, к одному из них подсоединить шланг с нагнетанием через него химического раствора внутрь агрегата. Через другой патрубок раствор будет выливаться, но к нему тоже нужно подсоединить шланг.

Из химических реагентов в основном используется соляная, серная кислота, может заливаться фосфорная, азотная.

Промыть теплообменник не сложно, но соблюдать технику безопасности необходимо, то есть отключить сначала прибор от источника питания, будь то газ, вода, электроэнергия

Демонтаж нужно производить осторожно, поврежденный уплотнитель может привести к протечке конструкции, оборудование быстро выйдет из строя

Теплообменник: механика работы

Сгорание печного топлива обеспечивает температуру при вхождении в дымоход свыше 500 °С. Такие показатели излишни, потому что тягу дымоход поддерживает и при 300-400°С. Без вреда для печки часть тепла можно перенаправить на нагрев воды в системах отопления, водоснабжения или воздуха в помещениях. Функция теплообменника заключается в обеспечении передачи (обмена) тепла от газов в дымовой трубе воде или воздуху.

Существующие модели

Специалисты считают оптимальными 3 конструктивных решения по оборудованию теплообменника на дымоход:

змеевик;
цилиндр с теплоносителем вокруг трубы – «водная рубашка»;
переделка канала дымохода под ступенчатый лабиринт для замедления движения газов и повышения теплоотдачи.

Варианты №1 и №2 используют для подачи тепла для нагревания воды и в отопительные системы, №3 – для обогрева помещений.

Свойства разных типов теплообменников

Всем теплообменникам присущи особенности, незнание которых приведёт к дефектам системы теплообмена. Если мы передаём тепловую энергию воде, часто возникает эффект избыточного теплообмена. Приток холодной воды в теплообменник на трубе при разогретом дымоходе ведёт к забиванию канала гарью и образованию конденсата от отработанных газов.

Ещё одно не самое лучшее решение, которое быстро нарушит работу теплообменника – монтаж змеевика водоснабжающей трубы внутри самого дымохода. Нагар в дымоходе — полбеды, главный риск – отравление угарным газом.

Для бесперебойной и безопасной работы системы теплообмена рекомендуется раз в полгода проводить профилактику – визуальный осмотр, чистку от гари и накипи, ремонт (в случае необходимости). Бережное отношение к теплообменнику позволит ему прослужить десятки лет.

Требования

Лучший материал для бака теплообменника – сталь «нержавейка», которая выдерживает высокие температуры и резкие перепады.
Теплообменник подбирается в соответствии с мощностью отопительного прибора. Нарушение данного правила приведет к потере КПД самой печи.
Теплообменник не монтируется на трубу «намертво» – конструкция должна легко сниматься для ремонта или очистки.
Теплоаккумулирующий бак необходим для теплообменников с «водной рубашкой» (водяным контуром), чтобы холодная вода не попадала в сам теплообменник.

А если отопление от дымохода?

Прямая тема коснулась меня.Да, значительную часть тепла получаю от сгоревшего топлива в том числе от дымовых газов.На разных режимах разные показатели это 50- 60 дополнительных градусов температуры.В нашем регионе сильные холода редкость а вот для севера в самый раз.Собственно испаритель и придумывал для северных территорий как Сибирь и Якутия.Вот как здесь и сейчас работают дымовые трубы на прогрев помещения.Ссылка. Юрий.Воронеж.

Без дымохода не способно нормально функционировать ни одно отопительное устройство, работающее за счёт сгорания топлива.

Через трубу для отвода дыма выходят вредные продукты, представляющие опасность для человека. Но одновременно теряется и значительное количество ценного тепла.

Его можно было бы использовать для обогрева комнаты. Чтобы не допустить подобных утечек, устанавливается увеличивающий КПД теплообменник на трубу дымохода.

Теплообменник увеличивает КПД

Изготовление теплообменника своими руками

Не всегда есть возможность купить готовый проект печи с теплообменником. Так же не все могут сами работать сваркой. Но соорудить теплообменник в печь для отопления своими руками, не такая тяжелая задача. Применив алюминий или медь можно избежать сварочных работ. При хорошей подготовке, правильном расчёте это возможно и не обременительно. Вдобавок экономит семейный бюджет.

Расходные материалы

Выбрав место и размер, стоит обдумать из чего проще соорудить теплообменник. Можно использовать как перечисленные выше материалы, так и чугунные радиаторы отопления, автомобильные радиаторы и тому подобное. Главное правильно учитывать тепло проводимость. Точно продумать какой инструмент понадобится и подготовить его заранее. Все эти мелочи облегчат установку.

Алгоритм сборки

Начинать надо с проекта – продумывая мелочи и подбирая варианты. Исходить стоит из размера – если печь слабая, то несоразмерно большой теплообменник только навредит. Если вы используете в качестве трубы для змеевика медь, то длина не должна превышать трёх метров.

Самый простой вариант изготовления – змеевик. Для него потребуется медная труба, длинной от 2 м до 3 м.

От длины трубы и количества витков зависит скорость нагрева. Но стоит помнить – надо учитывать размер печи, топки и не злоупотреблять увеличением змеевика. Перекосы в размерах понижают срок службы печи.

Для закручивания трубы в спираль нужен шаблон. Это любая подсобная деталь цилиндрической формы. Диаметр шаблона должен вписываться в топочный размер.

Подготовив материалы приступаем:

Изгибая трубу, наматываем её на заготовленную болванку для получения спирали;
Соблюдаем размеры, в которые надо змеевик поместить;

Средний показатель расчётной мощности теплообменника, равен 1кВт на 10 метров площади.

Если вас не устраивает такой тип теплообменника, можно изготовить другой тип, например сварив стальные трубы. Выглядит это примерно так:

Примеры чертежей, по которым проводить работы:

Как установить?

Установить теплообменник в печь удобно во время кладки новой печи. Это позволит капитально смонтировать его, соблюдая все зазоры и размеры. При такой установке легче соблюсти правильный размер. Смонтировав теплообменник на фундамент печи, обложить его кирпичом легче, чем разбирая готовую печь, пытаться приспособить его на место. Но это тоже возможно.

Есть также важные моменты и требования, которые стоит соблюдать для увеличения сроков эксплуатации:

не стоит фиксировать трубы конструкций металлическими крепежами;
не стоит заливать ледяную воду, для избежания появления конденсата;
соблюдать пропорции между печью и теплообменником, избегая большой разницы;
использовать уплотнительные материалы с высокой жаропрочностью;
соблюдать полностью все меры противопожарной безопасности;

Нехитрые правила помогут избежать опасных ситуаций, помогут продлить срок службы печи. Не забывайте так же о пожарной безопасности.

Примеры установки на фото:

Конструкции со встроенными теплообменниками

Из всех схем дооборудования печей водогрейным контуром этот вариант признается наиболее сложным. Для нагрева жидкости в водогрейке используют теплообменники в форме витой спирали или трубы, изогнутой каркасом.

Такое устройство водяного контура широко используется в печах для бани промышленного изготовления. Традиционно для изготовления теплообменника в виде спирали или змейки применяют медные трубы, диаметром 20-25 мм. Медные сплавы очень хорошо проводят тепло, поэтому эффективность системы отопления остается всегда высокой. Помещение комнаты отдыха от печи прогревается так же быстро, как и сама парилка.

К сведению! Использовать для водяного контура трубы из меди большего диаметра нельзя, вода начинает кипеть, и появляется риск прогара медной стенки.

Так как печка для парилки изначально не планировалась для установки второго контура, в топочной камере зачастую просто не хватает свободного пространства. В этом случае вместо змеевика используют теплообменники в виде пространственной рамы.

Бак для подогрева воды – это металлическая емкость определенного объема, куда изначально заливается холодная вода и в процессе разогрева печи происходит ее нагрев.

Навесной бак, который располагается с другой стороны от печи (в некоторых случаях даже в другом помещении) не всегда удобен. Также сомнительным является удовольствие мыться из бака, который встроен в корпус печи.

Во-первых, невозможно проконтролировать, сколько еще воды осталось и не надо ли подливать. Во-вторых, постоянно кипящая вода выделает слишком много пара, что для маленького помещения парной не очень комфортно.

Любая накопительная емкость в бане может нагреваться одним из двух способов – либо от самой топки, либо от дымоходной трубы. Выносной бак может нагреться только посредством патрубков, ведущих от змеевика топки. Недостатком конструкции является необходимость близкого расположения к печи (не более 300 см), но для большинства парных этого бывает достаточно.

Пример выносного бака для воды

Что такое теплообменник

Это техническое устройство, изготовленное из материала с высоким показателем теплопроводности, в котором две среды с разной температурой соприкасаются через перегородку. Именно через стенку прибора от одной среды температура передается другой.

Существует два типа теплообменников:

Рекуператоры. То есть те, в которых передача температуры происходит через перегородку.
Регенераторы. В них среды с разными температурами соприкасаются с одной единственной поверхностью поочередно.

Принцип работы теплообменника

Существует несколько разновидностей теплообменников, отличающихся друг от друга чисто конструктивным исполнением. Это часто используемые варианты:

Змеевик – это трубка, накрученная на дымоходную трубу, по которой движется вода.
Труба в трубе. Это конструкция в виде цилиндра, насаженная на дымоход. Внутри него протекает вода, которая поступает внутрь конструкции через нижний патрубок, а выходит через патрубок, установленный верхней части теплообменника. Нагрев жидкости происходит через стенку дымохода.
Спиральные. В быту применяются редко, потому что конструктивно – это емкость, в которую укладывают по спирали (по внутренним стенкам) трубу, внутри движется горячая среда. К сожалению, в таком виде дымоход работать не будет.
Кожухотрубные. Это не бытовой агрегат. Его конструкция – это емкость, в которой вставлено большое количество трубок. По ним и перемещается среда с большой температурой, а между трубками движется вода.
Пластинчатые, их еще называют конвекторами. Эта модель такая же, как предыдущая. Только в ней вместо трубок установлены полые панели, по которым и движется среда с высокой температурой. А между ними вода. Эффективность передачи тепловой энергии здесь зависит от того, в каком направлении относительно друг друга перемещаются среды. Оптимально – навстречу друг другу.

Теплообменный агрегат спирального типа

Существует еще одна классификация, в которой теплообменники делятся на водяные и воздушные. О первых было написано выше. Что касается вторых, то с их помощью в основном организовывают дополнительное отопление помещений. Ярким представителем таких агрегатов выступает гофрированные теплообменники.

Для этого используют стальные гофрированные трубы (они гибкие), которые обвивают . Получается так, что угарные газы с высокой температурой, идущие от топки печи, отдают часть тепла воздуху, проходящему внутри гофры. Последняя соединена с улицей, обычно ее вводят в помещение через отверстие, расположенное близко к полу. Иногда устанавливают маломощный вентилятор для придания воздуху небольшой скорости. Противоположный конец гофры устанавливают в то помещение, где требуется поднять температуру.

Материалы для теплообменников

Обычно дымоход собирают из металлических труб. Редко в парилке бани или других помещениях, кроме основного дома, монтируют керамические или стеклянные дымоходы. Слишком дороги. Поэтому можно смело говорить, что эти конструкции обладают высокой тепловой отдачей. Поэтому на них можно монтировать теплообменник.

Змеевик из медной трубы

Материал для самого теплообменного аппарата выбирается из расчета выдерживания больших тепловых нагрузок, потому что температура угарных газов может доходить до +500С. Плюс, необходимо учитывать негативное воздействие воды на металл. Поэтому трубки змеевика должны быть изготовлены или из медного сплава, или из нержавеющей стали.

Если принято решение соорудить теплообменник типа труба в трубе, то для его изготовления лучше использовать конструкцию из нержавейки или оцинковки.

Как самостоятельно сделать такой теплообменник?

Домашние мастера могут сделать теплообменник на дымоход своими руками. Технология его изготовления довольно проста. Рассмотрим ее на примере конструкции для печки-буржуйки. Для работы понадобятся:

листовой металл размером 350х350 мм два куска;
восемь отрезков трубы диаметра 32 мм или 1,25 дюйма длиной 300 мм;
труба диаметром 57 мм или 2,25 дюйма длиной 300 мм;
металлическое ведро объемом 20 л.

Начинаем работу с изготовления торцевых заглушек. Для этого берем листовой металл и вырезаем две окружности радиусом 150 мм. Размечаем на них отверстия под трубы. В центре каждой детали должна располагаться самая большая труба диаметром 57 мм, на равном от нее расстоянии по кругу размещаем восемь элементов диаметром 32 мм. Расстояние от центра заглушки до центра каждой из восьми труб должно составлять 100 мм. Проверяем разметку и выполняем отверстия.

Для точности сборки теплообменника следует изготовить шаблон из фанеры толщиной 20 мм. Установив в него детали, будет гораздо проще собирать устройство

Для точности сборки рекомендуется изготовить шаблон, он выполняется из фанеры толщиной 20 мм. Отрезки труб поочередно вставляем в подготовленные отверстия и надежно привариваем к плоской детали. Сначала работаем с одной заглушкой, затем переворачиваем конструкцию и повторяем операцию с другой. В результате получаем «сердцевину» теплообменника, подготовленную к установке в корпус.

Фрагменты труб привариваются к заглушкам. В результате получается «сердцевина» теплообменника, готовая к установке в корпус

Для корпуса теплообменника можно использовать стальное ведро, в которых продаются технические жидкости. Его нужно хорошо очистить от остатков содержимого. Лучше всего в таком случае обжечь ведро и тщательно пройтись по стенкам металлической щеткой. Дно вырезаем угловой шлифовальной машинкой. Теперь нужно присоединить выходной и входной патрубки. Это фрагменты обычной дымоходной трубы, приобретенные в магазине.

На корпусе намечаем место для входного патрубка. Он должен располагаться по центру боковой части конструкции. Ножницами по металлу вырезаем отверстие. Примеряем патрубок. На нижней части дымовой трубы делаем насечки. Вставляем подготовленный таким образом патрубок в заготовку корпуса и с помощью молотка отгибаем насечки, закрепляя деталь на месте. Снаружи крепим деталь к основе сварочными прихватками. Установка входного патрубка завершена. Аналогично проводится монтаж выходного. Он должен быть расположен с противоположной стороны корпуса.

Подготовленную «сердцевину» теплообменника вставляем в корпус, закрепляем сваркой и обязательно герметизируем все швы огнеупорным герметиком. Просохшую конструкцию красим специальной краской

В подготовленный корпус устанавливаем теплообменник и надежно фиксируем его сварочными прихватками. Все швы тщательно промазываем специальным огнеупорным герметиком. Оставляем изделие для высыхания на сутки. Теперь готовый теплообменник можно покрасить специальной краской или печным лаком. Монтируем готовое устройство на дымоход буржуйки. Для усиления эффекта можно установить около теплообменника вентилятор, который будет усиливать циркуляцию воздуха. Прибор может быть переносной или стационарно закрепленный на корпусе устройства. Второй вариант более практичный и удобный.

Чтобы улучшить циркуляцию воздуха в устройстве используется обычный вентилятор. Он может быть переносной. Как на фото, но гораздо более удобно закрепить прибор с помощью кронштейнов прямо на теплообменнике

Ну и как говориться, лучше один раз увидеть. Поэтому предлагаем вам к просмотру видео с примером создания похожей конструкции:

Воздушный теплообменник на дымоход – чрезвычайно полезная конструкция, дающая возможность серьезно увеличить эффективность использования приборов отопления. Выросший КПД системы позволяет уменьшить расход топлива и, соответственно, сэкономить на отоплении. Теплообменник можно сделать самостоятельно, однако это достаточно сложная и кропотливая работа, справиться с которой смогут только довольно опытные домашние умельцы.

Источник

Как самостоятельно сделать такой теплообменник?

Домашние мастера могут сделать теплообменник на дымоход своими руками. Технология его изготовления довольно проста. Рассмотрим ее на примере конструкции для печки-буржуйки. Для работы понадобятся:

листовой металл размером 350х350 мм два куска;
восемь отрезков трубы диаметра 32 мм или 1,25 дюйма длиной 300 мм;
труба диаметром 57 мм или 2,25 дюйма длиной 300 мм;
металлическое ведро объемом 20 л.